МАКС ПЛАНК

Планк Макс (1858-1947) - немецкий физик, один из основоположников квантовой теории. В 1900 году ввел квант действия и, исходя из идеи квантов, вывел закон излучения. В 1918 году получил Нобелевскую премию.

Макс Планк родился 23 апреля 1858 года в немецком городе Киле в добропорядочной католической семье. Отец - Иоганн Юлиус Вильгельм фон Планк – известный юрист, профессор гражданского права Кильского университета. Мать – Эмма Планк.

С детства мальчик выявил уникальные музыкальные способности, обучаясь игре на органе и фортепиано, он пробовал свои силы на композиторском поприще и написал оперетту. В 1867 году семья переехала в Мюнхен и там Планк поступил в Королевскую Максимилиановскую классическую гимназию. Глубокое влияние на Планка оказал учитель математики Герман Мюллер, он пробудил в Планке интерес к естественным и точным наукам. Однако при выборе профессии взяла вверх его любовь к теоритической физике. Отец настоял, чтобы Планк прежде, чем выбрать профессию посоветовался с профессором Мюнхенского университета Филиппом фон Жолли. Филипп Жолли заявлял, что в физике почти не осталось нерешенных вопросов и нельзя открыть ничего нового в этой области, однако Макс Планк не поменял своего решения. И не смотря на то, что физика одержала верх, музыка всегда оставалась в жизни Планка и даже в определенные периоды вытесняла другие интересы.

Классическую физику Макс Планк любил больше всего на свете, считал, что она способна объяснить законы мироздания. И если уж служить какому-то делу, то конечно этому, дающему смысл жизни. Макс Планк с детства понял, что законы мышления ничем не отличаются от законов природы и поэтому можно чисто мыслительным способом постичь эти законы.

Уже после окончания гимназии он стал изучать физику и математику в Берлинском университете. В студенческие годы он увлекся работами Рудольфа Клаузиуса по термодинамике и познакомился с выдающимся физиком Германом Гельмгольцем. В последствии именно он поможет Планку получить работу в Берлинском университете.

Ситуация, которая сложилась на рубеже веков в физике, особенно в термодинамике была тупиковой. Важно было понять законы по которым происходит поглощение и испускание энергии. Моделью исследования было идеальное абсолютное черное тело. Все попытки рассчитать энергию, выделяемую черным телом при излучении приводили к выводу, что это количество бесконечно велико. «По существу, это была полнейшая катастрофа. Первым кто осознал необходимость каких-то решительно новых выводов, был Макс Планк» - Лев Ландау.

Когда Макс Планк получил свою формулу для распределения энергии по частотам для абсолютно черного тела – это был прорыв. Эту формулу ждали, но когда он стал выяснять смысл констант, которые входят в эту формулу, он получил, что энергия может распространятся только порциями и это совершенно противоречило устройству мироздания.

В 1879 году он защитил докторскую диссертацию, посвященную второму закону термодинамики, и уже через год получил должность приват-доцента Мюнхенского университета. Он упорно работал над книгой «Принцип сохранения энергии», согласно этому принципу энергия никуда не исчезает и ниоткуда не возникает, она только переходит из одного вида в другой. Эта работа была удостоена второй Нобелевской премии, а первую никому не присудили. Из всех областей физики Макс Планк любил больше всего термодинамику. В те годы росла известность Планка как блистательного пианиста, карьера выдающегося музыканта была ему обеспечена.

Весной 1885 года его работами по термодинамике заинтересовались в Килевском университете и пригласили туда на должность профессора. Это был один из счастливейших дней в жизни Планка. В Киле он пишет серию статей под общим названием «Принципе возрастания энтропии», в которых применил термодинамические соображения к решению конкретных задач физики и химии. Эти работы принесли ему определенную известность в научных кругах. В 1887 году Макс Планк обвенчался со своей подругой детства Марией Мерк. Вскоре Планку с подачи Германа Гельмгольца предложили занять кафедру теоритической физики в Берлинском университете и возглавить открытый при нем институт теоритической физики. Его жизнь налаживалась.

В семье подрастали два сына и две дочки. В 1889 году Планк купил большой дом с садом в Берлинском пригороде - Груневальд. Соседями были университетские профессора, известные историки. Каждые две недели ученый устраивал музыкальные вечера для друзей и университетской молодежи. Он сам играл на фортепьяно и даже создал домашний четырехголосный хор. Этот счастливый период жизни закончился смертью жены Планка – Марии. Ученый тогда и не подозревал, что это было лишь начало в ряду чудовищных потерь.

Сущность парадоксальной гипотезы Планка была очень проста. Он предположил, что испускание и поглощение электромагнитной энергии атомами и молекулами происходит порциями или квантами, причем энергия квантов может быть измерена. Планк ввел в физику квант действия или постоянную величину [h], позже она получит название «постоянная Планка». Представление о дискретности энергии шло в разрез со всеми известными законами классической физике. «Планк ввел в физику, если так можно выразиться, нелогичность» - Лев Ландау.

А в науке произошел прогресс - молодой Альберт Эйнштейн оценил всю глубину квантовой теории. Он стал не только опираться на нее, но и развивать. В частности, он выдвинул удивительную по своей простоте теорию фотоэффекта, согласно которой свет не только излучается и поглощается в виде квантов, но и состоит из дискретных квантов света или фотонов. Кстати именно за эту теорию Эйнштейн впоследствии получил Нобелевскую премию. «С открытием Планка был признан возможным совершенно новый тип законов природы» - Вернер Гейзенберг.

Когда Альберт Эйнштейн сформулировал свою теорию относительности он был простым служащим в патентном бюро в Берне. Планк поддержал новую теорию. Это в немалой мере способствовало принятию ее физиками. В 1897 году впервые появился его труд «Лекции по термодинамике», впоследствии неоднократно переиздававшаяся и переведенная на другие языки.

В 1911 году Планка избирают одним из руководителей Прусской академии наук. Используя свое влияние, он добивается приглашения Эйнштейна в Берлин на назначения директором института физики Кайзера Вильгельма и избранием его членом Прусской академии наук. Сотрудничество Макса Планка и Альберта Эйнштейна сделала Берлин в те годы центром теоритической физики в мире.

В это же время Макс Планк женился на своей племяннице Маргарите фон Хеслен – дочери известного художника. У них родился сын Герман. Маргарита с нежностью воспитывала всех его детей. Всегда поддерживала мужа и даже разделила его увлечение альпинизмом. В Альпы они нередко отправлялись вместе. Кстати свою любовь к альпинизму Планк пронес через всю жизнь. Ученый покорил многие труднодоступные вершины Альп. Высота его не пугала ни в горах, ни в науке.

Достигнув в науке высоты, он вдруг остановился, потому что представление о непрерывности всех процессов являлось основой физической картины мира, построенной Исааком Ньютоном и Готфридом Вильгельмом Лейбницем. Теперь классическая физика рушилась и рушилась она прямо на Планка. Он чувствовал себя виноватым. В письмах коллегам-ученым Планк просил не взрывать классическую теорию. Применять квант действия по возможности консервативно. Он пытался встроить его в классическую физику, даже начал писать работы, в которых утверждал, что только испускание энергии происходит квантами, а поглощение остается непрерывным, но эти выводы были неверны. Подтверждение квантовой теории приходили снова и снова.

Переживать мучавшие Планка противоречия ему помогал Альберт Эйнштейн. Очень разных по характеру ученых связывало не только любовь к науке, но искренняя дружба, а еще их объединяла музыка. На музыкальных вечерах Планк играл на рояли, а Эйнштейн на скрипке. Все, кто слышал этот дуэт, восхищались им и это не удивительно. Макс Планк достигал высот во всем и в альпинизме, и в науке, и в музыке.

Еще одно подтверждение квантовой теории поступила в 1913 году от Нильса Бора, применившего ее к строению атома. В модели Бора электроны в атоме могли находиться только на определенных энергетических уровнях, связанных с квантовыми ограничениями. За открытие квантовой энергии, Планк будет удостоен Нобелевской премии по физике. «Он убедительно показал, что кроме атомистической структуры материи существует атомистическая структура энергии, управляемая универсальной постоянной» - Альберт Эйнштейн.

Судьба готовила Планку немыслимые испытания. Во время Первой мировой войны в мае 1916 года под Верденом погибает его старший сын - Карл. Спустя несколько лет погибают его дочери. Казалось бы, такое невозможно пережить, а он пишет «Я благодарен судьбе за то, что после потери троих любимых детей погибших во цвете лет у меня осталось еще два сына». Перенести эти страшные потери ему помогала вера в Бога.

В своей теории прерывистости энергии Планк открыл новую страницу в физики и ее продолжили исследования Альберта Эйнштейна и Нильса Бора. А вскоре на основе квантовой физики возникла квантовая механика. Благодаря ей человечество имеет сегодня в своем распоряжении лазер, компьютер, различные аппараты для медицинских обследований, в том числе МРТ (магнитно-резонансная томография). Пусковым крючком для всех этих достижений 21 века стало открытие Макса Планка – кванта действия.

В 1930 году Макс Планк был избран президентом общества Кайзера Вильгельма по развитию науки, объединявшего множество научных институтов. В эти годы Планк был уже всемирно известной личностью. А к власти в Германии пришли нацисты, начались гонения на неугодных ученых, и Планк включился в борьбу, использовал свой авторитет чтобы сохранить науку, спасал от закрытия институты, помогал уволенным. Во время официальной встречи с Адольфом Гитлером, он попробовал заступиться за своего коллегу химика Фрица Габера – это привело Гитлера в ярость. Позиция Планка была ясна и арийские физики, и чиновники начали наступление на пожилого ученого. Его называли ставленником Эйнштейновской клики и белым евреем. За его лояльность к еврейским ученым.

Во время войны он вышел из общества Фридриха Вильгельма, главой которого он был. Он ушел в знак протеста против того, что оттуда изгоняли евреев. Он напрямую боролся с Гитлером, говоря ему, что евреев нельзя убирать из науки. Однако его самого не тронули, ведь он был в Германии физиком номер один. Планк продолжал работать, потому что очень хотел сохранить остатки науки в своей любимой стране. Но судьба не пощадила его. В 1944 году был приговорен к смерти второй сын Эрвин, за участие в заговоре против Гитлера и хотя не было доказано, его непосредственное участие в покушении. Прошение отца о помиловании было отклонено. Это была уже пятая смерть в семье ученого.

В 1944 году в результате налета авиации сгорел любимый дом Планка в Груневальде. Погибли рукописи, дневники, плод многолетних трудов. Его самого буквально вытащили из-под обломков здания. В результате всех этих потрясений 86-летний Макс Планк тяжело заболел, но он справился с болезнью и выступал с лекциями чуть ли не до последних дней. И вот парадокс в конце жизни ученый с мировым именем, основатель квантовой физики служил внештатным пастором в приходе под Берлином. Священнической саны у него не было, но он дорожил своим званием. «И религия, и естествознание нуждаются в вере в Бога, при этом для религии Бог стоит в начале всякого размышления, а для естествознания – в конце. Для одних Он означает фундамент, а для других – вершину построения любых мировоззренческих принципов» - Макс Планк.

Возможно именно вера в безграничность высшего разума дала ему смелость для самых невероятных гипотез. Он всю жизнь благоговел перед мудростью благоустройства, выдирая физику он даже говорил, что для него не важно, что-то открывать. Он хочет только глубже изучать уже открытые законы и любоваться ими. В своем служении науки он словно стоял у подножья мироздания, но именно эта позиция подняла его на настоящую высоту, и в физике, и в жизни.

Список литературы:

1. Перельман, Я. И. Занимательная физика. В 2 кн. Книга 1 / Я. И. Перельман. — Москва: Издательство Юрайт, 2019. — 192 с. — (Серия: Открытая наука). — ISBN 978-5-534-07255-6.
2. Прошкин, С. С. Механика, термодинамика и молекулярная физика. Сборник задач: учеб. пособие для СПО / С. С. Прошкин, В. А. Самолетов, Н. В. Нименский. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2019. — 467 с. — (Серия: Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-04774-5.
3. Гулиа, Н. В. Удивительная физика / Н. В. Гулиа. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2019. — 415 с. — (Серия: Открытая наука). — ISBN 978-5-534-05065-3.