Планк физик краткая биография. Открытия М

] Ответственный редактор Л.С. Полак. Составитель У.И. Франкфурт.
(Москва: Издательство «Наука», 1975. - Серия «Классики науки»)
Скан, обработка, формат: ???, доработка: AAW, mor, 2010

СОДЕРЖАНИЕ:
От редактора (5).
ТЕРМОДИНАМИКА
О принципе возрастания энтропии. Первое сообщение (9).
О принципе возрастания энтропии. Второе сообщение (25).
О принципе возрастания энтропии. Третье сообщение (36).
О принципе возрастания энтропии. Четвертое сообщение (69).
Замечания по поводу принципа Карно - Клаузиуса (102).
Мистер Суинберн и Энтропия (106).
Энтропия (109).
О механическом смысле температуры и энтропии (111).
О теореме Клаузиуса для необратимых циклов и о возрастании энтропии (119).
К кинетической теории газов. Критическое исследование (121).
Об абсолютной энтропии одноатомных тел (123).
Абсолютная энтропия и химическая константа (138).
О статистическом определении энтропии (144).
Новое статистическое определение энтропии (154).
О разности потенциалов слабых растворов (168).
О разности потенциалов слабых растворов. Второе сообщение (173).
Принцип Ле Шателье - Брауна (177).
Замечания о количественном параметре, параметре интенсивности и стабильном равновесии (186).
ТЕОРИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ И КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ
О необратимых процессах излучения (191).
Энтропия и температура лучистой энергии (234).
Об одном улучшении закона излучения Вина (249).
К теории распределения энергии излучения нормального спектра (251).
О законе распределения энергии в нормальном спектре (258).
Об элементарном кванте материи и электричества (268).
О необратимых процессах излучения. Дополнение (271).
Законы теплового излучения и гипотеза Элементарного кванта действия (282).
Современное значение квантовой гипотезы для кинетической теории газов (311).
Измененная формулировка квантовой гипотезы (325).
О квантовых действиях в электродинамике (331).
Физическая структура фазового пространства (339).
О природе теплового излучения (370).
К вопросу о квантовании одноатомного газа (384).
Физическая реальность световых квантов (393).
О работах Шредингера по волновой механике (398).
Попытка синтеза волновой и корпускулярной механики (401).
Попытка синтеза волновой и корпускулярной механики. Дополнение (417).
Попытка синтеза волновой и корпускулярной механики. Второе сообщение (419).
К истории открытия кванта действия (431).
ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
Принцип относительности и основные уравнения механики (445).
Кауфмановские измерения отклонения b-лучей и их значение для динамики Электронов (449).
Дополнение к обсуждению измерений Кауфмана (462).
К динамике движущихся систем (466).
Замечания о принципе действия и противодействия в общей динамике (494).
Равномерное вращение и лоренцево сокращение (498).
СТАТЬИ И РЕЧИ
О новой физике (501).
Теоретическая физика (506).
Генрих Рудольф Герц (510).
Пауль Друде (531).
Заслуги Гельмгольца в теоретической физике (553).
Готфрид Вильгельм Лейбниц (550).
К 25-летнему юбилею со дня открытия, сделанного В. Фридрихом, П. Книпшшгом и М. Лауэ (561).
Воспоминания (564).
Двадцать лет работы над физической картиной мира (568).
Происхождение и влияние научных идей (590).
Возникновение и постепенное развитие теории квант (603).
Единство физической картины мира (613).
Отношение новейшей физики к механистическому мировоззрению (634).
Научная автобиография (649).
Академические речи (664).
ПРИЛОЖЕНИЕ
М. Планк и возникновение квантовой физики. Л.С. Полак (685).
Замечания по поводу одной статьи М. Планка. А.Н. Фрумкин (735).
Термодинамические работы М. Планка. У.И. Франкфурт (737).
М. Планк как физико-химик. Ю.И. Соловьев (745).
Работы М. Планка по специальной теории относительности. И.Я. Итенберг, У.И. Франкфурт (754).
Философские взгляды М. Планка. Ю.В. Сачков, Э.М. Чудинов (757).
Библиография (762).
Именной указатель (781).

Аннотация издательства: В настоящее издание избранных трудов Макса Планка, одного из создателей современной физики, включены статьи по термодинамике, статистической физике, квантовой теории, специальной теории относительности, а также по общим вопросам физики и химии.
Книга представляет интерес для физиков, химиков, историков физики и химии.

Квантовая теория родилась в 1901 г., когда Макс Планк предложил теоретический вывод о соотношении между температурой тела и испускаемым этим телом излучением, вывод, который долгое время ускользал от других ученых. Как и его предшественники, Планк предположил, что излучение испускают атомные осцилляторы, но при этом считал, что энергия осцилляторов (и, следовательно, испускаемого ими излучения) существует в виде небольших дискретных порций, которые Эйнштейн назвал квантами. Энергия каждого кванта пропорциональна частоте излучения. Хотя выведенная Планком формула вызвала всеобщее восхищение, принятые им допущения оставались непонятными некоторое время, так как противоречили классической физике. В 1905 г. Альберт Эйнштейн воспользовался квантовой теорией для объяснения некоторых аспектов фотоэлектрического эффекта – испускания электронов поверхностью металла, на которую падает ультрафиолетовое излучение. Попутно Эйнштейн отметил кажущийся парадокс: свет, о котором на протяжении долгого времени было известно, что он распространяется как непрерывные волны, при поглощении и излучении проявляет дискретные свойства.

Примерно через восемь лет Нильс Бор распространил квантовую теорию на атом и объяснил частоты волн, испускаемых атомами, возбужденными в пламени или в электрическом разряде. Эрнест Резерфорд показал, что масса атома почти целиком сосредоточена в центральном ядре, несущем положительный электрический заряд и окруженном на сравнительно больших расстояниях электронами, несущими отрицательный заряд, вследствие чего атом в целом электрически нейтрален.

Бор предположил, что электроны могут находиться только на определенных дискретных орбитах, соответствующих различным энергетическим уровням, и что «перескок» электрона с одной орбиты на другую, с меньшей энергией, сопровождается испусканием фотона, энергия которого равна разности энергий двух орбит. Частота, по теории Планка, пропорциональна энергии фотона. Таким образом, модель атома Бора установила связь между различными линиями спектров, характерными для испускающего излучение вещества, и атомной структурой. Несмотря на первоначальный успех, модель атома Бора вскоре потребовала модификаций, чтобы избавиться от расхождений между теорией и экспериментом. Кроме того, квантовая теория на той стадии ещё не давала систематической процедуры решения многих квантовых задач. Однако стало ясно, что классическая физика неспособна объяснить тот факт, что движущийся с ускорением электрон не падает на ядро, теряя энергию при излучении электромагнитных волн.

Новая существенная особенность квантовой теории проявилась в 1924 г., когда Луи де Бройль выдвинул радикальную гипотезу о волновом характере материи: если электромагнитные волны, например свет, иногда ведут себя как частицы (что показал Эйнштейн), то частицы, например электрон при определенных обстоятельствах, могут вести себя как волны. Таким образом, в микромире стёрлась граница между классическими частицами и классическими волнами. В формулировке де Бройля частота, соответствующая частице, связана с её энергией, как в случае фотона (частицы света), но предложенное де Бройлем математическое выражение было эквивалентным соотношением между длиной волны, массой частицы и её скоростью (импульсом). Существование электронных волн было экспериментально доказано в 1927 г. Клинтоном Дж. Дэвиссоном и Лестером Х. Джермером в Соединенных Штатах и Джорджем Паджетом Томсоном в Англии.

В свою очередь это открытие привело к созданию в 1933 г. Эрнстом Руской электронного микроскопа.

Под впечатлением от комментариев Эйнштейна по поводу идей де Бройля Эрвин Шрёдингер предпринял попытку применить волновое описание электронов к построению последовательной квантовой теории, не связанной с неадекватной моделью атома Бора. В известном смысле он намеревался сблизить квантовую теорию с классической физикой, которая накопила немало примеров математического описания волн. Первая попытка, предпринятая им в 1925 г., закончилась неудачей. Скорости электронов в теории Шрёдингера были близки к скорости света, что требовало включения в неё специальной теории относительности Эйнштейна и учета предсказываемого ею значительного увеличения массы электрона при очень больших скоростях.

Одной из причин постигшей Шрёдингера неудачи было то, что он не учел наличия специфического свойства электрона, известного ныне под названием спина (вращение электрона вокруг собственной оси наподобие волчка, однако такое сравнение не совсем корректно), о котором в то время было мало известно. Следующую попытку Шрёдингер предпринял в 1926 г. Скорости электронов на этот раз были выбраны им настолько малыми, что необходимость в привлечении теории относительности отпадала сама собой. Вторая попытка увенчалась выводом волнового уравнения Шрёдингера, дающего математическое описание материи в терминах волновой функции. Шрёдингер назвал свою теорию волновой механикой. Решения волнового уравнения находились в согласии с экспериментальными наблюдениями и оказали глубокое влияние на последующее развитие квантовой теории. В настоящее время волновая функция лежит в основе квантово-механического описания микросистем, подобно уравнениям Гамильтона в классической механике.

Незадолго до того Вернер Гейзенберг , Макс Борн и Паскуаль Иордан опубликовали другой вариант квантовой теории, получивший название матричной механики, которая описывала квантовые явления с помощью таблиц наблюдаемых величин. Эти таблицы представляют собой определенным образом упорядоченные математические множества, называемые матрицами, над которыми по известным правилам можно производить различные математические операции. Матричная механика также позволяла достичь согласия с наблюдаемыми экспериментальными данными, но в отличие от волновой механики не содержала никаких конкретных ссылок на пространственные координаты или время. Гейзенберг особенно настаивал на отказе от каких-либо простых наглядных представлений или моделей в пользу только таких свойств, которые могли быть определены из эксперимента, так как по его соображениям микромир имеет принципиально иное устройство, чем макромир в виду особой роли постоянной Планка, несущественной в мире больших величин.

Шрёдингер показал, что волновая механика и матричная механика математически эквивалентны. Известные ныне под общим названием квантовой механики, эти две теории дали долгожданную общую основу описания квантовых явлений. Многие физики отдавали предпочтение волновой механике, поскольку её математический аппарат был им более знаком, а её понятия казались более «физическими»; операции же над матрицами – более громоздкими.

Вскоре после того, как Гейзенберг и Шрёдингер разработали квантовую механику, Поль Дирак предложил более общую теорию, в которой элементы специальной теории относительности Эйнштейна сочетались с волновым уравнением. Уравнение Дирака применимо к частицам, движущимся с произвольными скоростями. Спин и магнитные свойства электрона следовали из теории Дирака без каких бы то ни было дополнительных предположений. Кроме того, теория Дирака предсказывала существование античастиц, таких, как позитрон и антипротон, – двойников частиц с противоположными по знаку электрическими зарядами.

Немецкий физик Макс Карл Эрнст Людвиг Планк родился в г. Киле (принадлежавшем тогда Пруссии), в семье профессора гражданского права Иоганна Юлиуса Вильгельма фон Планка, профессора гражданского права, и Эммы (в девичестве Патциг) Планк. В детстве мальчик учился играть на фортепьяно и органе, обнаруживая незаурядные музыкальные способности. В 1867 г. семья переехала в Мюнхен, и там П. поступил в Королевскую Максимилиановскую классическую гимназию, где превосходный преподаватель математики впервые пробудил в нем интерес к естественным и точным наукам. По окончании гимназии в 1874 г. он собирался было изучать классическую филологию, пробовал свои силы в музыкальной композиции, но потом отдал предпочтение физике.

В течение трех лет П. изучал математику и физику в Мюнхенском и год – в Берлинском университетах. Один из его профессоров в Мюнхене, физик-экспериментатор Филипп фон Жолли, оказался плохим пророком, когда посоветовал молодому П. избрать другую профессию, так как, по его словам, в физике не осталось ничего принципиально нового, что можно было бы открыть. Эта точка зрения, широко распространенная в то время, возникла под влиянием необычайных успехов, которых ученые в XIX в. достигли в приумножении наших знаний о физических и химических процессах.

В бытность свою в Берлине П. приобрел более широкий взгляд на физику благодаря публикациям выдающихся физиков Германа фон Гельмгольца и Густава Кирхгофа, а также статьям Рудольфа Клаузиуса. Знакомство с их трудами способствовало тому, что научные интересы П. надолго сосредоточивались на термодинамике – области физики, в которой на основе небольшого числа фундаментальных законов изучаются явления теплоты, механической энергии и преобразования энергии. Ученую степень доктора П. получил в 1879 г., защитив в Мюнхенском университете диссертацию о втором начале термодинамики, утверждающем, что ни один непрерывный самоподдерживающийся процесс не может переносить тепло от более холодного тела к более теплому.

На следующий год П. написал еще одну работу по термодинамике, которая принесла ему должность младшего ассистента физического факультета Мюнхенского университета. В 1885 г. он стал адъюнкт-профессором Кильского университета, что упрочило его независимость, укрепило финансовое положение и предоставило больше времени для научных исследований. Работы П. по термодинамике и ее приложениям к физической химии и электрохимии снискали ему международное признание. В 1888 г. он стал адъюнкт-профессором Берлинского университета и директором Института теоретической физики (пост директора был создан специально для него). Полным (действительным) профессором он стал в 1892 г.

С 1896 г. П. заинтересовался измерениями, производившимися в Государственном физико-техническом институте в Берлине, а также проблемами теплового излучения тел. Любое тело, содержащее тепло, испускает электромагнитное излучение. Если тело достаточно горячее, то это излучение становится видимым. При повышении температуры тело сначала раскаляется докрасна, затем становится оранжево-желтым и, наконец, белым. Излучение испускает смесь частот (в видимом диапазоне частота излучения соответствует цвету). Однако излучение тела зависит не только от температуры, но и до некоторой степени от таких характеристик поверхности, как цвет и структура.

В качестве идеального эталона для измерения и теоретических исследований физики приняли воображаемое абсолютное черное тело. По определению, абсолютно черным называется тело, которое поглощает все падающее на него излучение и ничего не отражает. Излучение, испускаемое абсолютно черным телом, зависит только от его температуры. Хотя такого идеального тела не существует, неким приближением к нему может служить замкнутая оболочка с небольшим отверстием (например, надлежащим образом сконструированная печь, стенки и содержимое которой находятся в равновесии при одной и той же температуре).

Одно из доказательств чернотельных характеристик такой оболочки сводится к следующему. Излучение, падающее на отверстие, попадает в полость и, отражаясь от стенок, частично отражается и частично поглощается. Поскольку вероятность того, что излучение в результате многочисленных отражений выйдет через отверстие наружу, очень мала, оно практически полностью поглощается. Излучение, берущее начало в полости и выходящее из отверстия, принято считать эквивалентным излучению, испускаемому площадкой размером с отверстие на поверхности абсолютно черного тела при температуре полости и оболочки. Подготавливая собственные исследования, П. прочитал работу Кирхгофа о свойствах такой оболочки с отверстием. Точное количественное описание наблюдаемого распределения энергии излучения в этом случае получило название проблемы черного тела.

Как показали эксперименты с черным телом, график зависимости энергии (яркости) от частоты или длины волны является характеристической кривой. При низких частотах (больших длинах волн) она прижимается к оси частот, затем на некоторой промежуточной частоте достигает максимума (пик с округлой вершиной), а затем при более высоких частотах (коротких длинах волн) спадает. При повышении температуры кривая сохраняет свою форму, но сдвигается в сторону более высоких частот. Были установлены эмпирические соотношения между температурой и частотой пика на кривой излучения черного тела (закон смещения Вина, названный так в честь Вильгельма Вина) и между температурой и всей излученной энергией (закон Стефана – Больцмана, названный так в честь австрийских физиков Йозефа Стефана и Людвига Больцмана), но никому не удавалось вывести кривую излучения черного тела из основных принципов, известных в то время.

Вину удалось получить полуэмпирическую формулу, которую можно подогнать так, что она хорошо описывает кривую при высоких частотах, но неверно передает ее ход при низких частотах. Дж. У. Стретт (лорд Рэлей) и английский физик Джеймс Джинс применили принцип равного распределения энергии по частотам колебаний осцилляторов, заключенных в пространстве черного тела, и пришли к другой формуле (формуле Рэлея – Джинса). Она хорошо воспроизводила кривую излучения черного тела при низких частотах, но расходилась с ней на высоких частотах.

П. под влиянием теории электромагнитной природы света Джеймса Клерка Максвелла (опубликованной в 1873 г. и подтвержденной экспериментально Генрихом Герцем в 1887 г.) подошел к проблеме черного тела с точки зрения распределения энергии между элементарными электрическими осцилляторами, физическая форма которых никак не конкретизируется. Хотя на первый взгляд может показаться, что выбранный им метод напоминает вывод Рэлея – Джинса, П. отверг некоторые из принятых этими учеными допущений.

В 1900 г., после продолжительных и настойчивых попыток создать теорию, которая удовлетворительно объясняла бы экспериментальные данные, П. удалось вывести формулу, которая, как обнаружили физики-экспериментаторы из Государственного физико-технического института, согласовывалась с результатами измерений с замечательной точностью. Законы Вина и Стефана – Больцмана также следовали из формулы Планка. Однако для вывода своей формулы ему пришлось ввести радикальное понятие, идущее вразрез со всеми установленными принципами. Энергия планковских осцилляторов изменяется не непрерывно, как следовало бы из традиционной физики, а может принимать только дискретные значения, увеличивающиеся (или уменьшающиеся) конечными шагами. Каждый шаг по энергии равен некоторой постоянной (называемой ныне постоянной Планка), умноженной на частоту. Дискретные порции энергии впоследствии получили название квантов. Введенная П. гипотеза ознаменовала рождение квантовой теории, совершившей подлинную революцию в физике. Классическая физика в противоположность современной физике ныне означает «физика до Планка».

П. отнюдь не был революционером, и ни он сам, ни другие физики не сознавали глубокого значения понятия «квант». Для П. квант был всего лишь средством, позволившим вывести формулу, дающую удовлетворительное согласие с кривой излучения абсолютно черного тела. Он неоднократно пытался достичь согласия в рамках классической традиции, но безуспешно. Вместе с тем он с удовольствием отметил первые успехи квантовой теории, последовавшие почти незамедлительно. Его новая теория включала в себя, помимо постоянной Планка, и другие фундаментальные величины, такие, как скорость света и число, известное под названием постоянной Больцмана. В 1901 г., опираясь на экспериментальные данные по излучению черного тела, П. вычислил значение постоянной Больцмана и, используя другую известную информацию, получил число Авогадро (число атомов в одном моле элемента). Исходя из числа Авогадро, П. сумел с замечательной точностью найти электрический заряд электрона.

Позиции квантовой теории укрепились в 1905 г., когда Альберт Эйнштейн воспользовался понятием фотона – кванта электромагнитного излучения – для объяснения фотоэлектрического эффекта (испускание электронов поверхностью металла, освещаемой ультрафиолетовым излучением). Эйнштейн предположил, что свет обладает двойственной природой: он может вести себя и как волна (в чем нас убеждает вся предыдущая физика), и как частица (о чем свидетельствует фотоэлектрический эффект). В 1907 г. Эйнштейн еще более упрочил положение квантовой теории, воспользовавшись понятием кванта для объяснения загадочных расхождений между предсказаниями теории и экспериментальными измерениями удельной теплоемкости тел – количества тепла, необходимого для того, чтобы поднять на один градус температуру одной единицы массы твердого тела.

Еще одно подтверждение потенциальной мощи введенной П. новации поступило в 1913 г. от Нильса Бора, применившего квантовую теорию к строению атома. В модели Бора электроны в атоме могли находиться только на определенных энергетических уровнях, определяемых квантовыми ограничениями. Переход электронов с одного уровня на другой сопровождается выделением разности энергий в виде фотона излучения с частотой, равной энергии фотона, деленной на постоянную Планка. Тем самым получали квантовое объяснение характеристические спектры излучения, испускаемого возбужденными атомами.

В 1919 г. П. был удостоен Нобелевской премии по физике за 1918 г. «в знак признания его заслуг в деле развития физики благодаря открытию квантов энергии». Как заявил А.Г. Экстранд, член Шведской королевской академии наук, на церемонии вручения премии, «теория излучения П. – самая яркая из путеводных звезд современного физического исследования, и пройдет, насколько можно судить, еще немало времени, прежде чем иссякнут сокровища, которые были добыты его гением». В Нобелевской лекции, прочитанной в 1920 г., П. подвел итог своей работы и признал, что «введение кванта еще не привело к созданию подлинной квантовой теории».

20-е гг. стали свидетелями развития Эрвином Шредингером, Вернером Гейзенбергом, П.А.М. Дираком и другими квантовой механики – оснащенной сложным математическим аппаратом квантовой теории. П. пришлась не по душе новая вероятностная интерпретация квантовой механики, и, подобно Эйнштейну, он пытался примирить предсказания, основанные только на принципе вероятности, с классическими идеями причинности. Его чаяниям не суждено было сбыться: вероятностный подход устоял.

Вклад П. в современную физику не исчерпывается открытием кванта и постоянной, носящей ныне его имя. Сильное впечатление на него произвела специальная теория относительности Эйнштейна, опубликованная в 1905 г. Полная поддержка, оказанная П. новой теории, в немалой мере способствовала принятию специальной теории относительности физиками. К числу других его достижений относится предложенный им вывод уравнения Фоккера – Планка, описывающего поведение системы частиц под действием небольших случайных импульсов (Адриан Фоккер – нидерландский физик, усовершенствовавший метод, впервые использованный Эйнштейном для описания броуновского движения – хаотического зигзагообразного движения мельчайших частиц, взвешенных в жидкости). В 1928 г. в возрасте семидесяти лет Планк вышел в обязательную формальную отставку, но не порвал связей с Обществом фундаментальных наук кайзера Вильгельма, президентом которого он стал в 1930 г. И на пороге восьмого десятилетия он продолжал исследовательскую деятельность.

Личная жизнь П. была отмечена трагедией. Его первая жена, урожденная Мария Мерк, с которой он вступил в брак в 1885 г. и которая родила ему двух сыновей и двух дочерей-близнецов, умерла в 1909 г. Двумя годами позже он женился на своей племяннице Марге фон Хесслин, от которой у него также родился сын. Старший сын П. погиб в первую мировую войну, а в последующие годы обе его дочери умерли при родах. Второй сын от первого брака был казнен в 1944 г. за участие в неудавшемся заговоре против Гитлера.

Как человек сложившихся взглядов и религиозных убеждений, да и просто как справедливый человек, П. после прихода в 1933 г. Гитлера к власти публично выступал в защиту еврейских ученых, изгнанных со своих постов и вынужденных эмигрировать. На научной конференции он приветствовал Эйнштейна, преданного анафеме нацистами. Когда П. как президент Общества фундаментальных наук кайзера Вильгельма наносил официальный визит Гитлеру, он воспользовался этим случаем, чтобы попытаться прекратить преследования ученых-евреев. В ответ Гитлер разразился тирадой против евреев вообще. В дальнейшем П. стал более сдержанным и хранил молчание, хотя нацисты, несомненно, знали о его взглядах.

Как патриот, любящий родину, он мог только молиться о том, чтобы германская нация вновь обрела нормальную жизнь. Он продолжал служить в различных германских ученых обществах в надежде сохранить хоть какую-то малость немецкой науки и просвещения от полного уничтожения. После того как его дом и личная библиотека погибли во время воздушного налета на Берлин, П. и его жена пытались найти убежище в имении Рогец неподалеку от Магдебурга, где оказались между отступающими немецкими войсками и наступающими силами союзных войск. В конце концов супруги Планк были обнаружены американскими частями и доставлены в безопасный тогда Геттинген.

Скончался П. в Геттингене 4 октября 1947 г., за шесть месяцев до своего 90-летия. На его могильной плите выбиты только имя и фамилия и численное значение постоянной Планка.

Подобно Бору и Эйнштейну, П. глубоко интересовался философскими проблемами, связанными с причинностью, этикой и свободой воли, и выступал на эти темы в печати и перед профессиональными и непрофессиональными аудиториями. Исполнявший обязанности пастора (но не имевший священнического сана) в Берлине, П. был глубоко убежден в том, что наука дополняет религию и учит правдивости и уважительности.

Через всю свою жизнь П. пронес любовь к музыке, вспыхнувшую в нем еще в раннем детстве. Великолепный пианист, он часто играл камерные произведения со своим другом Эйнштейном, пока тот не покинул Германию. П. был также увлеченным альпинистом и почти каждый свой отпуск проводил в Альпах.

Кроме Нобелевской премии, П. был удостоен медали Копли Лондонского королевского общества (1928) и премии Гете г. Франкфурта-на-Майне (1946). Германское физическое общество назвал в честь него свою высшую награду медалью Планка, и сам П. был первым обладателем этой почетной награды. В честь его 80-летия одна из малых планет была названа Планкианой, а после окончания второй мировой войны Общество фундаментальных наук кайзера Вильгельма было переименовано в Общество Макса Планка. П. состоял членом Германской и Австрийской академий наук, а также научных обществ и академий Англии, Дании, Ирландии, Финляндии, Греции, Нидерландов, Венгрии, Италии, Советского Союза, Швеции, Украины и Соединенных Штатов.

Макс Планк – знаменитый немецкий ученый, родоначальник квантовой физики, лауреат Нобелевской премии, почетный член множества мировых научных сообществ, включен в список Европейской научной элиты 20 века.

Именем Планка названа одна из малых планет и высшая награда германского физического общества.

Без гениального открытия 20 века – кванта и квантовой теории, которую обосновал Макс Планк, трудно представить дальнейшие величайшие достижения современной науки.

Краткая биография

Макс Планк родился 23 апреля 1858 года в городе Киль. Его родственники по отцовской линии принадлежали к старинному дворянскому роду, давшему немецкому обществу образованных юристов, военных, ученых и вдающихся церковных деятелей.

Его отец Вильгельм Планк был успешным юристом, профессором в Кильском университете. Мать, Эмма Патциг, была из семьи пастора. Свой долг предки Макса Планка видели в служении государству и церкви. Несомненно, что это наложило нравственный отпечаток на него самого.

Макс Планк умер в Геттингене 4 октября 1947 года, не дожив полугода до своего девяностолетия.

Детство и юность

До десятилетнего возраста Макса семья Планков жила в Киле, бывшем столицей Голштинии. Затем Вильгельму Планку предложили профессуру в Мюнхенском университете и семья перебралась в столицу Баварии. Макс начинает обучение в Максимилиановской гимназии и проявляет себя как прилежный и разносторонний ученик.

Не смотря на традиционное для гимназий упор на гуманитарные дисциплины, обучение естественных предметов проводилось на высшем уровне. Юный Макс Планк буквально влюбился в такой серьезный предмет как математика и проявлял к его изучению большие способности.

При всей прилежности и старательности учителя не видели каких-то особых способностей у Макса, хотя и характеризовали его как прилежного и исполнительного ученика с сильным характером.

Помимо точных наук Планк очень увлекался музыкой и безо всякого принуждения проводил за роялем большое количество времени. До конца жизни он оставался прекрасным пианистом, хотя по окончании гимназии сделал окончательный выбор в пользу математики и физики. В сентябре 1874 года он становится студентом Мюнхенского университета.

Увлечение наукой

В университете Планк выбирает для более углубленного изучения теоретическую физику и хотя его наставник профессор Жолли убеждал своих студентов, что вряд ли они смогут открыть что-то новое в этой практически до конца изученной науке, упорный студент решил не отступать. В этом поступке сказалась основная черта характера Планка – доводить все до конца и не отступать.

Параллельно теории он занимается и экспериментальной физикой, углубленно изучает математику. Убедившись, что в Мюнхенском университете он получил все, что ему могли предложить, Планк решает продолжить образование в Берлинском университете. Его несколько разочаровали лекции по физике, поэтому он начинает самостоятельно изучать оригинальные работы своих научных наставников Гельмгольца и Кирхгофа.

Знакомство с трудами Рудольфа Клаузиуса по теории теплоты подтолкнули его к изучению термодинамикой. Занятия термодинамикой позволили Планку получить ученую степень, защитив диссертацию в родной "альма матер” – Мюнхенском университете. Проработав младшим ассистентом физического факультета молодой ученый получает должность адъюнкт-профессора Кильского университета.

Это назначение укрепляет его финансовое положение, позволяет ему быть независимым и значительную часть времени посвятить научным исследованиям. Кроме того Макс Планк создает семью. Его женой становится девушка которую он знает с детства – Мария Мерк. В этом браке рождается четверо детей – два сына и дочери-близнецы.

Научная деятельность

Серьезно заниматься научной деятельностью Макс Планк начинает после вступления в должность адъюнкт-профессора Берлинского университета. К этому времени его труды по термодинамике стали широко известны в мировом научном сообществе. Почти одновременно в 1888 году ему предлагают занять пост директора Института теоретической физики.

Желание добраться до сути, постичь неведомое, необыкновенная интуиция, присущая только настоящим ученым, позволила ему сделать открытие, буквально перевернувшее современную для его времени физику.

Создатель квантовой физики

Многие ученые пытались рассчитать и вывести формулу состояния тела в период его нагревания. Нагреваемое тело излучает не только тепло, но и магнитные колебания. Закономерность амплитуды колебания тела в момент нагревания зависит от нескольких факторов.

Некоторые факторы были изучены и просчитаны, но не было единой формулы, которую можно было применить во всех случаях. Для этого была необходима универсальная и совершенно новая единица. В 1900 году Макс Планк вывел эту формулу, применив абсолютно новую единицу измерения величины излучения энергии – квант.

Обоснование этой формулы и новой единицы измерения получила название квантовая теория, а классическую физику до этого революционного открытия стали именовать "физика до Планка". Постоянная Планка успешно применялась в дальнейшем развитии физика. Благодаря ей мир получил фотоэлектрический эффект Альберта Эйнштейна, атомную энергию Нильса Бора и множество других открытий.

В 1919 году Макс Планк становится Нобелевским лауреатом по физике за 1918 год. Эта премия стала признанием величайшего открытия на благо человечества. В семидесятилетнем возрасте он уходит в формальную отставку, фактически возглавляя Общество фундаментальных наук кайзера Вильгельма и оставаясь его президентом с 1930 года до самой смерти.

Его личная жизнь была весьма драматичной. Первая горячо любимая жена умерла рано, и он вступил во второй брак.
Ему довелось пережить всех своих детей от первого брака. Старший сын был убит в первой мировой войне, дочери умерли во время родов, а младший сын был казнен в конце второй мировой войны за участие в покушении на Гитлера.

Нобелевская премия по физике, 1918 г.

Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.
© The H.W. Wilson Company, 1987.
© Перевод на русский язык с дополнениями, издательство «Прогресс», 1992.