Dit artikel legt uit wat de hypothese van Planck is, wie deze heeft gemaakt en hoe belangrijk deze is geworden voor de ontwikkeling van de moderne wetenschap. De betekenis van het idee van kwantisering voor de hele microwereld wordt ook getoond.
Smartphone en kwantumfysica
De moderne wereld om ons heen is qua technologie heel anders dan alles wat honderd jaar geleden bekend was. Dit alles werd alleen mogelijk omdat wetenschappers aan het begin van de twintigste eeuw de barrière overwonnen en eindelijk begrepen dat materie op de kleinste schaal niet continu is. En dit tijdperk werd geopend met zijn aanname door een geweldig persoon - Max Planck.
Plancks biografie
Een van de fysieke constanten, een kwantumvergelijking, een wetenschappelijke gemeenschap in Duitsland, een asteroïde, een krater op de maan, een ruimtetelescoop zijn naar hem vernoemd. Zijn afbeelding werd in reliëf gemaakt op munten en gedrukt op postzegels en bankbiljetten. Wat voor iemand was Max Planck? Hij werd geboren in het midden van de negentiende eeuw in een Duitse adellijke familie van bescheiden middelen. Onder zijn voorouders waren veel goede advocaten en predikanten van de kerk. M. Planck kreeg een goede opleiding, maar collega-fysici noemden hem gekscherend "autodidact". De wetenschapper heeft zijn basiskennis opgedaan bij:boeken.
Plancks hypothese werd geboren uit een veronderstelling die hij theoretisch maakte. In zijn wetenschappelijke carrière hield hij vast aan het principe van "wetenschap komt op de eerste plaats". Tijdens de Eerste Wereldoorlog probeerde Planck banden te onderhouden met buitenlandse collega's uit de landen die tegen Duitsland waren. De komst van de nazi's vond hem in de functie van directeur van een grote wetenschappelijke gemeenschap - en de wetenschapper probeerde zijn werknemers te beschermen, hielp degenen die voor het regime waren gevlucht om naar het buitenland te gaan. Dus de hypothese van Planck was niet het enige waarvoor hij werd gerespecteerd. Hij sprak zich echter nooit openlijk uit tegen Hitler, zich blijkbaar realiserend dat hij niet alleen zichzelf zou schaden, maar dat hij ook niet in staat zou zijn om degenen te helpen die het nodig hadden. Helaas accepteerden veel natuurkundigen deze positie van M. Planck niet en stopten met met hem te corresponderen. Hij had vijf kinderen, en alleen de jongste overleefde zijn vader. De oudste zoon werd meegenomen door de Eerste, de middelste - door de Tweede Wereldoorlog. Beide dochters overleefden de bevalling niet. Tegelijkertijd merkten tijdgenoten op dat alleen thuis Planck zichzelf was.
Bronnen van quanta
Van school af was de wetenschapper geïnteresseerd in de tweede wet van de thermodynamica. Er staat: elk proces gaat alleen met een toename van chaos en een verlies van energie of massa. Hij was de eerste die het op deze manier formuleerde, in termen van entropie, die alleen kan toenemen in een thermodynamisch systeem. Later leidde dit werk tot de formulering van Plancks beroemde vermoeden. Hij was ook een van degenen die de traditie van het scheiden van wiskunde en natuurkunde introduceerden, waarbij hij praktisch een theoretisch gedeelte van de laatste creëerde. Voor hemalle natuurwetenschappen waren gemengd en experimenten werden uitgevoerd door individuen in laboratoria die bijna niet verschilden van alchemistische.
Kwantiteitshypothese
Het onderzoeken van de entropie van elektromagnetische golven in termen van oscillatoren en vertrouwend op experimentele gegevens die twee dagen eerder, op 19 oktober 1900, waren verkregen, presenteerde Planck aan andere wetenschappers een formule die later naar hem zou worden genoemd. Het koppelde energie, golflengte en stralingstemperatuur (in het limietgeval voor een volledig zwart lichaam). De hele nacht lang zetten zijn collega's, onder leiding van Rubens, experimenten op om deze theorie te bevestigen. En ze had gelijk! Om de hypothese die voortvloeit uit deze formule theoretisch te staven en tegelijkertijd wiskundige problemen zoals oneindigheden te vermijden, moest Planck echter toegeven dat energie niet in een continue stroom wordt uitgestraald, zoals eerder werd gedacht, maar in afzonderlijke delen (E=hν). Deze benadering vernietigde alle bestaande ideeën over een vast lichaam. Plancks kwantumhypothese zorgde voor een revolutie in de natuurkunde.
Gevolgen van kwantisering
In het begin besefte de wetenschapper het belang van zijn ontdekking niet. Een tijdlang werd de formule die hij afleidde alleen gebruikt als een handige manier om het aantal wiskundige bewerkingen voor berekeningen te verminderen. Tegelijkertijd gebruikten zowel Planck als andere wetenschappers de continue vergelijkingen van Maxwell. Het enige gênante was de constante h, waaraan geen fysieke betekenis kon worden gegeven. Alleen laterAlbert Einstein en Paul Ehrenfest, die nieuwe fenomenen van radioactiviteit begrepen en probeerden een wiskundige rechtvaardiging voor optische spectra te vinden, beseften hoe belangrijk de hypothese van Planck was. Ze zeggen dat het rapport, waarin de formule voor energiekwantisatie voor het eerst werd gepresenteerd, het tijdperk van nieuwe fysica opende. Einstein was waarschijnlijk de eerste die het begin ervan herkende. Dit is dus ook zijn verdienste.
Wat is gekwantiseerd
Alle staten die elementaire deeltjes kunnen aannemen, zijn discreet. Een elektron in een val kan alleen op bepaalde niveaus zijn. De excitatie van een atoom, evenals het tegenovergestelde proces - emissie, vindt ook plaats in sprongen. Elke elektromagnetische interactie is een uitwisseling van quanta van de corresponderende energie. De mensheid heeft de energie van het atoom alleen beperkt dankzij het begrip van de discretie van energieniveaus. We hopen dat lezers nu geen vraag zullen hebben, wat is de hypothese van Planck en wat is de invloed ervan op de moderne wereld, en dus op elk van de mensen.
