PLANCK, Max Karl Ernst Ludwig (Kiel, 1858. április. 23. - Göttingen, 1947.október 4.) német fizikus. Az 1918-as fizikai Nobel-díjat 1919-ben kapta "azon érdemeinek elismeréséül, melyeket a fizika továbbfejlesztésében, a hatás kvantum felfedezésévet szerzett".
Gyermekkorát Kielben töltötte.
1867-ben apját a mücheni egyetem jogászprofesszorává nevezték ki, így Planck
ott folytatta tanulmányait. Az érettségi után a müncheni egyetem természettudományi
fakultásán tanult matematikát és fizikát. Bár már a gimnázium felsőbb osztályaiban
is olyan fizikai kérdésekkel foglalkozott, melyek messze meghaladták a
gimnázium tananyagát, pályaválasztása nehéz és kétségekkel teli feladatnak
bizonyult, mivel rendkívüli tehetségű zongorista is volt, és a zenei pálya
érzelmileg vonzotta.
Az egyetemen Ph. von
Jolly tanította a kísérleti fizikát, a matematika professzora L. Siedel
és G. Bauer volt. Három esztendő eltelte után Planck Berlinben folytatta
tanulmányait. A berlini egyeternen H. Helmholtz és G. Kirchhoff adta elő
a kísérleti fizikát. Nem is előadásaik hanem inkább könyveik tanulmányozása
nyomán Planck tudományos látóköre jelentősen bővült. Egyetemi hallgató
korában ismerkedett meg R. Clausius termodinamikai értekezéseivel. Különösen
a termodinamika két fő tételének különválasztása ragadta meg a figyelmét.
Arra törekedve, hogy R. Clausiusnak a második fő tétel bizonyításához való
kiinduló hipotézisét még világosabbá tegye, a "természetes folyamat" (irreverzíbilis
folyamat) fogalmának bevezetésével Planck a tétel olyan megfogalmazására
bukkant, mely nem szorult semmiféle további magyarázatra. Az 1879-es évben
befejezett "A mechanikai hőtan második főtétele" c. doktori értekezésében
dolgozta ki az entrópiával kapcsolatos elképzeléseit. A mai szemmel
nézve igen jelentős munka semmi hatással nem volt kora tudományos közéletére.
1878 nyarán tért vissza
Münchenbe. A matematika-fizika tanári vizsga letétele és a filozófiai doktori
cím megszerzése után, 1880-ban az Izotrop testek egyensúlyállapota különböző
hőmérsékleteken c. habilitációs dolgozatával magántanári képesítést nyert.
Ebben a munkájában és a következő években született tanulmányaiban részletesen
megmutatta, hogy az entrópia ismeretéből miként adódnak a fizikai és kémiai
egyensúly törvényei. Hétévi müncheni magántanároskodás után meghívták a
kieli egyetemre az elméleti fizika rendkívüli tanárának. 1889 tavaszán
a berlini filozófiai fakultás javaslatára G. Kirchhoff utódjának nevezték
ki.
Elméleti fizikát adott
elő, először mint rendkívüli, majd 1892-tőI mint rendes tanár. Berlini
munkássága kezdetén fizikai érdeklődésének területétől távol eső feladatot
kapott. Egy akkor épített, természetes tiszta skálájú harmóniumon kellett
akusztikai vizsgálatokat végeznie. Planck elsősorban a modern, hangszerkíséret
nélküli, vokális zenével kapcsolatban olyan érdekes, bizonyos fokig váratlan
eredményre jutott, mely egy manapság is hangoztatott tévhitet cáfol meg.
Nevezetesen, hogy fülünk az egyenletesen temperált skálát minden körülmények
között előnyben részesíti a természetes hangskálával szemben. Ennek oka,
Planck véleménye szerint, a generációkon keresztül tartó megszokás, hiszen
J. S. Bach előtt a temperált skála még nem volt általánosan ismeretes.
1894-ben Planckot a porosz
tudományos akadémia fizikai--matematikai osztálya nyilvános rendes
tagjává választotta. 1912-től kezdve negyed századon át működött a tudós
a fizikai-matematikai osztály örökös titkáraként.
Az akusztika területére
tett kirándulása után visszatért termodinamikai vizsgálataihoz. Akkoriban
a hőtani kérdésekkel foglalkozók tábora két részre szakadt annak a kérdésnek
megítélésében, vajon analógia áll-e fenn a hőnek magasabbról alacsonyabb
hőmérsékletre való átmenete és egy súlynak magasabbról alacsonyabb szintre
való esése között.
Az egyik, széles körben
elterjedt nézet hívei a későbbi energetikusok tökéletes analógiát véltek
felfedezni. Planck már doktori disszertációjában hangsúlyozta, hogy a hőnek
a különféle energiafajták között különleges helyzete van, és a termodinamika
második főtétele éppen a hőátmeneti folyamat és a súly leesése közötti
különbséget tartalmazza, az entrópia segítségével kifejezve a természetes
hőátadási folyamat megfordíthatatlanságát. Planck állításának elismerése
világos érvelése ellenére egészen más oldalról következett be, és ez
semmiféle összefüggésben nem volt meggondolásaival. Ugyanis L. Boltzmann
a statisztikus mechanika alapján felállította a H teorémát. Az L. Boltzmann
által képzett H olyan fizikai mennyiség volt, melynek értéke az irreverzibilis
folyamatok során mindig csökkent, tehát az entrópiához hasonló tulajdonságokkal
bírt. Így Planck szerepe legalábbis a fizika pillanatnyi fejlődése szempontjából
feleslegesnek tűnt, csupán azért, mert a kortárs fizikusok nem voltak
hajlandók Planck útján haladni, és Plancknak csekély elégtételül legfeljebb
az szolgáthatott, hogy a Boltzmann-elmélet valódi fizikai tartalmát ő és
tanítványa, Zermelo fejtette ki. A Boltzmann-féle kinetikus gázelmélet
alapjai ugyan a newtoni mechanikán nyugszanak, de azért ez az elmélet mégis
új szempontot vezetett be a fizikába, a valószínűségi szemléletet. Ezt
a vonatkozást senki sem ismerte fel élesebben, mint Planck, aki felismerését
a molekuláris rendezetlenség hipotézisébe sűrítette.
Planck a hőmérsékleti
sugárzással kapcsolatos elméleti vizsgálatait 1896 körül kezdte el. Érdeklődését
O. Lummernak és E. Pringsheimnek a Birodalmi Fizikai-Technikai Intézetben
végzett mérései fordították a fizikai kutatásoknak már évek óta egyik középpontjában
álló problémája felé. Az anyagi testek, hőmérsékletüktől függően, elektromágneses
sugárzást bocsátanak ki. A sugárzásban mindenféle hullámhosszú hullám megtalálható.
Adott hőmérsékletű test és vele sugárzási egyensúlyban levő elektromágneses
tér (üregsugárzás, abszolút fekete test sugárzása) esetében minden frekvenciához
adott intenzitás tartozik. Az intenzitás frekvenciától és hőmérséklettől
való függésének, a sugárzási intenzitás spektrális eloszlásának leírására
ismeretes volt a Rayleigh -Jeans-féle sugárzási törvény és a Wien-féle
eloszlás, de ezek a formulák csak a sugárzás hullámhosszának bizonyos tartományában
adtak a mérési eredményekkel azonos intenzitásértékeket.
Planck a probléma magvát
nem annyira magában az intenzitásképletben látta, hanem inkább az energiának,
a rezgésszámnak és a sugárzás entrópiájának összefüggésében. A Kirchhoff
tétel felhasználásával és a lineáris oszcillátor sugárzásának részletes
vizsgálatával olyan interpolációs képlethez jutott, amelyből közvetlenül
adódott a róla elnevezett és a régebbi képleteket mint határeseteket magába
foglaló sugárzási törvény. Eredményét a berlini Fizikai Társaság 1900 október
19-i ülésén terjesztette elő. Az ülésen részt vevő H. Rubens, a berlini
egyetem fizikatanára Planck formuláját még aznap éjjel összevetette a birtokában
levő legújabb mérési eredményekkel, és kitűnő egyezést talált. De még ha
a sugárzási formula oly pontosan egyezett is a tapasztalattal, legfeljebb
egy szerencsésen eltalált törvény formális jelentőségével bírhatott. Ezért
Planck a törvény felállításának napja óta foglalkozott annak valódi fizikai
értelmezésével. És a feladatot hihetetlen nagy szellemi erőfeszítéssel
néhány hét alatt megoldotta. A probléma az entrópia és a valószínűség közötti
összefüggés vizsgálatához, L. Boltzmann korábbi gondolatmenetéhez vezetett
el. A sugárzás entrópiájához kapcsolt valószínűséget Planck ama hallatlanul
új elgondolás alapján számította ki, hogy csupán diszkrét energiafokozatok
lehetségesek. Ebből valóban adódott egy sugárzási törvény, de hogy ez a
Wien-féle sugárzási törvénynek is eleget tegyen, minden energiafokozatnak
hf értékkel kellett a másiktól különböznie; f a sugárzás frekvenciája,
h pedig az új univerzális állandót, a ma Planck-állandónak nevezett elemi
hatáskvantumot jelöli. Ilyen feltételek mellett az elméleti sugárzási képlet
azonossá vált az interpolációs képlettel, és kiderült, hogy az entrópia
lényegében, mint L. Boltzmann értelmezte, a sugárzásban is a valószínűség
mértéke.
Különösen világosan tűnt
ez ki a koherens sugárnyalábok entrópiájára vonatkozó tételben, melynek
érvényességéről a Planckhoz legközelebb álló tanítvány, M. von LAUE győződött
meg. Planck eredményéről 1900. december 14-én számolt be a berlini
Fizikai Társaság előtt. Ettől a naptól számítjuk a kvantumelmélet születését.
Az energia Planck-féle
hf alapértéke, az, hogy "az energiaváltozások nem folytonosan, de ugrásszerűen
mennek végbe", nem az addigi fizika továbbfejlesztését, hanem a fizika
alapjaiban való átalakítását jelentette. Hogy mennyire mély és mennyire
szükségszerű volt ez a forradalom, azt a következő évtizedek világosan
megmutatták.
Planck sugárzási elméletét
kezdetben kevés figyelemre méltatták. A nem folyamatos energiaváltozások
gondolata túlságosan új volt. Maga Planck évekig próbálkozott azzal, hogy
a hatáskvantumot valamiképpen beillessze a klasszikus elmélet kereteibe,
de a hatáskvantum minden ilyen kísérletnek makacsul ellenszegült. Éppen
e hosszasan húzódó sikertelen munka negatív eredményei tették kétségtelenné
azt, hogy a hatáskvantumban valami addig soha nem hallott jelentkezik,
mely arra van hivatva, hogy alapjában átalakítsa az egész fizikai gondolkodásunkat,
amely azóta, hogy Leibniz és Newton megalapozta az infinitezimális számítást,
minden kauzális összefüggés folytonosságának feltételezésén alapult.
Planck 1926-ban vonult
nyugalomba. Katedráját E. SCHRÖDINGER-nek adta át. A fizikai intézet
vezetését már 1921-ben M. von LA UE-ra bízta, de még a 30-as évek
közepéig részt vett az egyetem munkájában. Az oktatástól visszavonulva
teljesebben szentelhette magát az általános tudományos és filozófiai kérdésekről
való szemlélődésnek. Nyilvános előadásainak meghallgatására a világ minden
tájáról elzarándokoltak a szellemi élet jeles képviselői.
A második világháború
során Planck berlin-grunewaldi házát mely évtizedekig tudósok és művészek
találkozóhelye volt bombatalálat érte. Elégtek könyvei, írásai, közöttük
a sok évtizeden át gondosan vezetett, felbecsülhetetlen történeti jelentőségű
tudományos naplója.
1945-ben feleségével
a Magdeburg környékén fekvő birtokán húzódott meg. Amikor a környék hadszíntérré
vált, a falu többi lakosával együtt az erdőben keresett menedéket. 1946-ban
ismét átvette a Kaiser Wilhelin Társaság elnöki tisztjét, amit 1930 és
1937 között egyszer már betöltött. 1947-ben a társaság a nevét, a modern
fizika leghatalmasabb egyénisége tiszteletére, Max Planck Társaságra változtatta.
Planck az egyetemi hallgatóság előtt utoljára 1947 márciusában adott elő
Göttingenben.
A XIX. század három
nagy gondolatköre, amelybe Planck beleszületett, és amelynek árnyékában
életének első fele és ifjúságának alkotásra hivatott évei elteltek: az
először R. Mayer által kimondott energiamegmaradási elv; S. Carnot tétele,
amelyet a termodinamika második fő tételének neveznek és a Maxwell-Faraday-féle
elektromágneses térelmélet.
Planck első dolgozatát
huszonegy éves korában írta, és kritikájával mélyen belenyúlt a Clausius-féle
fogalmi alkotásba. Érdeklődése a második fő tételen nyugvó termodinamika
felé fordult. Már tudományos munkássága kezdetén rendkívüli biztonságot
tanúsított kutatásai tárgyának megválasztásában. Tevékenysége a termodinamika
területén egységesítő és rendszerező. Vizsgálatai különösen a kémia tapasztalati
törvényeinek elméleti levezetései igen jelentősek a tudomány történetében.
A reverzibilis és irreverzibilis folyamatok Planck által való következetes
megkülönböztetése az entrópia fogalmának tisztázásához vezetett, és kitűnt,
hogy az entrópia a természetben végbemenő folyamafoknál éppen olyan alapvető
szerepet játszik, mint az energia. A termodinamikával kapcsolatos működése
megmutatta munkájának nagyvonalúságát, de a nevét halhatatlanná tevő teremtő
új gondolatot, az energia kvantáltságának elképzelését nem a termodinamika,
hanem az elektromágneses sugárzások vizsgálatának területén alkotta meg,
igaz, mindvégig a termodinamika számára biztonságos talaján állva.
Gondolkodását a humanista
műveltség befolyásolta és termékenyítette. Egész életében foglalkoztatták
filozófiai kérdések, és az alapvető problémákat érintő megfontolásai mindig
sajátos kölcsönhatásban álltak a tulajdonképpeni szakterületén folytatott
munkájával. A történelem nehéz napjaiban tanúsított emberi példája, az
ifjabb fizikusnemzedék felneveléséért vállalt fáradozásai és a természetben
rejlő abszolútumok felkutatását célzó törekvései Planck nevét az egész
művelt világ előtt ismertté teszik.