Ovaj članak objašnjava što je Planckova hipoteza, tko ju je stvorio i koliko je postala važna za razvoj moderne znanosti. Također je prikazan značaj ideje kvantizacije za cijeli mikrosvijet.
Pametni telefon i kvantna fizika
Suvremeni svijet oko nas u tehnologiji se jako razlikuje od svega što je bilo poznato prije sto godina. Sve je to postalo moguće samo zato što su u zoru dvadesetog stoljeća znanstvenici prevladali barijeru i konačno shvatili da materija ni u najmanjoj skali nije kontinuirana. A ovo doba je svojom pretpostavkom otvorila divna osoba - Max Planck.
Planckova biografija
Jedna od fizičkih konstanti, kvantna jednadžba, znanstvena zajednica u Njemačkoj, asteroid, krater na Mjesecu, svemirski teleskop nazvani su po njemu. Njegova je slika bila utisnuta na kovanicama i otisnuta na markama i novčanicama. Kakva je osoba bio Max Planck? Rođen je sredinom devetnaestog stoljeća u njemačkoj plemićkoj obitelji skromnog imovinskog stanja. Među njegovim precima bilo je mnogo dobrih odvjetnika i službenika crkve. M. Planck stekao je dobro obrazovanje, ali su ga kolege fizičari u šali nazvali "samoukom". Znanstvenik je svoja osnovna znanja stekao odknjige.
Planckova hipoteza nastala je iz pretpostavke koju je on postavio teoretski. U svojoj znanstvenoj karijeri držao se načela “znanost je na prvom mjestu”. Tijekom Prvog svjetskog rata Planck je pokušavao održavati veze sa stranim kolegama iz zemalja koje su se protivile Njemačkoj. Dolazak nacista zatekao ga je na mjestu direktora velike znanstvene zajednice - a znanstvenik je nastojao zaštititi svoje zaposlenike, pomogao onima koji su pobjegli od režima da odu u inozemstvo. Dakle, Planckova hipoteza nije bila jedina stvar zbog koje je bio cijenjen. Međutim, nikada nije otvoreno govorio protiv Hitlera, očito shvaćajući da ne samo da bi naštetio sebi, nego neće moći pomoći onima kojima je to potrebno. Nažalost, mnogi fizičari nisu prihvatili ovaj stav M. Plancka i prestali su se dopisivati s njim. Imao je petero djece, a oca je preživjelo samo najmlađe. Najstarijeg sina uzeo je Prvi, srednjeg - Drugi svjetski rat. Obje kćeri nisu preživjele porod. U isto vrijeme, suvremenici su primijetili da je Planck samo kod kuće bio on sam.
Izvori kvanta
Od škole je znanstvenik bio zainteresiran za drugi zakon termodinamike. Kaže: svaki proces ide samo s povećanjem kaosa i gubitkom energije ili mase. On je prvi to formulirao na ovaj način, u smislu entropije, koja se može povećati samo u termodinamičkom sustavu. Kasnije je upravo ovo djelo dovelo do formulacije Planckove poznate pretpostavke. Bio je i jedan od onih koji je uveo tradiciju razdvajanja matematike i fizike, praktički stvorivši teorijski dio potonje. Prije njegasve prirodne znanosti bile su pomiješane, a eksperimente su izvodili pojedinci u laboratorijima koji se gotovo nisu razlikovali od alkemijskih.
Kvantna hipoteza
Istražujući entropiju elektromagnetskih valova u smislu oscilatora i oslanjajući se na eksperimentalne podatke dobivene dva dana prije, 19. listopada 1900., Planck je drugim znanstvenicima predstavio formulu koja će kasnije biti nazvana po njemu. Povezao je energiju, valnu duljinu i temperaturu zračenja (u graničnom slučaju za potpuno crno tijelo). Tijekom sljedeće noći, njegovi kolege, pod vodstvom Rubensa, postavljali su eksperimente kako bi potvrdili ovu teoriju. I bila je u pravu! Međutim, kako bi teoretski potkrijepio hipotezu koja proizlazi iz ove formule i istovremeno izbjegao matematičke poteškoće poput beskonačnosti, Planck je morao priznati da se energija ne emitira u kontinuiranom toku, kao što se prije mislilo, već u zasebnim dijelovima (E=hν). Ovaj pristup uništio je sve postojeće ideje o čvrstom tijelu. Planckova kvantna hipoteza revolucionirala je fiziku.
Posljedice kvantizacije
Na početku, znanstvenik nije shvatio važnost svog otkrića. Neko vrijeme formula koju je izveo koristila se samo kao prikladan način da se smanji broj matematičkih operacija za izračun. U isto vrijeme, i Planck i drugi znanstvenici koristili su Maxwellove kontinuirane jednadžbe. Jedina neugodna stvar bila je konstanta h kojoj se nije moglo dati fizičko značenje. Tek kasnijeAlbert Einstein i Paul Ehrenfest, razumijevajući nove fenomene radioaktivnosti i pokušavajući pronaći matematičko opravdanje za optičke spektre, shvatili su važnost onoga što je Planckova hipoteza. Kažu da je izvješće, u kojem je prvi put predstavljena formula za kvantizaciju energije, otvorilo eru nove fizike. Einstein je vjerojatno prvi prepoznao njezin početak. Dakle, to je i njegova zasluga.
Što je kvantizirano
Sva stanja koja sve elementarne čestice mogu preuzeti su diskretna. Elektron u zamci može biti samo na određenim razinama. Pobuđivanje atoma, kao i suprotan proces - emisija, također se događa u skokovima. Svaka elektromagnetska interakcija je izmjena kvanta odgovarajuće energije. Čovječanstvo je obuzdalo energiju atoma samo zahvaljujući razumijevanju diskretnosti energetskih razina. Nadamo se da sada čitatelji neće imati pitanje koja je Planckova hipoteza i kakav je njezin utjecaj na suvremeni svijet, a time i na svakoga od ljudi.
