Ovaj članak objašnjava šta je Planckova hipoteza, ko ju je stvorio i koliko je postala važna za razvoj moderne nauke. Takođe se pokazuje značaj ideje kvantizacije za ceo mikrosvet.
Pametni telefon i kvantna fizika
Savremeni svet oko nas se veoma razlikuje u tehnologiji od svega što je bilo poznato pre sto godina. Sve je to postalo moguće samo zato što su naučnici u zoru dvadesetog veka prevazišli barijeru i konačno shvatili da materija i u najmanjoj meri nije kontinuirana. A ovu eru je svojom pretpostavkom otvorila divna osoba - Max Planck.
Planckova biografija
Jedna od fizičkih konstanti, kvantna jednačina, naučna zajednica u Njemačkoj, asteroid, krater na Mjesecu, svemirski teleskop su nazvani po njemu. Njegov lik je utisnut na novčićima i štampan na markama i novčanicama. Kakva je osoba bio Max Planck? Rođen je sredinom devetnaestog veka u nemačkoj plemićkoj porodici skromnog imovinskog stanja. Među njegovim precima bilo je mnogo dobrih advokata i službenika crkve. M. Planck je stekao dobro obrazovanje, ali su ga kolege fizičari u šali nazvali "samoukom". Naučnik je svoja osnovna znanja stekao odknjige.
Planckova hipoteza rođena je iz pretpostavke koju je on postavio teoretski. U svojoj naučnoj karijeri držao se principa „nauka je na prvom mestu“. Tokom Prvog svetskog rata, Planck je pokušavao da održi veze sa stranim kolegama iz zemalja koje su se suprotstavljale Nemačkoj. Dolazak nacista zatekao ga je na poziciji direktora velike naučne zajednice - a naučnik je nastojao da zaštiti svoje zaposlene, pomogao onima koji su pobegli od režima da odu u inostranstvo. Dakle, Planckova hipoteza nije bila jedina stvar zbog koje je bio poštovan. Međutim, nikada nije otvoreno govorio protiv Hitlera, očigledno shvaćajući da ne samo da bi naštetio sebi, već neće moći pomoći onima kojima je to bilo potrebno. Nažalost, mnogi fizičari nisu prihvatili ovaj stav M. Plancka i prestali su se dopisivati s njim. Imao je petoro djece, a oca je preživjelo samo najmlađe. Najstarijeg sina uzeo je Prvi, srednjeg - Drugi svjetski rat. Obje ćerke nisu preživjele porođaj. Istovremeno, savremenici su primetili da je samo kod kuće Planck bio on sam.
Izvori kvanta
Naučnik je još iz škole bio zainteresovan za drugi zakon termodinamike. Kaže: svaki proces ide samo uz povećanje haosa i gubitak energije ili mase. On je prvi to formulisao na ovaj način, u smislu entropije, koja se može povećati samo u termodinamičkom sistemu. Kasnije je upravo ovaj rad doveo do formulacije poznate Planckove pretpostavke. Bio je i jedan od onih koji je uveo tradiciju razdvajanja matematike i fizike, praktično stvorivši teorijski dio ove druge. Prije njegasve prirodne nauke su bile pomešane, a eksperimente su izvodili pojedinci u laboratorijama koji se gotovo nisu razlikovali od alhemijskih.
Kvantna hipoteza
Istražujući entropiju elektromagnetnih talasa u smislu oscilatora i oslanjajući se na eksperimentalne podatke dobijene dva dana pre, 19. oktobra 1900. godine, Planck je drugim naučnicima predstavio formulu koja će kasnije biti nazvana po njemu. Povezao je energiju, valnu dužinu i temperaturu zračenja (u graničnom slučaju za potpuno crno tijelo). Tokom sljedeće noći, njegove kolege, pod Rubensovim vodstvom, postavljali su eksperimente kako bi potvrdili ovu teoriju. I bila je u pravu! Međutim, da bi teoretski potkrijepio hipotezu koja proizlazi iz ove formule i istovremeno izbjegao matematičke poteškoće poput beskonačnosti, Planck je morao priznati da se energija ne emituje u kontinuiranom toku, kako se ranije mislilo, već u odvojenim dijelovima (E=hν). Ovaj pristup je uništio sve postojeće ideje o čvrstom tijelu. Planckova kvantna hipoteza revolucionirala je fiziku.
Posljedice kvantizacije
U početku, naučnik nije shvatio važnost svog otkrića. Neko vrijeme formula koju je izveo koristila se samo kao zgodan način da se smanji broj matematičkih operacija za proračun. U isto vrijeme, i Planck i drugi naučnici koristili su Maxwellove kontinuirane jednačine. Jedina sramotna stvar bila je konstanta h kojoj se nije moglo dati fizičko značenje. Samo 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 izvještaj, u kojem je prvi put predstavljena formula za kvantizaciju energije, otvorio eru nove fizike. Ajnštajn je verovatno bio prvi koji je prepoznao njen početak. Dakle, ovo je i njegova zasluga.
Šta je kvantizirano
Sva stanja koja bilo koja elementarna čestica mogu preuzeti su diskretna. Elektron u zamci može biti samo na određenim nivoima. Pobuđivanje atoma, kao i suprotan proces - emisija, također se javlja u skokovima. Svaka elektromagnetna interakcija je razmjena kvanta odgovarajuće energije. Čovječanstvo je obuzdalo energiju atoma samo zahvaljujući razumijevanju diskretnosti energetskih nivoa. Nadamo se da sada čitaoci neće imati pitanje šta je Planckova hipoteza i kakav je njen uticaj na savremeni svet, a samim tim i na svakog od ljudi.
