Планк, Макс

Макс Планк
Max Planck
Дата рождения:	23 апреля 1858(1858-04-23)
Место рождения:	Киль
Дата смерти:	4 октября 1947(1947-10-04) (89 лет)
Место смерти:	Гёттинген
Страна:	Германская империя Веймарская республика Третий рейх ФРГ
Научная сфера:	теоретическая физика
Место работы:	Мюнхенский университет Кильский университет Берлинский университет
Альма-матер:	Мюнхенский университет
Известные ученики:	Макс Абрагам Вальтер Боте Густав Герц Макс фон Лауэ Вальтер Мейснер Мориц Шлик Вальтер Шоттки
Известен как:	основоположник квантовой теории
Награды и премии	Нобелевская премия по физике (1918) Медаль Лоренца (1927) Медаль Планка (1929)

Макс Карл Эрнст Людвиг Планк (нем. Max Karl Ernst Ludwig Planck; 23 апреля 1858, Киль — 4 октября 1947, Гёттинген) — немецкий физик-теоретик, основоположник квантовой физики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1918). Член Прусской академии наук (1894), ряда иностранных научных обществ и академий наук.

Биография

Родился в семье юристов и учёных, много внимания уделявшей развитию способностей детей. Его прадед (Готлиб Якоб Планк, 1751—1833) и дед (Генрих Людвиг Планк (1785—1831)) были профессорами теологии в Гёттингене. Отец был профессором правоведения в Мюнхене и Киле.

Окончил гимназию в Мюнхене, где наряду с высокой одарённостью по многим дисциплинам показал высокую прилежность и работоспособность. Решение стать физиком далось непросто — наряду с естественными дисциплинами привлекали музыка и философия, тем более что один из его преподавателей, Филипп Жолли утверждал, что в физике нельзя открыть ничего нового. Физику изучал в Берлине и Мюнхене.

После защиты диссертации преподавал с 1885 г. по 1889 г. в Киле, а затем с 1889 г. по 1926 г. в Берлине. С 1930 г. по 1937 г. Планк возглавлял Общество кайзера Вильгельма (с 1948 г преобразовано в Общество Макса Планка).

Свои исследования Планк посвящал в основном вопросам термодинамики. Известность он приобрёл после объяснения в 1900 году спектра так называемого «абсолютно чёрного тела», заложив основу развития квантовой физики. Абсолютно чёрным телом называют некий предмет, чьё излучение зависит только от температуры и видимой площади поверхности. В противоположность физическим представлениям о непрерывности всех процессов, что являлось основой физической картины мира, построенной Ньютоном и Лейбницем, Планк ввёл представление о квантовой природе излучения. А именно, согласно его теории излучение испускается и поглощается квантами с энергией каждого кванта, равной

$E = h \cdot \nu,$

где $\nu$ — частота излучения в Гц, а $h$ — постоянная Планка,

$h = 6,626\,\times\,10^{-34}\,$ Дж·c.

В результате введения этого, применив более или менее стандартную для статистической физики теоретическую технику, Планк получил правильную формулу спектральной плотности излучения чёрного тела, нагретого до температуры T, (сводящуюся к распределению Планка в нынешней терминологии):

$I(\nu) \, \mathrm{d}\nu \, \mathrm{d}\Omega = \frac{2 h\nu^{3}}{c^2} \frac{1}{e^{\left(\frac{h\nu}{kT}\right)}-1}\mathrm{d}\nu \, \mathrm{d}\Omega$,

где I(ν) — энергия, которая с единицы площади в единицу времени излучается в частотном диапазоне между ν и ν+dν в пространственный угол $\mathrm{d}\Omega$; c — скорость света, k — постоянная Больцмана, е — число Непера,T — температура, Ω — телесный угол.

Вклад Планка 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 Планком новой теории, в немалой мере способствовала принятию специальной теории относительности физиками.

Планк внёс существенный вклад и в дальнейшее развитие квантовой теории в начале века, в том числе и применяя релятивистские методы. Так, ему принадлежит такое ключевое теоретическое открытие, как введение представления об импульсе фотона $p = \hbar k$ (исходя из того, что энергия фотона, открытая к этому времени Эйнштейном, и его импульс должны быть компонентами единого 4-вектора). Обобщенное впоследствии де Бройлем на все частицы, это представление стало одним из фундаментальных представлений квантовой механики.

Участвовал Планк и в разработке квантовой теории в направлении, позволившем впоследствии выявить структуру классической механики (особенно в гамильтоновой её форме) как предельного случая квантовой, а также и в формировании квазиклассических теорий первой четверти XX века.

Важнейшую роль Планк сыграл в обсуждениях проблем современной физики, участвуя, в числе прочего, в Сольвеевских конгрессах.

К числу других его достижений относится предложенный им вывод уравнения Фоккера — Планка, описывающего поведение системы частиц под действием небольших случайных импульсов (см. Диффузия). Макс Планк получил Нобелевскую премию в 1918 году за вклад в развитие квантовой физики.

Во время Второй мировой войны Макс Планк пытался убедить Гитлера сохранить жизни евреям. В то же время он продолжал служить в различных научных обществах Германии в надежде сохранить остатки немецкой науки и иметь возможность помогать другим ученым.

Макс Планк умер 4 октября 1947. На его могильной плите выбиты только имя и фамилия ученого и численное значение постоянной Планка.

Личная жизнь

Личная жизнь Планка была отмечена рядом трагедий. Его первая жена Мария Мерк, от которой у Планка было двое сыновей и дочери-двойняшки, умерла в 1909 году. Через два года Планк женился на своей племяннице Марте фон Хёсслин, от которой у него тоже родился сын Герман. Старший сын Планка погиб в Первую мировую войну, а обе его дочери умерли при родах. Второй сын Эрвин (англ.)русск. был казнён в тюрьме Плётцензее в Берлине 23 января 1945 года за участие в заговоре против Гитлера.

Легенды, анекдоты и афоризмы

Памятник Максу Планку работы Бернхарда Хайлигера во дворе Берлинского университета

• Решив заниматься теоретической физикой, Планк сообщил об этом своему семидесятилетнему преподавателю в Мюнхенском университете Ф. Жолли. Жолли попытался отговорить студента, объясняя, что изучение теоретической физики завершено и не стоит заниматься бесперспективным направлением.

• Планк был известен своим остроумием.
  • «Научная истина торжествует по мере того, как вымирают её противники».
  • Планк доказывал, что чайная чашка имеет две ручки, развёрнутые на 360°.

• В знаменитом докладе «Религия и естествознание» (май 1937) Планк писал:

«Религия и естествознание нуждаются в вере в Бога. При этом для религии Бог стоит в начале всякого размышления, а для естествознания — в конце. Для одних он означает фундамент, а для других — вершину построения любых мировоззренческих принципов».

Названы его именем

• Кратер имени Планка на Луне
• Формула Планка
• Общество Макса Планка
• Планк (космическая обсерватория) — спутник Европейского космического агентства

Сочинения

Книги

• Planck M. Das Princip der Erhaltung der Energie. — Leipzig, 1887 (5 Aufl. — 1924). Русский перевод: Планк М. Принцип сохранения энергии. — М., Л.: ОНТИ, 1938. — 236 с.
• Planck M. Grundriß der allgemeinen Thermochemie. — Breslau, 1893.
• Planck M. Vorlesungen über Thermodynamik. — Leipzig, 1897 (4 Aufl. — 1922). Русский перевод: Планк М. Термодинамика. — М., Л.: Госиздат, 1925. — 310 с.
• Planck M. Vorlesungen über die Theorie der Wärmestrahlung. — Leipzig, 1906 (5 Aufl. — 1923). Русский перевод: Планк М. Теория теплового излучения. — М., Л.: ОНТИ, 1935. — 204 с.
• Planck M. Acht Vorlesungen über theoretische Physik, gehalten an der Columbia Univ. New York. — Leipzig, 1910. Русский перевод: Планк М. Теоретическая физика: Восемь лекций, читанных в Колумбийском университете Нью-Йорка весной 1909 года. — СПб., 1911. — 158 с.
• Einführung in die theoretische Physik («Введение в теоретическую физику»):
  • Planck M. Band I: Einführung in die allgemeine Mechanik. — Leipzig, 1916 (4 Aufl. — 1928). Русский перевод: Планк М. Общая механика. — М., Л.: Гостехиздат, 1932. — 200 с.
  • Planck M. Band II: Einführung in die Mechanik deformierbarer Körper. — Leipzig, 1919 (3 Aufl. — 1932). Русский перевод: Планк М. Механика деформируемых тел. — М., Л.: Гостехиздат, 1932. — 184 с.
  • Planck M. Band III: Einführung in die Theorie der Elektrizität und des Magnetismus. — Leipzig, 1922 (2 Aufl. — 1928). Русский перевод: Планк М. Теория электричества и магнетизма. — М., Л.: Гостехиздат, 1933. — 183 с.
  • Planck M. Band IV: Einführung in die theoretische Optik. — Leipzig, 1927 (2 Aufl. — 1931). Русский перевод: Планк М. Оптика. — М., Л.: Гостехиздат, 1934. — 164 с.
  • Planck M. Band V: Einführung in die Theorie der Wärme. — Leipzig, 1930. Русский перевод: Планк М. Теория теплоты. — М., Л.: ОНТИ, 1935. — 228 с.
• Planck M. Erinnerungen. — Berlin, 1948.
• Planck M. Physikalische Abhandlungen und Vorträge (Bd. 1—3). — Braunschweig, 1958.

Основные научные статьи

• Planck M. Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie (Dissertation). — München: 1879. — S. 1—61.
• Planck M. Über das Princip der Vermehrung der Entropie. Erste Abhandlung: Gesetze des Verlaufs von Reactionen, die nach constanten Gewichtsvorhältnissen vor sieh gehen // Annalen der Physik. — 1887. — Band 266 (30). — S. 562—582.
• Planck M. Über das Princip der Vermehrung der Entropie. Zweite Abhandlung: Gesetze der Dissociation gasförmiger Verbindungen // Annalen der Physik. — 1887. — Band 267 (31). — S. 189—203.
• Planck M. Über das Princip der Vermehrung der Entropie. Dritte Abhandlung: Gesetze des Eintritts beliesbiger thermodynamischer und chemischer Reactionen // Annalen der Physik. — 1887. — Band 268 (32). — S. 462—503.
• Planck M. Über das Princip der Vermehrung der Entropie. Vierte Abhandlung: Gesetze des electrochemischen Gleichgewichts // Annalen der Physik. — 1891. — Band 280 (44). — S. 385—428.
• Planck M. Gegen die neuere Energetik // Annalen der Physik. — 1896. — Band 293 (57). — S. 72—78.
• Planck M. Über eine Verbesserung der Wienschen Spektralgleichung // Verhandlungen der Deutschen physikalischen Gesellschaft. — 1900. — Band 2. — S. 202—204.
• Planck M. Über irreversible Strahlungsvorgänge // Annalen der Physik. — 1900. — Band 306 (1). — S. 69—122.
• Planck M. Zur des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum // Verhandlungen der Deutschen physikalischen Gesellschaft. — 1900. — Band 2. — S. 237—245.
• Planck M. Das Prinzip der Relativität und die Grundgleichungen der Mechanik // Verhandlungen der Deutschen physikalischen Gesellschaft. — 1906. — Band 8. — S. 136—141.
• Planck M. Zur Dynamik bewegter Systeme // Annalen der Physik. — 1908. — Band 331 (26). — S. 1—34.
• Planck M. Über die Begründung des Gesetzes der schwarzen Strahlung // Annalen der Physik. — 1912. — Band 342 (37). — S. 642—656.
• Planck M. Über neuere thermodynamische Theorien (Nernstsches Wärmetheorem und Quantenhypothese) // Physikalische Zeitschrift. — 1912. — Band 13. — S. 165—175.
• Planck M. Die physikalische Struktur des Phasenraumes // Annalen der Physik. — 1916. — Band 355 (50). — S. 385—418.

Отдельные работы в русском переводе

• Планк М. Физические очерки: Сб. речей и статей. — М.: ГИЗ, 1925. — 136 с.
• Планк М. Картина мира современной физики // УФН. — 1929. — Т. 9. — С. 407—436.
• Планк М. Научная автобиография // УФН. — 1958. — Т. 64. — С. 625—637.
• Планк М. Единство физической картины мира. — М.: Наука, 1966. — 286 с.
• Планк М. Избранные труды. — М.: Наука, 1975. — 788 с.
• Планк М. Религия и естествознание // Вопросы философии. — 1990. — № 8.

Литература

Книги

• Макс Планк. 1858—1947: Сб. к столетию со дня рождения Макса Планка / Под ред. А. Ф. Иоффе и А. Т. Григорьяна. — М.: Изд-во АН СССР, 1958. — 276 с.
• Макс Планк и философия: Сб. статей / Пер. с нем.. — М.: Иностр. лит-ра, 1963. — 63 с.
• Hartmann H. Max Planck als Mensch und Denker. — Frankfurt, 1964. — 173 s.
• Hermann A. Max Planck: mit Selbstzeugnissen und Bilddokumenten. — Hamburg, 1973.
• Кляус Е. М., Франкфурт У. И. Макс Планк. — М.: Наука, 1980. — 392 с.
• Шёпф Х.-Г. От Кирхгофа до Планка. — М.: Мир, 1981. — 192 с.
• Mehra J., Rechenberg H. The Historical Development of Quantum Theory. Vol. 1: The Quantum Theory of Planck, Einstein, Bohr and Sommerfeld: Its Foundation and the Rise of ist Difficulties, 1900–1925. — New York, Heidelberg, Berlin: Springer Verlag, 1982.
• Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. — М.: Наука, 1985. — 384 с.
• Heilbron J. L. The Dilemmas of an Upright Man: Max Planck as Spokesman of German Science. — Berkeley: University of California Press, 1986.
• Kuhn T. S. Black-Body Theory and the Quantum Discontinuity, 1894–1912. — 2nd ed. — Chicago: University of Chicago Press, 1987.
• Darrigol O. From c-numbers to q-numbers: The Classical Analogy in the History of Quantum Theory. — Berkeley: University of California Press, 1992.
• Kohl U. Die Präsidenten der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft im Nationalsozialismus: Max Planck, Carl Bosch und Albert Vōgler zwischen Wissenschaft und Macht. — Stuttgart: Franz Steiner Verlag, 2002.
• Pufendorf A. Die Plancks: eine Familie zwischen Patriotismus und Widerstand. — Berlin: Prophyläen-Verlag, 2006.
• Fischer E. P. Der Physiker. Max Planck und das Zerfallen der Welt. — München: Siedler, 2007.
• Müller I. A History of Thermodynamics: The Doctrine of Energy and Entropy. — Berlin: Springer, 2007.
• Hoffmann D. Max Planck. Die Entstehung der modernen Physik. — München: Beck, 2008.
• Max Planck und die moderne Physik / D. Hoffmann (Herausgeber). — Berlin: Springer, 2010.

Статьи

• Born M. Max Karl Ernst Ludwig Planck. 1858-1947 // Obituary Notices of Fellows of the Royal Society. — 1948. — Vol. 6. — P. 161—188.
• Лауэ М. Памяти Макса Планка // УФН. — 1958. — Т. 64. — С. 639—640.
• Шпольский Э. В. Творческий путь М. Планка // УФН. — 1958. — Т. 66. — С. 535—542.
• Klein M. J. Planck, Entropy and Quanta, 1901—1906 // The Natural Philosopher. — New York, London: Blaisdell Publishing Company, 1963. — Vol. 1. — P. 83—108.
• Klein M. J. Thermodynamics and Quanta in Planck's Work // Physics Today. — 1966. — Vol. 19. — P. 294—302.
• Клейн М. Дж. Макс Планк и начало квантовой теории // УФН. — 1967. — Т. 92. — С. 679—700.
• Планк, Макс // Ю. А. Храмов. Физики: Биографический справочник. — М.: Наука, 1983. — С. 215—216.
• Коган В. И. Открытие постоянной Планка: «рентгеноскопия» научной ситуации (1900 г.). Упущенные возможности выбора Второго Шага (к 100-летию Первого Шага квантовой теории) // УФН. — 2000. — Т. 170. — С. 1351—1357.
• Robotti N., Badino M. Max Planck and the 'Constants of Nature' // Annals of Science. — 2001. — Vol. 58. — P. 137—162.
• Gearhart C. A. Planck, the Quantum, and the Historians // Physics in Perspective. — 2002. — Vol. 4. — P. 170—215.
• Mehra J. Max Planck and the Law of Blackbody Radiation // J. Mehra. The Golden Age of Theoretical Physics. — World Scientific, 2001. — P. 19—55.
• Mehra J., Rechenberg H. Planck's Half-Quanta: A History of the Concept of Zero-Point Energy // J. Mehra. The Golden Age of Theoretical Physics. — World Scientific, 2001. — P. 56—93.
• Hoffman D. Planck, Max // New Dictionary of Scientific Biography. — Detroit: Charles Scribner's Sons, 2008. — Vol. 6. — P. 115.

Ссылки

• The Nobel Prize in Physics 1918  (англ.). Nobelprize.org. — Информация с сайта Нобелевского комитета. Архивировано из первоисточника 25 мая 2012. Проверено 29 апреля 2012.
• Max Planck  (англ.). Mathematics Genealogy Project. North Dakota State University. — Список учеников Макса Планка. Архивировано из первоисточника 25 мая 2012. Проверено 29 апреля 2012.
• O'Connor J. J., Robertson E. F. Max Karl Ernst Ludwig Planck  (англ.). MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews. Архивировано из первоисточника 25 мая 2012. Проверено 29 апреля 2012.
• Stuewer R. H. Max Planck  (англ.). Encyclopædia Britannica. Архивировано из первоисточника 25 мая 2012. Проверено 29 апреля 2012.
• Kangro H. Max Planck  (англ.). Complete Dictionary of Scientific Biography. Encyclopedia.com. Проверено 29 апреля 2012.
• Профиль Макса Карла Эрнста Людвига Планка на официальном сайте РАН