A. Lutonského 716/11, Liptovský Mikuláš 031 01, SR
0911 803 335   

Kvantová mechanika Maxa Plancka

Kvantová mechanika Maxa Plancka

Epochálny objav Maxa Plancka na prelome storočí zdvihol oponu javiska, na ktorom sa mala po prvý raz odhaliť tvár novej modernej fyziky dvadsiateho storočia, plnej extrémnych, ale nesmierne fascinujúcich paradoxov mechanistického charakteru. Bola to Planckova neuveriteľne smelá hypotéza, samozrejme podložená matematikou, ktorá hovorila, že energia svetelných vín nemôže byť nikdy emitovaná formou postupného toku (tak ako tečie voda z vodovodu), ale že je “dávkovaná”, teda, že ide po istých, nesmierne malých častiach, ktorých základnou jednotkou je 1 kvánt, pričom sa tento kvánt už nedá rozdeliť a tak je vždy rovnakou elementárnou jednotkou energie.

 

Energia teda môže “tiecť* vždy len v celých násobkoch týchto kvantov, to značí vždy len napr. 1 kvánt, 2 kvanty, ...1008 kvantov, atď.

Planck bol rodák z Kielu, vyrastal však v Mníchove a jeho najväčším, už veľmi skorým prianím bolo štádium teoretickej fyziky, aj keď vyhliadky na kariéru po jeho absolvovaní boli veľmi nepriaznivé, pretože táto oblasť fyziky bola v tom čase ešte dosť zaznávaná. V tomto zmysle sa Planck aj veľmi nerád rozpomínal na svoju doktorskú skúšku, ktorú absolvoval u vtedajšieho renomovaného, veľmi uznávaného chemika Adolfa von Beyera, ktorý sa k nemu správal veľmi odmerane a povýšenecky, dávajúc mu otvorene najavo, že teoretickú fyziku pokladá za niečo úplne nepotrebné, zrejme aj preto, že sám bol experimentálnym chemikom, a teda aj vo fyzike pokladal za jedinú užitočnú vec výlučne len experiment.

Ale aj Planckov ďalší mníchovský profesor Filip von Jolly bol podobné-ho názoru, keď ho odrádzal od habilitácie, poukazujúc na to, že fyzika je už 

prakticky úpine rozvinutá disciplína a čoskoro nadobudne svoju konečnú formu, takže fyzici budú vraj potom len ako správcovia spravujúci svoj majetok.

Planck sa však nedal odradiť, pretože bol úplne iného názoru ako jeho učení profesori a stal sa teoretickým fyzikom. Začiatky jeho vedeckých aktivít však rozhodne neboli ružové, jeho doktorskú prácu, ale ani jeho habilitačnú prácu si z uznávaných vedcov nikto ani len nevšimol - jeden z jeho učiteľov, Helmholtz, ich nikdy ani len nečítal, druhý, Kirchhoff, odmietal ich obsah a ďalší, ktorý z toho niečo mohol rozumieť, Clausius z Bonnu, zásadne nikdy neodpovedal na listy a tak nedošlo nikdy k ich stretnutiu.

Po štyroch rokoch práce na univerzite v rodnom Kieli bol Planck povolaný v roku 1899 do Berlína, kde získal profesúru po zomrelom Kirchhoffovi. Išlo o miesto, ktoré odmietol Boltzmann a tak bol Planck vlastne len riešením z núdze. Jeho prvé prednášky boli slabo navštevované, okrem toho prednášal na tému, ktorá bola taká zvláštna a špeciálna, že jej mohol len málokto pzumieť. V termodynamike - ktorá bola jeho najobľúbenejšou disciplínou -rysvetľoval elektromagnetické žiarenie rozpálených telies, pričom spektrum tiarenia sa nachádzalo prevažne v infračervenom a optickom vlnovom roz-jsahu.

K svojmu svetoznámemu vzorcu sa dostal len pomocou matematiky, ktorá mu odrazu otvorila pohľad na niečo, čomu ani sám nechcel veriť, a ani nechcel akceptovať ako reálnu možnosť, ale čisto len niečo teoretické. To, po mu hovorili jeho matematické výpočty a rovnice ho samého úplne zarazili a keď o tom prvý raz referoval pred svojimi učenými kolegami, bol aj sám z výsledkov svojej práce zmätený a neistý.

Fenomén, ktorý Planck objavil, stál totiž v ostrom protiklade so všetkými dovtedajšími názormi a predstavami vedcov, podľa ktorých bolo elektromagnetické žiarenie vždy len prejavom oscilujúceho vlnového poľa, vytvoreného elektrónmi, ktoré rozkmitávali éter.

Planck teraz ale tvrdil, že energia elektromagnetického žiarenia sa šíri diskontinuálne a nie kontinuálne, to značí, že je v závislosti od času skvanto-vaná (za jednotku času prejde istou jednotkovou dĺžkou vždy len istý počet kvantov); v protiklade ku klasickej teórii však muselo, podľa Plancka, pozostávať svetelné žiarenie z najmenších, ďalej už nedeliteľných svetelných par-tiklov - čiastočiek energie - v súčasnosti nazývaných Planckove Wirkungsqu-antum, predstavujúcich záhadné "svetelné atómy". Planck vo svojom počiatočnom úžase a prekvapení interpretoval tento fenomén veľmi opatrne, ako proces, ktorý vzniká nejakými vzájomnými pôsobeniami uvažovaného elektromagnetického žiarenia s prístrojmi, ktoré ho vyrobili.

Už deň po Planckovej vzrušujúcej prednáške ho navštívil uznávaný experimentálny fyzik Rubens, ktorý urobil ešte v noci, sám nesmierne zvedavý 

"čo je vo veci" experimenty, ktoré potvrdili Planckovu teóriu - energia sa naozaj správala tak, ako to predpovedal Planck a "netiekla", ale "skákala", pretože robila skoky po kvantoch, a tak sa jednalo o kvantové skoky.

Fyzici sa teraz zarazene začali pýtať, či príroda robí skutočne "skoky", a či je potom svetlo v tomto zmysle predsa len korpuskulárnym žiarením, ako sa pôvodne vo fyzike myslelo a nie vlnovým pohybom, ako to predsa dokázal Maxwell a Hertz? A či by bolo predsa len možné nájsť nejaké vhodné vysvetlenie, umožňujúce integrovať nové odvetvie fyziky, kvantovú fyziku -ktorej prvý fundament položil svojím objavom práve Max Planck - do vtedajšieho fyzikálneho svetonázoru? Pokúšal sa o to Planck a pokúšali sa o to mnohí ďalší významní fyzici, avšak bezvýsledne - Planck venoval tejto problematike veľa času, ale riešenie sa mu nepodarilo nájsť.

A tak až sám veľký Albert Einstein bol mužom, ktorý vyriešil tento zdanlivo neriešiteľný problém, ktorý tak veľmi sužoval a trápil celý učený svet fyzikov. Podľa jeho názoru nebolo možné tento fenomén vidieť zo zorného uhla buď vlna alebo častica.

Einstein bol presvedčený, že svetlo a tým aj elektromagnetické žiarenie malo vyslovene ambivalentný charakter a že bolo súčasne aj časticou aj vlnoul To bolo nesmierne odvážna a doslova provokačná téza - veď ako mohlo byť svetlo niečím, a pritom súčasne ešte aj niečím iným? Niečo také bolo nepredstaviteľné - Einstein sa však nepredstaviteľného vôbec nebál, veď či nebola pôvodne aj jeho teória relativity úplne nepredstaviteľná, no napriek tomu pravdivá? Tento jeho názor mala neskôr potvrdiť nová fyzikálna disciplína, atómová fyzika. Einstein neskôr použil Planckov objav, aby pomocou jeho efektu vysvetlil fotoelektrický jav a Niels Bohr pomocou neho postuloval svoj model vodíkového atómu.

V roku 1918 získal Max Planck za svoju ideu o energetických kvantoch Nobelovu cenu - trvalo to teda veľmi dlho, až trinásť rokov, kým sa overilo a hlavne uverilo, že Planck mal skutočne pravdu a že jeho teória mala pre fyziku mimoriadny význam.

Planck bol človekom veľmi pevného a nanajvýš humanistického charakteru, ktorý sa dokonca nebál prejaviť ani svoje rozhodné protinacistické zmýšľanie za vlády Hitlera, čo bolo vtedy spojené s veľkým osobným nebez-pečím. V roku 1945 popravili nacisti jeho mladšieho syna, pretože sa zúčastnil 20. 7. 1944 sprisahania proti Hitlerovi.

Kvantová mechanika, ktorú privolal do života Max Planck, je spolu s teóriou relativity najdôležitejším objavom modernej fyziky a zrejme aj celej fyziky.

 

Ohodnoťte tento článok:
Wilhelm Conrad Röntgen
Príbeh vynálezcu telefónu

Súvisiace články

 

Účet blogera


Najaktívnejší blogeri

  • Patrik Hyll
    5 625 Bodov
  • Ulrich
    4 881 Bodov
  • Lukáš Janáčik
    4 647 Bodov
  • Janko
    1 676 Bodov
  • Dodo Farkaš
    1 174 Bodov
  • Martin Majtán
    693 Bodov
  • Natália Andrašková
    457 Bodov
  • Michal Chovanec
    455 Bodov
  • Adam Hančák
    353 Bodov
  • Lenka Baranovičová
    341 Bodov
 

Najčítanejšie články

Patrik Hyll
08. marec 2015
Biológia
V dnešnom blogu Vám ukážem že zvieratá nie sú len roztomilé, ale niektoré druhy aj poriadne škaredé. Matka príroda sa naozaj vyhrala do sýtosti, niektorých obdarovala priam neuveriteľnou roztomilosťou...
Hodnotiť:
33047 x čítané
Lenka Baranovičová
05. marec 2015
Biológia
Asi každý má rád motýle, aj ja. Ale mám medzi nimi pár obľúbených druhov, ktoré sú niečím výnimočné v porovnaní s ostatnými. Dnes by som vám chcela povedať o šiestich z nich....
Hodnotiť:
26307 x čítané
Prochy
11. október 2014
Prečo je to tak
Keď hodíme kameň do jazera, okamžite začne klesať na dno. Drievko pláva na hladine. Niektoré veci sa potopia, iné sa len zľahka ponoria. Od čoho to závisí?...
Hodnotiť:
26023 x čítané