Max Planck i narodziny mechaniki kwantowej

Nernst Einstein Planck Millikan Laue

Od lewej do prawej: Walther Nernst, Albert Einstein, Max Planck, Robert Andrews Millikan i Max von Laue podczas obiadu wydanego przez von Laue 12 listopada 1931 roku w Berlinie.

Wczesnym wieczorem w niedzielę 7 października 1900 roku – 120 lat temu – Max Planck znalazł funkcjonalną formę krzywej, którą obecnie znamy jako rozkład Plancka promieniowania ciała czarnego. Według mnie, była to data narodzin mechaniki kwantowej.

Max Planck Photograph

Kilka godzin wcześniej Hermann Rubens z żoną odwiedzili państwa Plancków. Była to niedziela, więc zapewne wspólnie delektowali się kawą i ciastem. Rubens był profesorem fizyki eksperymentalnej na Uniwersytecie Humboldta w Berlinie, gdzie Planck był profesorem teoretycznym. Rubensowi i jego współpracownikowi, Ferdinandowi Kurlbaumowi, udało się ostatnio zmierzyć moc emitowaną przez ciało czarne w funkcji temperatury na niezwykle długiej fali 51 mikronów. Wykorzystali oni wielokrotne odbicia od soli kamiennej, aby przefiltrować wąskie pasmo widma. Pracując na 51 mikronach, zmierzyli niską granicę temperatury i najwyższe temperatury w zasięgu eksperymentalnym ich pieca. Niezwykłym rezultatem było to, że przy niskich częstotliwościach, w klasycznym reżimie, wyniki nie pasowały do przewidywań Wilhelma Wiena. Rubens powiedział Planckowi, że dla małych częstotliwości zmierzona gęstość widmowa była liniowa z temperaturą.

Planck był zaintrygowany. Jak tylko spotkanie dobiegło końca, zabrał się do pracy. Jego zainteresowanie danymi było głębokie. Jeszcze tego samego wieczoru odgadł kształt krzywej, z jej osobliwym mianownikiem, który w granicy niskiej częstotliwości wykazywał właściwe zachowanie eksperymentalne – liniową zależność od temperatury.

Anegdota, o której wspomina Abraham Pais w książce Subtelny jest Pan, głosi, że Planck wysłał Rubensowi kartkę pocztową z funkcją jeszcze tego samego wieczoru, tak aby Rubens otrzymał ją z samego rana (poczta została dostarczona i ustawiona na biurku, zanim dotarł do swojego biura na uniwersytecie). Tego samego ranka Rubens prawdopodobnie zapytał Plancka: Dlaczego to ma taki kształt?

Prezentacja nowych danych, a następnie funkcji Plancka, odbyła się 17 października. Funkcja pasowała do danych, zarówno na granicy niskiej temperatury, jak i wysokiej. Planck od dawna interesował się widmem ciała doskonale czarnego. Rozumiał termodynamikę i elektrodynamikę klasyczną. Ale to właśnie wysokiej jakości dane Rubensa skłoniły go do znalezienia rozwiązania. Zajęło mu to kilka miesięcy, a 14 grudnia przedstawił wyprowadzenie swojej teorii, w której “w akcie desperacji” wprowadził kwant energii: początek mechaniki kwantowej.

Pamięć o Mario Molinie.

Nota historyczna została napisana przez stypendystę JQI Luisa Orozco.

Wspomnienie o Mario Molinie.

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *