Alberto Izquierdo - Революция в микромире. Планк. Квантовая теория

• Название: Революция в микромире. Планк. Квантовая теория
• Автор: Alberto Izquierdo
• Издательство: ООО «Де Агостини»
• Жанр: Научпоп
• Год: 2012

Макса Планка часто называли революционером, хотя он был против этого. В 1900 году ученый выдвинул идею о том, что энергия излучается не непрерывно, а в виде порций, или квантов. Отголоском этой гипотезы, перевернувшей сложившиеся представления, стало развитие квантовой механики — дисциплины, которая вместе с теорией относительности лежит в основе современного взгляда на Вселенную. Квантовая механика рассматривает микроскопический мир, а некоторые ее постулаты настолько удивительны, что сам Планк не единожды признавал: он не успевает за последствиями своих открытий. Учитель учителей, в течение десятилетий он стоял у штурвала немецкой науки, сумев сохранить искру разума в сумрачный период нацизма.

---

Несмотря на то что ученый, как и многие его современники, был подхвачен волной национализма, захлестнувшей его страну в начале Первой мировой войны, последствия поражения он, потерявший одного из сыновей на поле боя, переживал тяжело. В межвоенный период Планк занимал влиятельное положение в науке и научной политике, но само время было очень трудным из-за нехватки ресурсов и постоянной политической и социальной нестабильности. Отношения ученого с режимом Гитлера оказались сложными и напряженными. В конце Второй мировой войны Планк потерял еще одного сына, Эрвина, который был казнен нацистами. Эрвин был обвинен в участии в заговоре германского Сопротивления в июле 1944 года, результатом которого стала операция «Валькирия» — покушение полковника Штауффенберга на Гитлера. Всего огромного влияния ученого не хватило для спасения жизни сына.

Макс Планк также занимался философскими аспектами научного знания. Он поддерживал интенсивную дискуссию с одним из самых известных философов своего времени, Эрнстом Махом, о природе научного исследования. В последние годы жизни Планк написал несколько популярных статей о науке, философии и религии, которые были тепло встречены широкой публикой.

Квантовая физика изменила наше понимание мира. Она открыла дорогу многочисленным технологическим новинкам, вошедшим в нашу жизнь. Но за каждым открытием, которое мы совершаем, стоят десятки новых вопросов. Макс Планк постоянно ощущал внутреннюю потребность расширить свое понимание мира и его феноменов, а именно эта потребность является стимулом для неустанного научного поиска. Поиск Истины с большой буквы, Абсолюта был путеводной звездой в непростой жизни ученого.

Ракета «Ариан-5» поднялась вверх, движимая не только сотнями тонн горючего, но и нашими идеями и желанием узнать мир, в котором мы живем.

1858 23 апреля в Киле родился Макс Карл Эрнст Людвиг Планк.

1889 После первых успехов на академическом поприще в Мюнхене и Киле Планк стал преемником Густава Кирхгофа в качестве профессора теоретической физики в Берлине. Два года спустя он получил кафедру.

1895 Назначен редактором престижного научного издания Annalen der Physik, на страницах которого в 1910- 1920-х годах печатались первые статьи по релятивистской и квантовой физике.

1900 19 октября на заседании Берлинского физического общества Планк представил свой закон распределения энергии в спектре абсолютно черного тела (с того времени известный как закон излучения Планка). Два месяца спустя, 14 декабря, в докладе перед тем же обществом ученый выдвинул квантовую гипотезу.

1909 Умерла Мария Планк, в девичестве Мерк. Год спустя ученый вступил в брак во второй раз, женившись на племяннице первой жены, Марге фон Хёсслин.

1913 Планк назначен ректором Берлинского университета.

1914 Через четыре месяца после начала войны подписал вместе с другими 92 немецкими интеллектуалами националистический манифест «Призыв к цивилизованному миру», более известный как Манифест 93-х, в защиту Германии и ее роли в военном конфликте.

1916 В битве при Вердене погиб Карл Планк, старший сын ученого. В следующем году скончалась одна из двух дочерей, Грета.

1919 Планк награжден Нобелевской премией по физике за вклад в открытие квантовой гипотезы. Умерла вторая дочь Планка - Эмма.

1933 В качестве председателя Общества кайзера Вильгельма по развитию науки Планк встретился с только что назначенным канцлером Германии Адольфом Гитлером, чтобы сообщить тому о серьезном ущербе, который антисемитизм наносит немецкой науке. Впоследствии на встрече с коллегой Вернером Гейзенбергом Планк признался: «Нет такого языка, на котором можно было бы объясниться с таким человеком».

1945 Эрвин Планк казнен нацистами. Из пяти детей Макса Планка только один, младший Герман, остался в живых.

1946 Общество научных исследований кайзера Вильгельма переименовано в Общество научных исследований Макса Планка.

1947 4 октября в Гёттингене Макс Планк умирает.

1958 В апреле в Берлине празднуется столетие со дня рождения Планка. В торжествах принимают участие ученые и политические власти обеих Германий.

Глава 1 Планк и физика XIX века

Научные интересы молодого Планка сразу привлекла термодинамика, а именно исследования взаимодействия тепла и разных форм энергии. Кроме научной важности, эта дисциплина представляла собой арену для дебатов о природе физической реальности, к которым Планк примкнул с воодушевлением. В исследованиях термодинамики (как и во многих других областях науки и техники) Германия в те годы бесспорно лидировала.

Макс Планк родился в 1858 году в Киле, на севере Германии, в семье профессора права. Для матери Планка брак с его отцом был вторым. Она прожила до 93 лет, и, возможно, именно от нее ученый унаследовал свое долголетие. Дед и прадед Планка со стороны отца были теологами, многие родственники со стороны матери входили в число духовенства. Круг, к которому принадлежала семья Планка и их ближайшие друзья, составляли преподаватели, адвокаты, государственные чиновники высокого ранга и священнослужители. В детстве Макс Планк не испытывал недостатка в возможностях для интеллектуального развития, а его развлечения (например, летний отдых на Балтийском море) были типичными для немецких семей среднего и высокого достатка.

Такая семья не могла не быть консервативной, но это был интеллектуальный, вежливый и довольно толерантный консерватизм. Планк был открытым человеком, следовавшим доводам разума, он легко общался с носителями полярных политических взглядов, поскольку в течение своей жизни часто наблюдал самые экстремистские проявления борьбы за власть. Планк находился на стороне тех, кто защищал право женщин на высшее образование. В частности, он был наставником Лизы Мейтнер (1878-1968), выдающейся женщины-ученого XX века. В открыто расистском обществе, антисемитизм которого становился все более радикальным, Планк всегда защищал способности и достоинства людей независимо от их расы и происхождения.

В 1867 году семья Планков переехала в Мюнхен. Там Макс завершил среднее образование в гимназии и поступил в университет. Молодой Планк был блестящим студентом, которому легко давались такие разные предметы, как языки, математика, история и особенно музыка, а товарищи и преподаватели любили его за прямоту. Планк окончил гимназию с прекрасными оценками. Под влиянием одного из своих учителей, Германа Мюллера, пробудившего в нем страсть к науке, в 1874 году юноша поступил на факультет экспериментальной физики и математики Мюнхенского университета.

Для того чтобы составить полное представление о Максе Планке как об ученом и как о личности, необходимо рассмотреть политическую, экономическую и социальную атмосферу эпохи его детства и юношества. Все эти годы немецкая политика подчинялась одному человеку — Отто фон Бисмарку (1815-1898). Канцлер Пруссии Бисмарк исповедовал идею объединения немецких земель. Три войны, прогремевшие одна за другой, сделали Пруссию лидирующей частью Германии по отношению к другим государствам, а также Австро- Венгерской империи. Во время первой из этих войн, с Данией, маленький Макс Планк видел своими глазами вступление прусских войск в его родной город. Это была первая встреча Планка с войной (в конце своей долгой жизни он вновь увидит в своем городе чужие войска, на этот раз американские). Киль вместе с герцогством Шлезвиг-Гольштейн был присоединен к прусской короне. Во второй войне, в 1866 году, Пруссия одержала победу над Австрией, а в третьей, франко-прусской войне, — над Францией.

Победа над Францией привела к объединению южных земель под началом Пруссии: 18 января 1871 года Вильгельм I (1797-1888) был коронован в Версале как император объединенной Германии. В период, называемый Второй империей, Пруссия и фон Бисмарк встали во главе объединения Германии. Роль парламента была довольно декоративной, а вся реальная власть была сосредоточена в руках императора, его канцлера и высших должностных чинов. Бисмарк находился у власти до 1890 года, когда Вильгельм II (1859-1941), второй сын Вильгельма I, имевший собственный взгляд на управление государством, решил обойтись без уже престарелого канцлера. Когда Бисмарк оставил свой пост, Планку было 34 года.

Макс Планк в 1878 году. Годом ранее он оставил Мюнхенский университет и перевелся в Университет Фридриха Вильгельма в Берлин.

Основное здание университета изображено на литографии 1880 года.

Планк, его первая жена Мария Мерк и четверо их детей: Карл, Эрвин,близнецы Грета и Эмма.

Последняя четверть XIX века стала периодом радикальных экономических и социальных преобразований. Индустриализация, начавшаяся в середине столетия, превратила Германию в мощную промышленную державу, равную по развитию Британии. Вместе с индустриализацией развивались наука и технологии, являясь одновременно ее причиной и следствием. По всей стране и особенно в Берлине появилось множество исследовательских центров, привязанных к промышленности. Один из них — Имперский институт физики и технологии, основанный в 1887 году и сыгравший ключевую роль в открытии кванта энергии.