Автор Наука Mail Макс Планк — немецкий физик, с имени которого началась квантовая эпоха в наукеИсточник: Wikimedia 14 декабря 1900 года в Берлине произошло событие, которое позже назовут рождением квантовой физики . Немецкий ученый Макс Планк предложил гипотезу, поставившую под сомнение основы классической физики. Его идея объяснила загадочное поведение теплового излучения и открыла путь к пониманию микромира — от атомов до элементарных частиц. Кто такой Макс Планк Макс Планк в молодые годы: будущий автор гипотезы, изменившей физику XX векаИсточник: Physics World Чтобы понять масштаб этого открытия, важно сначала разобраться, кем был человек, сделавший его. Биография Планка во многом отражает путь самой физики на рубеже XIX—XX в еков — от уверенности в завершенности науки к неожиданному прорыву. Академическое происхождение и путь в науку Макс Карл Эрнст Людвиг Планк родился в 1858 году в Германии в семье университетских профессоров. Он получил классическое академическое образование и рано проявил способности к математике и физике. В 1874 году Планк поступил в Мюнхенский университет, где изучал физику и математику, а затем продолжил обучение в Берлинском университете под руководством ведущих физиков своего времени, включая Германа фон Гельмгольца и Густава Кирхгофа. В 1879 году Планк защитил докторскую диссертацию, посвященную второму началу термодинамики , и именно это направление стало основой его дальнейшей научной карьеры. В молодости Планк серьезно занимался музыкой и даже рассматривал возможность профессионального пути пианиста, однако в итоге выбрал научную деятельность. Почему Планк не был революционером по убеждениям Начинал он как специалист по термодинамике — одной из самых строгих и консервативных областей физики XIX века, тесно связанной с идеями упорядоченности и неизменности природных законов. В то время считалось, что фундаментальные принципы физики уже открыты, а ученым остается лишь уточнять и совершенствовать существующие теории. Сам Планк был убежденным сторонником классической картины мира и долгое время относился к новым идеям с осторожностью. Он не стремился к радикальным переменам в науке и именно поэтому его последующий вклад оказался особенно значимым: квантовая гипотеза родилась не из желания перевернуть физику, а из попытки сохранить ее логическую целостность. В чем заключается гипотеза Макса Планка Макс Планк в своем кабинете в Берлине, где рождались идеи квантовой теорииИсточник: Wikimedia К концу XIX века физика столкнулась с проблемой, которую не удавалось решить в рамках привычных теорий. Экспериментальные данные все чаще вступали в противоречие с классическими законами механики и электродинамики. Именно попытка устранить это расхождение между теорией и опытом и привела Макса Планка к формулировке его знаменитой гипотезы, изменившей представление о природе энергии. Проблема излучения черного тела Экспериментальная установка для изучения излучения абсолютно черного тела в наши дниИсточник: Wikimedia Физики изучали излучение абсолютно черного тела — идеального объекта, который полностью поглощает падающий на него свет и не отражает его. При нагревании такое тело начинает излучать энергию, причем распределение этого излучения по частотам зависит только от температуры, а не от свойств материала. Эта универсальность делала черное тело идеальным объектом для проверки фундаментальных физических законов. Классические формулы успешно описывали поведение излучения при низких частотах, однако при переходе к высоким частотам предсказывали бесконечный рост энергии. Согласно этим расчетам, любое нагретое тело должно было бы испускать бесконечное количество излучения в ультрафиолетовой области спектра, что полностью противоречило экспериментам. Это противоречие получило название «ультрафиолетовой катастрофы» и стало серьезным вызовом для физики конца XIX века. Квант как новое представление об энергии Идея квантов показала, что энергия в микромире передается не непрерывно, а отдельными порциямиИсточник: Unsplash Планк предложил неожиданное и на первый взгляд искусственное решение. Он предположил, что энергия излучается не непрерывно, как считалось ранее, а отдельными порциями — квантами. Величина каждой такой порции оказалась пропорциональной частоте излучения: чем выше частота, тем больше минимальная энергия кванта. Это допущение означало радикальный отказ от классического представления о непрерывной энергии и вводило фундаментальное ограничение на процессы в микромире. При высоких частотах для излучения требовалось слишком много энергии, поэтому такие колебания практически не возникали. Именно это позволило избежать бесконечного роста энергии и согласовать теорию с экспериментом. Почему Макс Планк считается основоположником квантовой физики Формула теплового излучения Планка впервые точно описала экспериментальные данные во всем спектре частотИсточник: Unsplash Гипотеза Планка впервые показала, что на уровне атомов и элементарных частиц природа ведет себя иначе, чем в привычном нам мире. Оказалось, что энергия, а позднее и другие физические величины, могут принимать только дискретные значения. Хотя сам Планк поначалу рассматривал свою гипотезу лишь как удобный математический прием, ее последствия оказались фундаментальными. Она стала отправной точкой для развития квантовой физики — новой области науки, которая изменила представления о материи, излучении и устройстве Вселенной. Именно поэтому имя Макса Планка сегодня связывают с началом квантовой эпохи в физике. Какое самое важное открытие сделал Макс Планк Результаты работы Планка оказались значительно шире, чем решение одной конкретной задачи. Его выводы изменили представление о фундаментальных свойствах энергии и материи. Формула, совпавшая с экспериментом Главным достижением Планка стала формула теплового излучения, которая точно описывала экспериментальные данные во всем диапазоне частот. Она устранила противоречия классической физики и впервые ввела в науку новую фундаментальную величину — постоянную Планка. От гипотезы к новой физике Физики первой половины XX века, сформировавшие основы квантовой механикиИсточник: Wikimedia Идея Планка почти сразу начала выходить за рамки задачи излучения черного тела. Уже в 1905 году Альберт Эйнштейн применил квантовую гипотезу для объяснения фотоэлектрического эффекта — явления, при котором свет выбивает электроны из металла. Он показал, что свет ведет себя как поток отдельных квантов энергии, позже получивших название фотонов. За это открытие Эйнштейн впоследствии получил Нобелевскую премию . Следующий важный шаг сделал Нильс Бор. В 1913 году он использовал идеи Планка при создании первой квантовой модели атома. Бор предположил, что электроны могут находиться только на строго определенных энергетических уровнях и переходят между ними скачкообразно, испуская или поглощая кванты энергии. Эта модель впервые объяснила спектры излучения атомов и показала, что атомный мир подчиняется дискретным законам. Развитие квантовых идей продолжили и другие ученые. Луи де Бройль выдвинул гипотезу волновых свойств частиц, предположив, что не только свет, но и электроны могут вести себя как волны. Вернер Гейзенберг сформулировал матричную квантовую механику и принцип неопределенности, показав фундаментальные ограничения на точность измерений в микромире. Эрвин Шредингер предложил волновое уравнение, которое позволило описывать квантовые системы математически и стало одним из центральных инструментов новой теории. К середине 1920-х годов эти идеи сложились в полноценную квантовую механику — теорию, радикально отличающуюся от классической физики. Гипотеза Планка перестала быть отдельным допущением и превратилась в фундамент всей современной физики микромира, определив развитие науки и технологий на десятилетия вперед. Макс Планк и начало новой эпохи науки Квантовая физика стала фундаментом технологий современной цивилизацииИсточник: Unsplash Со временем стало ясно, что речь идет не просто о научной поправке, а о начале принципиально новой эпохи в истории науки и технологий. Сам Планк долго считал свою гипотезу удобным математическим допущением. Однако именно она легла в основу лазеров, полупроводников, современной электроники, квантовой химии и ядерной энергетики. Сегодня без идей Планка невозможно представить ни фундаментальную физику, ни технологии XXI века — от полупроводников и лазеров до квантовой связи и вычислений. Именно 14 декабря 1900 года стало точкой, с которой начался переход от классической картины мира к квантовой, и этот поворот навсегда изменил науку. В знак признания этого наследия, а также в честь юбилея становления квантовой теории и столетия ее зрелого оформления, Организация Объединенных Наций объявила 2025 год Международным годом квантовой науки и технологий. Ранее Наука Mail рассказала о женщине, чьи исследования радиоактивности продолжили этот путь и показали, как идеи квантовой физики повлияли на науку, медицину и технологии. Source: https://science.mail.ru/articles/41295-14-dekabrya-gipoteza-maksa-planka/