29.12.2001
16:48

Вся мудрость Физтеха в трех томах

25.12.2001
16:24

Вы уже шутите по-русски, мистер Фейнман?

25.09.2001
18:05

Изданы мемуары физика-экспериментатора Ж.Шарпака.

10.08.2001
13:38

Новая книга по физике элементарных частиц

22.06.2001
11:31

Первые результаты работы Нейтринной обсерватории Садбери.

21.01.2001
21:54

75 лет волновой механике и стационарному уравнению Шредингера.

30.12.2000
18:24

28 декабря 2000 г - 10 лет ОТФВЭ НИИЯФ МГУ

13.12.2000
18:24

14 декабря 2000 г. исполнилось 100 лет гипотезе квантов.

14 декабря этого года исполнилось 100 лет гипотезе кванта света. Впервые публично эта гипотеза была высказана выдающимся немецким физиком Максом Планком (24.04.1858 - 04.10.1947) 14 декабря 1900 года перед небольшой аудиторией на заседании Немецкого физического общества в институте им. Гемгольца. Доклад Планка назывался "К теории распределения энергии излучения нормального спектра".
В докладе Планка содержалось предположение, что при излучении или поглощении энергия испускается порциями - квантами. При этом энергия кванта излучения пропорциональна его частоте. Коэффициент пропорциональности в данной формуле, имеющий размерность действия, впоследствии получил название постоянной Планка. Без преувеличения можно сказать, что эта постоянная открыла дверь в удивительный квантовый мир, изучение которого коренным образом изменило науку и технику. Достаточно сказать, что полупроводниковые микросхемы, без которых немыслима жизнь современного человека, суть порождение квантовой теории.
Опираясь на свою квантовую гипотезу, М.Планк дал математически строгий вывод формулы для спектральной плотности излучения абсолютно черного тела, которая при малых температурах воспроизводит закон смещения Вина, а при больших температурах переходит в закон Релея-Джинса. Первоначально данная формула была получена Планком эмпирически при попытке согласовать новые экспериментальные данные Ф.Курльбаума и Г.Рубенса, которые измерили остаточное инфракрасное излучение полевого шпата и каменной соли (длинные волны и высокие температуры), с формулой Вина, которая была верна для коротких волн и низких температур. Это удалось сделать 19 октября 1900 года. Однако Планка не удовлетворяло, что результат был найден эмпирически. Он задался целью обосновать формулу теоретически. Позже Планк так вспоминал об этом: "Но даже если бы эта формула излучения (т.е. формула для спектральной плотности излучения абсолютно черного тела - Н.Н.) оказалась абсолютно точной, то она имела бы очень ограниченное значение - только как счастливо отгаданная интерполяционная формула. Поэтому я со дня ее нахождения был занят задачей установления ее истинного физического смысла, и этот вопрос привел меня к рассмотрению связи между энтропией и вероятностью, т.е. к больцмановскому образу мыслей. После нескольких недель напряженнейшей в моей жизни работы темнота рассеялась и наметились новые, неподозреваемые ранее дали".
Было бы очень интересно проследить, каким путем М.Планк за "несколько недель напряженнейшей ... работы" пришел к гипотезе квантов света. Увы, но сам гениальный физик почти не оставил своих воспоминаний на этот счет. Помимо "Научной биографии", можно сослаться, разве что, на коротенькое письмо М.Планка Р.Вуду, которое было написано в 1931 году. В этом письме Планк писал:" Коротко и сжато я могу все дело назвать актом отчаяния. ... я тогда уже шесть лет (начиная с 1894 года - Н.Н.) бился над проблеммой равновесия между излучением и материей, не достигнув никакого успеха: я знал, что эта проблемма имеет фундаментальное значение для физики и я знал формулу, которая воспроизводит распределение энергии в нормальном спектре; теоретическое объяснение должно было быть по этому найдено любой ценой, и никакая цена не была бы слишком высока. Классическая физика для этого недостаточна, это было мне ясно. Потому, что согласно ей, энергия должна с течением времени целиком перейти из материи в излучение. Так как она этого не делает, то должна существовать какая-то новая универсальная постоянная, которая может обеспечить, чтобы энергия не распадалась. ... Я пришел к этой точке зрения благодяря тому, что твердо держался обоих законов теории теплоты. Эти оба закона казались мне тем единственным, что при всех обстоятельствах должно оставаться незыблемым. В остальном я был готов к любой жертве в моих прежних физических убеждениях. ... Больцман объяснил существование термодинамического равновесия через статистическое равновесие; если эти его соображения применить к равновесию между материей и излучением, то, оказывается, что преобразование в излучение может быть предотвращено, что энергия с самого начала вынуждена пребывать в определенных количествах. Это было чисто формальное предположение, и я первоначально не думал много об этом, памятуя только лишь о том, что при всех обстоятельствах любой ценой должен добиться положительного результата."
Еще целых пять лет вплоть до 1905 года гипотеза квантов считалась среди физиков не более, чем формальным математическим трюком, до тех пор, пока А.Эйнштейн не предложил свою замечательную формулу для фотоэффекта. Можно сказать, что именно в 1905 году кванты света обрели физическую реальность, коей они и являются до настоящего времени. В 1906 году появляется квантовая теория теплоемкостей, созданная все тем же гениальным Эйнштейном. Чуть позже появились знаменитые коэффициенты Эйнштейна для спонтанного и вынужденного излучения. А в 1913 году постоянная Планка неожиданно возникла в спектроскопии, когда датский ученый Н.Бор предложил свои квантовые постулыты. В 1923 году опыты А.Комптона по упругому рассеянию электромагнитного излучения малых длин волн на свободных электронах графита окончательно установили реальность квантов электромагнитного излучения. Оставалось всего два года до создания последовательной теории микромира - квантовой механики.
В 1918 году М.Планку была присуждена Нобелевская премия по физике. С 1913 года М.Планк является иностранным член-корреспондентом Петербургской Аакадемии наук, а в 1926 его избрали почетным членом Академии наук СССР. Летом 1947 года (еще при жизни ученого!) Германское общество по поощрению наук было переименовано в Общество Макса Планка. В современной Германии это общество по охвату научных работ аналогично отечественной РАН, а по влиянию на деятельность государства значительно превосходит оную. К 70 летию со дня рождения М.Планка в Германии учреждена медаль им. Макса Планка. В научном мире награждение данной медалью стоит только на ступеньку ниже присуждения Нобелевской премии.
Надо заметить, что Планк весьма сдержано относился к квантовой механике, так до конца своей жизни и не расставшись с классическими взглядями. Но его вклад в квантовую теорию несомненно является решающим. Макс Планк первым из людей осознано проник в область квантовых понятий, открыл для идущих следом ворота в квантовый мир. А его квантовый постулат наряду с постулатом о постоянстве скорости света во всех инерциальных системах отсчета, предложенный А.Эйнштейном, практически определил развитие физики в XX веке.


Е.М.Кляус, У.И.Франкфурт, "Макс Планк", М. "Наука", 1980.
М.Планк, "Единство физической картины мира", сб. статей под ред. Б.Г.Кузнецова, М. "Наука", 1966.

Николай Никитин