Ta članek pojasnjuje, kaj je Planckova hipoteza, kdo jo je ustvaril in kako pomembna je postala za razvoj sodobne znanosti. Prikazan je tudi pomen ideje kvantizacije za celoten mikrosvet.
Pametni telefon in kvantna fizika
Sodobni svet okoli nas se v tehnologiji zelo razlikuje od vsega, kar je bilo poznano pred sto leti. Vse to je postalo mogoče le zato, ker so znanstveniki na zori dvajsetega stoletja premagali oviro in končno spoznali, da materija v najmanjšem obsegu ni neprekinjena. In to obdobje je s svojo domnevo odprla čudovita oseba - Max Planck.
Planckova biografija
Ena od fizičnih konstant, kvantna enačba, znanstvena skupnost v Nemčiji, asteroid, krater na Luni, vesoljski teleskop so poimenovani po njem. Njegova podoba je bila vtisnjena na kovance in natisnjena na znamke in bankovce. Kakšna oseba je bil Max Planck? Rodil se je sredi devetnajstega stoletja v nemški plemiški družini skromnega premoženja. Med njegovimi predniki je bilo veliko dobrih odvetnikov in cerkvenih služabnikov. M. Planck je dobil dobro izobrazbo, a so ga kolegi fiziki v šali imenovali "samouk". Znanstvenik je svoje osnovno znanje pridobil izknjige.
Planckova hipoteza se je rodila iz predpostavke, ki jo je postavil teoretično. V svoji znanstveni karieri se je držal načela »znanost je na prvem mestu«. Med prvo svetovno vojno je Planck poskušal vzdrževati vezi s tujimi kolegi iz držav, ki so nasprotovale Nemčiji. Prihod nacistov ga je našel na položaju direktorja velike znanstvene skupnosti - in znanstvenik je skušal zaščititi svoje zaposlene, pomagal je tistim, ki so pobegnili pred režimom, oditi v tujino. Planckova hipoteza torej ni bila edina stvar, zaradi katere je bil spoštovan. Vendar ni nikoli odkrito govoril proti Hitlerju, očitno se zaveda, da ne bo samo škodoval sebi, ampak ne bo mogel pomagati tistim, ki so to potrebovali. Žal mnogi fiziki tega stališča M. Plancka niso sprejeli in so si nehali dopisovati z njim. Imel je pet otrok, očeta pa je preživel le najmlajši. Najstarejšega sina je vzela prva, srednjega - druga svetovna vojna. Obe hčerki nista preživeli poroda. Hkrati so sodobniki ugotavljali, da je bil Planck doma samo on sam.
Viri kvantov
Od šole se je znanstvenik zanimal za drugi zakon termodinamike. Pravi: vsak proces poteka le s povečanjem kaosa in izgubo energije ali mase. Bil je prvi, ki ga je tako formulirao, v smislu entropije, ki se lahko poveča le v termodinamičnem sistemu. Kasneje je prav to delo pripeljalo do oblikovanja znamenite Planckove domneve. Bil je tudi eden tistih, ki je uvedel tradicijo ločevanja matematike in fizike in tako praktično ustvaril teoretični del slednje. Pred njimvse naravoslovne vede so se mešale, poskuse pa so izvajali posamezniki v laboratorijih, ki se skoraj niso razlikovali od alkemičnih.
Kvantna hipoteza
Raziskoval entropijo elektromagnetnih valov v smislu oscilatorjev in se opiral na eksperimentalne podatke, pridobljene dva dni pred tem, 19. oktobra 1900, je Planck drugim znanstvenikom predstavil formulo, ki bo kasneje dobila ime po njem. Povezala je energijo, valovno dolžino in temperaturo sevanja (v mejnem primeru za popolnoma črno telo). Vso naslednjo noč so njegovi kolegi pod vodstvom Rubensa postavljali poskuse za potrditev te teorije. In imela je prav! Da pa bi teoretično utemeljil hipotezo, ki izhaja iz te formule, in se hkrati izognil matematičnim težavam, kot so neskončnosti, je moral Planck priznati, da se energija ne oddaja v neprekinjenem toku, kot se je prej mislilo, ampak v ločenih delih (E=hν). Ta pristop je uničil vse obstoječe ideje o trdnem telesu. Planckova kvantna hipoteza je revolucionirala fiziko.
Posledice kvantizacije
Na začetku se znanstvenik ni zavedal pomena svojega odkritja. Nekaj časa se je formula, ki jo je izpeljal, uporabljala le kot priročen način za zmanjšanje števila matematičnih operacij za izračun. Hkrati so tako Planck kot drugi znanstveniki uporabljali Maxwellove neprekinjene enačbe. Edina neprijetna stvar je bila konstanta h, ki ji ni bilo mogoče dati fizičnega pomena. Šele kasnejeAlbert Einstein in Paul Ehrenfest, ki sta razumela nove pojave radioaktivnosti in poskušala najti matematično utemeljitev za optične spektre, sta spoznala pomen Planckove hipoteze. Pravijo, da je poročilo, v katerem je bila prvič predstavljena formula za kvantizacijo energije, odprlo dobo nove fizike. Einstein je bil verjetno prvi, ki je prepoznal njen začetek. Torej je tudi to njegova zasluga.
Kaj je kvantizirano
Vsa stanja, ki jih lahko sprejmejo kateri koli elementarni delci, so diskretna. Elektron v pasti je lahko le na določenih ravneh. V skokih se pojavlja tudi vzbujanje atoma, pa tudi nasprotni proces - emisija. Vsaka elektromagnetna interakcija je izmenjava kvantov ustrezne energije. Človeštvo je omejilo energijo atoma le zahvaljujoč razumevanju diskretnosti energijskih nivojev. Upamo, da zdaj bralci ne bodo imeli vprašanja, kaj je Planckova hipoteza in kakšen je njen vpliv na sodobni svet in torej na vsakega od ljudi.
