«Молодой человек, зачем вы хотите погубить свою будущность? Ведь теоретическая физика закончена. Дифференциальные уравнения сформулированы; методы их решения разработаны. Можно вычислять отдельные частные случаи. Но стоит ли отдавать такому делу свою жизнь?», — услышал Макс Планк от профессора Филиппа Жолли, едва приступив к обучению в Мюнхенском университете.
Через 20 с лишним лет Планк положил начало квантовой физике.
Во второй половине XIX века учёных, среди прочего, занимала проблема излучения абсолютно чёрного тела — такого, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. В середине 1890-х Вильгельм Вин предложил свою формулу, в которой не хватало постоянных. Немецкий физик предлагал определить их опытным путём. Ряд других учёных — Люммер, Курлбаум, Принсгейм и Рубенс — показали, что эмпирическая формула Вина справедлива только для коротких волн или при достаточно низких температурах.
Более точную формулу удалось получить Максу Планку. Он представил её на заседании Немецкого физического общества в октябре 1900 года. Формула верно отражала действительность, только если допустить, что энергия излучается и поглощается не непрерывно, не в любых количествах, а лишь в неделимых порциях.
Однако сам Планк поначалу склонялся к тому, что его формула — всего лишь удачный математический трюк. Тем не менее, следующие два месяца он посвятил её теоретическому обоснованию и впоследствии называл это занятие самой тяжёлой работой своей жизни. В письме Роберту Вуду он писал: «Это была чисто формальная гипотеза, и, по правде говоря, я не ожидал от неё бог весть чего, разве лишь одного — чтобы любой ценой получился положительный результат».
Однако уже 14 декабря 1900 года Макс Планк на очередном заседании Немецкого физического общества представил доклад «К теории закона распределении энергии в нормальном спектре». На своём выступлении он сообщил о своей формуле в новом виде. Теперь в ней содержалась физическая постоянная h — элементарный квант действия. На основе имевшихся на тот момент экспериментальных данных у Планка получилось h = 6,548⋅10⁻³⁴ Дж⋅с (в системе СИ). С 2019 года её точным зафиксированным значением считается h = 6,626⋅10⁻³⁴ Дж⋅с.
Планк, истинный хранитель классической физики, своё открытие считал её следствием. Он писал: «Я сразу же стал пытаться каким-либо образом ввести квант действия в рамки классической теории. Но эта величина упорно и настойчиво сопротивлялась всем подобным попыткам». Не желая признавать, что волновая теория имеет ограниченную область применимости, Планк поначалу решил, что процесс испускания и поглощения происходит дискретными порциями, но само излучение непрерывно.
Теперь нам известно, что работа Планка стала поворотным моментом в истории развития физики. А 14 декабря 1900 года считается датой рождения квантовой теории.
Подробнее об истории и значении открытия Планка можно почитать в этой книге: «История возникновения квантовой механики и развитие представлений об атоме».
О том, как квантовая механика проникает в наши дома, писала Постнаука здесь.
А чтобы получить иллюстрацию на декабрь из нашей серии «Научное событие месяца», посвящённую этой дате, — поддержите наш проект и оформите подписку на второй тир или выше:
📱 Если вы в России: https://boosty.to/vertdider
📱 Если вы не в России: https://www.patreon.com/VertDider
Эта картинка — финальная из серии, и вместе с ней вы также получите доступ к иллюстрациям на остальные месяцы прошедшего года.
#НаучноеСобытиеМесяца@VertDider
#вэтотдень@VertDider