מאמר זה מסביר מהי ההשערה של פלאנק, מי יצר אותה וכמה חשובה היא הפכה להתפתחות המדע המודרני. כמו כן מוצגת המשמעות של רעיון הקוונטיזציה עבור עולם המיקרו כולו.
סמארטפון ופיזיקה קוונטית
העולם המודרני סביבנו שונה מאוד בטכנולוגיה מכל מה שהיה מוכר לפני מאה שנים. כל זה התאפשר רק בגלל שבשחר המאה העשרים, מדענים התגברו על המחסום ולבסוף הבינו שחומר בקנה מידה הקטן ביותר אינו רציף. ואת העידן הזה פתח עם ההנחה שלו אדם נפלא - מקס פלאנק.
הביוגרפיה של פלאנק
אחד הקבועים הפיזיקליים, משוואה קוונטית, קהילה מדעית בגרמניה, אסטרואיד, מכתש על הירח, טלסקופ חלל נקראים על שמו. דמותו הוטבעה על מטבעות והודפסה על בולים ושטרות. איזה מין אדם היה מקס פלאנק? הוא נולד באמצע המאה התשע-עשרה במשפחת אצילים גרמנית בעלת אמצעים צנועים. בין אבותיו היו עורכי דין ושרים טובים רבים של הכנסייה. מ' פלאנק קיבל חינוך טוב, אבל פיסיקאים אחרים כינו אותו בצחוק "אוטודידקט". המדען השיג את הידע הבסיסי שלו מספרים.
השערתו של פלאנק נולדה מתוך הנחה שהוא הניח באופן תיאורטי. בקריירה המדעית שלו, הוא דבק בעקרון "המדע בא קודם". במהלך מלחמת העולם הראשונה ניסה פלאנק לשמור על קשרים עם עמיתים זרים מהמדינות שהתנגדו לגרמניה. הגעתם של הנאצים מצאה אותו בתפקיד מנהל של קהילה מדעית גדולה - והמדען ביקש להגן על עובדיו, סייע למי שברחו מהמשטר לצאת לחו"ל. אז ההשערה של פלאנק לא הייתה הדבר היחיד שבגללו כיבדו אותו. עם זאת, הוא מעולם לא התבטא בגלוי נגד היטלר, ככל הנראה הבין שלא רק שהוא יפגע בעצמו, אלא שהוא לא יוכל לעזור למי שצריך. לרוע המזל, פיזיקאים רבים לא קיבלו את עמדתו זו של מ' פלאנק והפסיקו להתכתב עמו. היו לו חמישה ילדים, ורק הקטן שרד את אביו. הבן הבכור נלקח על ידי הראשון, האמצעי - על ידי מלחמת העולם השנייה. שתי הבנות לא שרדו את הלידה. יחד עם זאת, בני זמננו ציינו שרק בבית פלאנק היה הוא עצמו.
מקורות של quanta
מבית הספר, המדען התעניין בחוק השני של התרמודינמיקה. זה אומר: כל תהליך הולך רק עם עלייה בכאוס ואובדן אנרגיה או מסה. הוא היה הראשון שניסח זאת כך, במונחים של אנטרופיה, שיכולה לגדול רק במערכת תרמודינמית. מאוחר יותר, העבודה הזו היא שהובילה לניסוח ההשערה המפורסמת של פלאנק. הוא גם היה אחד מאלה שהציגו את מסורת ההפרדה בין מתמטיקה לפיזיקה, ויצרו למעשה חלק תיאורטי מהאחרון. לפניוכל מדעי הטבע היו מעורבים, וניסויים בוצעו על ידי אנשים במעבדות שכמעט לא היו שונות מאלכימיות.
השערה קוונטית
חקר את האנטרופיה של גלים אלקטרומגנטיים במונחים של מתנדים והסתמכות על נתונים ניסויים שהושגו יומיים לפני, ב-19 באוקטובר 1900, פלאנק הציג למדענים אחרים נוסחה שלימים תיקרא על שמו. הוא קישר בין אנרגיה, אורך גל וטמפרטורת קרינה (במקרה המגביל לגוף שחור לחלוטין). במהלך הלילה הבא, עמיתיו, בהנחיית רובנס, הקימו ניסויים כדי לאשש את התיאוריה הזו. והיא צדקה! עם זאת, על מנת לבסס תיאורטית את ההשערה הנובעת מנוסחה זו ובו בזמן להימנע מקשיים מתמטיים כמו אינסוף, פלאנק נאלץ להודות שאנרגיה אינה נפלטת בזרם רציף, כפי שחשבו בעבר, אלא במנות נפרדות (E=hν). גישה זו הרסה את כל הרעיונות הקיימים על גוף מוצק. השערת הקוונטים של פלאנק חוללה מהפכה בפיזיקה.
השלכות של כימות
בהתחלה, המדען לא הבין את חשיבות הגילוי שלו. במשך זמן מה, הנוסחה שהפיק שימשה רק כדרך נוחה לצמצם את מספר הפעולות המתמטיות לחישוב. במקביל, גם פלאנק וגם מדענים אחרים השתמשו במשוואות הרציפות של מקסוול. הדבר המביך היחיד היה ה-h הקבוע, שלא ניתן היה לתת לו משמעות פיזית. רק מאוחר יותראלברט איינשטיין ופול ארנפסט, שהבינו תופעות חדשות של רדיואקטיביות וניסו למצוא הצדקה מתמטית לספקטרים אופטיים, הבינו את החשיבות של ההשערה של פלאנק. הם אומרים שהדו ח, שבו הוצגה לראשונה נוסחת כימות האנרגיה, פתח את עידן הפיזיקה החדשה. איינשטיין היה כנראה הראשון שזיהה את תחילתו. אז זה גם הכשרון שלו.
מה מוכמת
כל המצבים שכל חלקיקי יסוד יכולים לקחת הם בדידים. אלקטרון במלכודת יכול להיות רק ברמות מסוימות. עירור של אטום, כמו גם התהליך ההפוך - פליטה, מתרחש גם בקפיצות. כל אינטראקציה אלקטרומגנטית היא חילופי קוונטים של האנרגיה המתאימה. האנושות ריסנה את האנרגיה של האטום רק הודות להבנת הדיסקרטיות של רמות האנרגיה. אנו מקווים שעכשיו לקוראים לא תהיה שאלה, מהי ההשערה של פלאנק, ומהי השפעתה על העולם המודרני, ולכן על כל אחד מהאנשים.
