Tento článok vysvetľuje, čo je Planckova hypotéza, kto ju vytvoril a ako dôležitá sa stala pre rozvoj modernej vedy. Ukazuje sa aj význam myšlienky kvantovania pre celý mikrosvet.
Smartfón a kvantová fyzika
Moderný svet okolo nás sa technológiami veľmi líši od všetkého, čo bolo známe pred sto rokmi. Toto všetko bolo možné len preto, že na úsvite dvadsiateho storočia vedci prekonali bariéru a konečne pochopili, že hmota v najmenšom rozsahu nie je spojitá. A túto éru otvoril svojím predpokladom úžasný človek - Max Planck.
Planckova biografia
Je po ňom pomenovaná jedna z fyzikálnych konštánt, kvantová rovnica, vedecká komunita v Nemecku, asteroid, kráter na Mesiaci, vesmírny teleskop. Jeho obraz bol vyrazený na minciach a vytlačený na známkach a bankovkách. Aký bol Max Planck? Narodil sa v polovici devätnásteho storočia v nemeckej šľachtickej rodine zo skromných pomerov. Medzi jeho predkami bolo veľa dobrých právnikov a služobníkov cirkvi. M. Planck dostal dobré vzdelanie, no kolegovia fyzici ho vtipne nazývali „samouk“. Vedec získal svoje základné poznatky zknihy.
Planckova hypotéza sa zrodila z predpokladu, ktorý urobil teoreticky. Vo svojej vedeckej kariére sa držal zásady „veda je na prvom mieste“. Počas prvej svetovej vojny sa Planck snažil udržiavať vzťahy so zahraničnými kolegami z krajín, ktoré sa postavili Nemecku. Príchod nacistov ho zastihol v pozícii riaditeľa veľkej vedeckej komunity – a vedec sa snažil chrániť svojich zamestnancov, pomáhal tým, ktorí utekali pred režimom, odísť do zahraničia. Planckova hypotéza teda nebola jediná vec, pre ktorú bol rešpektovaný. Nikdy však proti Hitlerovi otvorene nevystúpil, zrejme si uvedomoval, že nielenže uškodí sebe, ale ani nebude môcť pomôcť tým, ktorí to potrebujú. Žiaľ, mnohí fyzici tento postoj M. Plancka neprijali a prestali si s ním dopisovať. Mal päť detí a len najmladšie prežilo svojho otca. Najstaršieho syna vzala Prvá, stredného - druhá svetová vojna. Obe dcéry pôrod neprežili. Súčasníci zároveň poznamenali, že Planck bol iba doma sám sebou.
Zdroje kvanta
Od školy sa vedca zaujímal o druhý termodynamický zákon. Hovorí sa, že každý proces prebieha len s nárastom chaosu a stratou energie alebo hmoty. Bol prvý, kto to takto sformuloval, z hľadiska entropie, ktorá sa v termodynamickom systéme môže len zvyšovať. Neskôr to bola práca, ktorá viedla k formulácii slávnej Planckovej domnienky. Bol tiež jedným z tých, ktorí zaviedli tradíciu oddeľovania matematiky a fyziky a prakticky vytvorili teoretickú časť fyziky. Pred nímvšetky prírodné vedy boli zmiešané a experimenty vykonávali jednotlivci v laboratóriách, ktoré sa takmer nelíšili od alchymistických.
Hypotéza kvantity
Skúmanie entropie elektromagnetických vĺn z hľadiska oscilátorov a spoliehanie sa na experimentálne údaje získané dva dni predtým, 19. októbra 1900, Planck predložil ostatným vedcom vzorec, ktorý bude neskôr pomenovaný po ňom. Spájal energiu, vlnovú dĺžku a teplotu žiarenia (v obmedzujúcom prípade pre úplne čierne teleso). Počas nasledujúcej noci jeho kolegovia pod vedením Rubensa uskutočnili experimenty na potvrdenie tejto teórie. A mala pravdu! Aby však mohol teoreticky podložiť hypotézu vyplývajúcu z tohto vzorca a zároveň sa vyhnúť matematickým ťažkostiam, ako sú nekonečná, musel Planck pripustiť, že energia nie je emitovaná v nepretržitom prúde, ako sa predtým myslelo, ale v oddelených častiach (E=hν). Tento prístup zničil všetky doterajšie predstavy o pevnom tele. Planckova kvantová hypotéza spôsobila revolúciu vo fyzike.
Dôsledky kvantizácie
Spočiatku si vedec neuvedomoval dôležitosť svojho objavu. Vzorec, ktorý odvodil, sa istý čas používal len ako pohodlný spôsob, ako znížiť počet matematických operácií na výpočet. V tom istom čase Planck a ďalší vedci použili Maxwellove spojité rovnice. Zahanbujúce bolo len konštantné h, ktorému nebolo možné dať fyzikálny význam. Až neskôrAlbert Einstein a Paul Ehrenfest, ktorí pochopili nové fenomény rádioaktivity a snažili sa nájsť matematické opodstatnenie pre optické spektrá, si uvedomili dôležitosť toho, čo bola Planckova hypotéza. Hovorí sa, že správa, v ktorej bol prvýkrát predstavený vzorec na kvantovanie energie, otvorila éru novej fyziky. Einstein bol pravdepodobne prvý, kto rozpoznal jej začiatok. Takže aj toto je jeho zásluha.
Čo je kvantované
Všetky stavy, ktoré môžu prijať elementárne častice, sú diskrétne. Elektrón v pasci môže byť len na určitých úrovniach. K excitácii atómu, ako aj k opačnému procesu - emisii dochádza aj skokmi. Akákoľvek elektromagnetická interakcia je výmena kvánt zodpovedajúcej energie. Ľudstvo obmedzilo energiu atómu len vďaka pochopeniu diskrétnosti energetických hladín. Dúfame, že teraz čitatelia nebudú mať otázku, čo je Planckova hypotéza a aký je jej vplyv na moderný svet, a teda na každého z ľudí.
