科学は自然の究極の謎を解くことができない。そしてそれは、最終的には、私たち自身が解こうとしている謎の一部であるからである。
Max Karl Ernst Ludwig Planckはドイツの理論物理学者で、エネルギー量子の発見により1918年ノーベル物理学賞を受賞した。
Planckは理論物理学に多くの貢献をしたが、物理学者としての名声は主に量子論の創始者としての役割に基づいている。量子論は原子と亜原子プロセスの人間の理解に革命をもたらした。1948年、Planckが2度会長を務めたドイツの科学機関Kaiser Wilhelm Societyは、Max Planck Society MPSに改称された。MPSは現在、広範な科学分野を代表する83の機関を含んでいる。
キャリア
Planckは伝統的で知的な家族から来た。父方の曾祖父と祖父はともにゲッティンゲンの神学教授であり、父はKiel大学とMunich大学の法学教授であった。叔父の1人は裁判官でもあった。
Planckは1858年Kiel、Holsteinで、Johann Julius Wilhelm Planckと彼の2番目の妻Emma Patzig に生まれた。彼はKarl Ernst Ludwig Marx Planckという名前で洗礼を受けた。彼の与えられた名前のうち、Marx（現在は廃れたMarkusの変種、またはMaxの単純な誤りかもしれない。実はMaxはMaximilianの短縮形）が「称号名」として示された。しかし、10歳までにはMaxという名前で署名し、生涯この名前を使い続けた。
彼は家族の6番目の子どもであったが、彼の兄弟のうち2人は父の最初の結婚からの子どもであった。Planckの初期の年には戦争が一般的であり、彼の最も初期の記憶の中には、1864年の第二次シュレスウィヒ戦争中のプロイセンとオーストリアの軍隊のKielへの行進があった。1867年に家族はMunichに移動し、PlanckはMaximilians体育学校に入学した。そこで彼は数学者Hermann Müllerの指導を受け、彼は青年に興味を持ち、天文学と力学、および数学を教えた。Müller からPlanckが初めて学んだのはエネルギー保存の原則である。Planckは17歳で早期に卒業した。これがPlanckが物理学の分野と最初に接触した方法である。
Planckは音楽の才能があった。彼は歌のレッスンを受け、ピアノ、オルガン、チェロを演奏し、歌とオペラを作曲した。しかし、音楽の代わりに彼は物理学を勉強することを選んだ。
Munich物理学教授Philipp von Jollyはplanckに物理学に進むことに反対するよう助言し、「この分野では、ほぼすべてが既に発見されており、残されているのは数個の穴を埋めることだけだ」と言った。Planckは彼は新しい事柄を発見したくなく、その分野の既知の基礎を理解したいだけだと答え、1874年にMunich大学で彼の研究を開始した。Jollyの指導下で、Planckは彼の科学的キャリアの唯一の実験を行い、加熱されたプラチナを通した水素の拡散を研究したが、理論物理学に移行した。
1877年、彼は物理学者Hermann von HelmholtzとGustav Kirchhoffおよび数学者Karl Weierstrassと1年間研究するためにBerlinのFriedrich Wilhelms大学に行った。彼はHelmholtzは決して完全に準備されていなかったこと、ゆっくり話したこと、絶えず誤計算し、聞き手を退屈させたが、Kirchhoffは慎重に準備された講義を行い、それは乾燥していて単調であったと書いた。彼はすぐにHelmholtzと親友になった。そこにいる間に、彼はClusiusの著作についてのほぼ独学研究のプログラムを行い、それが彼に彼の分野として熱力学を選ぶようにさせた。
1878年10月、Planckは適格試験に合格し、1879年2月に彼の論文Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie（熱力学の第2法則について）を擁護した。彼は彼の元の学校で短期間数学と物理学を教えた。
1880年までに、Planckはヨーロッパで提供されている2つの最高の学位を取得していた。最初は彼が熱力学の彼の研究と理論の詳細を説明する論文を完了した後の博士号であった。次に、彼はGleichgewichtszustände isotroper Körper in verschiedenen Temperaturen（異なる温度での等方性体の平衡状態）と呼ばれる彼の論文を提示し、それは彼に適格化を得させた。
学術的キャリア
適格化論文の完成により、Planckはunpaid Privatdozent（ドイツの学位で、講師/助教授に匹敵する）となり、Munichで学術的な立場を提供されるまで待った。彼は最初は学術コミュニティに無視されたが、彼は熱理論の分野で彼の仕事を進め、次々とGibbsと同じ熱力学的形式を発見したが、それを実現していなかった。Clusiusのエントロピーに関する考えは彼の仕事の中心的な役割を占めた。
1885年4月、Kiel大学はPlanckを理論物理学の准教授に任命した。エントロピーに関する更なる研究とその処理、特に物理化学に応用されたもの、が続いた。彼は1897年に彼の熱力学に関する論文を出版した。彼はSvante Arrheniusの電解離解の理論に対して熱力学的基礎を提案した。
1889年、彼はBerlinのFriedrich-Wilhelms-Universitätでのkirchhoffの位置の後継者に任命され、おそらくHelmholtzの仲裁のおかげで、1892年までに正教授になった。1907年、Planckはウィーンでのboltzmannの位置を提供されたが、berlinに留まるために却下した。1909年中、Berlin大学の教授として、彼はNew YorkのColumbia UniversityでTheoretical PhysicsのErnest Kempton Adams講師になるよう招待された。彼の講義の一連は、Columbia大学教授A. P. Willsによって翻訳され、共同出版された。彼は1926年1月10日にberlinから引退し、Erwin Schrödinger に後を継がれた。
家族
1887年3月、Planckは学校の仲間の妹、Marie Merck（1861–1909）と結婚し、彼女と一緒にKielの下宿のアパートに移った。彼らは4人の子どもがいた：Karl（1888–1916）、双子のEmma（1889–1919）とGrete（1889–1917）、およびErwin（1893–1945）。
Berlinのアパートの後、Planck家族はBerlin-Grunewald、Wangenheimstrasse 21のビラに住んでいた。Berlin大学の他のいくつかの教授は近くに住んでいた。その中には神学者Adolf von Harnackがいて、彼はPlanckの親友になった。すぐにPlanck家はソーシャルと文化的な中心となった。Albert Einstein、Otto Hahn、Lise Meitnerなど、多くのよく知られた科学者が頻繁に訪問者であった。共同で音楽を演奏する伝統はすでにHelmholtzの家で確立されていた。
数年の幸せな年の後、1909年7月にMarie Planckは死亡した。おそらく結核から。1911年3月、Planckは彼の2番目の妻Marga von Hoesslin（1882–1948）と結婚した。12月に彼の5番目の子Hermann が生まれた。
第一次世界大戦中、Planckの2番目の息子Erwinは1914年にフランス軍に捕虜にされ、彼の長男Karlはベルダンで戦闘で殺された。Greteは1917年に彼女の最初の子どもを出産中に死亡した。彼女の姉妹は2年後、Greteの未亡人と結婚した後、同じ方法で死亡した。両方の孫娘は生き残り、彼らの母親にちなんで名付けられた。Planckは這う損失に耐えた。
1945年1月、彼が特に親しかった人物、Erwinは、1944年7月のHitlerを暗殺しようとした失敗した試みへの参加のためにNazi Volksgerichtshofによって死刑判決を受けた。Erwinは1945年1月23日に処刑された。
Berlin大学の教授
Berlin のFriedrich-Wilhelms-Universitätの教授として、Planckは地域の物理学会に参加した。彼は後でこの時間について書いた：「当時、私は本質的にそこの唯一の理論物理学者であり、それゆえ物事は私にとって容易ではなかった。なぜなら、私はエントロピーについて言及し始めたが、これは数学的な幽霊と見なされたので、かなり流行していなかったからである」。彼のイニシアチブのおかげで、ドイツの様々な地元の物理学会は1898年にドイツ物理学会（Deutsche Physikalische Gesellschaft、DPG）を形成するためにマージした。1905年から1909年まで、Planckは大統領であった。
Planckは理論物理学に関する6学期のコース「乾燥した、やや非個人的」（Lise Meitnerによると）を開始し、「ノートを使用しない、間違いを犯さない、ひるむことのない。最高の講師」（英国の参加者James R. Partingtonによると、続けて：「部屋の周りには常に多くの人が立っていた。講義室は十分に加熱されていてかなり閉鎖的であったため、リスナーのうちの何人かは時折床に落ちることがあったが、これは講義を妨害しなかった。」Planckは実際の「学校」を確立しなかった。彼の大学院生の数は約20人だけであり、その中には：
- 1897 Max Abraham（1875–1922）
- 1903 Max von Laue（1879–1960）
- 1904 Moritz Schlick（1882–1936）
- 1906 Walther Meissner（1882–1974）
- 1907 Fritz Reiche（1883–1960）
- 1912 Walter Schottky（1886–1976）
- 1914 Walther Bothe（1891–1957）
黒体放射
1894年、Planckは黒体放射の問題に注意を向けた。この問題はKirchhoffによって1859年に述べられている：「黒体（完全な吸収体、キャビティ放射体としても知られている）によって放出される電磁放射の強度は、放射の周波数（つまり、光の色）と体の温度にどのように依存するか？」。この質問は実験的に探索されたが、理論的な処理は実験値と一致していなかった。Wilhelm Wienは、高周波での挙動を正確に予測したがWienの法則を提案したが、低周波で失敗した。別の問題へのアプローチであるRayleigh–Jeansの法則は、低周波での実験結果と一致したが、高周波で後に「紫外カタストロフ」として知られるようになったものを作成した。しかし、多くの教科書に反して、これはPlanckのモチベーションではなかった。
1899年の問題に対するPlanckの最初の提案されたソリューションは、Planckが「基本的無秩序の原則」と呼んだものから続き、それは彼が理想的なオシレーターのエントロピーについての多くの仮定からWienの法則を導き出すことを許可し、Wien–Planck法と呼ばれるものを作成した。すぐに実験的証拠が新しい法律をまったく確認していないことが判明し、Planckの欲求不満。Planckは彼のアプローチを修正し、実験的に観察された黒体スペクトルをよく説明した有名なPlanck黒体放射法の最初のバージョンを導き出した。これは1900年10月19日にDPGの会議で最初に提案され、1901年に出版された。この最初の導出には、エネルギー量子化が含まれておらず、彼が嫌悪していた統計力学を使用していなかった。1900年11月、Planckはこの最初のアプローチを修正し、Boltzmannの熱力学の第2法則の統計的解釈に依存して、彼の放射法則の背後にある原則のより基本的な理解を得る方法として。Planckはそのようなboltzmannのアプローチの解釈の哲学的および物理的意味について深く疑わしかったため、彼らへの彼の訴えは、彼が後でそれを置いたように、「絶望の行為...私は物理学について私の以前の信念のいずれかを犠牲にする準備ができていた」。
1900年12月14日にDPGに提示された彼の新しい導出の背後にある中心的な仮定は、現在Planck仮説として知られている仮説であった。電磁エネルギーは量子化された形式でのみ放出でき、言い換えれば、エネルギーは基本単位の倍数のみが可能である：
ここで、hはPlanck定数であり、Planck作用量子とも呼ばれ、既に1899年で導入され、νは放射の周波数である。ここで議論されているエネルギーの基本単位はhνで表されており、単にνではないことに注意してください。物理学者は現在これらの量子光子と呼び、周波数νの光子は独自の特定でユニークなエネルギーを持つ。その周波数での総エネルギーは、hνに、その周波数での光子の数を掛けたものに等しい。
最初、Planckは量子化が「純粋に形式的な仮定...実は私はそれについてあまり考えていなかった...」と考えたが、今日この仮定は古典物理学と矛盾しており、量子物理学の誕生と考えられている。Planckのキャリアの最大の知的成就。Ludwig Boltzmannは1877年の理論的論文で物理システムのエネルギー状態が離散的である可能性について議論していた。Planck定数の発見は彼がPlanck長とPlanck質量などの新しい汎用的な物理単位を定義することを可能にしました。これらはすべて、量子論の多くが基づいている基本的な物理的定数に基づいています。Planckが物理学の新しい分野への根本的な貢献を認識して、彼は1918年のノーベル物理学賞を受賞しました。彼は実際に1919年に賞を受け取りました。
その後、Planckはエネルギー量子の意味を把握しようとしたが、無駄に。「作用量子を古典理論に何とか統合しようとする私の無駄な試み。」それでもこれだけでも、Rayleigh、Je
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