ПЛАНК МАКС
(1858 г. – 1947 г.)
Гениальный немецкий физик Макс Карл Эрнст Людвиг Планк родился 23 апреля 1858 года в Киле.
Он был шестым ребенком в семье Иоганна Юлиуса Вильгельма фон Планка и его второй жены Эммы Планк (урожденной Патциг). Двое детей семейства Планков были от первого брака Иоганна Планка.
Макс Планк воспитывался в интеллектуальной и богатой духовными традициями семье. Его отец был профессором гражданского права в университете Киля. Его дедушка и прадедушка по отцовской линии были профессорами теологии в Геттингене, его дядя с отцовской стороны был судьей.
Родители много времени уделяли воспитанию и развитию различных способностей у детей. Еще в раннем детстве Макс прекрасно научился играть на фортепиано и органе.
В ту пору город Киль принадлежал Пруссии, и одним из наиболее ярких детских воспоминаний Макса были марширующие прусские и австрийские войска во время датско-прусской войны 1864 года.
В 1867 году отец будущего ученого принял предложение занять место профессора Мюнхенского университета, и спустя некоторое время семья переехала в Мюнхен.
В Мюнхене родители отдали Макса в престижную Королевскую Максимилиановскую классическую гимназию. Будущему ученому повезло с преподавателями. Один из них, учитель математики Германн Мюллер, умело демонстрировавший с помощью простых примеров законы физики, астрономии и математики, прочно привил мальчику интерес к естественным и точным наукам.
В своих мемуарах Планк тепло отзывался о Мюллере, вспоминал, что еще в гимназии он принял закон сохранения энергии «как один из тех абсолютных законов, которые управляют нашим миром».
Учился Макс отлично. В его табеле успеваемости за 1872 год было написано: «Несмотря на его детские годы, очень ясно, логически мыслит. Подает большие надежды».
Однако в гимназии математика не была его любимым предметом. Его больше интересовали музыка и классическая филология.
Летом 1874 года, в возрасте шестнадцати лет Макс Планк успешно сдал выпускные экзамены в гимназии, получив наивысшие баллы. После продолжительных колебаний Макс таки решил продолжить изучение физики, хотя музыка всегда оставалась его любимым занятием. В течение всей жизни Планк виртуозно играл на пианино, органе и виолончели, сочинял песни и оперы, любил петь.
После окончания гимназии Макс Планк поступил в Мюнхенский университет, где изучал физику и математику. В Мюнхене со студентом произошел анекдотичный случай, вошедший теперь почти во все сборники типа «Физики шутят».
Профессор Мюнхенского университета, семидесятилетний физик-экспериментатор Филипп фон Жолли дружески порекомендовал молодому талантливому студенту избрать другую профессию. «Молодой человек, зачем вы собираетесь портить себе жизнь, ведь почти все возможные открытия уже сделаны», – сказал маститый профессор. Планк ответил, что хочет понять и изучить хотя бы то, что уже открыто. Под руководством Жолли Макс проводил первые эксперименты в своей научной карьере, изучал диффузию водорода, но вскоре заинтересовался теоретической физикой.
Через несколько лет Планк блестяще опроверг предсказание Жолли.
После трех лет учебы в Мюнхене в 1877 году Макс перешел в Берлинский университет, где и определилось его призвание. Среди его учителей были известные физики Герман фон Гельмгольц и Густав Кирхгоф, а также математик Карл Вейерштрасс.
Позже в своих мемуарах Планк напишет, что Гельмгольц никогда не готовился к лекциям и поэтому читал их медленно, зачастую ошибаясь в подсчетах, а Кирхгоф, хоть и старательно готовился, но читал их сухо и монотонно. Поэтому успешному студенту в большей мере приходилось изучать их публикации, а не лекции. Впоследствии Планк и Гельмгольц стали хорошими знакомыми, а позже и близкими друзьями.
В Берлине Планк заинтересовался работами Рудольфа Клаузиуса, одного из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической теории, которые изучал самостоятельно. Во многом благодаря публикациям Клаузиуса Планк начал заниматься термодинамикой – областью физики, изучающей явления теплоты, механической энергии и преобразований энергии.
В октябре 1878 года Планк сдал квалификационные экзамены и уже летом 1879 года в Мюнхенском университете успешно защитил докторскую диссертационную работу «О втором законе механической теплоты». В своей работе молодой ученый проанализировал необратимость процесса теплопроводности и дал первую общую формулировку закона возрастания энтропии. За свою диссертацию Планк получил высшую оценку «summa cum laude» и был удостоен степени доктора философских наук.
В следующем году Макс Планк написал еще одну работу по термодинамике «Равновесное состояние изотропных тел при различных температурах» и получил место приват-доцента физического факультета Мюнхенского университета. В то время Планку шел только двадцать второй год.
В должности приват-доцента Планк проработал пять лет. Поскольку его лекторство не оплачивалось, он продолжал жить в Мюнхене со своими родителями и за их счет. За это время он ни разу даже не выехал за пределы города, отдавая все свое время научным исследованиям. Макс Планк хотел поскорее сделать себе имя в науке, чтобы получить место профессора в университете. Однако работы молодого ученого в области термодинамики не вызвали большого интереса, несмотря на личные контакты и переписку с известными специалистами в этой области.
Наконец, летом 1885 года Планку предложили должность адъюнкт-профессора теоретической физики Кильского университета. День, когда пришло приглашение, Макс Планк считал одним из самых счастливых моментов своей жизни.
Во-первых, Макс стал независимым в финансовом плане от родителей, и, во-вторых, у него появились возможности и время для собственных научных исследований.
В Кильском университете он провел ряд экспериментов в области физической химии – науке, которая в то время только начинала свое развитие. Кроме того, Планк придумал способ измерения точки замерзания растворов, а также разработал термодинамическую теорию диссоциации газов и осмотического давления, которая снискала ему международное признание. Его книга «Принцип сохранения энергии» получила премию на конкурсе философского факультета Геттингенского университета.
В октябре 1887 года мир физики потрясла тяжелая утрата – умер Густав Кирхгоф. С 1875 года Кирхгоф был лидером и вдохновителем теоретической физики в Германии. В то время Берлинский университет играл лидирующую роль в научных исследованиях, а также был центром теоретической физики в стране. Стареющий «рейхсканцлер науки» Герман фон Гельмгольц нуждался в высококлассном физике, молодом и надежном друге и сотруднике. Наиболее подходящими кандидатурами на это место считались Людвиг Больцман и Генрих Герц, но судьба распорядилась иначе, подготовив путь для восхождения Макса Планка.
В 1889 году Планк переезжает в Берлин, где становится преемником Кирхгофа в Берлинском университете. Сначала Макс работал адъюнкт-профессором теоретической физики, а в 1892 году стал полным профессором Берлинского университета.
Параллельно в 1889 году он становится директором нового Института теоретической физики.
В Берлинском университете Макс Планк проработал до 1926 года, почти 37 лет!
В 1896 году немецкий ученый заинтересовался последними научными работами своего предшественника – Кирхгофа, в которых знаменитый физик исследовал излучение абсолютно черного тела – идеального эталона для проведения опытов.
По определению, абсолютно черное тело поглощает все излучение, попадающее на него, и абсолютно ничего не отражает. Хотя в природе такого тела не существует, в качестве абсолютно черного тела принимали замкнутую оболочку с небольшим отверстием.
По Кирхгофу, спектральный состав равновесного излучения не зависит от природы излучающих тел; излучение, которое испускает абсолютно черное тело, зависит только от его температуры и в некоторой степени от характеристик поверхности; любое нагретое тело испускает магнитные излучения.