Dieser Artikel erklärt, was Plancks Hypothese ist, wer sie aufgestellt hat und wie wichtig sie für die Entwicklung der modernen Wissenschaft geworden ist. Auch die Bedeutung der Idee der Quantisierung für die gesamte Mikrowelt wird aufgezeigt.
Smartphone und Quantenphysik
Die moderne Welt um uns herum ist technisch ganz anders als alles, was vor hundert Jahren bekannt war. All dies wurde nur möglich, weil Wissenschaftler zu Beginn des 20. Jahrhunderts die Barriere überwanden und schließlich verstanden, dass Materie im kleinsten Maßstab nicht kontinuierlich ist. Und diese Ära wurde mit seiner Annahme durch einen wunderbaren Menschen eröffnet - Max Planck.
Plancks Biografie
Eine der physikalischen Konstanten, eine Quantengleichung, eine Wissenschaftsgemeinschaft in Deutschland, ein Asteroid, ein Krater auf dem Mond, ein Weltraumteleskop sind nach ihm benannt. Sein Bild wurde auf Münzen geprägt und auf Briefmarken und Banknoten gedruckt. Was für ein Mensch war Max Planck? Er wurde Mitte des 19. Jahrhunderts in einer deutschen Adelsfamilie mit bescheidenen Mitteln geboren. Unter seinen Vorfahren waren viele gute Anwälte und Geistliche der Kirche. M. Planck erhielt eine gute Ausbildung, aber Physikerkollegen nannten ihn scherzhaft "Autodidakt". Seine Grundkenntnisse erwarb der Wissenschaftler ausBücher.
Plancks Hypothese entstand aus einer theoretischen Annahme. In seiner wissenschaftlichen Laufbahn hielt er sich an den Grundsatz „Wissenschaft kommt zuerst“. Während des Ersten Weltkriegs bemühte sich Planck um Verbindungen zu ausländischen Kollegen aus den Gegnerländern Deutschlands. Die Ankunft der Nazis brachte ihn in die Position des Direktors einer großen wissenschaftlichen Gemeinschaft - und der Wissenschaftler versuchte, seine Mitarbeiter zu schützen, half denen, die vor dem Regime geflohen waren, ins Ausland zu gehen. Plancks Hypothese war also nicht das einzige, wofür er respektiert wurde. Er hat sich jedoch nie offen gegen Hitler ausgesprochen, da ihm offenbar klar war, dass er sich nicht nur selbst schaden würde, sondern denen, die es brauchten, nicht helfen könnte. Leider akzeptierten viele Physiker diese Position von M. Planck nicht und hörten auf, mit ihm zu korrespondieren. Er hatte fünf Kinder, und nur das jüngste überlebte seinen Vater. Der älteste Sohn wurde von der Ersten, der Mitte genommen - vom Zweiten Weltkrieg. Beide Töchter überlebten die Geburt nicht. Gleichzeitig stellten Zeitgenossen fest, dass Planck nur zu Hause er selbst war.
Quantenquellen
Schon in der Schule interessierte sich der Wissenschaftler für den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Sie besagt: Jeder Prozess geht nur mit einer Zunahme des Chaos und einem Energie- oder Masseverlust einher. Er hat es als erster so formuliert, in Bezug auf die Entropie, die in einem thermodynamischen System nur zunehmen kann. Später war es diese Arbeit, die zur Formulierung von Plancks berühmter Vermutung führte. Er war auch einer von denen, die die Tradition der Trennung von Mathematik und Physik einführten und praktisch einen theoretischen Teil der letzteren schufen. Vor ihmalle Naturwissenschaften waren gemischt, und Experimente wurden von Einzelpersonen in Laboratorien durchgeführt, die sich kaum von alchemistischen unterschieden.
Quantenhypothese
Erforschung der Entropie elektromagnetischer Wellen in Bezug auf Oszillatoren und gestützt auf experimentelle Daten, die zwei Tage zuvor, am 19. Oktober 1900, erh alten wurden, präsentierte Planck anderen Wissenschaftlern eine Formel, die später nach ihm benannt wurde. Es verknüpfte Energie, Wellenlänge und Strahlungstemperatur (im Grenzfall eines vollständig schwarzen Körpers). Während der nächsten Nacht führten seine Kollegen unter der Leitung von Rubens Experimente durch, um diese Theorie zu bestätigen. Und sie hatte Recht! Um jedoch die aus dieser Formel entstehende Hypothese theoretisch zu untermauern und gleichzeitig mathematische Schwierigkeiten wie Unendlich zu vermeiden, musste Planck zugeben, dass Energie nicht wie bisher angenommen in einem kontinuierlichen Strom abgegeben wird, sondern in getrennten Portionen (E=hν). Dieser Ansatz zerstörte alle bestehenden Vorstellungen von einem festen Körper. Plancks Quantenhypothese hat die Physik revolutioniert.
Folgen der Quantisierung
Anfangs war dem Wissenschaftler die Bedeutung seiner Entdeckung nicht bewusst. Eine Zeit lang wurde die von ihm abgeleitete Formel nur als bequeme Methode verwendet, um die Anzahl der mathematischen Operationen für die Berechnung zu reduzieren. Gleichzeitig verwendeten sowohl Planck als auch andere Wissenschaftler die kontinuierlichen Maxwell-Gleichungen. Peinlich war nur das konstante h, dem man keine physikalische Bedeutung geben konnte. Erst späterAlbert Einstein und Paul Ehrenfest, die neue Phänomene der Radioaktivität verstanden und versuchten, eine mathematische Rechtfertigung für optische Spektren zu finden, erkannten die Bedeutung von Plancks Hypothese. Sie sagen, dass der Bericht, in dem die Energiequantisierungsformel erstmals vorgestellt wurde, die Ära der neuen Physik eröffnet hat. Einstein war wahrscheinlich der erste, der ihren Anfang erkannte. Das ist also auch sein Verdienst.
Was ist quantisiert
Alle Zustände, die beliebige Elementarteilchen annehmen können, sind diskret. Ein Elektron in einer Falle kann nur auf bestimmten Niveaus sein. Auch die Anregung eines Atoms sowie der umgekehrte Vorgang, die Emission, erfolgen sprunghaft. Jede elektromagnetische Wechselwirkung ist ein Austausch von Quanten der entsprechenden Energie. Die Menschheit hat die Energie des Atoms nur dank des Verständnisses der Diskretion der Energieniveaus gebremst. Wir hoffen, dass die Leser jetzt keine Frage haben, was Plancks Hypothese ist und welchen Einfluss sie auf die moderne Welt und damit auf jeden Menschen hat.
