UVOD Njemaki fiziar i Nobelovac Max Planck roen je u Kielu, 23. travnja 1858, umro u Gttingenu, 4. listopada 1947. Osniva je kvantne teorije koji je 1910. godine objavio revolucionarnu hipotezu da svaki izvor energije moe zraiti energiju samo u diskretnim koliinama - kvantima. Na toj osnovi izveo je zakon zraenja, poznatu Planckovu formulu. Njegovu ideju o diskontinuiranosti energije, koja je danas temelj tumaenja svih atomskih pojava, kasnije su primijenili Einstein i Bohr na tumaenje fotoelektrinog efekta i spektra vodikova atoma. Na sjednici Njemakog fizikalnog drutva 14. prosinca 1900. godine Max Planck je predstavio svoj rad Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum u kojem je opisao zakon zraenja crnog tijela dobiven putem revolucionarne hipoteze kvantizacije energije. Taj se datum smatra roendanom kvantne fizike. IVOTNI I ZNANSTVENI PUT Max Planck dolazi iz fakultetski obrazovane obitelji otac mu je bio profesor prava u Kielu, a oba djeda, kao i pradjed bili su profesori teologije u Gttingenu. Godine 1867. obitelj se seli u Mnchen gdje Max pohaa kolu. Jo kao vrlo mlad, sa esnaest godina, Planck je odluio studirati fiziku, iako on sam to vrijeme ranih odluka skromno opisuje. Kao mladia ga je, rekao je jednom, zanimalo ba sve, tako da je bio isti sluaj da je postao fiziar, a ne filolog. Ili moda glazbenik. Jer je izvanredno svirao violonoelo, klavir i orgulje. Uzimao je satove pjevanja te skladao pjesme pa ak i jednu operetu. Inae je poznato da su geniji fizike esto vrlo nadareni glazbenici. Na kraju se ipak odluio za fiziku. tovie za jednu njezinu vrlo posebnu granu, od koje su ga tada, kako sam kae, vodei fiziari zduno odgovarali. "Teorijska fizika je vrlo lijep fah. Ali u naelu neto novo tamo teko da ete jo moi otkriti", prisjeao se Planck kasnije tih savjeta. Zapoinje studirati na Sveuilitu u Mnchenu. Na sreu, Planck se odluio za fiziku i pored siromane budunosti za istraivanja kako je njemu predstavljano. Planck opisuje zato je odabrao fiziku: Vanjski svijet je neto neovisno od ovjeka, neto apsolutno, pretraga u zakonima koji se temelje na apsolutnim primjenama, a meni su se prikazala kao najvea sublimarna znanstvena potjera u ivotu. Planck je studirao i u Berlinu gdje su mu bili profesori Helmholz i Kirchoff. Kasnije je pisao kako je oboavao Kirchhoffa, ali ga je kao uitelja nalazio suhog i monotonog. Planck se vratio u Mnchen gdje je je doktorirao s navrenom 21.godinom. Nakon toga je morao ekati punih pet godina, jer na podruju teorijske fizike za njega nije bilo mjesta. Njegova tema je bila teorija topline. Tu je Max doao do otkria kojim je postavio temelje za kvantnu fiziku. Otkrio je da tijelo ne zrai energiju kontinuirano, ve u naletima, u siunim

koliinama, u takozvanim kvantima. "U poetku sam se nerado bavio tom teorijom, jer je bila u suprotnosti sa svim dotadanjim predstavama klasine atomistike. Ali drugog puta nije bilo", ispriao je jednom prilikom Godine 1885. je dobio mjesto predavaa na Sveuilitu u Kielu. To je mjesto zadrao etiri godine. Nakon smrti Kirchhoffa, 1887. godine, Planck je postavljen za predavaa teorijske fizike na Sveuilitu u Berlinu gdje je ostao do 1927. godine kada se morao povui.

Humboldtovo sveuilite u Berlinu, gdje je Planck predavao

REVOLUCIJA FIZIKE Planckova formula i Planckova konstanta- rjeenje ultraljubiaste katastrofe Poznato je da sva tijela isijavaju (zrae) energiju u obliku elektromagnetskih valova, tj. fotona. U to se lako moemo uvjeriti npr. zagrijavanjem obinog metalnog avla na plinskom tednjaku - nakon nekog vremena, kad temperatura postane dovoljno visoka, avao se uari: promijeni boju i poinje isijavati svjetlost crvenkaste boje. To isijavanje nije nita drugo doli svjetlost tj. elektromagnetski valovi. Moe se ustanoviti da taj avao emitira i elektromagnetske valove drugih valnih duljina, nevidljivih ljudskom oku. U stvari, taj avao e emitirati elektromagnetske valove praktiki svih frekvencija (ili svih valnih duljina, budui produkt frekvencije i valne duljine mora biti jednak brzini svjetlosti), ak ako ga i ne zagrijavamo. Od kuda dolazi to zraenje? Od gibanja atoma i/ili molekula. Intenzitet zraenja elektromagnetskih valova nije isti za sve frekvencije. Neke frekvencije e tijelo zraiti vie, neke manje, a u igri je i temperatura, kao to se moe zakljuiti iz eksperimenta s avlom. Potkraj XIX. stoljea jedan od problema koji su fiziari pokuavali rijeiti bio je nalaenje ovisnosti intenziteta zraenja o frekvenciji, ili drugim rijeima, traio se spektar zraenja nekog tijela. U tim teorijskim razmatranjima se iskristaliziralo da je zgodno definirati crno tijelo, kao fiktivno tijelo (predmet) koje upija svo elektromagnetsko zraenje, tj. da nema refleksije. Kako u tom sluaju to tijelo ne bi reflektiralo niti vidljivu svjetlost, ono bi se nama inilo crno, od kuda je i nastalao to ime. Stavimo li crno tijelo u neko okruenje u kojem vlada konstanta temperatura T, ono e nakon nekog vremena poprimiti temperaturu te okoline i nalazit e se u tzv. termikoj ravnotei. Pretpostavimo jo da je oko crnog tijela sloj vakuuma. S obzirom da tijelo upija svo elektromagnetsko zraenje koje dolazi od okoline, a kako znamo da je zraenje energija, to crno tijelo mora i isijavati elektromagnetsko zraenje. Upravo raspodjela intenziteta elektromagnetskog zraenja o frekvenciji ini ono to se naziva spektar crnog tijela. Prednost crnog tijela je u tome to nema 'gubitaka' energije na refleksiju, a osim toga moe se pokazati da u tom sluaju njegov spektar ne ovisi o obliku, sastavu, ve samo i iskljuivo o ravnotenoj temperaturi T.

Klasino razmatranje: Iz injenice da je crno tijelo u termikoj ravnotei s okolinom koja je na temperaturi T, klasina fizika (krajem XIX) stoljea je bila u stanju dati definitivan odgovor kako bi spektar zraenja trebao izgledati. Ilustrirat emo teorijski izvod u glavnim crtama, sa svim glavnim argumentima. Trai se, dakle, spektar tj. intenzitet zraenja, ili preciznije, iznos energije koji emitira/izrai crno tijelo i to u nekom malom intervalu frekvencija. Prema tome, piemo: gdje je E(f) izraena energija, a I(f) spektar - iznos energije po jedinici frekvencije. Zbrajanjem (integriranjem) svih energija dobit emo ukupnu energiju E koju zrai crno tijelo temperature T. U to doba se znalo da je ta energija proporcionalna etvrtoj potenciji temperature i to je tzv. Stefan-Boltzmann-ov zakon. Preostaje, dakle, jo pronai izraz za I(f). On je proporcionalan broju valova koje emitira crno tijelo i srednjoj energiji jednog vala dane frekvencije. Moe se pokazati da broj elektromagnetskih valova raste s kvadratom frekvencije elektromagnetskih valova. (Okvirno govorei, treba izbrojati svaki period vala u nekon dijelu prostora; kako su valne duljine valova veih frekvencija krae, to e ih se u dani prostor moi smjestiti vie.) Sada dolazi do problema u klasinoj fizici: srednja energija nekog vala frekvencije f se moe povezati sa ravnotenom temperaturom u kojoj se sustav nalazi, i ona je jednaka kBT, gdje je kB tzv. Botzmann-ova konstanta. Bitan argument u dokazivanju tog izraza (tzv. 'teorem o ekviparticiji energije') jest mogunost da neki val moe poprimiti bilo koju energiju. Time izraz za spektar postaje: Primjetimo da taj izraz predvia da je intenzitet zraenja crnog tijela to vei to je frekvencija vea. A to je u vrlo velikom neslaganju s opaanjem. Npr. prema tom izrazu slijedi da je intenzitet X-zraka (valne duljine reda veliine 0.1 nm) oko milijun puta vei od intenziteta vidljive svjetlosti. To otprilike znai da bi onaj avao sa poetka prie isijavao smrtonosnu koliinu X-zraka, to naravno nije sluaj. Ovo veliko razmimoilaenje teorije i svijeta oko nas (koji jednostavno ne bi mogao postojati kada bi vrijedila gornja formula) je nazvan ultraljubiasta katastrofa i to je krajem XIX. stoljea bio vrlo veliki kamen spoticanja klasine fizike, budui da je izvod tog pogrenog rezultata bio oslonjen na (tada poznate) fundamentalne zakone fizike. Kvantno razmatranje: Planck je 1900. godine objavio lanak u vezi tog problema, u kojem je uspio pomou jedne udne pretpostavke spasiti klasinu fiziku. Ta pretpostavka se tie teorema o ekviparticiji energije: Planck je pretpostavio da frekvencije titranja atoma (ili molekula, elektrona ...), koja dovode do emitiranja elektromagnetskih valova, ne mogu biti proizvoljne, ve da su one kvantizirane. Osim toga, pretpostavio je da je onda energija jednog takvog vala proporcionalna frekvenciji f tog vala. Uzevi te pretpostavke u obzir, Planck je onda pokazao da srednja energija nekog vala frekvencije f nije vie dana s kBT, ve s

Time izraz za spektar poprima oblik (Planckova formula):

koji ne pati od 'klasinih' problema: s porastom frekvencije, intenzitet prvo poprima neku maksimalnu vrijednost, i zatim pada prema nuli. Osim toga, taj spektar se slagao sa tada postojeim eksperimentalnim mjerenjima, te je Planck pomou njih mogao izraunati i vrijednost konstante proporcionalnosti h izmeu energije i frekvencije, E=hf. Ta se konstanta naziva Planckova konstanta, i jedna je od fundamentalnih brojeva, poput npr. brzine svjetlosti. Planckovo otkrie diskretnih kvanta energije elektromagnetskog zraenja bilo je u otroj suprotnosti s klasinom teorijom, to je duboko uznemiravalo i samog Plancka pa je naknadno ak nastojao formulirati neke hibridne verzije svoje kvantne teorije kako bi je pribliio klasinoj fizici koliko mu se samo inilo moguim. U jednom pismu, godinu kasnije, Planck je predstavio formule rekavi: ... cijela procedura je djelo bezumlja zbog toga to je teoretska interpretacija po bilo kojoj cijeni, bezupitno u razlog morati pronai kako visoko e to moi biti. Za samo dva mjeseca Planck je napravio potpuni teoretski zakljuak svoje formule koja se distancira od klasine fizike te predstavlja kvantnu energiju. Radikalna formulacija kvantne fizike je dobivala sve vie potvrda. 1905. g. Einstein je pomou nje dao brilijantno objanjenje foto-elektrinog efekta. Planck sam izjavljuje kako uprkos pronalaska kvantum teorije on sam ne shvaa zavisnost: Ja sam probao odmah postaviti elementarni kvantum akcije u okvir klasine teorije na jedan ili drugi nain. Ali u prisutnosti svih ovakvih pokuaja ova konstanta pokazuje neslomljivost ... Moji uporni pokuaji postavljanja elementarnog kvantuma akcije u klasinu teoriju kotao me puno napora kroz odreene godine. Nobelovu nagradu za fiziku dobio je 1918. godine. Jednom je rekao kako svatko tko ozbiljno prouava znanost mora proitati misao napisanu na vratima hrama nauke: "Imaj vjeru." Tadanja znanstvena elita nije eljela vjerovati Maxu Plancku. Jer time bi bio pobijen do tada vaei fizikalni zakon po kojem priroda ne pravi nikakve skokove. Proao je cijeli niz godina prije nego fizikalna javnost nije uzela u obzir njegovu teoriju. U poetku je ona u irokim krugovima naila na nerazumijevanje i bila je ignorirana, kao to je esto sluaj s novim stvarima. Ali Planck se ni jednog trenutka nije dao zaplaiti i vrsto je vjerovao u svoju teoriju.Od samog poetka svog znanstvenog puta vie je puta dokazao kako je vjera sutinski atribut nauke. Poslije toga Planck je igrao malu ulogu u daljem razvoju kvantumteorije, koju je ostavio Paulu Diracu i drugima. On je preuzeo administrativne obaveze u Direkciji za matematiku i fiziku Pruske Akademije Nauka gdje je ostao do 1943. godine. Takoer je od 1930. do 1937. godine bio predsjednik Keiser Wilchelm Gesellschafta, najvanije Njemake istraivake organizacije. Ostao je u Njemakoj i za vrijeme 2. svjetskog rata. Politiki se zauzimao za progonjene idovske znanstvenike, pa i za samog Einsteina, kad su ga nacisti otpustili sa katedre. Tim povodom je i odstupio sa predsjednickog pijedestala

"Keiser-Wilhelm-Geselschaft", jer se nije slagao s politikom treceg Reicha. Nakon Drugog svjetskog rata Plancku je bilo 87 godina. Tada je zapoeo svoj zadnji veliki projekt. Obnovio je istraivaki centar u uglednom Drutvu cara Wilhelma i postao njegovim predsjednikom. Na pritisak Saveznika 1946. drutvo je preimenovano u Max Planck. U ovu uglednu istraivaku organizaciju danas je ukljueno 80 instituta. Planck je umro 4. listopada 1947. sa 89 godina, nakon tekog pada i nekoliko modanih udara. Planck je u Berlin doveo mnoge kasnije dobitnike Nobelove nagrade, pa i Lise Meitner koja je zahvaljujui Planckovom zazimanju dobila, kao prva ena na nekom pruskom sveuilitu, asistentsko mjesto. Max Planck je poloio temelje za najmodernije grane fizike. Bez njegova otkria o diskontinuiranosti energije i kvantima ne bi bilo tranzistora, lasera, kompjutora niti drugih dostignua informatike tehnologije. Privatno je pak Max Planck doivio nekoliko katastrofa. Prva mu je ena umrla od tuberkuloze zatim je proivio i smrt etvoro djece. Najstariji sin mu je 1916. poginuo u Prvom svjetskom ratu, dvije keri blizanke su umrle pri porodu, a najmlai sin Erwin Planck bio je umijean u atentat na Hitlera i pogubljen je 1945. U Drugom svjetskom ratu njegova kua u Berlinu izgorjela je do temelja sa svim dokumentima i znanstvenim materijalima tijekom jednog avionskog napada. Boanska matrica Moe li se rei da uda to ih vidimo u kvantnome svijetu pokazuju nae mogunosti, a ne naa znanstvena ogranienja? Je li mogue da su spontana izljeenja, povezanost sa svime i svakim, te putovanja kroz vrijeme nae istinsko nasljee? Ne postoji materija kao takva. Sva materija potjee i postoji zbog sile koja dovodi esticu atoma do vibracije i dri ovaj maleni solarni sustav atoma zajedno. Moramo pretpostaviti da iza ove sile postoji jedan svjesni i inteligentan um. Taj um je matrica sve materije. Max Planck Postoji mjesto u kojem se raaju sve stvari, lokacija iste energije koja jednostavno jest. U tom kvantnom inkubatoru stvarnosti, sve je mogue. Max Planck je okirao svijet tvrdei kako je ta matrica mjesto s kojega potjee roenje zvijezda, DNK i sve ostalo. Nedavna otkria pruaju dojmljive dokaze da je njegova matrica, tj. Boanska matrica, stvarna. Ona je karika koja nedostaje u naem razumijevanju, ona je spremnik itavog svemira, most izmeu mate i stvarnosti te zrcalo kojim nam svijet pokazuje ono to stvaramo svojim uvjerenjima

ZANIMLJIVOSTI Planckovo pravo ime

Njemaka je televizija otkrila da pravo ime poznatog fiziara i nobelovca Maxa Plancka zapravo nije bilo Max, nego Marx. Novinari magazina Schleswig-Holstein njemake televizijske postaje NDR otkrili su pravo ime poznatog fiziara istraujui njegov ivot u povodu 150. obljetnice njegova roenja 2008.godine. Strunjaci su potvrdili da su dokumenti o fiziarevu imenu izvorni, tvrdi NDR, koji je snimio unos u maticu krtenih u upi St. Nikolai u Kielu. Marx je stara njemaka verzija imena Markus. Anegdota s Einsteinom Albert Einstein i Max Planck rado su igrali ah. Obojica su poznavala Emanuela Laskera (1868.-1941.) koji je bio svjetski prvak u ahu od 1894. do 1921. godine. Njih su trojica esto u Berlinu igrali ahovske partije. Iz 1921. godine u svezi s njima prepriava se ova anegdota. Einstein i Lasker odluili su napraviti psinu Plancku koji je udio u ahovskoj partiji pobijediti Laskera. Za vrijeme partije izmeu Laskera i Plancka, a prema dogovoru s Laskerom, Einstein se podvukao pod stol, za kojim su igrali Lasker i Planck te je Plancku meusobno svezao vezice obaju cipela kako bi Planck pao kad pokua napraviti korak. Kad je zavrio s vezanjem vezica Planckovih cipela, Einstein je o obavljenome, dogovorenim znakom obavijestio Laskera. Lasker je poeo vui slabe poteze tako da je izgubio partiju. estitao je Plancku na dobivenoj partiji, na to je ovaj sav sretan uzviknuo: Pobijedio sam svjetskoga prvaka!. Potom je ustao, izgubio ravnoteu te se na podu protegnuo koliko je dug i irok. Dvoranom je odjeknuo smijeh. Smijali su se i Einstein i Lasker, jedino se nije smijao Planck. Neko vrijeme Planck nije razgovarao s Einsteinom premda je u znanstvenom institutu Einsteinu bio efom!

Akademik Ivan Supek o Maxu Plancku: Bio sam kod njega u Berlinu 1937. godine, on je tada bio osamdesetogodinjak, ali vrlo ivog duha. Posjetio sam ga kod kue na Debyejevu preporuku pa smo slobodno razgovarali. Ispriao mi je o svom susretu s Hitlerom. Kad su nakon dolaska na vlast nacisti poeli tjerati idove s fakulteta i instituta, Max Planck je otiao kod Hitlera i rekao mu da to nije u redu. idovi su u Prvom svjetskom ratu bili bolji patrioti nego mnogi Nijemci jer ih je mnogo poginulo borei se na njemakoj strani. Hitler je pobjesnio i rekao mu da su idovi neprijatelji arijevske rase pa se Planck povukao. Sluao sam, gledajui ga kao da je ivi spomenik.Iz Jutarnjeg lista Ponedjeljak, 20. oujak 2006. Naslov: Ivan Supek: Moj ivot s nobelovcima 20. Stoljea, Autor: Tanja Rude

Popis koritene literature:

Faj, Zdravko, Pregled povijesti fizike, Sveuilite u Osijeku, Osijek, 1999. Supek, Ivan, Povijest fizike, kolska knjiga, Zagreb, 1980.Supek, Ivan, Teorijska fizika i struktura materije, kolska knjiga, Zagreb, 1974.

. Dadi, Povijest metoda i ideja u matematici i fizici, kolska knjiga, Zagreb 1992.god. http://hr.wikipedia.org/wiki/Max_Planck;