Questo articolo spiega qual è l'ipotesi di Planck, chi l'ha creata e quanto sia diventata importante per lo sviluppo della scienza moderna. Viene anche mostrato il significato dell'idea di quantizzazione per l'intero micromondo.
Smartphone e fisica quantistica
Il mondo moderno che ci circonda è molto diverso nella tecnologia da tutto ciò che era familiare cento anni fa. Tutto questo è diventato possibile solo perché, all'alba del XX secolo, gli scienziati hanno superato la barriera e finalmente hanno capito che la materia alla più piccola scala non è continua. E questa era è stata aperta con la sua assunzione da parte di una persona meravigliosa: Max Planck.
Biografia di Planck
Una delle costanti fisiche, un'equazione quantistica, una comunità scientifica in Germania, un asteroide, un cratere sulla Luna, un telescopio spaziale prendono il nome da lui. La sua immagine è stata impressa su monete e stampata su francobolli e banconote. Che tipo di persona era Max Planck? Nacque a metà del diciannovesimo secolo in una nobile famiglia tedesca di modesti mezzi. Tra i suoi antenati c'erano molti buoni avvocati e ministri della chiesa. M. Planck ricevette una buona educazione, ma i colleghi fisici lo chiamarono scherzosamente "autodidatta". Lo scienziato ha acquisito le sue conoscenze di base dalibri.
L'ipotesi di Planck è nata da un presupposto che ha fatto teoricamente. Nella sua carriera scientifica ha aderito al principio della "scienza prima di tutto". Durante la prima guerra mondiale, Planck cercò di mantenere i legami con i colleghi stranieri dei paesi che si opponevano alla Germania. L'arrivo dei nazisti lo trovò nella posizione di direttore di una vasta comunità scientifica - e lo scienziato cercò di proteggere i suoi dipendenti, aiutò coloro che fuggivano dal regime ad andare all'estero. Quindi l'ipotesi di Planck non era l'unica cosa per cui era rispettato. Tuttavia, non ha mai parlato apertamente contro Hitler, apparentemente rendendosi conto che non solo si sarebbe fatto del male, ma non sarebbe stato in grado di aiutare coloro che ne avevano bisogno. Sfortunatamente, molti fisici non accettarono questa posizione di M. Planck e smisero di corrispondere con lui. Ha avuto cinque figli e solo il più giovane è sopravvissuto a suo padre. Il figlio maggiore fu preso dal Primo, il mezzo - dalla Seconda Guerra Mondiale. Entrambe le figlie non sono sopravvissute al parto. Allo stesso tempo, i contemporanei hanno notato che solo a casa Planck era se stesso.
Fonti di quanti
Da scuola, lo scienziato era interessato alla seconda legge della termodinamica. Dice: qualsiasi processo va solo con un aumento del caos e una perdita di energia o massa. Fu il primo a formularlo in questo modo, in termini di entropia, che può solo aumentare in un sistema termodinamico. In seguito, fu questo lavoro che portò alla formulazione della famosa congettura di Planck. Fu anche uno di coloro che introdussero la tradizione di separare matematica e fisica, creando praticamente una sezione teorica di quest'ultima. Prima di luitutte le scienze naturali erano miste e gli esperimenti venivano condotti da individui in laboratori che non erano quasi diversi da quelli alchemici.
Ipotesi quantistica
Esplorando l'entropia delle onde elettromagnetiche in termini di oscillatori e basandosi sui dati sperimentali ottenuti due giorni prima, il 19 ottobre 1900, Planck presentò ad altri scienziati una formula che avrebbe poi preso il suo nome. Collegava energia, lunghezza d'onda e temperatura di radiazione (nel caso limite per un corpo completamente nero). Per tutta la notte successiva, i suoi colleghi, sotto la direzione di Rubens, organizzarono esperimenti per confermare questa teoria. E lei aveva ragione! Tuttavia, al fine di suffragare teoricamente l'ipotesi derivante da questa formula e allo stesso tempo evitare difficoltà matematiche come gli infiniti, Planck dovette ammettere che l'energia non viene emessa in un flusso continuo, come si pensava in precedenza, ma in porzioni separate (E=hν). Questo approccio ha distrutto tutte le idee esistenti su un corpo solido. L'ipotesi quantistica di Planck ha rivoluzionato la fisica.
Conseguenze della quantizzazione
All'inizio, lo scienziato non si rese conto dell'importanza della sua scoperta. Per un po', la formula da lui derivata è stata usata solo come un modo conveniente per ridurre il numero di operazioni matematiche per il calcolo. Allo stesso tempo, sia Planck che altri scienziati hanno utilizzato le equazioni continue di Maxwell. L'unica cosa imbarazzante era la costante h, a cui non si poteva dare un significato fisico. Solo più tardiAlbert Einstein e Paul Ehrenfest, comprendendo nuovi fenomeni di radioattività e cercando di trovare una giustificazione matematica per gli spettri ottici, si resero conto dell'importanza di quale fosse l'ipotesi di Planck. Dicono che il rapporto, in cui è stata presentata per la prima volta la formula di quantizzazione dell'energia, abbia aperto l'era della nuova fisica. Einstein fu probabilmente il primo a riconoscerne l'inizio. Quindi questo è anche il suo merito.
Cosa è quantizzato
Tutti gli stati che qualsiasi particella elementare può assumere sono discreti. Un elettrone in una trappola può trovarsi solo a determinati livelli. L'eccitazione di un atomo, così come il processo opposto - l'emissione, si verifica anche nei s alti. Qualsiasi interazione elettromagnetica è uno scambio di quanti dell'energia corrispondente. L'umanità ha frenato l'energia dell'atomo solo grazie alla comprensione della discrezione dei livelli energetici. Ci auguriamo che ora i lettori non abbiano una domanda, qual è l'ipotesi di Planck e qual è la sua influenza sul mondo moderno, e quindi su ciascuna delle persone.
