马克斯·普兰克。一位科学家的传记

普朗克·马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希。一位科学家的传记

伟大科学家的传记

马克斯普朗克 （1858 1947）。

德国物理学家马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克于 23 年 1858 月 1867 日出生在普鲁士城市基尔，由民法教授约翰·朱利叶斯·威廉·冯·普朗克和民法教授艾玛 (nee Patzig) 普朗克家庭。小时候，男孩就学会了弹钢琴和管风琴，展现出杰出的音乐才能。 1874 年，全家搬到了慕尼黑，普朗克在那里进入了皇家马克西米利安古典体育馆，在那里，一位优秀的数学老师首先引起了他对自然科学和精确科学的兴趣。 XNUMX年从体育馆毕业后，他最初打算学习古典语言学，尝试作曲，但后来偏爱物理。

普朗克在慕尼黑大学学习了三年数学和物理，在柏林大学学习了一年。他在慕尼黑的一位教授、实验物理学家菲利普·冯·乔利（Philipp von Jolly）建议年轻的普朗克选择另一个职业，结果证明他是个坏预言家，因为据他说，物理学中根本没有什么新东西可以被发现。这种在当时广为接受的观点受到了 XNUMX 世纪科学家在增加我们对物理和化学过程的了解方面取得的非凡进步的影响。

在柏林期间，普朗克通过著名物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹和古斯塔夫·基尔霍夫的出版物以及鲁道夫·克劳修斯的文章获得了更广阔的物理学视野。熟悉他们的工作促成了普朗克的科学兴趣长期以来集中在热力学上——这是一个物理学领域，在少数基本定律的基础上，研究热、机械能和能量转换的现象.

普朗克于 1879 年获得博士学位，他在慕尼黑大学为他的论文“论热力学第二定律”（热力学第二定律）进行了答辩，指出没有连续的自我维持过程可以从较冷的物体传递热量一个温暖的。一年后，他为自己的论文“不同温度下各向同性物体的平衡状态”进行了答辩，为他赢得了慕尼黑大学物理学院的初级助理职位。

1885年他成为基尔大学的兼职教授，这加强了他的独立性，巩固了他的财务状况，并为科学研究提供了更多的时间。普朗克在热力学及其在物理化学和电化学方面的应用为他赢得了国际认可。 1888年他成为柏林大学的兼职教授和理论物理研究所所长（所长职位是专门为他设立的）。

在慕尼黑大学担任助理教授期间，普朗克开始编写理论物理学讲座课程。但直到 1897 年，他才能开始发表他的演讲。 1887 年，他为哥廷根大学哲学系的奖项写了一篇有竞争力的论文。由于这篇文章，普朗克获得了一个奖项，而这部作品本身包含了对能量守恒定律的历史和方法论分析，从 1887 年到 1924 年被重印了五次。与此同时，普朗克发表了多篇关于物理和化学过程的热力学的论文。他创立的稀释溶液化学平衡理论尤其享有盛名。 1897 年，他的第一版热力学讲座出版。这本经典著作多次再版（最后一版于 1922 年出版）并被翻译成外文，包括俄文。到那时，普朗克已经是柏林大学的普通教授和普鲁士科学院院士。

从 1896 年起，普朗克开始对柏林国立物理技术研究所的测量以及物体的热辐射问题产生兴趣。在进行研究时，普朗克提请注意新的物理定律。他在实验的基础上建立了受热体的热辐射定律。同时，他遇到了辐射具有不连续特征的事实。普朗克只有借助原子振动的能量不是任意的，而是只能取许多明确定义的值这一非凡假设，才能证实他的定律。最近的研究充分证实了这一假设。事实证明，任何辐射都固有不连续性，即光由能量的各个部分（量子）组成。

普朗克发现具有振荡频率的光应该被部分发射和吸收，每个这样部分的能量等于振荡频率乘以一个特殊的常数，称为普朗克常数。

14 年 1900 月 XNUMX 日，普朗克向柏林物理学会报告了他的假设和新的辐射公式。普朗克提出的假说标志着量子理论的诞生，它在物理学中掀起了一场真正的革命。与现代物理学相比，经典物理学现在的意思是“普朗克之前的物理学”。

普朗克的专着《热辐射理论讲座》于 1906 年出版。它已经重印了好几次。 1935 年出版了题为《热辐射理论》的俄文译本。

除了普朗克常数之外，他的新理论还包括其他基本量，例如光速和一个称为玻尔兹曼常数的数。 1901 年，普朗克根据黑体辐射的实验数据计算了玻尔兹曼常数的值，并利用其他已知信息，获得了阿伏伽德罗数（一摩尔元素中的原子数）。根据阿伏伽德罗数，普朗克能够以最高精度找到电子的电荷。

普朗克绝不是革命者，他和其他物理学家都没有意识到“量子”概念的深层含义。对于普朗克来说，量子只是推导与黑体辐射曲线令人满意的一致的公式的一种手段。他一再试图在古典传统内达成一致，但没有成功。同时，他高兴地注意到量子理论的第一次成功，随后几乎是紧随其后。

1905 年，当爱因斯坦使用光子的概念——电磁辐射的量子时，量子理论的地位得到了加强。爱因斯坦认为光具有双重性质：它既可以表现为波，也可以表现为粒子。 1907年，爱因斯坦进一步加强了量子理论的地位，用量子的概念解释了理论预测与实验测量物体比热之间的令人费解的差异。 1913 年，尼尔斯·玻尔再次证实了普朗克提出的创新的潜在力量，他将量子理论应用于原子结构。

与此同时，普朗克的个人生活以悲剧为标志。他的第一任妻子，姓氏玛丽亚默克，他于 1885 年结婚，并为他生了两个儿子和两个双胞胎女儿，于 1909 年去世。两年后，他与侄女玛嘉·冯·赫斯林结婚，并育有一子。第一次世界大战期间，他的一个儿子在凡尔登附近去世，随后几年，他的两个女儿都死于分娩。

1919 年，普朗克被授予 1918 年诺贝尔物理学奖，“以表彰他通过发现能量子对物理学发展的贡献”。正如瑞典皇家科学院院士 A. G. Ekstrand 在颁奖典礼上所说，“普朗克的辐射理论是现代物理研究中最耀眼的指路星，而且，就人们的判断而言，它将是一个早在他天才得到的宝物之前。” 在 1920 年的诺贝尔演讲中，普朗克总结了他的工作并承认“量子的引入尚未导致真正的量子理论的产生”。

二十年代，薛定谔、海森堡、狄拉克等人发展了量子力学。普朗克不喜欢量子力学的新概率解释，并且像爱因斯坦一样，他试图将仅基于概率原理的预测与经典的因果关系思想相协调。他的愿望注定不会实现：概率方法经受住了考验。

普朗克对现代物理学的贡献不仅限于发现了以他的名字命名的量子和常数。爱因斯坦发表于 1905 年的狭义相对论给他留下了深刻的印象。普朗克对新理论的全力支持在很大程度上促成了物理学家接受狭义相对论。他的其他成就之一是他提出了 Fokker-Planck 方程的推导，该方程描述了粒子系统在小的随机脉冲作用下的行为。

1928 年，1930 岁的普朗克进入了强制性的正式退休状态，但并未与威廉皇帝基础科学学会断绝关系，并于 XNUMX 年成为该学会的主席。在第八个十年的门槛上，他继续他的研究活动。

作为一个有既定观点和宗教信仰的人，也只是作为一个正义的人，普朗克在 1933 年希特勒上台后，公开为被开除职务并被迫移民的犹太科学家辩护。在一次科学会议上，他赞扬了被纳粹诅咒的爱因斯坦。当普朗克作为威廉皇帝基础科学学会会长正式访问希特勒时，他利用这个机会试图结束对犹太科学家的迫害。作为回应，希特勒对犹太人发动了长篇大论。后来，普朗克变得更加矜持，保持沉默，尽管纳粹无疑知道他的观点。作为热爱祖国的爱国者，他只能祈祷德意志民族恢复正常生活。他继续在各种德国学术团体中服务，希望至少能挽救一小部分德国科学和启蒙运动免于彻底毁灭。

普朗克面临新的冲击。 1944 年，他第一次婚姻的第二个儿子因参与反对希特勒的失败阴谋而被处决。在他的房子和个人图书馆在柏林的一次空袭中被摧毁后，普朗克和他的妻子试图在马格德堡附近的罗格茨庄园寻找避难所，他们发现自己置身于撤退的德国军队和前进的盟军之间。最后，普朗克人被美国部队发现并带到了当时安全的哥廷根。

普朗克对与因果关系、伦理和自由意志相关的哲学问题深感兴趣，并在印刷品和专业和非专业观众面前就这些话题发表了演讲。作为柏林的代理牧师（但不是神职人员），普朗克深信科学可以补充宗教并教导真实和尊重。

普朗克相信外部世界的真实性和理性的力量。必须注意这一点，因为他活动的一个非常重要的阶段发生在物理学危机的情况下。然而，物质主义倾向的普朗克坚决反对马赫和奥斯特瓦尔德时髦的实证主义激情。 J. J. Thomson 的儿子、著名物理学家 George Paget Thomson 在他的书中写道：“他是一个典型的德国人，能够摆脱所有僵硬，变成一个迷人的人。”

普朗克一生都热爱音乐：他是一位伟大的钢琴家，在离开德国之前，他经常与朋友爱因斯坦一起演奏室内乐。普朗克也是一位热衷登山的人，几乎每个假期都在阿尔卑斯山度过。

普朗克是德国和奥地利科学院以及英国、丹麦、爱尔兰、芬兰、希腊、荷兰、匈牙利、意大利、苏联、瑞典和美国的科学协会和科学院的成员。德国物理学会以他的名字命名了它的最高奖项普朗克奖章，而这位科学家本人也成为了这一荣誉奖的第一位获得者。为了纪念他的八十岁生日，其中一颗小行星被命名为普兰基亚纳，二战结束后，威廉皇帝基础科学学会更名为马克斯普朗克学会。

普朗克于 4 年 1947 月 XNUMX 日在哥廷根去世，距他九十岁生日还有六个月。只有他的名字和姓氏以及普朗克常数的数值刻在他的墓碑上。

作者：萨明 D.K.

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