Max Karl Ernst Ludwig Planck
       (1858-1947)
 

PLANCK, Max Karl Ernst Ludwig (Kiel, 1858. április. 23. - Göttingen, 1947.október 4.) német fizikus. Az 1918-as fizikai Nobel-díjat 1919-ben kapta "azon érdemeinek elismeréséül, melyeket a fizika továbbfejlesztésében, a hatás kvantum  felfedezésévet szerzett".

Gyermekkorát Kielben töltötte. 1867-ben apját a mücheni egyetem jogászprofesszorává nevezték ki, így Planck ott folytatta tanulmányait. Az érettségi után a müncheni egyetem természettudományi fakultásán tanult matematikát és fizikát. Bár már a gimnázium felsőbb osztályaiban is olyan fizikai kérdésekkel foglalkozott, melyek messze meghaladták a gimnázium tananyagát, pályaválasztása nehéz és kétségekkel teli feladatnak bizonyult, mivel rendkívüli tehetségű zongorista is volt, és a zenei pálya érzelmileg vonzotta.
Az egyetemen Ph. von Jolly tanította a kísérleti fizikát, a matematika professzora L. Siedel és G. Bauer volt. Három esztendő eltelte után Planck Berlinben folytatta tanulmányait. A berlini egyeternen H. Helmholtz és G. Kirchhoff adta elő a kísérleti fizikát. Nem is előadásaik hanem inkább könyveik tanulmányozása nyomán Planck tudományos látóköre jelentősen bővült. Egyetemi hallgató korában ismerkedett meg R. Clausius termodinamikai értekezéseivel. Különösen a termodinamika két fő tételének különválasztása ragadta meg a figyelmét. Arra törekedve, hogy R. Clausiusnak a második fő tétel bizonyításához való kiinduló hipotézisét még világosabbá tegye, a "természetes folyamat" (irreverzíbilis folyamat) fogalmának bevezetésével Planck a tétel olyan megfogalmazására bukkant, mely nem szorult semmiféle további magyarázatra. Az 1879-es évben befejezett "A mechanikai hőtan második főtétele" c. doktori értekezésében dolgozta ki az entrópiával kapcsolatos elképzeléseit.  A mai szemmel nézve igen jelentős munka semmi hatással nem volt kora tudományos közéletére.
1878 nyarán tért vissza Münchenbe. A matematika-fizika tanári vizsga letétele és a filozófiai doktori cím megszerzése után, 1880-ban az Izotrop testek egyensúlyállapota különböző hőmérsékleteken c. habilitációs dolgozatával magántanári képesítést nyert. Ebben a munkájában és a következő években született tanulmányaiban részletesen megmutatta, hogy az entrópia ismeretéből miként adódnak a fizikai és kémiai egyensúly törvényei. Hétévi müncheni magántanároskodás után meghívták a kieli egyetemre az elméleti fizika rendkívüli tanárának. 1889 tavaszán a berlini filozófiai fakultás javaslatára G. Kirchhoff utódjának nevezték ki.

Elméleti fizikát adott elő, először mint rendkívüli, majd 1892-tőI mint rendes tanár. Berlini munkássága kezdetén fizikai érdeklődésének területétől távol eső feladatot kapott. Egy akkor épített, természetes tiszta skálájú harmóniumon kellett akusztikai vizsgálatokat végeznie. Planck elsősorban a modern, hangszerkíséret nélküli, vokális zenével kapcsolatban olyan érdekes, bizonyos fokig váratlan eredményre jutott, mely egy manapság is hangoztatott tévhitet cáfol meg. Nevezetesen, hogy fülünk az egyenletesen temperált skálát minden körülmények között előnyben részesíti a természetes hangskálával szemben. Ennek oka, Planck véleménye szerint, a generációkon keresztül tartó megszokás, hiszen J. S. Bach előtt a temperált skála még nem volt általánosan ismeretes.
1894-ben Planckot a porosz tudományos akadémia fizikai--matematikai osztálya  nyilvános rendes tagjává választotta. 1912-től kezdve negyed századon át működött a tudós a fizikai-matematikai osztály örökös titkáraként.
Az akusztika területére tett kirándulása után visszatért termodinamikai vizsgálataihoz. Akkoriban a hőtani kérdésekkel foglalkozók tábora két részre szakadt annak a kérdésnek megítélésében, vajon analógia áll-e fenn a hőnek magasabbról alacsonyabb hőmérsékletre való átmenete és egy súlynak magasabbról alacsonyabb szintre való esése között.
Az egyik, széles körben elterjedt nézet hívei — a későbbi energetikusok — tökéletes analógiát véltek felfedezni. Planck már doktori disszertációjában hangsúlyozta, hogy a hőnek a különféle energiafajták között különleges helyzete van, és a termodinamika második főtétele éppen a hőátmeneti folyamat és a súly leesése közötti különbséget tartalmazza, az entrópia segítségével kifejezve a természetes hőátadási folyamat megfordíthatatlanságát. Planck állításának elismerése — világos érvelése ellenére — egészen más oldalról következett be, és ez semmiféle összefüggésben nem volt meggondolásaival. Ugyanis L. Boltzmann a statisztikus mechanika alapján felállította a H teorémát. Az L. Boltzmann által képzett H olyan fizikai mennyiség volt, melynek értéke az irreverzibilis folyamatok során mindig csökkent, tehát az entrópiához hasonló tulajdonságokkal bírt. Így Planck szerepe — legalábbis a fizika pillanatnyi fejlődése szempontjából — feleslegesnek tűnt, csupán azért, mert a kortárs fizikusok nem voltak hajlandók Planck útján haladni, és Plancknak csekély elégtételül legfeljebb az szolgáthatott, hogy a Boltzmann-elmélet valódi fizikai tartalmát ő és tanítványa, Zermelo fejtette ki. A Boltzmann-féle kinetikus gázelmélet alapjai ugyan a newtoni mechanikán nyugszanak, de azért ez az elmélet mégis új szempontot vezetett be a fizikába, a valószínűségi szemléletet. Ezt a vonatkozást senki sem ismerte fel élesebben, mint Planck, aki felismerését a molekuláris rendezetlenség hipotézisébe sűrítette.
Planck a hőmérsékleti sugárzással kapcsolatos elméleti vizsgálatait 1896 körül kezdte el. Érdeklődését O. Lummernak és E. Pringsheimnek a Birodalmi Fizikai-Technikai Intézetben végzett mérései fordították a fizikai kutatásoknak már évek óta egyik középpontjában álló problémája felé. Az anyagi testek, hőmérsékletüktől függően, elektromágneses sugárzást bocsátanak ki. A sugárzásban mindenféle hullámhosszú hullám megtalálható. Adott hőmérsékletű test és vele sugárzási egyensúlyban levő elektromágneses tér (üregsugárzás, abszolút fekete test sugárzása) esetében minden frekvenciához adott intenzitás tartozik. Az intenzitás frekvenciától és hőmérséklettől való függésének, a sugárzási intenzitás spektrális eloszlásának leírására ismeretes volt a Rayleigh -Jeans-féle sugárzási törvény és a Wien-féle eloszlás, de ezek a formulák csak a sugárzás hullámhosszának bizonyos tartományában adtak a mérési eredményekkel azonos intenzitásértékeket.
Planck a probléma magvát nem annyira magában az intenzitásképletben látta, hanem inkább az energiának, a rezgésszámnak és a sugárzás entrópiájának összefüggésében. A Kirchhoff tétel felhasználásával és a lineáris oszcillátor sugárzásának részletes vizsgálatával olyan interpolációs képlethez jutott, amelyből közvetlenül adódott a róla elnevezett és a régebbi képleteket mint határeseteket magába foglaló sugárzási törvény. Eredményét a berlini Fizikai Társaság 1900 október 19-i ülésén terjesztette elő. Az ülésen részt vevő H. Rubens, a berlini egyetem fizikatanára Planck formuláját még aznap éjjel összevetette a birtokában levő legújabb mérési eredményekkel, és kitűnő egyezést talált. De még ha a sugárzási formula oly pontosan egyezett is a tapasztalattal, legfeljebb egy szerencsésen eltalált törvény formális jelentőségével bírhatott. Ezért Planck a törvény felállításának napja óta foglalkozott annak valódi fizikai értelmezésével. És a feladatot hihetetlen nagy szellemi erőfeszítéssel néhány hét alatt megoldotta. A probléma az entrópia és a valószínűség közötti összefüggés vizsgálatához, L. Boltzmann korábbi gondolatmenetéhez vezetett el. A sugárzás entrópiájához kapcsolt valószínűséget Planck ama hallatlanul új elgondolás alapján számította ki, hogy csupán diszkrét energiafokozatok lehetségesek. Ebből valóban adódott egy sugárzási törvény, de hogy ez a Wien-féle sugárzási törvénynek is eleget tegyen, minden energiafokozatnak hf értékkel kellett a másiktól különböznie; f a sugárzás frekvenciája, h pedig az új univerzális állandót, a ma Planck-állandónak nevezett elemi hatáskvantumot jelöli. Ilyen feltételek mellett az elméleti sugárzási képlet azonossá vált az interpolációs képlettel, és kiderült, hogy az entrópia lényegében, mint L. Boltzmann értelmezte, a sugárzásban is a valószínűség mértéke.
Különösen világosan tűnt ez ki a koherens sugárnyalábok entrópiájára vonatkozó tételben, melynek érvényességéről a Planckhoz legközelebb álló tanítvány, M. von LAUE győződött meg. Planck eredményéről 1900. december 14-én számolt be a berlini Fizikai Társaság előtt. Ettől a naptól számítjuk a kvantumelmélet születését.
Az energia Planck-féle hf alapértéke, az, hogy "az energiaváltozások nem folytonosan, de ugrásszerűen mennek végbe", nem az addigi fizika továbbfejlesztését, hanem a fizika alapjaiban való átalakítását jelentette. Hogy mennyire mély és mennyire szükségszerű volt ez a forradalom, azt a következő évtizedek világosan megmutatták.
Planck sugárzási elméletét kezdetben kevés figyelemre méltatták. A nem folyamatos energiaváltozások gondolata túlságosan új volt. Maga Planck évekig próbálkozott azzal, hogy a hatáskvantumot valamiképpen beillessze a klasszikus elmélet kereteibe, de a hatáskvantum minden ilyen kísérletnek makacsul ellenszegült. Éppen e hosszasan húzódó sikertelen munka negatív eredményei tették kétségtelenné azt, hogy a hatáskvantumban valami addig soha nem hallott jelentkezik, mely arra van hivatva, hogy alapjában átalakítsa az egész fizikai gondolkodásunkat, amely azóta, hogy Leibniz és Newton megalapozta az infinitezimális számítást, minden kauzális összefüggés folytonosságának feltételezésén alapult.

Planck 1926-ban vonult nyugalomba. Katedráját  E. SCHRÖDINGER-nek adta át. A fizikai intézet vezetését már 1921-ben  M. von LA UE-ra bízta, de még a 30-as évek közepéig részt vett az egyetem munkájában. Az oktatástól visszavonulva teljesebben szentelhette magát az általános tudományos és filozófiai kérdésekről való szemlélődésnek. Nyilvános előadásainak meghallgatására a világ minden tájáról elzarándokoltak a szellemi élet jeles képviselői.
A második világháború során Planck berlin-grunewaldi házát — mely évtizedekig tudósok és művészek találkozóhelye volt — bombatalálat érte. Elégtek könyvei, írásai, közöttük a sok évtizeden át gondosan vezetett, felbecsülhetetlen történeti jelentőségű tudományos naplója.
1945-ben feleségével a Magdeburg környékén fekvő birtokán húzódott meg. Amikor a környék hadszíntérré vált, a falu többi lakosával együtt az erdőben keresett menedéket. 1946-ban ismét átvette a Kaiser Wilhelin Társaság elnöki tisztjét, amit 1930 és 1937 között egyszer már betöltött. 1947-ben a társaság a nevét, a modern fizika leghatalmasabb egyénisége tiszteletére, Max Planck Társaságra változtatta. Planck az egyetemi hallgatóság előtt utoljára 1947 márciusában adott elő Göttingenben.

A XIX. század három  nagy gondolatköre, amelybe Planck beleszületett, és amelynek árnyékában életének első fele és ifjúságának alkotásra hivatott évei elteltek: az először R. Mayer által kimondott energiamegmaradási elv; S. Carnot tétele, amelyet a termodinamika második fő tételének neveznek és a Maxwell-Faraday-féle elektromágneses térelmélet.
Planck első dolgozatát huszonegy éves korában írta, és kritikájával mélyen belenyúlt a Clausius-féle fogalmi alkotásba. Érdeklődése a második fő tételen nyugvó termodinamika felé fordult. Már tudományos munkássága kezdetén rendkívüli biztonságot tanúsított kutatásai tárgyának megválasztásában. Tevékenysége a termodinamika területén egységesítő és rendszerező. Vizsgálatai — különösen a kémia tapasztalati törvényeinek elméleti levezetései — igen jelentősek a tudomány történetében. A reverzibilis és irreverzibilis folyamatok Planck által való következetes megkülönböztetése az entrópia fogalmának tisztázásához vezetett, és kitűnt, hogy az entrópia a természetben végbemenő folyamafoknál éppen olyan alapvető szerepet játszik, mint az energia. A termodinamikával kapcsolatos működése megmutatta munkájának nagyvonalúságát, de a nevét halhatatlanná tevő teremtő új gondolatot, az energia kvantáltságának elképzelését nem a termodinamika, hanem az elektromágneses sugárzások vizsgálatának területén alkotta meg, igaz, mindvégig a termodinamika — számára biztonságos — talaján állva.
Gondolkodását a humanista műveltség befolyásolta és termékenyítette. Egész életében foglalkoztatták filozófiai kérdések, és az alapvető problémákat érintő megfontolásai mindig sajátos kölcsönhatásban álltak a tulajdonképpeni szakterületén folytatott munkájával. A történelem nehéz napjaiban tanúsított emberi példája, az ifjabb fizikusnemzedék felneveléséért vállalt fáradozásai és a természetben rejlő abszolútumok felkutatását célzó törekvései Planck nevét az egész művelt világ előtt ismertté teszik.