تخيل لو شئت أن اسمك سيرتبط إلى الأبد بنظرية علمية رائدة. تخيل أيضًا أنه سيتم إرفاق اسمك بسلسلة من الوحدات المصممة لإجراء قياسات للمعادلات المعقدة. تخيل الآن أنك ألماني عايشت حربين عالميتين ، وفازت بجائزة نوبل في الفيزياء ، وعاشت بعد كثير من أطفالك.
إذا كان بإمكانك فعل كل ذلك ، فربما تعرف كيف كان الحال عندما تكون ماكس بلانك ، الفيزيائي الألماني ومؤسس نظرية الكم. يُعتبر ماكس بلانك ، مثل جاليليو ونيوتن وآينشتاين ، أحد أكثر العلماء نفوذاً وريادةً في عصره ، وهو رجل ساعدت اكتشافاته في إحداث ثورة في مجال الفيزياء. من السخرية ، مع الأخذ في الاعتبار أنه عندما بدأ مسيرته المهنية لأول مرة ، قيل له أنه لا يوجد شيء جديد يمكن اكتشافه!
نشأته وتعليمه:
وُلِد بلانك عام 1858 في مدينة كيل بألمانيا ، وكان ابنًا للمثقفين ، وكان جده وجده أساتذة علم اللاهوت ووالده أستاذًا في القانون ، وعمه قاضيًا. في عام 1867 ، انتقلت عائلته إلى ميونيخ ، حيث التحق بلانك بمدرسة ماكسيميليان للألعاب الرياضية. منذ سن مبكرة ، أظهر بلانك استعدادًا للرياضيات وعلم الفلك والميكانيكا والموسيقى.
رسم توضيحي لجامعة فريدريش فيلهلمز ، مع تمثال فريدريك الكبير (حوالي 1850). الائتمان: ويكيبيديا كومنز / أ. كاريس
تخرج مبكرًا ، في سن السابعة عشر ، وتابع دراسة الفيزياء النظرية في جامعة ميونيخ. في عام 1877 ، ذهب إلى جامعة فريدريش فيلهلمز في برلين للدراسة مع الفيزيائيين هيرمان فون هيلمهولتز. كان لهلمهولتز تأثير عميق على بلانك ، الذي أصبح صديقًا له ، وفي النهاية قرر بلانك اعتماد الديناميكا الحرارية كمجال بحثه.
في أكتوبر 1878 ، اجتاز امتحانات التأهيل ودافع عن أطروحته في فبراير من عام 1879 بعنوان 'في القانون الثاني للديناميكا الحرارية'. في هذا العمل أدلى بالبيان التالي الذي منه الحديث القانون الثاني للديناميكا الحرارية يُعتقد أنه مشتق: 'من المستحيل إنشاء محرك يعمل في دورة كاملة ، ولا ينتج عنه أي تأثير سوى رفع الوزن وتبريد خزان الحرارة'.
لبعض الوقت ، بذل بلانك جهدًا في إخفاء هويته نسبيًا بسبب عمله مع الإنتروبيا (التي كانت تعتبر حقلاً ميتًا). ومع ذلك ، فقد قام بالعديد من الاكتشافات المهمة في هذا الوقت والتي من شأنها أن تسمح له بتنمية سمعته واكتساب أتباع. على سبيل المثال ، له رسالة في الديناميكا الحرارية والذي نُشر في عام 1897 ، احتوى على بذور الأفكار التي من شأنها أن تصبح ذات تأثير كبير - أي إشعاع الجسم الأسود وحالات التوازن الخاصة.
مع الانتهاء من أطروحته ، أصبح بلانك محاضرًا خاصًا بدون أجر في جامعة فريدريش فيلهلمز في ميونيخ وانضم إلى الجمعية الفيزيائية المحلية. على الرغم من أن المجتمع الأكاديمي لم يعر اهتمامًا كبيرًا له ، فقد واصل عمله في نظرية الحرارة وتوصل بشكل مستقل إلى اكتشاف نفس نظرية الديناميكا الحرارية والانتروبيا مثل جوشيا ويلارد جيبس - الفيزيائي الأمريكي الذي يُنسب إليه هذا الاكتشاف.
الأستاذان مايكل بونيتز وفرانك هوهمان يحملان صورة طبق الأصل من شهادة جائزة نوبل بلانك ، والتي مُنحت إلى جامعة كيل في عام 2013. الائتمان وحقوق النشر: CAU / Schimmelpfennig
في عام 1885 ، عينت جامعة كيل بلانك أستاذًا مشاركًا في الفيزياء النظرية ، حيث واصل دراساته في الكيمياء الفيزيائية وأنظمة الحرارة. بحلول عام 1889 ، عاد إلى جامعة فريدريش فيلهلمز في برلين ، وأصبح أستاذًا كاملًا بحلول عام 1892. وظل في برلين حتى تقاعده في يناير 1926 ، عندما خلفه إروين شرودينجر.
إشعاع الجسم الأسود:
في عام 1894 ، عندما كان تحت تكليف من شركات الكهرباء لتطوير مصابيح كهربائية أفضل ، بدأ بلانك العمل على مشكلة إشعاع الجسم الأسود. كان الفيزيائيون يكافحون بالفعل لشرح كيف أن شدة الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من ماص مثالي (أي جسم أسود) تعتمد على درجة حرارة الجسم وتواتر الإشعاع (أي لون الضوء).
بمرور الوقت ، حل هذه المشكلة من خلال اقتراح أن الطاقة الكهرومغناطيسية لا تتدفق في شكل ثابت بل في حزم سرية ، أي الكميات. أصبح هذا يعرف باسم مسلمة بلانك ، والتي يمكن ذكرها رياضيًا كـE = hv -أينوهي الطاقة ،الخامسهو التردد وحهل ثابت بلانك . ساعدت هذه النظرية ، التي لا تتفق مع ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية ، على إطلاق ثورة في العلم.
أشار بلانك ، وهو عالم محافظ للغاية كان يشك في الآثار التي أثارتها نظريته ، إلى أنه جاء باكتشافه على مضض وأعرب عن أمله في أن يثبت خطأهم. ومع ذلك ، فإن اكتشاف ثابت بلانك سيثبت أن له تأثيرًا ثوريًا ، مما يتسبب في قطع العلماء مع الفيزياء الكلاسيكية ، ويؤدي إلى إنشاء وحدات بلانك (الطول ، الوقت ، الكتلة ، إلخ).
من اليسار إلى اليمين: W. Nernst، A. Einstein، M. Planck، R.A. ميليكان وفون لاو في مأدبة عشاء أقامها فون لاو في برلين عام 1931. Credit: Wikipedia Commons
ميكانيكا الكم:
بحلول مطلع القرن ، هناك عالم مؤثر آخر باسم البرت اينشتاين قام بالعديد من الاكتشافات التي من شأنها إثبات صحة نظرية بلانك الكمومية. الأولى كانت نظريته عن الفوتونات (كجزء من نظريته نظرية النسبية الخاصة ) التي تناقضت مع الفيزياء الكلاسيكية ونظرية الديناميكا الكهربائية التي اعتبرت أن الضوء عبارة عن موجة تحتاج إلى وسيط للانتشار.
والثاني هو دراسة أينشتاين للسلوك الشاذ لأجسام معينة عند تسخينها في درجات حرارة منخفضة ، وهو مثال آخر لظاهرة تتحدى الفيزياء الكلاسيكية. على الرغم من أن بلانك كان من أوائل من أدرك أهمية النسبية الخاصة لأينشتاين ، إلا أنه رفض في البداية فكرة أن الضوء يمكن أن يتكون من كمات سرية من المادة (في هذه الحالة ، الفوتونات).
ومع ذلك ، في عام 1911 ، نظم بلانك ووالثر نرنست (زميل بلانك) مؤتمرًا في بروكسل عُرف باسم مؤتمر سولفاف الأول وكان موضوعها نظرية الإشعاع والكميات. حضر أينشتاين ، وتمكن من إقناع بلانك بنظرياته المتعلقة بأجسام معينة أثناء سير الإجراءات. أصبح الاثنان أصدقاء وزملاء ؛ وفي عام 1914 ، أنشأ بلانك أستاذاً لآينشتاين في جامعة برلين.
خلال عشرينيات القرن الماضي ، ظهرت نظرية جديدة لميكانيكا الكم عُرفت باسم ' تفسير كوبنهاغن '. هذه النظرية ، التي ابتكرها الفيزيائيان الألمان نيلز بور وفيرنر هايزنبرغ ، ذكرت أن ميكانيكا الكم يمكنها فقط التنبؤ بالاحتمالات. وبشكل عام ، لا تمتلك الأنظمة الفيزيائية خصائص محددة قبل قياسها.
صورة أول مؤتمر سولفاي في عام 1911 في فندق متروبول في بروكسل ، بلجيكا. الائتمان: معاهد سولفاي الدولية / بنيامين كوبري
تم رفض هذا من قبل بلانك ، مع ذلك ، الذي شعر أن ميكانيكا الموجة ستجعل نظرية الكم غير ضرورية قريبًا. وانضم إليه زملاؤه إروين شرودنجر وماكس فون لاو وآينشتاين - وكلهم أرادوا إنقاذ الميكانيكا الكلاسيكية من 'فوضى' نظرية الكم. ومع ذلك ، سيثبت الوقت أن كلا التفسيرين كانا صحيحين (ومعادلان رياضيًا) ، مما أدى إلى ظهور نظريات ثنائية الموجة الجسيمية.
الحرب العالمية الأولى والحرب العالمية الثانية:
في عام 1914 ، انضم بلانك إلى الحماسة القومية التي كانت تجتاح ألمانيا. على الرغم من أنه لم يكن قوميًا متطرفًا ، فقد كان أحد الموقعين على ' بيان الثلاثة والتسعين '، وهو بيان أيد الحرب وبرر مشاركة ألمانيا. ومع ذلك ، بحلول عام 1915 ، ألغى بلانك أجزاء من البيان ، وبحلول عام 1916 ، أصبح معارضًا صريحًا لضم ألمانيا للأراضي الأخرى.
بعد الحرب ، تم اعتبار بلانكالالسلطة الألمانية في الفيزياء ، كونها عميد جامعة برلين ، وعضو في الأكاديمية البروسية للعلوم والجمعية الفيزيائية الألمانية ، ورئيس جمعية القيصر فيلهلم (KWS ، الآن جمعية ماكس بلانك ). خلال السنوات المضطربة في عشرينيات القرن الماضي ، استخدم بلانك منصبه لجمع الأموال للبحث العلمي ، والذي كان غالبًا ما يكون قليل العرض.
أدى استيلاء النازيين على السلطة في عام 1933 إلى معاناة هائلة ، شهد بعضها شخصيًا بلانك. وشمل ذلك طرد العديد من أصدقائه وزملائه اليهود من مناصبهم والإذلال ، ونزوح جماعي كبير للعلماء والأكاديميين الألمان.
مدخل المقر الإداري لجمعية ماكس بلانك في ميونيخ. الائتمان: ويكيبيديا كومنز / ماكسيميليان دوربيكر
حاول بلانك المثابرة في هذه السنوات والبقاء بعيدًا عن السياسة ، لكنه اضطر للتدخل للدفاع عن زملائه عندما تعرض للتهديد. في عام 1936 ، استقال من مناصبه كرئيس لـ KWS بسبب دعمه المستمر للزملاء اليهود في الجمعية. في عام 1938 ، استقال من منصب رئيس الأكاديمية البروسية للعلوم بسبب تولي الحزب النازي السيطرة عليها.
على الرغم من هذه السويات والصعوبات التي سببتها الحرب وحملة قصف الحلفاء ، بقي بلانك وعائلته في ألمانيا. في عام 1945 ، تم القبض على إروين نجل بلانك بسبب محاولة اغتيال هتلر في مؤامرة 20 يوليو ، والتي تم إعدامه من قبل الجستابو. تسبب هذا الحدث في انزلاق بلانك إلى كساد لم يتعاف منه قبل وفاته.
الموت والإرث:
توفي بلانك في الرابع من أكتوبر عام 1947 في جوتنجن بألمانيا عن عمر يناهز 89 عامًا. وقد نجا زوجته الثانية مارغا فون هوسلين وابنه الأصغر هيرمان. على الرغم من أنه أُجبر على الاستقالة من مناصبه الرئيسية في سنواته الأخيرة ، وقضى السنوات القليلة الماضية من حياته مسكونًا بوفاة ابنه الأكبر ، فقد ترك بلانك إرثًا رائعًا في أعقابه.
تقديراً لمساهمته الأساسية في فرع جديد من الفيزياء ، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1918. كما تم انتخابه للعضوية الأجنبية في الجمعية الملكية في عام 1926 ، وحصل على وسام كوبلي للجمعية عام 1928. في عام 1909 ، تمت دعوته ليصبح محاضرًا لإرنست كمبتون آدامز في الفيزياء النظرية بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك.
وسام ماكس بلانك ، الصادر عن الجمعية الفيزيائية الألمانية تقديراً للمساهمات العلمية. الائتمان: dpg-physik.de
كما كان يحظى باحترام كبير من قبل زملائه ومعاصريه وميز نفسه بكونه جزءًا لا يتجزأ من المنظمات العلمية الثلاث التي هيمنت على العلوم الألمانية - الأكاديمية البروسية للعلوم ، وجمعية القيصر فيلهلم ، والجمعية الفيزيائية الألمانية. أنشأت الجمعية الفيزيائية الألمانية أيضًا ميدالية ماكس بلانك ، تم منح أولها في عام 1929 لكل من بلانك وأينشتاين.
تم إنشاء جمعية ماكس بلانك أيضًا في مدينة جوتنجن عام 1948 لتكريم حياته وإنجازاته. نما هذا المجتمع في العقود التالية ، واستوعب في النهاية جمعية القيصر فيلهلم وجميع مؤسساتها. اليوم ، تُعرف الجمعية بأنها رائدة في أبحاث العلوم والتكنولوجيا وأهم منظمة بحثية في أوروبا ، مع 33 جائزة نوبل الممنوحة لعلمائها.
في عام 2009 ، نشرت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مركبة الفضاء بلانك ، وهو مرصد فضائي قام بتعيين الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) في ترددات الميكروويف والأشعة تحت الحمراء. بين عامي 2009 و 2013 ، قدمت أدق القياسات حتى الآن حول متوسط كثافة المادة العادية والمادة المظلمة في الكون ، وساعدت في حل العديد من الأسئلة حول بدايات الكون والتطور الكوني.
سيُذكر بلانك إلى الأبد كواحد من أكثر العلماء تأثيرًا في القرن العشرين. جنبًا إلى جنب مع رجال مثل أينشتاين وشرودنجر وبوهر وهايزنبرغ (وكان معظمهم من أصدقائه وزملائه) ، ساعد في إعادة تعريف مفاهيمنا عن الفيزياء وطبيعة الكون.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول ماكس بلانك للكون اليوم. هنا ما هو توقيت بلانك؟ و أول ضوء بلانك؟ و All-Sky Stunner من Planck و ما هي قطة شرودنغر؟ و ما هي تجربة الشق المزدوج؟ ، وإليك قائمة بالقصص حول المركبة الفضائية التي تحمل اسمه .
إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات حول Max Planck ، فاطلع على السيرة الذاتية لـ Max Planck من عالم العلوم و الفضاء والحركة .
لقد سجلنا أيضًا حلقة كاملة من Astronomy Cast تدور حول ماكس بلانك. استمع هنا، الحلقة 218 .
مصادر:
