ეს სტატია განმარტავს რა არის პლანკის ჰიპოთეზა, ვინ შექმნა და რამდენად მნიშვნელოვანი გახდა იგი თანამედროვე მეცნიერების განვითარებისთვის. ასევე ნაჩვენებია კვანტიზაციის იდეის მნიშვნელობა მთელი მიკროსამყაროსთვის.
სმარტფონი და კვანტური ფიზიკა
ჩვენს ირგვლივ თანამედროვე სამყარო ძალიან განსხვავდება ტექნოლოგიით იმ ყველაფრისგან, რაც ასი წლის წინ იყო ნაცნობი. ეს ყველაფერი მხოლოდ იმიტომ გახდა შესაძლებელი, რომ მეოცე საუკუნის გარიჟრაჟზე მეცნიერებმა გადალახეს ბარიერი და საბოლოოდ გააცნობიერეს, რომ უმცირესი მასშტაბის მატერია არ არის უწყვეტი. და ეს ეპოქა მისი ვარაუდით გახსნა შესანიშნავმა ადამიანმა - მაქს პლანკმა.
პლანკის ბიოგრაფია
მის სახელს ატარებენ ერთ-ერთი ფიზიკური მუდმივი, კვანტური განტოლება, სამეცნიერო საზოგადოება გერმანიაში, ასტეროიდი, კრატერი მთვარეზე, კოსმოსური ტელესკოპი. მისი გამოსახულება იყო ამოტვიფრული მონეტებზე და იბეჭდებოდა მარკებსა და ბანკნოტებზე. როგორი ადამიანი იყო მაქს პლანკი? იგი დაიბადა მეცხრამეტე საუკუნის შუა ხანებში მოკრძალებულ გერმანელ დიდგვაროვან ოჯახში. მის წინაპრებს შორის ბევრი კარგი ადვოკატი და ეკლესიის მსახური იყო. მ.პლანკმა კარგი განათლება მიიღო, მაგრამ თანამემამულე ფიზიკოსებმა მას ხუმრობით „თვითნასწავლი“უწოდეს. მეცნიერმა საბაზისო ცოდნა მიიღოწიგნები.
პლანკის ჰიპოთეზა წარმოიშვა იმ დაშვებიდან, რომელიც მან თეორიულად გააკეთა. სამეცნიერო მოღვაწეობაში იგი იცავდა პრინციპს „მეცნიერება უპირველეს ყოვლისა“. პირველი მსოფლიო ომის დროს პლანკი ცდილობდა კავშირები შეენარჩუნებინა უცხოელ კოლეგებთან იმ ქვეყნებიდან, რომლებიც ეწინააღმდეგებოდნენ გერმანიას. ნაცისტების ჩამოსვლამ ის იპოვა დიდი სამეცნიერო საზოგადოების დირექტორის თანამდებობაზე - და მეცნიერი ცდილობდა დაეცვა თავისი თანამშრომლები, დაეხმარა რეჟიმისგან გაქცეულებს საზღვარგარეთ წასვლაში. ასე რომ, პლანკის ჰიპოთეზა არ იყო ერთადერთი, რისთვისაც მას პატივს სცემდნენ. თუმცა, ის არასოდეს ლაპარაკობდა ღიად ჰიტლერის წინააღმდეგ, როგორც ჩანს, ხვდებოდა, რომ არა მხოლოდ საკუთარ თავს ზიანს აყენებდა, არამედ ვერც დაეხმარებოდა მათ, ვისაც ეს სჭირდებოდა. სამწუხაროდ, ბევრმა ფიზიკოსმა არ მიიღო მ.პლანკის ეს პოზიცია და შეწყვიტა მასთან მიმოწერა. მას ხუთი შვილი ჰყავდა და მხოლოდ უმცროსი გადარჩა მამამისს. უფროსი ვაჟი პირველმა წაიყვანა, შუა - მეორე მსოფლიო ომმა. ორივე ქალიშვილი მშობიარობას ვერ გადაურჩა. ამავე დროს, თანამედროვეებმა აღნიშნეს, რომ სახლში მხოლოდ პლანკი იყო საკუთარი თავი.
კვანტების წყაროები
სკოლიდან მეცნიერი დაინტერესდა თერმოდინამიკის მეორე კანონით. ნათქვამია: ნებისმიერი პროცესი მიდის მხოლოდ ქაოსის მატებით და ენერგიის ან მასის დაკარგვით. მან პირველმა ჩამოაყალიბა ეს ასე, ენტროპიის თვალსაზრისით, რომელიც მხოლოდ თერმოდინამიკურ სისტემაში შეიძლება გაიზარდოს. მოგვიანებით სწორედ ამ ნაშრომმა განაპირობა პლანკის ცნობილი ვარაუდის ჩამოყალიბება. ის ასევე იყო ერთ-ერთი მათგანი, ვინც შემოიტანა მათემატიკისა და ფიზიკის გამიჯვნის ტრადიცია, პრაქტიკულად შექმნა ამ უკანასკნელის თეორიული განყოფილება. მის წინაშეყველა საბუნებისმეტყველო მეცნიერება შერეული იყო და ექსპერიმენტებს ატარებდნენ ადამიანები ლაბორატორიებში, რომლებიც თითქმის არ განსხვავდებოდნენ ალქიმიურისგან.
რაოდენობრივი ჰიპოთეზა
შესწავლა ელექტრომაგნიტური ტალღების ენტროპია ოსცილატორების თვალსაზრისით და ეყრდნობოდა ექსპერიმენტულ მონაცემებს, რომლებიც მიღებულ იქნა ორი დღით ადრე, 1900 წლის 19 ოქტომბერს, პლანკმა სხვა მეცნიერებს წარუდგინა ფორმულა, რომელსაც მოგვიანებით დაერქვა მისი სახელი. ის აკავშირებდა ენერგიას, ტალღის სიგრძეს და გამოსხივების ტემპერატურას (შეზღუდულ შემთხვევაში სრულიად შავი სხეულისთვის). მთელი მომდევნო ღამის განმავლობაში, მისმა კოლეგებმა, რუბენსის ხელმძღვანელობით, მოაწყეს ექსპერიმენტები ამ თეორიის დასადასტურებლად. და ის მართალი იყო! თუმცა, იმისთვის, რომ თეორიულად დაესაბუთებინა ამ ფორმულიდან გამომდინარე ჰიპოთეზა და ამავდროულად თავიდან აეცილებინა მათემატიკური სირთულეები, როგორიცაა უსასრულობა, პლანკს უნდა ეღიარებინა, რომ ენერგია არ გამოიყოფა უწყვეტ ნაკადში, როგორც ადრე ეგონათ, არამედ ცალკეულ ნაწილებად (E.=hν). ამ მიდგომამ გაანადგურა ყველა არსებული იდეა მყარი სხეულის შესახებ. პლანკის კვანტურმა ჰიპოთეზამ მოახდინა რევოლუცია ფიზიკაში.
კვანტიზაციის შედეგები
თავიდან მეცნიერი ვერ აცნობიერებდა თავისი აღმოჩენის მნიშვნელობას. გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, მის მიერ გამოყვანილი ფორმულა გამოიყენებოდა მხოლოდ, როგორც მოსახერხებელი გზა, რათა შემცირდეს გამოთვლებისთვის მათემატიკური ოპერაციების რაოდენობა. ამავდროულად, პლანკიც და სხვა მეცნიერებიც იყენებდნენ მაქსველის უწყვეტ განტოლებებს. ერთადერთი უხერხული იყო მუდმივი h, რომელსაც ფიზიკური მნიშვნელობა არ შეეძლო. მხოლოდ მოგვიანებითალბერტ აინშტაინი და პოლ ერენფესტი, როცა გაიგეს რადიოაქტიურობის ახალი ფენომენები და ცდილობდნენ ეპოვათ ოპტიკური სპექტრების მათემატიკური დასაბუთება, გააცნობიერეს რა იყო პლანკის ჰიპოთეზის მნიშვნელობა. ისინი ამბობენ, რომ მოხსენებამ, რომელზეც პირველად იქნა წარმოდგენილი ენერგიის კვანტიზაციის ფორმულა, გახსნა ახალი ფიზიკის ერა. აინშტაინმა ალბათ პირველმა აღიარა მისი დასაწყისი. ასე რომ, ესეც მისი დამსახურებაა.
რა არის კვანტური
ყველა მდგომარეობა, რომლის მიღებაც ნებისმიერ ელემენტარულ ნაწილაკს შეუძლია, დისკრეტულია. ხაფანგში ელექტრონი შეიძლება იყოს მხოლოდ გარკვეულ დონეზე. ატომის აგზნება, ისევე როგორც საპირისპირო პროცესი - ემისია, ასევე ხდება ნახტომებში. ნებისმიერი ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება არის შესაბამისი ენერგიის კვანტების გაცვლა. კაცობრიობამ შეზღუდა ატომის ენერგია მხოლოდ ენერგიის დონეების დისკრეტულობის გაგების წყალობით. ვიმედოვნებთ, რომ ახლა მკითხველს არ გაუჩნდება კითხვა, რა არის პლანკის ჰიპოთეზა და როგორია მისი გავლენა თანამედროვე სამყაროზე და, შესაბამისად, თითოეულ ადამიანზე.
