ماکس پلانک ، زندگینامه و دستاوردهای علمی او
شما بدون شک درهایی را که خود بخود باز میشوند دیدهاید. این امر شما را در وهله اول دچار تعجب میکند، شاید هم فکر کردهاید که این کار باید از حقههای جادوگری باشد. اما با اندکی دقت متوجه نوری خواهید شد که در عرض درگاه میتابد. وقتی که مسیر نور قطع میشود یک موتور الکتریکی در را باز میکند. این، یکی از کاربردهای دستگاهی است که به آن چشم الکتریکی مینامند. چشم الکتریکی ونیر دوربین تلویزیون بر اساس یک اصل مهم فیزیکی به نام اصل فتوالکتریسیته استوارند. بر طبق این اصل: «وقتی که نور به یک قطعه از فلزی میتابد الکترونهای آن آزاد میشوند، و در نتیجه الکتریسیته به وجود میآید. » این خاصیت را فتوالکتریسیته مینامند.
پیدایش فتوالکتریسیته، دنیای علم را دستخوش دگرگونی عظیمی ساخت، و بنیادگذاران آن کسانی چون مکسول و هرتز بودند. این دانشمندان ثابت کردند که نور از امواج الکترومانیتیک تشکیل شده است. آنها تئوری الکترومانیتیک را پیریزی کردند و نشان دادند که اگر نور از قوانین موجی پیروی میکند پس باید از امواج درست شده باشد. در سال ۱۸۸۹، هنریش هرتز گفت: «تئوری تموجی نور از نقطه نظر بشریت یک حقیقت محض است. » اما این واقعیت را مشتی منفی باف و بیخرد نپذیرفتند.
یازده سال بعد، ماکس پلانک ثابت کرد که نور از ذرات انرژی تشکیل شده است. نیوتن، فیزیکدان نامدار انگلیسی، دویست سال قبل از آن گفته بود که انور دارای ذرات انرژی است. دنیای علم این نظریه را زیر پرده فراموشی مدفون ساخته بود. اما اکنون پروفسوریلانک با انجام محاسبات ریاضی صحت این تئوری را تایید میکرد. او کاملاً اعتقاد و اطمینان داشت که انرژی نورانی از آذراتریزی پدیدار شده که از هم جدا هستند. علم جدید، نام این ذرات نور را فوتون نهاده است. پلانک، این ذرات انرژی را کوانتا نامید و براساس آن تئوری اکوانتوم را پایهریزی کرد که در فیزیک جدید اهمیت زیادی دارد.
ماکس پلانک در ۲۳آوریل ۱۸۵۸، در بندر کیل از بنادر دریای بالتیک که بعدها جزو دانمارک شد، در میان یک خانواده آلمانی بدنیا آمد. سالهای آخر زندگی را با تلخی و عذاب گذراند و در سال ۱۹۴۷ در آلمان درگذشت. پدرش استاد دانشگاه بود و در رشته قضایی صاحبنظر و متخصص بود. ماکس در خانوادهای پرورش یافت که همه افراد آن روشنفکر و تحصیلکرده بودند. در بین آنها دانشمند، قاضی و کشیش دیده میشد. وقتی که ماکس ۹ ساله بود خانوادهاش به مونیخ سفر کردند و در آنجا پروفسوریلانک پدر با کس توانست شغل مناسبی در دانشگاه برای خود انتخاب کند. در مونیخ، ماکس وارد مدرسه متوسطه ما کس میلیان شد. در آنجا فرصت کافی داشت تا زیر نظر معلم فیزیک به مطالعه بپردازد. طولی نکشید که نظر معلمش را جلب کرد و مانند یک فیزیکدان سرگرم کارهای پژوهشی گردید. خانوادهاش او را تشویق میکردند که رشته موسیقی را دنبال کند، چون او به موسیقی بسیار علاقهمند بود و ماهرانه پیانو مینواخت. حتی تا آخر عمر دست از این کار نکشید.
چند سال بعد وارد دانشگاه مونیخ شد و از آنجا به دانشگاه برلن رفت. و زیر نظر فیزیکدانهای معاصر، هرمن هلمولتز وگوستاو کیرشف، به مطالعه پرداخت. ماکس بخاطر رسالهای که در باره «پراکندگی هیدرژن توسط پلادیوم» نوشته بود به اخذ درجه دکترا نایل آمد. شاید این تنها تجربهای بود که ماکس انجام داده بود. او پیش از آنکه یک دانشمند با تجربه باشد ریاضیدان قابلی بود.
نبوغ ماکس پلانک بر همه روشن شده بود. دیری نگذشت که به استادیاری دانشگاه مونیخ رسید و سپس به مقام استادی فیزیک دانشگاه گیل نایل آمد. در سال ۱۸۸۹، در سن ۳۱ سالگی، کرسی استادی فیزیک دانشگاه برلن را تصاحب کرد.
پلانک، در رشته ترمودنیامیک یا علم مطالعه در روابط کارو گرما، نیز تخصص داشت. او معتقد بود که نور و گرما دو پدیده ناگسستنیاند، همانطور که موقع تماس با یک لامپ الکتریکی روشن به این موضوع پی میبرید. در حقیقت، اورنگ نور اساس اندازهگیری دماهای خیلی زیاد را تشکیل میدهد که با گرماسنجهای معمولی امکانپذیر نیست. رنگ نور داخل کوره با نمونه مشخصی مقایسه میشود و سپس دمای آن از این راه تعیین میگردد. دستگاهی که برای این منظور بکار میرود آذرسنج نوری (optical pyrometer) نامیده میشود. بدیهی است هر چه بسوی نور سفید نزدیکتر شویم دما زیادتر میشود. در دماهای پایین تابش حاصله را نور فروسرخ (infrared) نامریی تشکیل میدهد، و در ۱۰۰۰ درجه فارنهایت نور سرخ مرئی ظاهر میشود، و در ۲۵۰۰ درجه فارنهایت نور سفید خیرهکنندهای به چشم میخورد. دمای رشته یک لامپ الکتریکی در حدود ۵۰۰۰ درجه فارنهایت است. به این ترتیب، همانطور که میبینید نور و گرما کاملاً به هم مربوطند و هر دو انرژیاند. پلانک، مطالعاتش را در زمینه ترمودینامیک گسترش داد و به بررسی تئوری نور پرداخت.
هنگامی که پلانک به مطالعه تئوری تابش نور مشغول بود ناگهان با اشکال مهمی برخورد کرد. او موقع محاسبه اساس تئوریها به این موضوع پی برد که حتی یک ذره کوچک از گرما میتواند نور بسیار درخشانی تولید کند. چون هر چیزی دارای مقداری گرماست، پس طبق محاسبات همه ما کورهای از گرما هستیم. از آنجا که اشتباهی در این محاسبات دیده نمیشود بنابراین تنها نقص و اشتباه در تئوری است. پلانک این موضوع را با شهامت تمام بیان کرد.
پلانک توانایی این را داشت که تئوری جدیدی را به اثبات برساند. و این موقعی بود که او روی کوانتوم یا «توده انرژی» میاندیشید. پلانک معتقد بود که تودههای انرژی به موقع خود بصورت اندازههای مختلف در میآیند. برای بالا بردن سطح انرژی فرکانسهای قوی نور، به توده عظیمی از انرژی نیاز است، در حالیکه برای افزایش سطح انرژی در فرکانسهای پایینتر توده کمتری از انرژی لازم است. پلانک، اساس تئوری کوانتوم را طی شرحی به آکادمی علوم آلمان فرستاد. اما از شما چه پنهان که دانشمندان پس از مطالعه و بررسی نظریه پلانک در دسامبر ۱۹۰۰ نظر قاطعی روی آن ندادند. آنان نسبت بدرستی این نظریه تردید داشتند. بعلاوه، تئوری کوانتوم بار دیگر تئوری ذرهای نور را زنده کرد، اما هنوز دانشمندان حاضر به پذیرفتن آن نبودند و تئوری تموجی نور را کاملتر و درستتر میدانستند.
اینشتین، نابغه معروف که در آن موقع در سویس روی تئوری نسبیت مطالعه امی کرد متوجه شد که اثر کوانتوم میتواند جوابگوی بسیاری از اسرار پدیده فتوالکتریسیته باشد. وقتی که این ذرات نورانی به قطعه فلزی برخورد میکنند الکترونهای فلز به بیرون پرتاب میشوند، و اگر نور زیادتری بتا بد الکترونهای بیشتری خارج میشوند. بنابراین اگر تئوری تموجی نور درست باشد باید با اضافه شدن نور سرعت الکترونها زیادتر شود نه اینکه بر تعدادشان افزوده شود.
اکنون دنیای علم بتدریج به اهمیت تئوری «توده انرژی» یعنی تئوری کوانتوم پلانک پی میبرد. هجده سال پس از این کشف، پلانک به اخذ جایزه نوبل در فیزیک نایل آمد.
در سال ۱۹۱۳، اینشتین که در پیشرفت تئوری کوانتوم پلانک قدم مؤثری برداشته بود به برلن آمد. در اینجا دو دانشمند با هم دوست شدند. هر دو به ریاضیات، فیزیک و موسیقی علاقهمند بودند. برلن، برای اینشتین و پلانک مرکز پژوهشهای فیزیکی بشمار میرفت.
پلانک پس از مرگ همسر اولش در سال ۱۹۰۹ با زن دیگری ازدواج کرد. ثمره این ازدواج سه فرزند بود که با چهار فرزند اولش هفت نفر میشدند. اما متاسفانه هیچ یک از هفت فرزندش زنده نماندند. پسر بزرگش کارل، در سال ۱۹۱۶ در جنگ جهانی اول کشته شد و دو دخترش یک سال بعد از تولد یکی پس از دیگری مردند.
حزب نازی آلمان، دوستانش اینشتین و اروین شرودنیگر، ) Erwin Schrodinger)۱۸۸۷ – ۱۹۶۱(( فیزیکدان اتریشی، را از خاک آلمان بیرون راند. پلانک از مخالفان سرسخت هیتلر بود و با رژیم او همیشه مخالفت میکرد. حتی از امضای سوگند وفاداری برای حزب نازی خودداری ورزید. پروسیهای مغرور و سرسخت هرگز نمیتوانستند وحشیگریها و تاخت و تازهای هیتلرها و گوبلزها را بپذیرند. درسال ۱۹۴۴، نازبها بسراغ این پیرمرد ۸۶ ساله آمدند، اما این بار دست آنها خالی نبود و پسرش را به گروگان گرفته بودند. به او گفتند که چنانچه پیمان وفاداری را امضا کند پسرش را که متهم به توطئه علیه هیتلر بود آزاد خواهند کرد، اما پلانک بار دیگر از این کار خودداری کرد و به این ترتیب آخرین فرزندش اروین پلانک به دار آویخته شد. بعد از این مصیبت بزرگ، خانه و کتابخانهاش در بمباران آلمان نابود گردید.
دولت آلمان پس از جنگ درصدد بود که به افتخار نودمین سالروز تولد ماکس پلانک جشن مفصلی ترتیب دهد اما این کار هرگز انجام نشد چون پلانک در ۱۴ اکتبر ۱۹۴۷ چند ماه پیش از نودسالگی از دنیا رفت. به پاس خدمات و اکتشافهای ارزنده او آکادمی علوم کیزر ویلهلم؛ آکادمی ما کس پلانک نام گرفت و بزرگترین درجه علمی آلمان مدال ماکس پلانک نامیده شد.
پلانک چه خدمتی به دانش بشری کرد؟ هندریک لورنتزا، Hendrik Antoon Lorentz)۱۸۵۳ – ۱۹۲۸( دانشمند معروف هلندی میگوید: «پیشرفت و ترقی امروزی ما همه مدیون شخصی چون ماکس پلانک است. او بود که زمینه علوم جدید را بنیان نهاد. ضریب ثابت پلانک، اساس زندگی ما را تشکیل میدهد، چیزی که در همه جا در طول موج نور، در تابش حرارتی، در حرارت ویژه جامدات و خاصیت فتوشیمیایی نور و مدار الکترونها بدور اتم و طول موج خطوط طیفی و فرکانس امواج رونتگن که در اثر برخورد الکترونها بوجود میآید، و نیز سرعت ملکولهای گاز و فاصله بین ذرات ساختمان بلورها نقش بسیار مهمی را ایفا میکند. »
مطالب مرتبط
