زندگی نامه ماکس پلانک (پدر نظریه کوانتوم)

ماکس کارل ارنست لودویگ پلانک دانشمند آلمانی بود. او در یکی از رشته‌های فیزیک به نام ترمودینامیک که به مطالعه روابط بین گرما و گونه‌های دیگر انرژی می‌پردازد، فعالیت می‌کرد. کارش به ارایه نظریه کوانتوم که تشعشع را بر حسب توده‌های انرژی بجای امواج توصیف می‌کند، می‌انجامد. «ثابت پلانک»، انرژی یک توده یا کوانتوم از تشعشع را به فرکانس تشعشع ربط می‌دهد. «زمان پلانک»، درست لحظه پس از انفجار بزرگ است. که پس از آن قوانین کنونی فیزیک قابل توجیه هستند.

پلانک یکی از مهم‌ترین فیزیک‌دانان آلمان در سده ۱۹ میلادی و اوایل سده ۲۰ بود. او را «پدر نظریة کوانتوم» می‌شناسند. و به خاطر کشف کوانتوم‌های انرژی برای او جایزه نوبل فیزیک را در سال 1918 به ارمغان آورد.

درباره او باید گفت:

ماکس پلانک مردی که فیزیک کلاسیک را بازنویسی کرد.

زندگی

در ۲۳ آوریل سال ۱۸۵۸ در شهر کیل در کشور آلمان زاده شد. وی فرزند ششم ویلهلم پلانک و اما پاتزیگ بود. افراد خانواده پلانک احترام زیادی برای آموزش و پرورش و فرهنگ و حفظ ارزش‌های سنتی خانواده قائل بودند و پلانک این خصوصیات را از والدین به ارث برده بود.

پلانک در خانواده‌ای سنتی و روشنفکر به دنیا آمد. پدربزرگ او استاد الهیات در گوتینگن بودند. پدرش استاد حقوق در دانشگاه کیل و مونیخ بود. یکی از عموهایش نیز قاضی بود.

وی در نامه‌هایش گوشه‌ای از زندگی خانواده‌ای خود را بازگو می‌کند که در آن‌ها از گذراندن تابستان در تفرجگاه الدنای کنار دریای بالتیک و بازی کروکه روی چمن و خواندن رمان‌های والتر اسکات در هنگام شب و اجرای نمایش و موسیقی با شرکت افراد خانواده سخن می‌گوید.

جنگ در سالهای اولیه زندگی پلانک نقش داشت و یکی از اولین خاطرات او لشکرکشی سربازان پروس و اتریش به کیل در طول جنگ جهانی دوم شلزویگ در سال 1864 بود. در سال 1867 خانواده به مونیخ نقل مکان کردند و پلانک در مدرسه مکسیمیلان ثبت نام کرد. در آنجا، استعدادهای ریاضی او در اوایل و بعدها تحت تعلیم هرمان مولر، ریاضیدانی که به جوانان علاقه داشت، قرار گرفت و نجوم و مکانیک و همچنین ریاضیات را به او آموزش داد. به خاطر تعلیمات مولر بود که پلانک برای اولین بار اصل بقای انرژی را آموخت. پلانک در سن 17 سالگی فارغ التحصیل شد. این گونه بود که پلانک برای اولین بار با رشته فیزیک ارتباط برقرار کرد.

پلانک در موسیقی استعداد داشت. او به کلاس آواز می‌رفت و پیانو، ارگ و ویولن سل می‌نواخت و آهنگ و اپرا می‌ساخت. با این حال، او به جای موسیقی، فیزیک را انتخاب کرد.

ازدواج و فرزندان

در مارس 1887، پلانک با ماری مرک (1861-1909)، خواهر یکی از دانش‌آموزان مدرسه ازدواج کرد و با او به یک آپارتمان اجاره‌ای در کیل نقل مکان کرد. آنها چهار فرزند داشتند: کارل (1888-1916)، دوقلوهای اما (1889-1919) و گرت (1889-1917) و اروین (1893-1945).

پس از زندگی در آپارتمان در برلین، خانواده پلانک در ویلایی در برلین زندگی کردند. به زودی خانه پلانک به یک مرکز اجتماعی و فرهنگی تبدیل شد. تعداد زیادی از دانشمندان مشهور مانند آلبرت انیشتین، اتو هان و لیز مایتنر بازدیدکنندگان مکرر آنها بودند. سنت اجرای مشترک موسیقی قبلاً در خانه هلمهولتز ایجاد شده بود.
پس از چندین سال شاد، در ژوئیه 1909 ماری پلانک، احتمالاً بر اثر بیماری سل درگذشت.

در مارس 1911 پلانک با همسر دوم خود، مارگا فون هوسلین (1882-1948) ازدواج کرد. در دسامبر پنجمین فرزند او هرمان به دنیا آمد.

در طول جنگ جهانی اول، پسر دوم پلانک، اروین، در سال 1914 توسط فرانسوی‌ها اسیر شد، در حالی که پسر ارشدش کارل در عملیاتی در «وردون» کشته شد. گرت در سال 1917 هنگام به دنیا آوردن اولین فرزندش درگذشت. خواهرش دو سال بعد، پس از ازدواج با بیوه گرته، به همین دلیل درگذشت. هر دو نوه پلانک زنده ماندند و به نام مادرشان نامگذاری شدند. پلانک این رنج و عذاب را به شکلی استواری تحمل کرد.

در ژانویه 1945، اروین پلانک،، به دلیل شرکت در تلاش نافرجام برای ترور هیتلر در ژوئیه 1944 توسط نازی‌ها به اعدام محکوم شد. اروین در 23 ژانویه 1945 اعدام شد.

تحصیلات او

پلانک دوره دبیرستان را در گیمنازیوم مکسیمیلان شهر مونیخ گذرانید و در آنجا بود که فهمید به علوم علاقه دارد. پلانک دبیر ریاضی‌اش «هرمان مولر» را اولین کسی می‌داند که معنای قوانین فیزیک را برای اولین بار به او فهماند. پلانک فرد تیزهوش استثنایی نبود، دبیرانش در گیمنازیوم از لحاظ رتبه او را به شاگرد اولی نزدیک می‌دانستند اما او را در هیچ زمانی شاگرد اول نشناختند. معلمان وی جز رفتار شخصی خوب و سخت‌کوشی در کار، نشانه‌ای که حاکی از تابناکی هوش یا وجود استعداد خاصی در او باشد، ندیدند.

به هر حال مهارت‌های او در برخوردهای اجتماعی باید از گونه تراز اولی بوده باشد چرا که محبوب معلمان و همکلاسان خود بود. پلانک پس از گذراندن دوره در گیمنازیوم در سال ۱۸۷۴، ابتدا در دوره کارشناسی دانشگاه مونیخ و چندی بعد در دانشگاه برلین مشغول به تحصیل شد. وی به خواندن فیزیک عملی و ریاضیات پرداخت و در پی انتقال به دانشگاه برلین در کلاس‌های فیزیکدانان مشهور آن روز هرمان فن هلمهولتز و گوستاو کیرشهوف شرکت کرد. پلانک علاقه خویش به ترمودینامیک را مدیون این دو استاد می‌دانست.
پلانک نظریه مکانیکی گرمای کلاوزیوس را به تفصیل مطالعه کرد و بعدها خاطر نشان ساخت که این مطالعه خصوصی چیزی بود که سرانجام وی را به فیزیک کشاند. پلانک که تحت تأثیر کار و روشنی روش استدلال کلاوزیوس قرار گرفته بود، ترمودینامیک را به عنوان رشته اصلی خود انتخاب کرد و برای موضوع تز دکترای خویش در دانشگاه مونیخ (سال ۱۸۷۹)، بررسی قانون دوم ترمودینامیک را برگزید.

تز دکترای پلانک مروری بر دو اصل کلاسیک ترمودینامیک بود، اصل اول، اصل بقای انرژی و اصل دوم مفهوم انتروپی (کمیتی که اندازه‌اش در تمام فرآیندهای فیزیکی حقیقی، مدام در افزایش است). افکار پلانک درباره انتروپی و آزمایش‌های پیشنهادی او، هیچکدام از راهنمایان دانشگاهی ممتاز او را تحت تأثیر قرار نداد. استاد هلمهولتز تز او را اصلاٌ نخواند و کیرشهوف هم از آن خوشش نیامد، حتی کلاوزیوس که منبع الهام او بود کمترین علاقه‌ای به موضوع نشان نداد. پلانک با آن واکنش استادان نسبت به پایان نامه دکترای خود با وقار و آرامش برخورد کرد و با اشتیاقی حتی بیش از پیش به کار برگشت. فارغ‌التحصیل شدن وی به سبب بیماری‌اش با دو سال تاخیر همراه بود، اما با رتبه ممتاز موفق به اخذ درجه دکترایی در سال ۱۸۷۹ شد.

فعالیت‌های علمی

پلانک در سال ۱۸۸۰ با سمت دانشیاری به هیات علمی دانشگاه مونیخ پیوست و ۵ سال پس از آن به مقام استادی دانشگاه کیل رسید. استخدام به عنوان استاد غیررسمی در دانشگاه کیل پلانک، او را از لحاظ علمی مستقل‌تر ساخت. گوستاو کیرشهوف استاد راهنمای قدیمی پلانک در سال ۱۸۸۹ درگذشت و کرسی استادی او در دانشگاه برلین خالی ماند، پلانک به جای کیرشهوف به عنوان استاد یار و مدیر مؤسسه فیزیک نظری منصوب شد. روزی پلانک فراموش می‌کند در چه کلاسی از دانشگاه برلین درس دارد، جلوی اتاق دفتر بخش ایستاده و از کارمندی نشانی محل برگزاری درس آن روز پروفسور پلانک را جویا می‌شود کارمند در جواب می‌گوید

: «آنجا مرو مرد جوان، تو بسیار جوان‌تر از آن هستی که بتوانی درس پلانک، استاد فرهیخته ما را بفهمی.»

نظریه کوانتوم

پلانک در پی استقرار در کرسی استادی، خویش توجه خود را معطوف پدیده تابش جسم سیاه، مشکل روز فیزیک کلاسیک کرد که آن را نخستین بار کیرشهوف به میان آورده بود. پلانک در سال ۱۹۰۰ به این نتیجه رسید که برای توضیح پدیده تابش جسم سیاه باید ایده کاملاٌ جدیدی را پیش کشید. وی این فکر را که انرژی نیز مانند ماده از آحاد یا بسته‌های کوچکی درست شده است، در میان نهاد. آن بسته را کوانتوم نامید که کلمه‌ای برگرفته از زبان لاتین به معنی چقدر و جمع آن کوانتا بود، این فکر که با اصول و قوانین آن زمان مطابقت نداشت، بالطبع مخالفانی بوجود آورد. ولی این مخالفت‌ها بیش از ۵ سال طول نکشید، زیرا نظریه انیشتین که متکی به نظریه کوانتا بود، بیان شد و ارزش واقعی و حقیقی نظریه پلانک را معلوم نمود. بعد از آن پلانک و انیشتین با یکدیگر مکاتباتی آغاز کردند که تا پایان عمر پلانک ادامه یافت و سبب همکاری‌های مهمی بین آن‌ها در زمینه خواص نور نیز شد.

سهمی که پلانک در پیشبرد علم ادا کرد، او را به یکی از برترین دانشمندان تبدیل کرد. او مورد احترام همکاران خود در همه حوزه‌های علمی و از همه ملیت‌های جهان بود.

جایزة نوبل

در سال ۱۹۱۸ آلبرت انیشتین، نیلز بوهر، ارنست رادرفورد و ورنر هایزنبرگ، که همگی مستحق کسب جایزه نوبل بودند، با توافق پلانک را مستحق‌ترین شخص برای کسب این افتخار دانستند. بدین ترتیب پلانک به اخذ جایزه نوبل نائل آمد و استاد دانشگاه برلین گردید.
به جای انجمن قیصر ویلهلم که در سال ۱۹۱۱ منحل شده بود، انجمن ماکس پلانک برای پیشبرد علم تأسیس شد که خود او از ۱۹۳۰ تا ۱۹۳۷ ریاست این انجمن را بر عهده داشت.

انجمن ماکس پلانک (سپاس از خدمات او)

این موسسه بنام ماکس کارل ارنست لودویگ پلانک فیزیکدان معتبر آلمانی برنده جایزه نوبل نامگذاری شده است که او را پدر علم کوانتوم می‌شناسند.

انجمن ماکس پلانک (به‌صورت مخفف MPG) که در ۲۶ فوریه ۱۹۴۸ توسط تعدادی از فیزیکدانان اتمی آلمان مانند ورنر هایزنبرگ و اتو هان تأسیس گردید، جایگزین انجمن قیصر ویلهلم برای توسعه علوم است، که در سال ۱۹۱۱ ایجاد شده بود. مؤسسه‌های ماکس پلانک در زمینه‌های علوم طبیعی به ویژه فیزیک، زیست شناسی، علوم انسانی و علوم اجتماعی به پژوهش‌های پایه می‌پردازند. انجمن ماکس پلانک با دانشگاه‌های مرتبط با خود دانشکده‌های پژوهشی ماکس پلانک (Max-Planck-Research-Schools) را بنا نهاده‌است (۱۶ دانشکده). محققین شاغل در موسسات انجمن ماکس پلانک تا به حال موفق به دریافت ۱۵ جایزه نوبل شده اند. این تعداد جایزه نوبل توسط هیچ انجمن تحقیقاتی دیگر در دنیا دریافت نشده است.

در سال ۲۰۰۶ در رتبه بندی مجله تحصیلات عالی تایمز ( Times Higher Education) انجمن ماکس پلانک در بین مؤسسه‌های تحقیقاتی غیر دانشگاهی در زمینه علوم رتبه اول در دنیا و در زمینه تکنولوژی رتبه سوم را کسب کرد.

تعداد مؤسسه‌های وابسته به انجمن ماکس پلانک که با نام عمومی «موسسه ماکس پلانک برای ...»  شناخته می‌شوند هم اکنون به ۷۸ رسیده است.

رئیسان انجمن

• اتو هان ( ۱۹۴۸ تا ۱۹۶۰)
• آدولف بوتنانت (۱۹۶۰ تا ۱۹۷۲)
• رایمار لوست (۱۹۷۲ تا ۱۹۸۴)
• هاینز اشتاب (۱۹۸۴ تا ۱۹۹۰)
• هانس زاخر (۱۹۹۰ تا ۱۹۹۶)
•  هوبرت مارکل (۱۹۹۶ تا ۲۰۰۲)
• پیتر گروس ( ۲۰۰۲ تا کنون)

دیدگاه مذهبی

پلانک یکی از اعضای کلیسای لوتری در آلمان بود. پلانک در کتاب "Religion und Naturwissenschaft" این دیدگاه را بیان کرد که خدا در همه جا حضور دارد. او فکر می‌کرد که ملحدان به آنچه صرفاً نماد هستند اهمیت زیادی می‌دهند. او از سال 1920 تا زمان مرگش سرپرست کلیسا بود و به خدای توانا، دانا و بخشنده اعتقاد داشت (البته نه لزوماً شخصی). او در طول زندگی دیدگاه دادارباوری یا دئیسم داشت. به عنوان مثال شش ماه قبل از مرگش شایع شده بود که او به مسیحیت کاتولیک گرویده است اما وقتی از او درباره این تصمیمش سؤال شد او پاسخ داد که اگرچه در طول زندگی همواره عمیقاً شخصیتی مذهبی داشته‌ام ام به خدای شخص‌وار اعتقادی ندارم.

او گفت:

«علم و دین هر دو نیازمند اعتقاد به خدا هستند، به اعتقاد مؤمنان خدا در ابتدای هرچیز است و به اعتقاد فیزیک‌دانان خدا در پایان هرگونه نظریه‌پردازی است… شروع هر چیزی بوده و در ادامه ملکه عمارت هرگونه جهان بینی توسعه یافته است».

او در سال ۱۹۴۴ گفت: «به عنوان شخصی که تمام زندگیش را صرف مطالعه در روشن‌ترین علوم و مطالعه ماهیت ماده کرد، نتایج تحقیقاتم را این گونه خلاصه می‌کنم: هیچ ماده‌ای به معنای واقعی کلمه وجود ندارد، منشأ و حیات عالم مادی به لطف وجود نیرویی است که ذرات زیراتمی را کنار هم و به صورت مرتعش نگاه داشته که به‌واسطه آن این منظومه شمسی کوچک که در ساختار اتم وجود دارد حفظ می‌شود و ما باید این را درنظر داشته باشیم که در ورای این نیرو یک وجود و روح هوشمند و آگاه حضور دارد، که این وجود، روح و شالوده تمام هستی است.».

مرگ

پلانک در روز ۴ اکتبر ۱۹۴۷ در ۹۲ سالگی در پی یک حمله قلبی درگذشت.

تاریخ او را به پاس دو کشف عمده‌اش به یاد خواهد داشت: کشف نظریه کوانتوم و کشف آلبرت انیشتین. انیشتین در سال ۱۹۴۸ در ستایش‌نامه‌ای که عنوان آن در رثاء ماکس پلانک بود چنین نوشت:

انسان‌های زیادی عمر خود را وقف علم می‌کنند اما آن‌ها همه به خاطر خود علم آن کار را نمی‌کنند. عده‌ای برای آن معبد علم می‌آیند که علم به آن‌ها بروز فرصت استعدادهای ویژه‌شان را می‌دهد. برای این گروه علم گونه‌ای ورزش است که آن‌ها از تمرین در آن به وجد می‌آیند، مانند آن ورزشکاری که از تمرین دادن به ماهیچه‌های قوی خود شاد می‌شود. گروه دیگری از انسان‌ها به معبد علم برای عرضه توده مغز خود می‌آیند به آن امید که از آن کار بازده مفیدی بی‌اندوزند. این عده تنها از آن رو سر از کار علمی در می‌آورند که شرایط گزینش حرفه انتخابی را به حسب اتفاق پیش روی آن‌ها نهاده است. اگر شرایط حاکم بر آن گزینش به گونه دیگری بود، آن‌ها ممکن بود سیاست‌مدار یا مدیر تجاری بشوند. چنان‌چه پیش آید که خدا فرشته‌ای از فرشتگان خود را برای بیرون راندن گروه‌هایی که نام بردیم از معبد به پایین بفرستد، بیم آن دارم که معبد از بن خالی شود. با این حال هنوز شمار اندکی از عابدان در آن باقی خواهند ماند برخی از زمان‌های گذشته و برخی از عصر خود ما. پلانک ما جای در گروه اخیر دارد و از این روست که ما همه او را دوست داریم.

گردآورنده: دنیاها، دانشنامۀ فارسی | www.donyaha.ir