14 декабря 1900 года

14 декабря 1900 года — на заседании Берлинского физического общества немецкий физик Макс Планк впервые произнёс слово «квант». В связи с этим 14 декабря считается днём рождения квантовой механики. 

1. Макс Планк (1858–1947)

Немецкий физик-теоретик, один из основоположников квантовой физики. До него классическая физика (особенно термодинамика и электродинамика) не могла объяснить некоторые эксперименты, например, спектр теплового излучения абсолютно черного тела.

Планк был консервативным ученым и ввел понятие «кванта» скорее как математический трюк, чтобы решить проблему излучения, даже не веря в его физическую реальность. Однако именно этот шаг стал отправной точкой для революции в науке. В 1918 году он получил Нобелевскую премию по физике «за открытие квантов энергии».

Интересно, что позже его младший коллега Альберт Эйнштейн развил идею квантов, объяснив с её помощью фотоэффект.

---

2. Постоянная Планка (ℎ)

Это фундаментальная физическая константа, которая показывает, что энергия в микромире передаётся не непрерывно, а порциями — квантами.

· Обозначение: h (или ħ — «h-с чертой»).

· Значение:

 · h ≈ 6,626 × 10⁻³⁴ Дж·с (джоуль-секунда).

 · ħ = h / 2π ≈ 1,055 × 10⁻³⁴ Дж·с — приведённая постоянная Планка (чаще используется в теоретических формулах).

Простая аналогия

Представьте, что вы можете наливать воду в стакан только определёнными порциями (например, по 100 мл), а не произвольным количеством. Так и энергия в атомных масштабах может меняться только на определённые «порции», пропорциональные постоянной Планка.

---

3. Формула Планка для излучения чёрного тела

Чтобы решить проблему «ультрафиолетовой катастрофы» (когда классическая теория предсказывала бесконечную интенсивность излучения на малых длинах волн), Планк предположил, что стенки полости (чёрного тела) излучают и поглощают энергию не непрерывно, а дискретными порциями:

E = hν

где:

· E — энергия одного кванта (например, фотона),

· ν (ню) — частота излучения,

· h — постоянная Планка.

Из этого предположения он вывел точную формулу для спектральной плотности излучения, которая идеально совпала с экспериментом.

---

4. Почему это так важно? Значение открытия

1. Рождение квантовой механики. Идея квантования энергии стала краеугольным камнем новой физики, описывающей мир атомов и элементарных частиц.

2. Объяснение строения атома. Нильс Бор использовал принцип квантования для построения модели атома, где электроны могут находиться только на определённых орбитах.

3. Соотношение неопределённостей. Приведённая постоянная Планка (ħ) появляется в знаменитом принципе Гейзенберга: Δx·Δp ≥ ħ/2, который говорит о фундаментальной невозможности одновременно точно измерить координату и импульс частицы.

4. Квантование других величин. Оказалось, что квантуются не только энергия, но и момент импульса, и другие характеристики микромира.

5. Определение единиц измерения. На основе постоянной Планка построена система естественных единиц (планковские единицы): Планковская длина, Планковское время, Планковская масса. Это масштабы, на которых перестают работать известные законы физики, и требуется теория квантовой гравитации.

---

5. Планковские единицы (для любознательных)

Это масштабы, где эффекты квантовой механики и общей теории относительности становятся сопоставимыми. Они показывают границы применимости современной физики.

· Планковская длина: lᴘ = √(ħG/c³) ≈ 1,6 × 10⁻³⁵ м (гораздо меньше размера атомного ядра).

· Планковское время: tᴘ = lᴘ / c ≈ 5,4 × 10⁻⁴⁴ с (время, за которое свет проходит планковскую длину).

· Планковская масса: mᴘ = √(ħc/G) ≈ 2,2 × 10⁻⁸ кг (довольно много для элементарной частицы, примерно масса пылинки).

#даты #личность #инфа

Подписывайтесь на наш телеграм-канал Интересно про страны, там сегодня вышел пост на другую тему, как будет и завтра.