Природа кишмя кишит разными фундаментальными константами. Одни из них, такие как Пи, «осязаемы», другие, особенно те, что описывают положение вещей в микромире – нет. Сегодня говорим о постоянной Планка.
Если Пи связывает радиус окружности ее длиной, то постоянная Планка связывает энергию электромагнитного излучения с его частотой в формуле E=hν.
Её значение примерно равно 6,626×10^(-34)Дж·с (джоуль-секунда). Можно сказать, что эта величина определяет масштаб энергий, на котором проявляются квантовые эффекты в природе.
Впервые эта величина появилась в работах великого немецкого физика Макса Планка на рубеже 19-го и 20-го веков.
Тогда стоял вопрос об объяснения спектра излучения абсолютно чёрного тела. Мы как-то уже о нем говорили, это вымышленный (идеальный) объект, который поглощает всё падающее на него излучение, ничего не отражает, а сам излучает только в результате нагрева.
Классическая физика (закон Рэлея-Джинса) предсказывала, что интенсивность излучения на высоких частотах (в ультрафиолетовом диапазоне) должна стремиться к бесконечности, что приводило к так называемой "ультрафиолетовой катастрофе". На практике все было в порядке, без катастроф, было очевидно, что классическую формулу надо пересмотреть.
Формулу, которая описывала экспериментальные данные по тепловому излучению подобрал Макс Планк. Он обратил внимание на закон смещения за авторством другого немецкого физика Вильгельма Вина (1893 г.).
Согласно нему максимальная длина волны (вообще спектральная плотность, но неважно) излучения абсолютно черного тела жестко привязана к его температуре.
Однако этот закон хорошо работал только для средних и низких частот излучения. Чтобы подружить его с частотами высокими, как раз там, где начинались ультрафиолетовые катастрофы, Планк сделал революционное допущение: энергия электромагнитного излучения не может быть произвольной, а испускается и поглощается дискретными порциями - квантами.
Энергия кванта E пропорциональна частоте излучения ν: E=hν, где h - новая константа, позже названная его именем.
Это решило следующую проблему: в формуле Рэлея-Джинса был расходящийся интеграл, который давал проблемную бесконечность, если рассматривать энергию как беспрерывную величину.
С допущением Планка энергия становилась дискретной, а поэтому вместо интеграла появлялась сумма, а бесконечность исчезала. И все счастливы.