مردی که فصلی را در دنیای فیزیک گشود

پلانک هر یک از این بسته ها را یک کوانتوم نامید که واژه ای برگرفته از لاتین و به معنای چه مقدار است و در جمع کوانتا خوانده می شود و رابطه ای را روی کاغذ آورد که انرژی آنها را به فرکانس ربط می داد با این کار او پدر نظریه مکانیک کوانتومی شد

در یکی از روزهای زمستان سال ۱۹۰۰ میلادی در شهر برلین یک استاد ۴۲ ساله دانشگاه پسر کوچکش را برای پیاده روی بیرون برده بود. در طول راه او رازی را برای فرزندش آشکار کرد ( امروز چیزهایی به ذهن من رسیدند که به اندازه افکاری که به ذهن اسحاق نیوتن خطور کردند تحول برانگیزو بزرگند). آن استاد کسی نبود جز ماکس پلانک و تنها چند ساعت پیش از آن او بینشی نسبت به ماهیت واقعیت یافته بود که فیزیک کلاسیک را از هم می پاشید و نحوه تفکر در دنیای نوین را تغییر می داد. این عقاید از طریق عاملی پیش پا افتاده به ذهن پلانک خطور کرده بودند همانند بسیاری از فیزیکدانان دیگر.

در یک قرن پیش پلانک روی مسائلی در ارتباط با ویژگی های اساسی حرارت کار می کرد. هنگامی که او در تلاش بود تا ماهیت آزمایش‌های مربوط به گرما و نور برخاسته از یک جسم ساده گرم و درخشان «جسم سیاه) را دریابد، متوجه شد که ناگزیر است عقیده ای به ظاهر مسخره را بپذیرد. اینکه انرژی تابشی برخاسته از اجسام نه به صورت پیوسته بلکه در بسته هایی مجزا به اطراف پراکنده می شود.

● ماکس پلانک، از بنیانگذاران فیزیک کوانتوم

پلانک هر یک از این بسته ها را یک "کوانتوم" نامید. که واژه ای برگرفته از لاتین و به معنای "چه مقدار" است و در جمع "کوانتا" خوانده می شود. و رابطه ای را روی کاغذ آورد که انرژی آنها را به فرکانس ربط می داد. با این کار او پدر نظریه مکانیک کوانتومی شد. این نظریه شامل قوانینی بود که بر این بسته های انرژی حاکم بودند. و البته به زودی مشخص شد که دامنه نفوذ آنها بسیار فراتر از همین بسته هاست.

امروزه می دانیم که نظریه مکانیک کوانتومی ، حاکم بر تمامی مسائل است که در عالم وجود دارند. از کوچکترین ذرات زیراتمی گرفته تا نیروهای فضا زمان. این نظریه توضیح می دهد که

▪ ریز تراشه ها چگونه کار می کنند؟

▪ چرا گچ سفید است؟

▪ اتم ها چگونه انرژی هسته ای خود را آزاد می کنند؟

نظریه مکانیک کوانتومی شالوده کل صنعت الکترونیک است. و در عین حال ممکن است منشا عالم «انفجار بزرگ) را نیز توضیح دهد. پلانک آنقدر زنده ماند تا ببیند که کوانتای او چه گستره وسیعی از پدیده ها را توضیح می دهند. گستره ای که هنوز هم انتهایی بر آن متصور نیست. اما او همچنان یک "انقلابی میل" باقی ماند.

پلانک سالها در جستجوی راههایی برای رهایی از کوانتوم ها وقت صرف کرد. برای او مایه شرمساری بود که سبب شهرتش دنبال مفهومی باشد که خود او به سختی آن را باور داشت. اما درنهایت اکتشافات بنیاد افکن پلانک بیش از آن که ناشی از استعداد های علمی باشد، از صداقت خلل ناپذیر او برخاسته بود.

پلانک با اینکه باورهای خودش را واژگون شده و ادراکش از واقعیت را دیگر گونه می دید. سرانجام آنچه را که معادلاتش به او می گفتند، پذیرفت. او به یکی از همکاران فیزیکدانش پس از اینکه ستیز برای احتراز از مفاهیم نظریه مکانیک کوانتومی را وانهاده بود، این طور گفته بود: "این کار هیچ فایده ای ندارد ما مجبوریم با نظریه مکانیک کوانتومی زندگی کنیم."

● کشفی که به یک انقلاب منجر شد

در ادامه مطالعه جسم سیاه ، در عرض چند ساعت پلانک رابطه ای را یافت که به نظر می رسید قادر به انجام چنین کاری است. او دریافت که طول موج تابش هر مقدار که باشد، پاسخ صحیح را به دست می دهد. سایر دانشمندان به سرعت کشف او را به عنوان پیشرفتی کلیدی مورد تحسین قراردادند، اما برای پلانک تنها این کافی نبود او می خواست بداند که چرا رابطه اش کار می کند؟

در جستجوی پاسخی برای این پرسش او در ذهن خود مجسم کرد که جسم سیاه از نوسانگرهای بسیار کوچکی ساخته شده است که هر یک از آنها تابش های الکترومغناطیسی از خود گسیل می کنند. این گامی بسیار اساسی بود که پلانک برداشت. در آن زمان فیزیکدانان اندکی آنقدر شهامت داشتند که به تشکیل یافتن ماده از اتم ها معتقد باشند. تشکیل شدن انرژی از اجزا کوچک که دیگر جایی برای خود داشت. با این حال به نظرمی رسید که این نگرش کار آمد است.

با استفاده از نظریه الکترومغناطیسی پلانک دریافت که مدلی که او به این ترتیب از جسم سیاه ساخته است، بخشی از رابطه ریاضی انرژی ساطع شده از جسم سیاه را به دست می دهد «محاسبه انرژی تابشی جسم سیاه). تمام آنچه که می ماند، تبدیل کردن این رابطه به شکل رابطه ای بود که پلانک در آن عصر یکشنبه سرهم کرده بود. اینجا بود که پلانک کشف تاریخی اش را انجام داد.

● کشف تاریخی پلانک

پلانک دریافت که برای دستیابی به هماهنگی لازم با رابطه یافته شده ، باید فرض را بر این بگذارد که نوسانگرهای کوچک نمی توانند تحت هر فرکانسی که دلشان خواست نوسان کنند. برای فیزیکدانی که با هزاران سال تحقیق و پژوهش در مورد نوسان اشباع شده بود، این کار ارتداد محض بود. حتی یونانیان باستان هم می دانستند که سیم های کشیده شده را می توان تحت هر فرکانسی به نوسان در آورد. حتی اگر نتیجه کار چندان هم موسیقی یایی نباشد.

با این وجود ، برای اینکه رابطه پلانک بتواند کار آمد باشد، او می بایست این را می پذیرفت که نوسان گرهای کوچک در جسم سیاه همانند یک زه ویولن هستند که می توانند دو نت موسیقی متوالی را تولید کند، اما قادر به تولید هیچ صدایی بین آن دو نیست. پلانک تلاش کرد تا از یافته عجیب خودش سردرآورد. اما در دانش شناخته شده فیزیک در آن روز چیزی وجود نداشت که بتواند به او کمک کند.

در آنچه که او بعدها آن را "عملی از روی ناچاری" نامید، پلانک پذیرفت که انرژی تابش شده در واحدهای بسته بندی شده ای که او آنها را کوانتا نامیده، گسیل می شود. و دلیل او نیز چیزی بیش از آن نبود که رابطه حاصل از این رویکرد کار آمد است و به پاسخ های درست منتهی می شود. در عین حال پلانک احساس می کرد که کشفی بزرگ را به انجام رسانده ، همان کشفی که هنگام قدم زدن در آن روز زمستانی برای پسرش از آن صحبت می کرد.

یکی از منافع جنبی کشف او رابطه ساده ای بود که مقدار انرژی موجود در این بسته ها را به طول موج آنها ربط می داد. هر چه طول موج کوتاهتر باشد انرژی بیشتر خواهد بود. ارتباط این دو متغییر را کمیتی که با h نشان داده می شد، برقرارمی کرد. چیزی که در حال حاضر ثابت پلانک خوانده می شود. هم اکنون مشخص شده است که این ثابت همراه با سرعت نور C و ثابت گرانش نیوتن از لحاظ کیهان شناسی اهمیت بسیار زیادی دارد.

● پلانک به قله دانش صعود می کند

هم اکنون فیزیک کوانتومی به عنوان موفق ترین نظریه علمی شناخته می شود. زیرا مبدع این نظریه پلانک افتخارات بسیاری از جمله جایزه نوبل فیزیک ۱۹۱۸ را از آن خود کرد. در آن هنگام پلانک ۶۰ ساله باقی توان خود را بر گرد آوردن بهترین فیزیکدانان دوران از جمله آلبرت انیشتین در برلین ، برای کار روی نظریه مکانیک کوانتومی متمرکز کرده بود. این کار ارزشمند را پلانک در حالی انجام می داد که در زندگی شخصی خود با رویدادهای غم انگیز هولناکی رو در رو بود.

● حوادث ناگوار پلانک

در سال ۱۹۱۶ پسر او ، همان کسی که کشفش را اولین بار برای او بازگو کرده بود، در یک عملیات نظامی در وردون کشته شد که در آن زمان چندین سال از مرگ همسر اولش می گذشت.

طی سه سال هر دو دختر او هنگام وضع حمل از دنیا رفتند.

در سال ۱۹۴۴ آخرین پسر او که مظنون به شرکت در نقشه ای برای قتل هیتلر بود، توسط نازیها اعدام شد.

پلانک در سال ۱۹۴۷ در سن ۸۹ سالگی در آلمان از دنیا رفت.

آلبرت انیشتین وقتی از مرگ یکی از قهرمانان علمی اش خبردار شد، نامه ای به بیوه پلانک نوشت و در آن از خاطرات کار با مردی گفت که نگاهش به حقایق جاودانی بود. اما در عین حال فعالانه درگیر همه آن چیزهایی بود که به پیشرفت مربوط است.