Kvantna teorija objavljena je prije ravno 120 godina

Tekst članka se nastavlja ispod banera

Na današnji dan, 14. prosinca 1900. godine, objavljena je kvantna teorija.

Njemački fizičar Max Planck je na sastanku Njemačkog fizikalnog društva izložio svoje rješenje problema zračenja crnog tijela.

Planck je izveo teorijski model koji se izvrsno slagao s opažanjima, za razliku od dotadašnjih modela koji su se toliko razilazili da je problem bio nazvan ultraljubičastom katastrofom.

Što je Planck napravio? Uveo je neobičnu pretpostavku da se energija elektromagnetskog vala može emitirati isključivo u kvantiziranom obliku, konkretno da je energija tog vala umnožak njegove frekvencije i neke konstante. Ta konstanta je kasnije nazvana, naravno, Planckovom konstantom.

Dakle, kapitalno otkriće ovog teorijskog fizičara bilo je da se svjetlost, rendgensko zračenje i drugi valovi ne mogu emitirati u proizvoljnom opsegu, već samo u jako malim paketima koje je on nazvao kvanti.

Do tada se vjerovalo kako bi vruće tijelo trebalo emitirati elektromagnetske valove (kakvi su radiovalovi, vidljiva svjetlost ili rendgensko zračenje) na svim frekvencijama. To znači da bi neko vruće tijelo zračilo istu količinu energije neovisno o frekvenciji. Na taj bismo, pak, način mogli doći do toga da je energija koju je to tijelo izračilo beskonačna, što je Planck dokazao netočnim.

Vrlo tipično za ljude koji su napravili veliki proboj, Planck je bio izjavio da je kvantizacija samo “jedna čisto formalna pretpostavka” i da o njezinim posljedicama nije puno razmišljao. 

Planck je dokazao da se zračenje tijela u stanju crvenog usijanja može objasniti jedino ako se svjetlost koja se emitira ili apsorbira javlja u malim paketićima tj. kvantima.

Kako svaki kvant ima određenu količinu energije koja je bivala to veća što je viša frekvencija valova, tako bi na dovoljno visokoj frekvenciji emisija jednog jedinog kvanta zahtijevala više energije nego što je ima raspoloživo. Zbog toga je zračenje na višim frekvencijama smanjeno, čime je i opseg gubljenja energije iz tijela konačan.

Ovo laicima danas djeluje poprilično komplicirano, a isto su tako mislili i fizičari njegovoga vremena.

Postoji priča koja govori da je Planck, koji je tada imao četrdesetak godina, trebao održati predavanje o kvantnoj teoriji na nekom fakultetu. Kako je tom prilikom zaboravio u kojoj je dvorani trebao predavati, odlučio je zatražiti za pomoć nekoga iz ureda Katedre za fiziku. Tamo prisutne je zapitao gdje profesor Planck održava predavanje, na što mu je jedan od prisutnih odgovorio kako tamo nema što tražiti jer je previše mlad da bi shvatio o čemu profesor Planck govori.

Što smo ustvari dobili tim Planckovim otkrićem? Dobili smo najmanju moguću duljinu u fizici, koja se naziva Planckova duljina, a iznosi 10^-35 centimetara. To znači 10 i ispred toga stavite 35 nula, što je zbilja sitno. Ili tu veličinu možete pokušati zamisliti kao stotinku milijardinke milijardinke protona.

Uz to smo dobili i najmanji mogući odsječak vremena u fizici. Ono se naravno naziva Planckovo vrijeme, a predstavlja vrijeme koje je potrebno da svjetlost prijeđe Planckovu udaljenost i iznosi 10^-44 s.

Točno toliko vremena je moralo proći od velikog praska da bi u Svemiru počeli vrijediti zakoni fizike koje danas poznajemo. Što je bilo prije toga, samo Bog zna, odnosno mnogi polaze od toga da on to zna... 

Iako u početku teorija nije bila dobro prihvaćena, nakon što su je svojim istraživanjem potvrdili Einstein i Bohr, to su učinili i ostali fizičari.

Planck je za svoje otkriće nagrađen i Nobelovom nagradom 1918. godine. Još jedna od važnih stvari koje su proizašle iz otkrića kvanta je i Heisenbergovo načelo neodređenosti.

Max Karl Ernest Ludwig Planck rođen je 23. travnja 1858. u Kielu. Rodio se u akademskoj obitelji, budući da mu je otac bio profesor prava u Kielu, a oba pradjeda su bili profesori teologije.

Zanimljivo je da je za vrijeme njegovoga studija fizike profesor koji mu je predavao govorio kako je u fizici već gotovo sve otkriveno i da nema puno perspektive za istraživanja na tom području. Planck se očito nije baš složio s njim.

Umro je 4. listopada 1947. u Gotingenu.

(*Izvori: Geek.hr i Ideje.hr)