ماکس پلانک

ماکس کارل ارنست لودویگ پلانک در بیست و سوم آوریل سال 1858 در شهر کیل آلمان زاده شد. وی فرزند ششم ویلهلم پلانک استاد علوم قضایی دانشگاه شهر بود. افراد خانواده پلانک احترام زیادی برای آموزش و پرورش و فرهنگ و حفظ ارزشهای سنتی خانواده قائل بودند. والدین همه آن خصوصیات را به فرزند انتقال داده بودند. نامه های پلانک گوشه ای از زندگی خانوادگی اش را بازگو می کنند که در آنها سخن از گذرانیدن تابستان در تفرجگاه الدنای کنار دریای بالتیک و بازی کروکه روی چمن و از خواندن رمانهای والتر اسکات در هنگام شب و از به روی صحنه آوردن نمایش و موسیقی با شرکت افراد خانواده زیاد به میان می آید.

پلانک دوره دبیرستان را درگیمنازوم مکسیمیلان شهر مونیخ گذرانید و در آنجا بود که به علاقه خود پی برد. پلانک اعتبار و امتیاز تفهیم معنای قوانین فیزیک را به خود برای اولین بار به هرمان مولر دبیر ریاضی خویش می دهد. پلانک یک 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 در او جز رفتار شخصی خوب و سختکوشی در کار، نشانه ای که حاکی از تابناکی هوش یا وجود استعداد خاصی 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 در پایان دوره گیمنازیوم خود در سال 1784 هنوز تصمیمی در زمینه انتخاب رشته برای آموزشهای بعدی خود نگرفته بود. تا اینک سرانجام ابتدا دانشجوی دوره کارشناسی دانشگاه مونیخ و چندی بعد دانشجوی آن دوره دانشگاه برلین 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 می دانست. 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 رشته اصلی درس خود را ترمودینامیک انتخاب و بررسی در قانون دوم آن را موضوع تز دکترای سال 1879 خویش در دانشگاه مونیخ کرد.تز دکترای پلانک مروری بر دو اصل کلاسیک ترمودینامیک بود. اصل اول، اصل بقای انرژی و اصل دوم مفهوم آنتروپی (کمیتی که اندازه اش در تمام فرایندهای فیزیکی حقیقی مدام در افزایش است). افکار پلانک درباره آنتروپی و آزمایشهای پیشنهادی او در آن باره هیچکدام از راهنمایان دانشگاهی ممتاز او را تحت تأثیر قرار نداد. استاد هلمهولتز او را اصلاً نخواند و کیرشهوف هم که آن را خواند از آن خوشش نیامد. حتی کلاوزیوس که منبع الهام او بود کمترین علاقه ای 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. فارغ التحصیل شدن وی به سبب بیماری اش با دو سال تأخیر همراه بود اما درجه دکترایی که سرانجام در سال 1879 گرفت با رتبه ممتاز بود. پلانک در سال 1880 با سمت دانشیاری به هیأت علمی دانشگاه مونیخ پیوست و پنج سال پس از آن به مقام استادی دانشگاه کیل رسید. استخدام به عنوان استاد غیررسمی در دانشگاه کیل، پلانک را از استقلال علمی بیشتری برخوردار ساخت. گوستاو کیرشهوف استاد راهنمای قدیمی پلانک در سال 1889 درگذشت و کرسی استادی او در دانشگاه برلین خالی ماند و پلانک به جای کیرشهوف به عنوان استادیار و مدیر مؤسسه فیزیک نظری منصوب شد.

پلانک در یکی ازروزها که به یاد نداشته است 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 می گوید: آنجا مرو مرد جوان تو بسیار جوانتر از آن هستی که بتوانی درس پلانک، استاد فرهیخته ما را بفهمی. 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 1900 به این نتیجه رسید که برای توضیح پدیده تابش جسم سیاه باید ایده کاملاً جدیدی را پیش کشید. وی این فکر را در میان نهاد که انرژی نیز مانند ماده از آحاد یا بسته های کوچکی درست شده است. او آن آحاد را کوانتوم نام داد. کلمه ای مأخوذ از زبان لاتینی به معنی «چقدر» و جمع آن کوآنتا بود.

ماجرا از انجایی شروع شد که در یکی از روزهای زمستان سال 1900 میلادی در شهر برلین استاد 42 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 برانگیز و 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.

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.
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."
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.
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.

 این فکر که با اصول و قوانین آن زمان وفق نمی کرد بالطبع مخالفانی بوجود آورد ولی این مخالفتها بیش از پنج سال طول نکشید زیرا تئوری اینشتین که متکی به تئوری کوآنتا بیان شد ارزش واقعی و حقیقی تئوری بیان شده بوسیله پلانک را معلوم نمود. بعد از آنکه پلانک و اینشتین با یکدیگر مکاتباتی آغاز کردند که تا پایان عمر پلانک ادامه یافت و سبب همکاری های مهمی بین آنها در زمینه خواص نور نیز شد. سهمی که پلانک در پیشبرد علم ادا کرد او را «دانشمند دانشمندان» کرد. او مورد احترام همکاران خود در همه حوزه های علمی و از همه ملیتهای جهان بود. در سال 1918 که جایزه نوبل در فیزیک اعطا می شد، آلبرت اینشتین، نیلز بور، ارنست رادرفورد و ورنرهایزنبرگ – که همه می توانستند خود مستحق کسب آن افتخار باشند- مناسبت را با توافق بدون شرط خویش تاریخی تر کرده مستحق ترین شخص برای دریافت جایزه را پلانک دانستند. بدین ترتیب پلانک به اخذ جایزه نوبل نائل آمد و استاد دانشگاه برلین گردید. همچنین شاهد تأسیس «انجمن ماکس پلانک برای پیشبرد علم» به جای انجمن «قیصر ویلهلم» که در سال 1911 پی افکنده شده بود گردید (خود او از 1930 تا 1937 ریاست این انجمن را برعهده داشت).

پلانک در روز چهارم اکتبر سال 1947 در نود و دو سالگی در پی یک حمله قلبی درگذشت. آلبرت اینشتین در سال 1948 در ستایشنامه ای که عنوان آن «در رثاء ماکس پلانک» بود چنین نوشت:انسانهای زیادی عمر خود را وقف علم می کنند اما آنها همه به خاطر علم آن کار را نمی کنند عده ای برای آن به معبد علم می آیند که علم به آنها فرصت بروز استعدادهای ویژه شان را می دهد. برای این گروه علم گونه ای ورزش است که آنها از تمرین در آن به وجد می آیند مانند آن ورزشکاری که از تمرین دادن به ماهیچه های قوی خود شاد می شود. گروه دیگری از انسانها به معبد علم برای عرضه توده مغز خود می آیند به آن امید که از آن کار بازده مفیدی بیاندوزند. این عده تنها از آن رو سر از کار علمی در می آورند 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 فرشته ای از فرشتگان خود را برای بیرون راندن گروههایی که نام بردم 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 زمان گذشته و برخی از عصر خود ما. پلانکِ ما جای در گروه اخیر دارد و از این روست که ما همه او را دوست داریم.