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マックス・プランク、量子物理学の救世主

もし物理学者が歴史を書くとしたら、私たちは今、私たちの時代の2世紀目にいるでしょう。具体的には、1900年(キリスト教時代)に量子論の礎を築き、私たちの世界観を変えたドイツの物理学者、プランクの116年目になります。

マックス・プランク(1858-1947)が大学に入学したとき、物理学の分野ではすでにすべてが発見されていると思われていました。 19世紀末の物理学者たちは、運動、物質、エネルギー、熱、電磁気、光などを個別に考えるとよく理解できたが、それらがどのように関係しているのかはよくわからなかった。

量子物理学の救世主、マックス・プランク
マックス・プランクの肖像画(1930年頃)。 Credit: Smithsonian Libraries

人体は赤外線を出していますが、可視光を出すほど熱くはありません。しかし、太陽や赤熱した釘は確かにそうです。 爪をさらに加熱すると、その光は橙、黄、緑、青、紫が主体となる。 これでは、古典物理学のルールに則って作られた数式に当てはめることはできない。そこで、42歳のプランクは、ルールを飛び越えて、袖から34個のゼロが入った固定の数字を取り出し、数式の未知数の間に導入した。 最初は、問題が解けるからという理由でこの小さな数字を使っていたが、数ヵ月後にその意味を理解した。 彼は、放射線は定常的なエネルギーではなく、エネルギーは小さな不可分の部分に分けられて放射されたり吸収されたりすることを発見したのだ。 それはまるで、オルガンの鍵盤を押すと、断続的で途切れ途切れの音がするような馬鹿げた話だった

プランクは優れた音楽家だった。 ベルリンの自宅で行うコンサートは、熱心な科学者、神学者、哲学者、言語学者たちの平和な出会いの場となっていた。 この知的世界をひっくり返すことは、彼にとって最も遠いことだった。実際、プランクは自分の量子論に最初に不信感を抱き、今ではプランク定数と呼ばれているこの小さな数字(そしてその革命的な意味合い)を排除しようと懸命に努力した。 しかし、彼は失敗し、彼の理論は物理学を永遠に変えてしまい、その功績により1918年にノーベル賞を受賞した。 また、1930年代に台頭してきたナチスが、プランクが会長を務めるドイツ科学協会を支配し、好戦的な利益のために利用するのを止めることもできなかった。 そのため、彼は辞職した。

1931年にベルリンで行われた晩餐会でのネルンスト、アインシュタイン、プランク、ミリカン、フォン・ラウエの面々。 作者は 光の波が粒子の流れのように振る舞うことがあることや、原子の周りを回る電子が粒子であると同時に波でもあることを説明したり、何かを燃やしたり金属を加熱したりする以外にも光を生み出す方法があることを発見したりするためです。

プランクと彼の量子論のおかげで、物理学は限りなく小さなものに適用できるようになりましたが、それと引き換えに、電子はその軌道のすべての点を同時に占め、中間点を通過せずに別の軌道に飛び移ることができ、その軌道は弾丸のような動く物体の軌道とは異なり、予測不可能です。 古典物理学は、少なくとも我々が目で見ることのできるものには有効であった。 世界で初めて量子論を用いて原子を記述したニールス・ボーアの有名な言葉がある。 “

By Francisco Doménech for Ventana al Conocimiento

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