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Planck came from a traditional, intellectual family. Seu bisavô paterno e avô foram professores de Teologia em Göttingen; seu pai foi professor de direito na Universidade de Kiel e Munique., Um dos seus tios também era juiz.Planck nasceu em 1858 em Kiel, Holstein, filho de Johann Julius Wilhelm Planck e sua segunda esposa, Emma Patzig. Ele foi batizado com o nome de Karl Ernst Ludwig Marx Planck; de seus nomes próprios, Marx (uma variante obsoleta de Markus ou talvez simplesmente um erro para Max, que é na verdade o diminutivo de Maximiliano) foi indicado como o “nome de apelação”. No entanto, aos dez anos de idade ele assinou com o nome Max e usou isso para o resto de sua vida.,ele era o sexto filho da família, embora dois de seus irmãos fossem do primeiro casamento de seu pai. A guerra foi comum durante os primeiros anos de Planck e entre suas primeiras memórias estava a Marcha das tropas prussianas e austríacas em Kiel durante a Segunda Guerra de Schleswig, em 1864. Em 1867, a família se mudou para Munique, e Planck se matriculou na Escola de ginástica Maximiliana, onde ele ficou sob a tutela de Hermann Müller, um matemático que se interessou pela juventude, e lhe ensinou astronomia e mecânica, bem como matemática., Foi com Müller que Planck aprendeu pela primeira vez o princípio da conservação da energia. Planck se formou cedo, aos 17 anos. Foi assim que Planck entrou em contato com o campo da física.Planck era dotado quando se tratava de música. Ele teve aulas de canto e tocou piano, órgão e violoncelo, e compôs canções e óperas. No entanto, em vez de música, ele escolheu estudar física.,
Planck como um homem jovem, de 1878
A Munique professor de física Philipp von Alegre aconselhado Planck contra a indo em física, dizendo: “neste campo, quase tudo já está descoberto, e tudo o que resta é preencher alguns buracos. Planck respondeu que não queria descobrir coisas novas, mas apenas entender os fundamentos conhecidos do campo, e assim começou seus estudos em 1874 na Universidade de Munique., Sob a supervisão de Jolly, Planck realizou os únicos experimentos de sua carreira científica, estudando a difusão de hidrogênio através de platina aquecida, mas transferido para a física teórica.em 1877, foi para a Universidade Friedrich Wilhelms em Berlim por um ano de estudos com os físicos Hermann von Helmholtz e Gustav Kirchhoff e o matemático Karl Weierstrass. Ele escreveu que Helmholtz nunca estava completamente preparado, falava lentamente, calculava mal infinitamente, e aborrecia seus ouvintes, enquanto Kirchhoff falava em palestras cuidadosamente preparadas que eram secas e monótonas., Ele logo se tornou amigo próximo de Helmholtz. Enquanto lá ele empreendeu um programa de auto-estudo sobre os escritos de Clausius, que o levou a escolher a termodinâmica como seu campo.em outubro de 1878, Planck passou nos exames de qualificação e em fevereiro de 1879 defendeu sua tese, Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie (sobre a Segunda Lei da termodinâmica). Lecionou matemática e física na sua antiga escola em Munique.até 1880, Planck tinha obtido os dois diplomas académicos mais elevados oferecidos na Europa., O primeiro foi um doutorado depois que ele completou seu artigo detalhando sua pesquisa e teoria da termodinâmica. Ele então apresentou sua tese chamada Gleichgewichtszustände isotroper Körper em verschiedenen Temperaturen (estados de equilíbrio de corpos isotrópicos a diferentes temperaturas), o que lhe rendeu uma habilitação.com a conclusão de sua tese de habilitação, Planck tornou-se um Privatdozent não remunerado (posto acadêmico alemão comparável ao professor assistente) em Munique, esperando até que lhe fosse oferecida uma posição acadêmica., Embora ele tenha sido inicialmente ignorado pela comunidade acadêmica, ele promoveu seu trabalho no campo da teoria do calor e descobriu um após o outro o mesmo formalismo termodinâmico que Gibbs sem percebê-lo. As ideias de Clausius sobre entropia ocuparam um papel central em seu trabalho.em abril de 1885, a Universidade de Kiel nomeou Planck como professor associado de Física Teórica. Seguiram-se outros trabalhos sobre entropia e seu tratamento, especialmente aplicados na química física. Publicou seu Tratado sobre termodinâmica em 1897., He proposed a thermodynamic basis for Svante Arrhenius’s theory of electrolytic dissociation.em 1889, foi nomeado sucessor da posição de Kirchhoff na Friedrich-Wilhelms-Universität em Berlim-presumivelmente graças à intercessão de Helmholtz-e em 1892 tornou-se professor titular. Em 1907 Planck foi oferecido a posição de Boltzmann em Viena, mas recusou ficar em Berlim. Durante 1909, como professor da Universidade de Berlim, ele foi convidado para se tornar o Professor Ernest Kempton Adams de Física Teórica na Universidade de Columbia, em Nova Iorque., Uma série de suas palestras foram traduzidas e co-publicadas pelo professor da Universidade de Columbia A. P. Wills. Ele se aposentou de Berlim em 10 de janeiro de 1926, e foi sucedido por Erwin Schrödinger.em Março de 1887 Planck casou-se com Marie Merck (1861-1909), irmã de um colega de escola, e se mudou com ela para um apartamento em Kiel. Eles tiveram quatro filhos: Karl (1888-1916), os gêmeos Emma (1889-1919) e Grete (1889-1917), e Erwin (1893-1945).após o apartamento em Berlim, a família Planck viveu em uma villa em Berlim-Grunewald, Wangenheimstrasse 21., Vários outros professores da Universidade de Berlim viviam nas proximidades, entre eles o teólogo Adolf von Harnack, que se tornou um amigo próximo de Planck. Logo a casa de Planck se tornou um centro social e cultural. Numerosos cientistas conhecidos, como Albert Einstein, Otto Hahn e Lise Meitner, eram visitantes frequentes. A tradição de tocar juntos já havia sido estabelecida na casa de Helmholtz.depois de vários anos felizes, em julho de 1909 Marie Planck morreu, possivelmente de tuberculose., Em Março de 1911 Planck se casou com sua segunda esposa, Marga von Hoesslin (1882-1948); em Dezembro seu quinto filho Hermann nasceu.durante a Primeira Guerra Mundial, o segundo filho de Planck, Erwin, foi feito prisioneiro pelos franceses em 1914, enquanto seu filho mais velho, Karl, foi morto em ação em Verdun. Grete morreu em 1917, ao dar à luz seu primeiro filho. Sua irmã morreu da mesma forma dois anos depois, depois de ter casado com o viúvo de Grete. Ambas as netas sobreviveram e receberam o nome de suas mães. Planck suportou essas perdas estoicamente.,em janeiro de 1945, Erwin, de quem tinha sido particularmente próximo, foi condenado à morte pelo Volksgerichtshof nazista por causa de sua participação na tentativa fracassada de assassinar Hitler em julho de 1944. Erwin foi executado em 23 de janeiro de 1945.como professor na Universidade de Berlim, Planck juntou-se à sociedade física local., Mais tarde escreveu sobre este tempo: “naqueles dias eu era essencialmente o único físico teórico lá, de onde as coisas não eram tão fáceis para mim, porque eu comecei a mencionar a Entropia, mas isso não estava bem na moda, uma vez que era considerado como um fantasma matemático”. Graças a sua iniciativa, as várias sociedades físicas locais da Alemanha fundiram-se em 1898 para formar a sociedade física alemã (Deutsche Physikalische Gesellschaft, DPG); de 1905 a 1909 Planck foi o presidente.,
Placa na Universidade Humboldt de Berlim: “Max Planck, descobridor do quantum elementar de ação h, ensinou neste edifício, entre 1889 e 1928.”
Planck iniciou um período de seis semestre do curso de palestras sobre física teórica, a seco, um tanto impessoal”, de acordo com Lise Meitner, “utilizar as notas, nunca errar, nunca vacilante; o melhor professor que eu já ouvi”, de acordo com um inglês participante, James R. Partington, que continua: “Existem sempre de pé ao redor da sala., Como a sala de aula era bem aquecida e bastante próxima, alguns dos ouvintes de tempos em tempos cairiam para o chão, mas isso não perturbou a palestra.,”De Planck não estabelecer uma verdadeira “escola”; o número de seus estudantes de pós-graduação foi de apenas cerca de 20, entre eles:
- 1897 Max Abraão (1875-1922)
- 1903 Max von Laue (1879-1960)
- 1904 Moritz Schlick (1882-1936)
- 1906 Walther Meissner (1882-1974)
- 1907 Fritz Reiche (1883-1960)
- 1912 Walter Schottky (1886-1976)
- 1914 Walther Bothe (1891-1957)
de corpo Negro radiationEdit
Em 1894, Planck voltou sua atenção para o problema da radiação de corpo negro., O problema havia sido indicado por Kirchhoff em 1859: “como é que a intensidade da radiação eletromagnética emitida por um corpo negro (um absorvedor perfeito, também conhecido como cavidade do radiador) depender da frequência da radiação (por exemplo, a cor da luz) e a temperatura do corpo?”. A questão tinha sido explorada experimentalmente, mas nenhum tratamento teórico concordou com valores experimentais. Wilhelm Wien propôs a lei de Wien, que corretamente previu o comportamento em altas frequências, mas falhou em baixas frequências., A lei Rayleigh-Jeans, outra abordagem ao problema, concordou com resultados experimentais em baixas frequências, mas criou o que mais tarde foi conhecido como a “catástrofe ultravioleta” em altas frequências. No entanto, ao contrário de muitos livros, esta não foi uma motivação para Planck.a primeira solução proposta por Planck para o problema em 1899 seguiu–se do que Planck chamou de “princípio da desordem elementar”, o que lhe permitiu derivar a lei de Wien de uma série de suposições sobre a entropia de um oscilador ideal, criando o que foi referido como a lei de Wien-Planck., Logo se descobriu que as provas experimentais não confirmaram a nova lei, para a frustração de Planck. Planck revisou sua abordagem, derivando a primeira versão da famosa lei de radiação do corpo negro de Planck, que descreveu o espectro de corpo negro observado experimentalmente bem. Foi proposto pela primeira vez em uma reunião do DPG em 19 de outubro de 1900 e publicado em 1901. Esta primeira derivação não incluiu quantização de energia, e não usou mecânica estatística, a que ele manteve uma aversão., Em novembro de 1900 Planck revisou esta primeira abordagem, baseando-se na interpretação estatística de Boltzmann da Segunda Lei da termodinâmica como uma forma de ganhar uma compreensão mais fundamental dos princípios por trás de sua lei de radiação. Como Planck estava profundamente desconfiado das implicações filosóficas e físicas de tal interpretação da abordagem de Boltzmann, seu recurso a eles foi, como ele mais tarde disse, “um ato de desespero … Eu estava pronto para sacrificar qualquer uma das minhas convicções anteriores sobre física”.,
O princípio fundamental por trás de sua nova derivação, apresentada à DPG, em 14 de dezembro de 1900, foi a suposição, agora conhecido como o postulado de Planck, que a energia eletromagnética pode ser emitido apenas na forma quantizada, em outras palavras, a energia só poderia ser um múltiplo de uma unidade elementar:
E = h ν {\displaystyle E=h\nu }
, onde h é a constante de Planck, também conhecido como Planck ação quântica (introduzida já em 1899), e ν é a freqüência da radiação. Note – se que as unidades elementares de energia aqui discutidas são representadas por hv e não simplesmente Por ν., Os físicos agora chamam estes fotões quanta, e um fotão de frequência ν terá sua própria energia específica e única. A energia total nessa frequência é então igual a hv multiplicada pelo número de fótons nessa frequência.
Planck em 1918, ano em que recebeu o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho sobre a teoria quântica
No primeiro Planck considerou que a quantização foi apenas “uma questão puramente formal suposição … na verdade, não pensei muito nisso …,”; hoje em dia, esta suposição, incompatível com a física clássica, é considerado como o nascimento da física quântica e a maior realização intelectual de Planck carreira (Ludwig Boltzmann havia discutido em um artigo teórico, em 1877, a possibilidade de que os estados de energia de um sistema físico pode ser discretos). A descoberta da constante de Planck permitiu-lhe definir um novo conjunto universal de unidades físicas (como o comprimento de Planck e a massa de Planck), todas baseadas em constantes físicas fundamentais em que grande parte da teoria quântica é baseada., Em reconhecimento à contribuição fundamental de Planck para um novo ramo da física, foi agraciado com o Nobel de Física de 1918.posteriormente, Planck tentou entender o Significado de quanta de energia, mas sem sucesso. “As minhas tentativas infalíveis de reintegrar a acção quântica na teoria clássica prolongaram-se por vários anos e causaram-me muitos problemas., Mesmo vários anos depois, outros físicos como Rayleigh, Jeans e Lorentz estabeleceram a constante de Planck para zero, a fim de se alinhar com a física clássica, mas Planck sabia bem que esta constante tinha um valor não zero preciso. “Eu sou incapaz de entender a teimosia de Jeans – ele é um exemplo de um teórico como nunca deveria existir, o mesmo que Hegel era para a filosofia. Tanto pior para os factos se não se encaixarem.”
Max Born escreveu sobre Planck: “ele era, por natureza, uma mente conservadora; ele não tinha nada do revolucionário e era completamente cético sobre especulações., No entanto, a sua crença na força convincente do raciocínio lógico a partir dos factos era tão forte que ele não hesitou em anunciar a ideia mais revolucionária que alguma vez abalou a física.”
Einstein and the theory of relativityEdit
In 1905, the three epochal papers by Albert Einstein were published in the journal Annalen der Physik. Planck foi um dos poucos que imediatamente reconheceu o significado da teoria da relatividade especial. Graças à sua influência, esta teoria foi logo amplamente aceita na Alemanha., Planck também contribuiu consideravelmente para estender a teoria da relatividade especial. Por exemplo, ele reformulou a teoria em termos de ação clássica.a hipótese de Einstein do quantum de luz (fótons), baseada na descoberta de Heinrich Hertz em 1887 (e mais investigação por Philipp Lenard) do efeito fotoelétrico, foi inicialmente rejeitada por Planck. Ele não estava disposto a descartar completamente a teoria de Maxwell da eletrodinâmica., “A teoria da luz seria lançada não por décadas, mas por séculos, na era em que Christiaan Huygens ousou lutar contra a poderosa teoria das emissões de Isaac Newton …”
In 1910, Einstein pointed out the anomalous behavior of specific heat at low temperatures as another example of a phenomenon which desafies explanation by classical physics. Planck e Nernst, procurando esclarecer o número crescente de contradições, organizaram a Primeira Conferência Solvay (Bruxelas, 1911). Nessa reunião, Einstein foi capaz de convencer Planck.,Enquanto isso, Planck tinha sido nomeado decano da Universidade de Berlim, pelo qual era possível para ele chamar Einstein para Berlim e estabelecer uma nova cátedra para ele (1914). Logo os dois cientistas se tornaram amigos próximos e se encontraram frequentemente para tocar música juntos.,
Primeiro Mundo WarEdit
No início da Primeira Guerra Mundial Planck aprovou o entusiasmo geral do público, por escrito, de que, “Além de muito que é horrível, há também muito que inesperadamente é grande e bela: a solução suave de mais difícil doméstica problemas políticos pela unificação de todas as partes (e) … a exaltação de tudo o que é bom e nobre.no entanto, Planck absteve-se dos extremos do nacionalismo., Em 1915, em uma época em que a Itália estava prestes a se juntar às potências Aliadas, ele votou com sucesso para um artigo científico da Itália, que recebeu um prêmio da Academia Prussiana de ciências, onde Planck foi um dos quatro presidentes permanentes.Planck também assinou o infame “Manifesto dos 93 intelectuais”, um panfleto de propaganda de guerra polêmica (enquanto Einstein manteve uma atitude estritamente pacifista que quase levou à sua prisão, apenas sendo poupado graças à sua cidadania suíça).,nos turbulentos anos pós-guerra, Planck, agora a mais alta autoridade da física alemã, lançou o slogan “perseverar e continuar trabalhando” para seus colegas.em outubro de 1920, ele e Fritz Haber estabeleceram o Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft (Organização De Emergência da ciência alemã), com o objetivo de fornecer apoio financeiro para a pesquisa científica. Uma parte considerável do dinheiro que a organização distribuiria foi arrecadada no exterior.,Planck também ocupou cargos de liderança na Universidade de Berlim, na Academia Prussiana de Ciências, na sociedade física Alemã e na sociedade Kaiser Wilhelm (que se tornou a Sociedade Max Planck em 1948). Durante esse tempo, as condições econômicas na Alemanha eram tais que ele dificilmente foi capaz de realizar pesquisas. Em 1926, Planck tornou-se um membro estrangeiro da Real Academia de Artes e Ciências dos Países Baixos.,durante o período Entre-Guerras, Planck tornou-se membro do Deutsche Volks-Partei (Partido Popular alemão), o partido do laureado com o Prêmio Nobel da Paz Gustav Stresemann, que aspirava a objetivos liberais para a política doméstica e um pouco revisionistas para a política em todo o mundo.Planck discordou da introdução do sufrágio universal e mais tarde expressou a opinião de que a ditadura nazista resultou da “ascensão do governo das multidões”.
o Quantum mechanicsEdit
Da esquerda para a direita: W. Nernst, A. Einstein, M., Planck, R. A. Millikan e von Laue em um jantar dado por von Laue, em Berlim, em 11 de novembro de 1931
No final da década de 1920, Bohr, Heisenberg e Pauli, elaborou a interpretação de Copenhague da mecânica quântica, mas ele foi rejeitado por Planck, e por Schrödinger, Laue, e Einstein também. Planck esperava que a mecânica das ondas logo tornaria a teoria quântica—seu próprio filho—desnecessária. No entanto, não era esse o caso. Mais trabalho só cimentou a teoria quântica, mesmo contra as suas revulsões filosóficas e de Einstein., Planck experimentaram a verdade de sua própria observação anterior de sua luta com os mais velhos pontos de vista em seus anos mais jovem: “Uma nova verdade científica não triunfo convencendo seus oponentes e fazendo-os ver a luz, mas porque seus oponentes eventualmente morrem, e uma nova geração cresce que está familiarizado com ele.”
ditadura nazista e o Segundo Mundo WarEdit
quando os nazistas chegaram ao poder em 1933, Planck tinha 74 anos. Ele testemunhou muitos amigos judeus e colegas expulsos de suas posições e humilhados, e centenas de cientistas emigraram da Alemanha Nazista., Mais uma vez ele tentou “perseverar e continuar trabalhando” e perguntou aos cientistas que estavam considerando a emigração para permanecer na Alemanha. No entanto, ele ajudou seu sobrinho, O economista Hermann Kranold, a emigrar para Londres depois de sua prisão. Ele esperava que a crise diminuísse em breve e que a situação política melhorasse.,
Otto Hahn perguntou Planck para reunir conhecido alemão professores, a fim de emitir uma proclamação pública contra o tratamento dos Judeus professores, mas Planck respondeu: “Se você é capaz de reunir, hoje, 30 de tais senhores, depois de amanhã 150 outros vão vir e falar contra ela, porque eles estão ansiosos para assumir as posições dos outros. Sob a liderança de Planck, a sociedade Kaiser Wilhelm (KWG) evitou um conflito aberto com o regime nazista, exceto no que diz respeito ao judeu Fritz Haber., Planck tentou discutir o assunto com o recentemente nomeado Chanceler da Alemanha Adolf Hitler, mas não teve sucesso, como para Hitler “os judeus são todos comunistas, e estes são meus inimigos. No ano seguinte, 1934, Haber morreu no exílio.um ano depois, Planck, tendo sido presidente da KWG desde 1930, organizou em um estilo um encontro comemorativo oficial para Haber. Ele também conseguiu secretamente habilitar uma série de cientistas judeus a continuar trabalhando em institutos da KWG por vários anos., Em 1936, seu mandato como presidente da KWG terminou, e o governo nazista pressionou-o a abster-se de buscar outro mandato.à medida que o clima político na Alemanha se tornou gradualmente mais hostil, Johannes Stark, proeminente expoente da Deutsche Physik (“física alemã”, também chamada de “Física Ariana”) atacou Planck, Sommerfeld e Heisenberg por continuar a ensinar as teorias de Einstein, chamando-os de “judeus brancos”. O “Hauptamt Wissenschaft” (escritório do governo nazista para a ciência) iniciou uma investigação sobre a ascendência de Planck, alegando que ele era “1/16 judeu”, mas Planck mesmo negou.,
o túmulo de Max Planck em Göttingen
em 1938 Planck celebrou o seu 80º aniversário. O DPG realizou uma celebração, durante a qual a medalha Max-Planck (fundada como a mais alta medalha pelo DPG em 1928) foi concedida ao físico francês Louis De Broglie. No final de 1938, a Academia Prussiana perdeu sua independência restante e foi tomada pelos nazistas (Gleichschaltung). Planck protestou renunciando à sua presidência., Ele continuou a viajar com frequência, dando inúmeras palestras públicas, como sua palestra sobre religião e Ciência, e cinco anos depois ele estava suficientemente apto para escalar picos de 3.000 metros nos Alpes.durante a Segunda Guerra Mundial, o número crescente de bombardeios aliados contra Berlim forçou Planck e sua esposa a deixar temporariamente a cidade e viver no campo. Em 1942 escreveu: “em mim cresceu um desejo ardente de perseverar nesta crise e viver o suficiente para ser capaz de testemunhar o ponto de viragem, o início de uma nova ascensão., Em fevereiro de 1944, sua casa em Berlim foi completamente destruída por um ataque aéreo, aniquilando todos os seus registros científicos e correspondência. Sua retirada rural foi ameaçada pelo rápido avanço dos exércitos aliados de ambos os lados.em 1944, Erwin, filho de Planck, foi preso pela Gestapo após a tentativa de assassinato de Hitler em 20 de julho. Ele foi julgado e condenado à morte pelo Tribunal do Povo em outubro de 1944. Erwin foi enforcado na prisão de Plötzensee em janeiro de 1945. A morte de seu filho destruiu grande parte da vontade de Planck de viver., Após o fim da guerra Planck, sua segunda esposa, e seu filho com ela foram levados para um parente em Göttingen, onde Planck morreu em 4 de outubro de 1947. Seu túmulo está situado no antigo Stadtfriedhof (Cemitério da cidade) em Göttingen.