Max Planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck (Kiel, 23 april 1858 – Göttingen, 4 oktober 1947) was een Duits natuurkundige. Voor zijn ontwikkeling van de kwantumtheorie ontving hij in 1918 de Nobelprijs voor de Natuurkunde.

[bewerk] Levensloop en wetenschappelijke carrière

Max Planck werd geboren in Kiel in het noorden van Duitsland als zoon van een professor in de rechten. Hij studeerde in München en Berlijn, waar hij in 1879 promoveerde. Na een periode waarin hij onder andere les gaf in München en Kiel, kreeg hij een aanstelling als professor in de theoretische natuurkunde in Berlijn (1889-1926) (volgens sommige bronnen tot 1928). In 1913 werd hij Rector van de Universiteit van Berlijn.

Hij verrichtte onderzoek naar de wetten van de thermodynamica en de uitstraling van energie door zwarte lichamen (black body radiation) en zocht naar de oplossing voor het probleem waar de klassieke natuurkunde niet uit kwam: hoe luidt de formule die het continue energieverloop beschrijft van een energie uitstralend lichaam. Het was al bekend dat de golflengte van elektromagnetische straling korter wordt naarmate de temperatuur van het lichaam stijgt. Wilhelm Wien vond in 1893 een formule voor de energiedistributie van straling vanuit zwarte lichamen, die gold voor het violette eind van het spectrum en John Rayleigh en James Jeans produceerden een formule voor het rode gebied, maar niemand kon een formule vinden die gold voor het hele spectrum. Zijn onderzoekingen brachten Planck er in 1900 toe de klassieke Newtoniaanse principes te verwerpen en een heel nieuw principe te introduceren, wat uiteindelijk resulteerde in de kwantumtheorie. Hij publiceerde zijn bevindingen in de verhandeling Zur Theorie des Gesetzes der Energie-Verteilung im Normal-Spektrum.

Plancks theorie komt erop neer dat energie wordt uitgestraald in kleine 'pakketjes' of eenheden, die hij quanta (kwanta) noemde, meervoud van het Latijnse quantum (kwantum), wat "hoeveelheid" betekent. Zijn idee was daarbij dat de hoeveelheid kwantumenergie en de hoeveelheid fotonen afhing van de golflengte van die straling: hoe korter de straling, hoe groter de energie per kwantum. De relatie tussen de stralingsfrequentie (aantal golven per seconde), de golflengte en de energie per kwantum legde hij vast in de vergelijking

$e = h . \nu \!$

waarbij $ν$ (de Griekse letter nu) staat voor de frequentie van de uitstraling of kwantumenergie en h voor een constante, later de Constante van Planck genoemd. Op Plancks grafsteen staat de waarde van h ingebeiteld: 6,626 × 10^-27 erg seconde, wat gelijk is aan 6,626 × 10^-34 joule.seconde. Met Plancks theorie kon ook worden vastgesteld dat een kwantum van violet licht tweemaal zoveel energie bevatte als een kwantum van rood licht en dat het dus meer energie zou kosten om violette kwanta te produceren dan rode kwanta. Met de kwantumtheorie lukte het om één nette, het hele spectrum omvattende formule te vinden voor uitstraling van energie door zwarte lichamen.

Groepsfoto van de Solvayconferentie 1927

A. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, Ed. Herzen, Th. De Donder, E. Schrödinger, E. Verschaffelt, W. Pauli, W. Heisenberg, R.H. Fowler, L. Brillouin,

P. Debye, M. Knudsen, W.L. Bragg, H.A. Kramers, P.A.M. Dirac, A.H. Compton, L. de Broglie, M. Born, N. Bohr,

I. Langmuir, M. Planck, M. Curie, H.A. Lorentz, A. Einstein, P. Langevin, Ch. E. Guye, C.T.R. Wilson, O.W. Richardson

Zijn ontdekking wordt door velen gezien als het begin van de 'moderne natuurkunde', tegenover die van de 'klassieke natuurkunde' daarvoor. Het ironische is dat Planck allerminst gecharmeerd was van het latere succes van 'zijn' kwantumtheorie. Vooral de statistische principes en de daarmee samenhangende onzekerheden, zoals samengevat door Werner Heisenberg en Erwin Schrödinger, bevielen hem niet. Evenals Albert Einstein was hij van mening dat de kwantumtheorie een 'tussenoplossing' was naar een meer 'klassieke' theorie van de mechanica waar geen statistische functies en onzekerheden bij nodig waren. Helaas voor beiden is dit nooit bewaarheid. Bij zijn overlijden was de kwantumtheorie de meest uitgeteste natuurkundige theorie ooit en iedere test bewees weer de geldigheid van haar grondvesten en uitgangspunten. Hij werd succesvol gebruikt om een heel scala van verschijnselen te verklaren, zoals het foto-elektrisch effect, de verspreiding van röntgenstralen, de baan van elektronen om de atoomkern, het gedrag van atomen en atoomkernen, en het Zeemaneffect.

[bewerk] Planck en Nazi-Duitsland

Max Planck was volgens velen de meest gerespecteerde Duitse wetenschapper van zijn tijd. Na de uitvaardiging van de anti-joodse rassenwetten in Nazi-Duitsland in 1935 verwachtten andere geleerden dan ook dat hij openlijk daartegen in verzet zou komen ter verdediging van de Duitse wetenschap. Tot grote teleurstelling van zijn collega's, waaronder Einstein en vele anderen waarmee Planck lange jaren had samengewerkt, deed hij dit niet. Hij liet geen publiek protest horen, hoewel hij Adolf Hitler er wel persoonlijk op aansprak, overigens zonder resultaat. Hierop verbraken veel van zijn vrienden de contacten. Ter verdediging van zijn houding kan aangevoerd worden dat Planck die immers in 1858 geboren was zijn opvoeding in het 19e eeuwse keizerlijke Duitsland gekregen had in een burgerlijk milieu. Hier was het erg ongebruikelijk dat men in opstand tegen de overheid kwam en hoogstens zich terugtrok uit het openbare leven als men het ergens niet mee eens was. Planck was te zeer doordrongen van deze 19e eeuwse normen en waarden om deze aan de kant te gooien. Aan de andere kant waren er ook Duitsers van zijn generatie die daar toch anders over dachten en menselijke waarden boven 'gehoorzaamheid aan de overheid' stelden. In de oorlog werd Planck getroffen door nog meer persoonlijk leed. Hij had steeds meer last van allerlei kwalen die gepaard gingen met zijn reeds hoge leeftijd. In februari 1944 werd zijn huis getroffen bij een bombardement. Hierbij brandde het tot de grond af en naast al zijn persoonlijke bezittingen gingen ook zijn hele wetenschappelijke archief samen met zijn tot die datum bijgehouden dagboeken verloren. Zijn geliefde zoon Erwin Planck werd lid van het Duitse verzet en deed mee aan de aanslag op Hitler op 20 juli 1944. Hij werd gevangengenomen, beschuldigd van verraad en door de Nazi's terechtgesteld. Hoewel verbitterd door deze tegenslagen probeerde Planck na de oorlog bij de geallieerden te pleiten voor een hernieuwde opstart van een 'beter' Duitsland. Zo nam hij nog eenmaal het voorzitterschap op zich van het Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft om het voortbestaan ervan te verzekeren. Max Planck overleed in 1947 te Göttingen op 89-jarige leeftijd. Verschillende onderzoeksinstituten op het gebied van de natuurkunde, verspreid over Duitsland en daarbuiten, dragen zijn naam. Het bekendste is de Max-Planck-Gesellschaft, het vroegere Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, te Berlijn en Göttingen.