Σαν σήμερα, 14 Δεκεμβρίου 1900, ο Γερμανός φυσικός Max Planck «γέννησε» την κβαντική θεωρία, ανακοινώνοντας την υπόθεση του φωτεινού κβάντου.
Ότι δηλαδή η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία -άρα και το φως- δεν έχει τον συνεχή χαρακτήρα που προέβλεπε η κλασική φυσική, αλλά αποτελείται από μικροσκοπικά αδιαίρετα «πακέτα» ενέργειας, ή κβάντα. Αυτά που αποκαλούμε σήμερα φωτόνια.
Μια υπόθεση την οποία ο ίδιος ο Πλανκ χαρακτήρισε ως μια «πράξη απελπισίας» αντίθετη με όλες τις μέχρι τότε απόψεις και πεποιθήσεις του για τη φυσική. Γι’ αυτό και αφιέρωσε ένα μεγάλο μέρος από τη μετέπειτα ζωή του για να εξηγήσει το «καταραμένο κβάντο» με καθαρά κλασικούς όρους.
Εν τούτοις το κβάντο θα παραμείνει στη φυσική ως μία από τις θεμελιωδέστερες ανακαλύψεις όλων των εποχών. Και ο Πλανκ θα τιμηθεί γι’ αυτό με το βραβείο Νομπέλ του 1918.
(Στ. Τραχανάς)
Μιας και το ανέφερες (και πολύ καλά έκανες δηλαδή
) να το αναπτύξουμε λίγο παραπάνω ......
Ένα από τα σημαντικά προβλήματα στο χώρο της Φυσικής προς τα τέλη του 19ου και αρχές του 20ου αιώνα ήταν η θεωρητική ερμηνεία του φάσματος εκπομπής ακτινοβολίας ενός μαύρου σώματος. Η συνήθης ορολογία, αναφέρεται σε "Μελανό" σώμα, το οποίο αποτελεί εξιδανίκευση ενός υλικού σώματος ως ιδανικού απορροφητή αλλά και πομπού ακτινοβολίας.
Ένα μελανό σώμα μπορεί πειραματικά να προσεγγιστεί με ιδιαίτερα μεγάλη ακρίβεια, οπότε και να μετρηθεί αντίστοιχα το φάσμα εκπομπής ακτινοβολίας το οποίο το χαρακτηρίζει για μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Το φάσμα αυτό, είναι ένα γράφημα που παρουσιάζει ουσιαστικά την εξάρτηση της έντασης της ακτινοβολίας που εκπέμπεται ως προς το μήκος κύματος της ακτινοβολίας αυτής.
Μέχρι την ενασχόληση του Planck με το θέμα, υπήρχαν διάφορες θεωρητικές προσεγγίσεις, οι οποίες μπορούσαν να ερμηνεύσουν με ικανοποιητικό τρόπο τα πειραματικά δεδομένα είτε στις περιοχές μικρών μηκών κύματος (αποτυγχάνοντας παταγωδώς για τις περιοχές μεγάλων μηκών κύματος) είτε το αντίστροφο.
Το ενοχλητικό με το όλο θέμα, ήταν πως η μαθηματική μορφή συνάρτησης που περιέγραφε το φάσμα ήταν γνωστή από τα πειραματικά δεδομένα, απλά δεν μπορούσε κανείς να προσδιορίσει το φυσικό μηχανισμό από τον οποίο προέκυπτε.
Τελικά, ο Planck, στα πλαίσια της έρευνάς του, δοκίμασε και την ιδέα της μεταφοράς ενέργειας από την ακτινοβολία που εκπέμπεται με ασυνεχή τρόπο και όχι σε οποιαδήποτε τιμή ή ποσότητα όπως υπέθετε η επιστημονική κοινότητα μέχρι τότε. Η θεωρία που προέκυψε, ως συνδυασμός των μέχρι τότε προσεγγίσεων αλλά και της εκπομπής ενέργειας σε "πακέτα" παρουσίαζε ουσιαστικά απόλυτη συμφωνία με τις πειραματικές μετρήσεις.
Η τελική μορφή της μαθηματικής σχέσης που περιγράφει το φάσμα εκπομπής ενός μελανού σώματος, ως συνάρτηση και της θερμοκρασίας πλέον, είναι:
Με τον τρόπο αυτό προέκυψε σταδιακά η ιδέα των κβαντισμένων ποσοτήτων, αν και ο ίδιο ο εισηγητής της ποτέ δεν εξοικειώθηκε με αυτή. Ο Planck, όπως και πολλοί άλλοι φυσικοί προσπάθησαν να δείξουν για αρκετά χρόνια, πως οι ιδέες της κβαντικής Φυσικής όπως διαμορφώθηκαν στα μετέπειτα έτη, οφείλονται σε κάποιου είδους ελλειπή περιγραφή της φύσης η οποία θα μπορούσε να αποφευχθεί.
Ιδού και μια φωτό του: