Max Planck: der Vater der Quantentheorie

Eine Kindheit in einer intellektuellen Familie

Geboren am 23. April 1858 in Kiel im Herzogtum Holstein (damals unter dänischer Herrschaft),Max Karl Ernst Ludwig Planck(1858-1947) wuchs in einer Familie von Intellektuellen und Juristen auf. Sein Vater, Julius Wilhelm Planck, ist Professor für Staatsrecht und sein Großvater, Gottlieb Jakob Planck, war Theologe.

Bildungsweg:

• 1867-1874: Gymnasium am Maximiliansgymnasium in München
• 1874-1877: Studium der Physik an der Universität München
• 1877-1878: Studium an der Universität Berlin unter der Leitung von Hermann von Helmholtz und Gustav Kirchhoff
• 1879: Verteidigt seine Doktorarbeit über den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik
• 1880: Habilitation mit einer Arbeit über die Gleichgewichtszustände isotroper Körper

Die Quantenrevolution (1900)

Im Dezember 1900 stellte Planck seine revolutionäre Theorie vorWirkungsquantuman die Deutsche Physikalische Gesellschaft:

• Problem gelöst: „Ultraviolette Katastrophe“ in der Schwarzkörperstrahlung
• Hypothese: Energie wird nicht kontinuierlich, sondern in diskreten Paketen (Quanten) abgegeben
• Plancks Formel: \( E = h\nu \) wobei \( h \) die Plancksche Konstante ist (\( 6.62607015 \times 10^{-34} \) J⋅s)
• Plancksches Gesetz für Schwarzkörperstrahlung: $$ B_\nu(T) = \frac{2h\nu^3}{c^2} \frac{1}{e^{h\nu/kT} - 1} $$

Diese Entdeckung markierte die Geburtsstunde der Quantenphysik und brachte ihm 1918 den Nobelpreis für Physik ein.

Wichtige Beiträge zur Physik

1. Thermodynamik

Vor seiner Arbeit über Quanten leistete Planck grundlegende Beiträge zur Thermodynamik:

• 1879: Dissertation über das zweite Prinzip der Thermodynamik
• 1882: Konzept vonIrreversibilitätin thermodynamischen Prozessen
• 1897: Arbeiten an derEntropieund seine statistische Interpretation
• Entwicklung des Begriffs vonthermodynamisches Potential

2. Quantentheorie

Nach seiner Entdeckung im Jahr 1900 entwickelte Planck die Quantentheorie weiter:

• 1906: Einführung des Konzepts vonWirkungsquantumals Grundkonstante
• 1908: Formuliert die Hypothese vonLichtquant(Vorläufer von Photonen)
• 1911: Erste Solvay-Konferenz zur Quantentheorie
• 1913: Unterstützt Niels Bohrs Arbeit über das Wasserstoffatom

3. Wissenschaftsphilosophie

Planck interessiert sich auch für die Wissenschaftsphilosophie:

• Gedanken zur Natur der physischen Realität
• Debatten mit Einstein über Determinismus und Indeterminismus
• Arbeitet über die Beziehung zwischen Wissenschaft und Religion
• Konzept der „physikalischen Realität“, unabhängig vom Beobachter

Akademische Karriere und Verpflichtungen

Beruflicher Hintergrund:

• 1885-1889: Privatdozent an der Universität München
• 1889-1892: Außerordentlicher Professor an der Universität Kiel
• 1892-1926: Professor für theoretische Physik an der Universität Berlin
• 1912-1938: Ständiger Sekretär der Preußischen Akademie der Wissenschaften
• 1930-1937: Präsident der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (Vorläufer der Max-Planck-Gesellschaft)

Wissenschaftliches und soziales Engagement:

• Förderung der Grundlagenforschung in Deutschland
• Förderung junger Physiker (u.a. Einstein, Bohr, Heisenberg)
• Diskreter Widerstand gegen das NS-Regime (Schutz jüdischer Kollegen)
• Wiederaufbau der deutschen Wissenschaft nach dem Zweiten Weltkrieg

Persönliches Leben und Prüfungen

Plancks Leben ist von persönlichen Prüfungen geprägt:

• 1909: Tod seiner ersten Frau Marie Merck (gestorben im Kindbett)
• 1916: Tod seines ältesten Sohnes Karl während der Schlacht um Verdun
• 1917: Tod seiner Zwillingstöchter Emma und Grete an Tuberkulose
• 1944: Zerstörung seines Hauses durch alliierte Bombenangriffe
• 1945: Tod seines zweiten Sohnes Erwin, der wegen seiner Beteiligung am Angriff auf Hitler hingerichtet wurde

Trotz dieser Tragödien blieb Planck bis zu seinem Tod am 4. Oktober 1947 in Göttingen wissenschaftlich aktiv.

Wissenschaftliches Erbe und Nachwelt

Plancks Erbe ist immens:

• Begründer der Quantenphysik, Grundlage von:
  • Quantenmechanik
  • Atom- und Molekularphysik
  • Festkörperphysik
  • Teilchenphysik
• Posthume Ehrungen:
  • DortPlanck-Konstante\(h\) ist nach ihm benannt
  • DortMax-Planck-Gesellschaftzur Förderung der Wissenschaft
  • DERMax-Planck-PreisTheoretische Physik
  • Der Asteroid(1069) Planckia
  • Der SatellitPlanckder ESA (2009-2013) für die Untersuchung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds

Einstein sagte über Planck: „Er war ein Mann, dem die wissenschaftliche Wahrheit wichtiger war als alles andere, und dessen Persönlichkeit sich durch äußere Schwierigkeiten nicht erschüttern ließ.“