マックス・プランク：量子論の父

知的な家庭で過ごした子供時代

1858年4月23日、ホルシュタイン公国（当時はデンマーク統治下）のキールで生まれた。マックス・カール・エルンスト ルートヴィヒ・プランク(1858-1947) 知識人と弁護士の家族の中で育ちました。 彼の父、ユリウス・ヴィルヘルム・プランクは憲法学の教授であり、祖父、ゴットリーブ・ヤコブ・プランクは神学者でした。

学歴:

• 1867～1874年: ミュンヘンのマクシミリアン体育館で中等教育を受ける
• 1874～1877年: ミュンヘン大学で物理学を学ぶ
• 1877-1878: ヘルマン・フォン・ヘルムホルツとグスタフ・キルヒホッフの指導の下、ベルリン大学で研究
• 1879年: 熱力学の第二法則に関する博士論文を擁護する
• 1880年：等方性物体の平衡状態に関する論文でハビリテーションの資格を取得

量子革命 (1900)

1900 年 12 月、プランクは次のような革命理論を発表しました。行動量子ドイツ物理学会へ:

• 解決された問題: 黒体放射線における「紫外線の大惨事」
• 仮説: エネルギーは連続的に放出されるのではなく、個別のパケット (量子) として放出されます。
• プランクの公式: \( E = h\nu \) ここで、 \( h \) はプランク定数 (\( 6.62607015 \times 10^{-34} \) J⋅s) です。
• 黒体放射に関するプランクの法則: $$ B_\nu(T) = \frac{2h\nu^3}{c^2} \frac{1}{e^{h\nu/kT} - 1} $$

この発見は量子物理学の誕生を示し、1918 年にノーベル物理学賞を受賞しました。

物理学への主な貢献

1. 熱力学

プランクは量子の研究に先立って、熱力学に基本的な貢献をしました。

• 1879年: 熱力学の第二原理に関する論文
• 1882年: の概念不可逆性熱力学的プロセスにおいて
• 1897: に取り組むエントロピとその統計的解釈
• という概念の発展熱力学的ポテンシャル

2. 量子論

1900 年の発見の後、プランクは量子論をさらに発展させました。

• 1906年: の概念を導入行動量子基本定数として
• 1908年: という仮説を立てる。光の量子(光子の前駆体)
• 1911: 量子論に関する最初のソルベイ会議
• 1913年: ニールス・ボーアの水素原子に関する研究を支持

3. 科学哲学

プランクは科学哲学にも興味を持っています。

• 物理的現実の性質についての考え
• 決定論と非決定論に関するアインシュタインとの議論
• 科学と宗教の関係についての作品
• 観察者から独立した「物理的現実」の概念

学歴と取り組み

専門的な経歴:

• 1885～1889年: ミュンヘン大学のPrivatdozent (講師)
• 1889-1892: キール大学の助教授
• 1892-1926: ベルリン大学理論物理学教授
• 1912～1938年: プロイセン科学アカデミー常任書記
• 1930～1937年：カイザー・ヴィルヘルム協会会長（マックス・プランク協会の先祖）

科学的および社会的取り組み:

• ドイツにおける基礎研究の推進
• 若手物理学者（アインシュタイン、ボーア、ハイゼンベルグなど）への支援
• ナチス政権に対する控えめな抵抗（ユダヤ人の同僚の保護）
• 第二次世界大戦後のドイツ科学の復興

私生活と試練

プランクの生涯は個人的な試練によって特徴づけられました。

• 1909年：最初の妻マリー・メルクの死（出産時に死亡）
• 1916年：ヴェルダンの戦いで長男カールが死去。
• 1917年：双子の娘エマとグレーテが結核で死亡
• 1944: 連合軍の爆撃で自宅が破壊される
• 1945年: 次男エルヴィンの死、ヒトラーに対する攻撃に参加した罪で処刑される

これらの悲劇にもかかわらず、プランクは 1947 年 10 月 4 日にゲッティンゲンで亡くなるまで科学的に活動を続けました。

科学遺産と後世

プランクの残した功績は計り知れません。

• 量子物理学の創始者、基礎:
  • 量子力学
  • 原子および分子物理学
  • 固体物理学
  • 素粒子物理学
• 死後の追悼:
  • そこにはプランク定数\(h\) は彼の名前にちなんで名付けられました
  • そこにはマックス・プランク協会科学の促進のために
  • ザマックス・プランク賞理論物理学
  • 小惑星(1069)プランキア
  • 衛星プランク宇宙マイクロ波背景放射の研究のための ESA (2009-2013)

アインシュタインはプランクについて、「彼は科学的真実が何よりも大切であり、外的困難によってその人格が揺るがされることのない人物だった」と述べた。