Max Karl Ernst Ludwig Planck (Kiel, 1858. április 23. – Göttingen, 1947. október 4.) Nobel-díjas német fizikus, a kvantummechanika megalapítója. Albert Einstein mellett ő rakta le a modern fizika alapjait.
Amennyire sikeres volt a tudományos életben, a magánéletében olyan súlyos csapások érték. Túlélte mind a négy első házasságából származó gyermekét. Utolsó élő gyermekét, Erwin fiát például azért végezték ki, mert részt vett az Adolf Hitler ellen 1944. július 20-án megkísérelt merénylet előkészítésében. A második világháborúban lebombázták a házát, mégis egészen haláláig részt vett a tudományos életben, előadásokat tartott, cikkeket publikált. Róla nevezték el a Planck-hosszt és a Planck-állandót.
Származása, fiatalsága bélyeg|bal|Kézírása tízéves korában bélyegkép|balra|Planck diákként (1878) Hagyományos értelmiségi családból származott. Dédapja, Gottlieb Jakob Planck (1751–1833) és nagyapja, Heinrich Ludwig Planck (1785–1831) is teológus professzorok voltak Göttingenben, apja, Wilhelm Johann Julius von Planck (1817–1900) jogász professzor Kielben és Münchenben, nagybátyja, Gottlieb Planck (1824–1907) ugyancsak jogász Göttingenben, a Német Polgári Törvénykönyv (BGB) egyik érdemi alapítója.
1858. április 23-án, Johann Julius Wilhelm von Planck és második felesége, Emma Patzig (1821–1914) gyermekeként született Kielben, és a Szt. Miklós-egyházközség kézzel írott bejegyzése szerint eredetileg a Marx keresztnevet kapta (a Markus egy régies változata, vagy ez talán csak íráshiba). Négy édestestvére volt (Hermann, Hildegard, Adalbert és Otto), meg két féltestvére (Hugo és Emma) apja első házasságából. Élete első éveit Kielben töltötte, amíg a család 1867-ben Münchenbe nem költözött. Ott a Maximilian Gimnáziumban osztálytársa volt Oskar von Miller, a Deutsches Museum későbbi alapítója.
Mélyen érdekelte a nyelvészet, emellett tehetséges zenész volt, főleg zongoristaként. Játszott továbbá hegedűn, csellón és énekórákra is járt. Komponált dalokat és egy operettet (1876-ban a Müncheni Akadémiai Énekegyletnek).
Már a gimnázium felsőbb osztályaiban is foglalkozott a tananyagot messze meghaladó fizikai kérdésekkel. 16 évesen elvégezte az iskolát, és ekkor el kellett döntenie, hogy filológus, fizikus vagy zongoraművész legyen-e. Minden különösebb lelkesedés nélkül választotta a fizikusi pályát, mert úgy gondolta, hogy képességeinek ez felel meg a leginkább. A müncheni Lajos–Miksa Egyetem matematika–fizika fakultására ment.HVG: 150 éve született Max Planck
Munkássága Tanulmányai A fizikaprofesszora, Philipp von Jolly azzal a megjegyzéssel hűtötte az elméleti fizika iránti érdeklődését, hogy „ebben a tudományágban már szinte mindent felfedeztek, és már csak néhány jelentéktelen lyukat kell betömni” – abban az időben sok fizikus gondolta így. Planck szerény maradt: „Nem kergetem azt a vágyat, hogy egy új világot fedezzek fel, csupán csak a fizikai tudomány meglévő alapjait kívánom megérteni, talán még jobban elmélyíteni.”Planck, Vom Relativen zum Absoluten, Naturwissenschaften 13. kötet, 1925, 52–59. o. Egész tudományos pályafutása alatt csak Jollynál próbálkozott kísérletekkel (a hidrogén diffúzióját vizsgálta felhevült platinán át), de hamar az elméleti fizika felé fordult.
Matematikaprofesszorai L. Siedel és G. Bauer voltak. A hároméves alapképzés után 1877-ben a Berlinbe ment, és a híres fizikusoknál, Hermann Ludwig von Helmholtznál, és Gustav Robert Kirchhoffnál, valamint a matematikus Karl Weierstrassnál tanult. Helmholtzról feljegyezte: „… soha sem igazán felkészült, akadozva beszél, állandóan elszámolja magát, untatja a hallgatóját”, Kirchhoffról: „… gondosan kidolgozott előadás, de száraz és egyhangú”. Helmholtzcal ennek ellenére rövidesen szívélyes barátságot kötött. Emellett főként magántanulmányokkal, Rudolf Clausius feljegyzéseiből képezte magát; ennek a befolyásnak köszönhetően lett első munkaterülete a hőtan.
A termodinamika második főtételének magyarázata 1878 októberében a müncheni Lajos–Miksa Egyetemen letette tanári vizsgáit, 1879 februárjában benyújtotta a disszertációját „A mechanikai hőtan második főtétele” címmel – ez a mai szemmel igen jelentős munkában és az ezt követő dolgozataiban megmutatta, hogy az entrópia ismeretéből miként adódnak a fizikai és kémiai egyensúly törvényei, korának tudományos közéletére azonban semmilyen hatással nem volt. 1880-ban készült el habilitációs írása, az „Izotróp testek egyensúlyi állapota különböző hőmérsékleteken”.
A habilitáció után állástalan magántanár volt Münchenben, és felkérésre várt. Bár a szakma eleinte nem vett róla tudomást, folytatta hőtani munkáját, és egymás után fejlesztette ki ugyanazokat a termodinamikai képleteket, mint Josiah Willard Gibbs, anélkül, hogy erről a párhuzamosságról tudott volna. Munkásságában központi szerepet játszott az entrópia Rudolf Clausius által bevezetett fogalma.
1885 áprilisában a Kieli Egyetemre hívták rendkívüli egyetemi tanárnak, hogy elméleti fizikát tanítson. Éves keresete 2000 márka körüli volt. További dolgozatokat írt az entrópiáról és annak jelentőségéről főként a fizikai kémiában. Svante August Arrhenius elektrolitikus disszociációs elméletére sikeres termodinamikai indoklást adott, de azt Arrhenius elutasította. Planck az atomhipotézis kritikus vitájával folytatta munkáját.
1884-ben részt vett a göttingeni egyetem filozófiai (bölcsészettudományi) kara által az 1887-es évre kiírt, „Az energia lényegéről” című versenyen. Tanulmánya, Az energiamegmaradás alapelve második díjat nyert, az első díjat nem adták ki. 1889 áprilisában Helmholtz közbenjárására Berlinbe hívták Kirchhoff utódjának; 1889-ben lett ott az elméleti fizika professzora – először mint rendkívüli egyetemi tanár.
Korai berlini évek Kutató munkának egy érdeklődésétől meglehetősen messze eső feladatot kapott: egy frissen épített, természetes tiszta skálájú harmóniumon kellett akusztikai vizsgálatokat végeznie. Ebben a témakörben is sikerült maradandót alkotnia: megcáfolta azt a mindezek ellenére máig is rendszeresen hangoztatott tévhitet, hogy fülünk az egyenletesen temperált skálát mindig előnyben részesíti a természetes hangskálával szemben. Kifejtette, hogy e tévedés oka valószínűleg a megszokás, hiszen a temperált skálát Bach előtt nem ismerték.
1892-ben rendes egyetemi tanárrá nevezték ki. Éves keresete ekkor 6200 márka körül volt (plusz körülbelül 1000 márka tiszteletdíj és részesedés). 1894-ben a Porosz Tudományos Akadémia fizika–matematikai osztályának rendes tagjává választották. (1912-től negyed századon át ő volt az osztály örökös titkára).
Amikor visszatért hőtani tanulmányaihoz, a tárgykörrel foglalkozó fizikusokat erősen megosztotta az a kérdés, hogy tökéletes-e az analógia a hő leadása (a tárgyak hőmérsékletének csökkenése) és a tárgyak leesése között. Planck már doktori disszertációjában bizonyította, hogy az energiafajták között a hő helyzete különleges: a természetes hőátadás megfordíthatatlan folyamat (a termodinamika második főtételének lényege az entrópia állandó növekedése). Világos érvelése ellenére a vitát nem ő döntötte el, hanem a lényegesen nagyobb tekintélyű Ludwig Boltzmann és az általa kidolgozott H-teoréma. A Boltzmann-féle kinetikus gázelmélet lényegét azonban senki sem értette meg jobban Plancknál, aki asszisztensével, Zermelóval ki tudta fejteni ennek valódi fizikai tartalmát.
Oktatómunkája Elméleti fizikából tartott, hatszemeszteres előadássorozata Lise Meitner szerint „józan, egy kicsit személytelen” volt. Egy angol hallgató (James R. Partington) szerint „nem használt jegyzeteket, de mégsem ejtett soha hibát, nem akadt el, a legjobb előadó, akit valaha hallgathattam“. Hallgatóságának száma az 1890-es 18-ról 1909-re 143-ra nőtt. „Mindig többen még álltak is a teremben az előadásán. Mivel az előadó terem jól fűtött és zárt volt, egyes hallgatók elájultak, de még ez sem zavarta az előadót“ (Partington).
„Iskolát” tulajdonképpen nem alapított – összesen mintegy 20 doktorandusza volt, többek között: Max Abraham 1897 (1875–1922) Moritz Schlick 1904 (1882–1936), a bécsi kör megalapítója Walther Meißner 1906 (1882–1974) Max von Laue 1906 (1879–1960), Nobel-díjas 1914-ben Fritz Reiche 1907 (1883–1960) Walter Schottky 1912 (1886–1976) Ernst Lamla (1888–1986) Walther Bothe 1914 (1891–1957), Nobel-díjas 1954-ben
1907-ben Bécsbe hívták Boltzmann tanszékére, ezt azonban visszautasította. Berlinben maradt, amit diákok fáklyás felvonulással köszöntek meg neki.
1926. október 1-én vonult nyugalomba; utóda Erwin Schrödinger lett.
A hősugárzás elméleti vizsgálata Belépett a Berlini Fizikai Társaságba. Erről az időről később így írt: „Akkor tulajdonképpen én voltam az egyetlen elméletekkel foglalkozó, ennél fogva nem volt könnyű dolgom, mert az entrópiámmal előálltam, ami akkor nem nagyon volt kedvelt, mert ez egy matematikai kísértet volt.” Később az ő kezdeményezésére alakult át a társaság Német Fizikai Társasággá (Deutsche Physikalische Gesellschaft – DPG).
1894-96 körül érdeklődését Otto Lummer és Ernst Pringsheim a Birodalmi Fizikai-Technikai Intézetben végzett mérései a feketetest-sugárzás felé fordították. Az addig elméleti alapon levezetett eloszlásfüggvények ugyanis csak a nagyon kis (Rayleigh–Jeans-törvény), illetve a nagyon nagy (Wien-törvény) frekvenciákra tudtak elfogadható közelítést adni. Planck a Berlini Fizikai Társaság 1900. október 19-i ülésén terjesztette elő saját, általános érvényű formuláját, amely speciális (határ)esetként magába foglalta a két korábbi elképzelést is. Az ülésen részt vett Heinrich Rubens kísérleti fizikus, a berlini egyetem fizikatanára is, aki még aznap éjjel egybevetette Planck képletét saját mérési eredményeivel, és nem talált ellentmondást. Világossá vált, hogy az új képlet tényleg alkalmas a hősugárzás eloszlásának eloszlására, csak az nem, hogy miért – a tapasztalati jellegű formulának nem voltak elméleti alapjai. Ezeket Planck újabb egyheti, megfeszített munkával találta meg, de ehhez szüksége volt Ludwig Boltzmann statisztikus mechanikájára. Ezt korábban mereven elutasította, így elutasította a termodinamika második főtételének tisztán statisztikai értelmezéseit is. Mégis „…a kétségbeesés egy pontján…én hajlandó voltam minden eddigi fizikai meggyőződésemet feladni…”. Végül a statisztikai megfontolások és Boltzmann eredményei vezették arra a forradalmi következtetésre, hogy az energia csak oszthatatlan elemi részecskék (kvantumok) formájában létezhet az
összefüggésnek megfelelően, (ahol a a hatáskvantum – h=6,63•10−34 Js – a pedig a sugárzás frekvenciája). Ez a kvantumhipotézis.
Az új elképzelésben, amelyben az energia nem folytonos függvény mentén, hanem diszkrét, az adott hullámhosszra jellemző adagokban változik, az entrópia Ludwig Boltzmann korábbi gondolatának megfelelően a sugárzó energiánál is a valószínűség mértékévé vált. Ezt a koherens sugárnyalábok energiájára Planck tanítványa, Max von Laue sikeresen bizonyította is. Az új eredményekről Planck 1900. december 14-én számolt be a Berlini Fizikai Társaságban – ezt a napot tekintik a kvantummechanika születésnapjának.
Az elmélet túlságosan újszerű volt a tudományos közvéleménynek, ezért kezdetben kevés figyelemre méltatták. Planck nem volt elégedett vele: „A kvantumhipotézis egy tisztán formális megállapítás, én magam tulajdonképpen nem sokat gondolkodtam rajta…”. Ma már ezt, a klasszikus fizikával semmiképpen sem összeegyeztethető hipotézist tekintjük legnagyobb tudományos teljesítményének. (Jegyezzük meg, hogy Ludwig Boltzmann egy 1877-ben írt elméleti munkájában már felvetette annak lehetőségét, hogy egy fizikai rendszer energiaszintjei diszkrét értékeket vesznek fel.)