Σαν σήμερα ... 1858, 160 χρόνια από τη γέννηση του Μαξ Πλανκ.

Μαξ Πλανκ

Σαν σήμερα, στις 23 Απριλίου 1858, γεννήθηκε στο Κίελο της Γερμανίας, ο πατέρας της Κβαντικής Θεωρίας, Max Karl Ernst Ludwig Planck (Μαξ Πλανκ). 

Ο Μαξ Πλανκ ήταν το έκτο παιδί του Johann Julius Wilhelm Planck, καθηγητή της Νομικής στα Πανεπιστήμια του Κιέλου και Μονάχου και το τέταρτο της δεύτερης συζύγου του, Emma Patzig. Ο προπάππος και ο παππούς του ήταν καθηγητές της Θεολογίας στο Πανεπιστήμιο του Γκέτινγκεν, ενώ ο θείος του Gottlieb Planck ήταν δικαστής. 

Το 1867 η οικογένεια Πλανκ μετακόμισε στο Μόναχο και ο Μαξ γράφτηκε στο περίφημο γυμνάσιο Königliches Maximilians, όπου είχε ως μαθηματικό τον Hermann Müller, ο οποίος του δίδαξε επίσης αστρονομία και μηχανική. Ο Πλανκ τελείωσε τη μέση εκπαίδευση σε ηλικία 16 ετών, έχοντας εξαιρετικό ταλέντο και στη μουσική: έπαιζε πιάνο, εκκλησιαστικό όργανο και βιολοντσέλο, τραγουδούσε και συνέθετε τραγούδια και όπερες. Παρόλα αυτά, αποφάσισε να σπουδάσει Φυσική.

Ο Πλανκ το 1878.

Ο καθηγητής της Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου, Philipp von Jolly, τον συμβούλευσε να ακολουθήσει κάποια άλλη επιστήμη, αφού κατά τη γνώμη του, στη Φυσική όλα σχεδόν είχαν ανακαλυφθεί. Ο Πλανκ του απάντησε ότι δεν επιθυμούσε να ανακαλύψει νέα πράγματα, απλώς να κατανοήσει τα ήδη γνωστά. Ξεκίνησε έτσι τις σπουδές του το 1874. Μετά από λίγα πειράματα (π.χ. μελέτη της διάχυσης του υδρογόνου σε υπέρθερμο λευκόχρυσο), ο Πλανκ στράφηκε οριστικά προς τη Θεωρητική Φυσική.

Το 1877 πήγε στο Βερολίνο για ένα χρόνο μελέτης με τους διάσημους φυσικούς Χέρμαν φον Χέλμχολτζ (Hermann von Helmholtz) και Γκούσταβ Κίρκοφ (Gustav Kirchhoff). Επίσης μελέτησε κοντά στον μαθηματικό Καρλ Βάιερστρας. Βρήκε τις διαλέξεις των Χέλμχολτζ και Κίρκοφ μάλλον βαρετές, ωστόσο απέκτησε φιλία με τον πρώτο. Κυρίως, όμως, μελέτησε μόνος του τα έργα του Ρούντολφ Κλαούζιους (R. Clausius), κάτι που τον οδήγησε να επιλέξει τη θεωρία της θερμότητας ως πεδίο για ειδίκευση. 

Τον Φεβρουάριο 1879 ο Πλανκ υπέβαλε τη διδακτορική του διατριβή, που είχε τίτλο "Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie" ("Επί του δευτέρου θεμελιώδους θεωρήματος της μηχανικής θεωρίας της θερμότητας"). Στη συνέχεια δίδαξε για λίγο καιρό Μαθηματικά και Φυσική στο παλιό του γυμνάσιο στο Μόναχο.

Ο Πλανκ σε νεαρή ηλικία.

Τον Ιούνιο 1880 παρουσίασε τη διατριβή του "Gleichgewichtszustände isotroper Körper in verschiedenen Temperaturen" ("Καταστάσεις ισορροπίας ισοτροπικών σωμάτων σε διάφορες θερμοκρασίες") για θέση υφηγητή.

Μετά την ολοκλήρωση της υφηγεσίας του, ο Πλανκ διορίσθηκε ως άμισθος υφηγητής στο Μόναχο, μέχρι να του προσφερθεί μία καθηγητική έδρα.  
Τον Απρίλιο 1885 ο Πλανκ διορίσθηκε έκτακτος καθηγητής της Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Κιέλου. Ακολούθησαν νέες μελέτες του πάνω στην εντροπία και την εφαρμογή της στη Φυσικοχημεία. Ο Πλανκ πρότεινε μία θερμοδυναμική βάση για τη θεωρία της ηλεκτρολυτικής διασπάσεως του Σβάντε Αρρένιους.

Το ζεύγος Μαξ και Μαρί Πλανκ.

Τον Μάρτιο 1887, ο Πλανκ παντρεύτηκε την Marie Merck με την οποία έζησαν μέχρι το θάνατό της, το 1909. Το ζεύγος Πλανκ απέκτησε 4 παιδιά, τον Karl (1886 -1916), τις δίδυμες Emma (1889–1919) και Grete (1889–1917) και τον Erwin (1893–1945).

Το 1889 χρίστηκε διάδοχος του Κίρκοφ στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου, το πιθανότερο χάρη στη μεσολάβηση του Χέλμχολτζ και το 1892 έγινε τακτικός καθηγητής. Εκεί έγινε μέλος της τοπικής εταιρείας Φυσικής. Χάρη σε πρωτοβουλία του Πλανκ, οι διάφορες τοπικές Εταιρείες Φυσικής στη Γερμανία συνενώθηκαν το 1898 και σχημάτισαν τη "Γερμανική Φυσική Εταιρεία" ("Deutsche Physikalische Gesellschaft", DPG), της οποίας ο Πλανκ ήταν πρόεδρος από το 1905 ως το 1909.

Grete, Karl και Emma Πλανκ.

Το 1894 ο Πλανκ έστρεψε την προσοχή του στο πρόβλημα της ακτινοβολίας μέλανος σώματος. Είχε αναλάβει να ανακαλύψει για λογαριασμό εταιρειών ηλεκτρισμού τον τρόπο παραγωγής τού περισσότερο δυνατού φωτός, με λαμπτήρες που θα κατανάλωναν την ελάχιστη ενέργεια. Με το πρόβλημα είχε ήδη ασχοληθεί ο Κίρκοφ το 1859: πώς εξαρτάται η ένταση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπει ένα μέλαν σώμα από τη συχνότητα της ακτινοβολίας (π.χ. το χρώμα του φωτός) και τη θερμοκρασία του μέλανος σώματος; Το ζήτημα είχε ήδη μελετηθεί πειραματικά, αλλά ο νόμος Rayleigh-Jeans που εξαγόταν με τη βοήθεια της Κλασικής Φυσικής αποτύγχανε να εξηγήσει την παρατηρούμενη συμπεριφορά σε υψηλές συχνότητες, δίνοντας πυκνότητα ενέργειας αποκλίνουσα προς το άπειρο, από όπου και ο όρος «υπεριώδης καταστροφή». Ο Βίλχελμ Βίεν πρότεινε τον ομώνυμο νόμο (Νόμος του Βίεν), που προέβλεπε με ακρίβεια τη συμπεριφορά σε υψηλές συχνότητες, αλλά αποτύγχανε στις χαμηλές. Στην προσπάθειά του να συμφιλιώσει τη θεωρία με το πείραμα, ο Πλανκ ανακάλυψε τον περίφημο Νόμο του Πλανκ για την ακτινοβολία μέλανος σώματος, που θα συγκλόνιζε την επιστήμη της Φυσικής από τα θεμέλιά της. Ο νόμος πρωτοπαρουσιάστηκε σε μία συνάντηση της Γερμανικής Φυσικής Εταιρείας στις 19 Οκτωβρίου 1900 και δημοσιεύθηκε το 1901.

Ο Πλανκ το 1901.

Η θεμελιώδης παραδοχή για να μπορεί να εξαχθεί ο Νόμος του Πλανκ είναι ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να εκπέμπεται μόνο σε κβαντισμένη μορφή, σε «κβάντα» ή «πακέτα», η ποσότητα της ενέργειας που περιείχε το καθένα από τα οποία ήταν υποχρεωτικά ακέραιο πολλαπλάσιο μιας στοιχειώδους ποσότητας. Στην περίπτωση αυτή, η στοιχειώδης ποσότητα είναι ανάλογη της συχνότητας ν της ακτινοβολίας (σήμερα η συχνότητα συμβολίζεται με f), E = hν, όπου h μία σταθερά που σήμερα ονομάζεται «σταθερά του Πλανκ» και είναι η θεμελιώδης σταθερά της Κβαντομηχανικής.

Αρχικώς, ο Πλανκ θεωρούσε την κβάντωση, στην οποία είχε υποχρεωθεί, ως «μία καθαρά τυπική παραδοχή... στην πραγματικότητα δεν τη σκεφτόμουν και πολύ». Μόνο που η παραδοχή αυτή ήταν όχι απλώς αντίθετη, αλλά και ασύμβατη με τη μέχρι τότε Φυσική (που από τότε αποκαλούμε Κλασική Φυσική) και απoτέλεσε τη γέννηση της Κβαντικής Φυσικής και το μεγαλύτερο διανοητικό επίτευγμα του Πλανκ (πάντως ο Μπόλτσμαν είχε μιλήσει ήδη από το 1877 σε μία θεωρητική δημοσίευση για την πιθανότητα οι ενεργειακές καταστάσεις ενός φυσικού συστήματος να είναι διακριτές). 

Φέτος συμπληρώνονται 100 χρόνια από τo 1918 που ο Πλανκ τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ  Φυσικής "σε αναγνώριση των υπηρεσιών που προσέφερε για την προαγωγή της Φυσικής με την ανακάλυψη των κβάντα ενέργειας".

Το 1905 ο μέχρι τότε τελείως άγνωστος Άλμπερτ Αϊνστάιν δημοσίευσε τις τρεις μνημειώδεις εργασίες του στο επιστημονικό περιοδικό Annalen der Physik. Ο Πλανκ ήταν ένας από τους λίγους επιστήμονες του κατεστημένου που κατάλαβαν αμέσως τη σημασία της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Χάρη στη μεγάλη επιρροή του Μαξ Πλανκ, η θεωρία έγινε σύντομα ευρύτατα αποδεκτή στη Γερμανία και από εκεί και στη διεθνή κοινότητα των Φυσικών. Ο Πλανκ είχε εξάλλου ο ίδιος σημαντική συνεισφορά στην επέκταση της θεωρίας.

Ο Πλανκ το 1918, την εποχή που πήρε το βραβείο Νόμπελ.

Όμως, η υπόθεση του Αϊνστάιν για την ύπαρξη κβάντων φωτός (των φωτονίων) για την ερμηνεία του φωτοηλεκτρικού φαινομένου είχε απορριφθεί αρχικώς από τον Πλανκ, ο οποίος ήταν απρόθυμος να απορρίψει την Κλασική Ηλεκτροδυναμική του Μάξγουελ.

Το 1907 προτάθηκε στον Πλανκ η θέση του Μπόλτσμαν στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, αλλά απέρριψε την προσφορά προκειμένου να παραμείνει στο Βερολίνο. Το 1909 δίδαξε ως επισκέπτης καθηγητής της Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης. 

Το 1910 ο Αϊνστάιν υπέδειξε την ανώμαλη συμπεριφορά της ειδικής θερμότητας σε χαμηλές θερμοκρασίες ως ένα ακόμα παράδειγμα φαινομένου που δεν εξηγείται με την Κλασική Φυσική. Οι Πλανκ και Νερνστ, προκειμένου να διευκρινισθεί ο αυξανόμενος αριθμός των αντιφάσεων της Κλασικής Φυσικής με το πείραμα, διοργάνωσαν το πρώτο συνέδριο του Solvay στις Βρυξέλλες το 1911. Σε αυτή τη συνάντηση ο Αϊνστάιν κατόρθωσε τελικά να πείσει τον Πλανκ για την ορθότητα της άποψής του. Από τότε η υποστήριξη του Πλανκ προς τον κατά 21 χρόνια νεότερό του Αϊνστάιν ήταν αμέριστη και ολόπλευρη. Καθώς ο Πλανκ είχε τη θέση του κοσμήτορα στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου το 1914, μπόρεσε να μετακαλέσει τον Αϊνστάιν εκεί και να δημιουργήσει μία νέα θέση καθηγητή γι' αυτόν. Σύντομα οι δυο επιστήμονες έγιναν φίλοι και μάλιστα συναντιόνταν τακτικά για να ψυχαγωγηθούν παίζοντας μουσική.

1927, συνάντηση του Solvay. Ο Πλανκ στην πρώτη σειρά, 2ος από αριστερά.

Μετά το θάνατο της πρώτης συζύγου του τον Ιούλιο 1909, ο Πλανκ παντρεύτηκε για δεύτερη φορά, τον Μάρτιο 1911, με την Marga von Hoesslin (1882–1948), με την οποία απέκτησαν ένα γιο, τον Hermann (1911-1954).

Η ταραγμένη περίοδος του Α' Παγκοσμίου Πολέμου ήταν αναπόφευκτο να φέρει διαφορές στη συμπεριφορά ανάμεσα στους επιστήμονες ως προς τη φιλειρηνικότητά τους. 
Ο Πλανκ συνυπέγραψε το «Μανιφέστο των 93 διανοουμένων», ένα φιλοπολεμικό κείμενο, ενώ ο Αϊνστάιν κράτησε μία αυστηρά φιλειρηνική στάση, που λίγο έλειψε να τον οδηγήσει στη φυλακή (από την οποία σώθηκε μόνο χάρη στην Ελβετική υπηκοότητά του). Αλλά και ο Πλανκ, ήδη από το 1915 είχε αποκηρύξει (μετά και από συναντήσεις του με τον Ολλανδό φυσικό Lorentz) τμήματα του Μανιφέστου και το 1916 υπέγραψε μία διακήρυξη κατά της πολιτικής των προσαρτήσεων χωρών από τη Γερμανία. Κατά τη δύσκολη αυτή πολεμική και μεταπολεμική περίοδο στη Γερμανία, ο Πλανκ είχε την τύχη να θεωρείται η μεγαλύτερη αυθεντία της Φυσικής εκεί, κάτι που πιθανώς διευκόλυνε περισσότερο και τη συνακόλουθη ευρεία αποδοχή της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Ο Πλανκ διέδωσε το σλόγκαν «επιμείνετε και εξακολουθείστε να εργάζεσθε» προς τους συμπατριώτες του ερευνητές επιστήμονες. 

Ο Πλανκ συνταξιοδοτήθηκε από το Πανεπιστήμιο του Βερολίνου στις 10 Ιανουαρίου 1926. Τη θέση του κατέλαβε ο Έρβιν Σρέντινγκερ.

Ο Μαξ Πλανκ με τον ναζί ιατρό Eugen Fischer (αρ.).

Μετά την άνοδο του Χίτλερ στην εξουσία, ο Πλανκ, ήδη 74 ετών, είδε αρκετούς συνεργάτες και φίλους να διώχνονται από τις θέσεις τους και να ταπεινώνονται, επειδή είχαν έστω και μερικώς εβραϊκή καταγωγή. Επίσημα υιοθέτησε και πάλι το «επιμείνετε και εξακολουθείστε να εργάζεσθε», ζητώντας από τους επιστήμονες που σκέπτονταν να μεταναστεύσουν στο εξωτερικό, να παραμείνουν στη Γερμανία. Την ίδια στιγμή ωστόσο δεν εμπόδισε τον Αϊνστάιν να διαφύγει εγκαίρως από τη χώρα, μολονότι έλπιζε πως η κατάσταση θα βελτιωνόταν.

Καθώς το πολιτικό κλίμα στη Γερμανία γινόταν όλο και πιο εχθρικό, ο Γιοχάνες Σταρκ, οπαδός της ναζιστικής ιδεολογίας, επιτέθηκε στους Πλανκ, Σόμερφελντ και  Χάιζενμπεργκ επειδή εξακολουθούσαν να διδάσκουν τις θεωρίες του Αϊνστάιν, αποκαλώντας τους «λευκούς Εβραίους». Το "Hauptamt Wissenschaft" (το γραφείο των Ναζί για την Επιστήμη) άρχισε μία λεπτομερή διερεύνηση του γενεαλογικού δένδρου του Πλανκ, αλλά δεν μπόρεσαν να βρουν ότι ήταν Εβραίος πάνω από το όριο του «1/16».

Ο Μ. Πλανκ στο μέσον της παρέας με τους W. Nernst, A. Einstein,
R.A. Millikan και Max von Laue στο Βερολίνο, στις 11 November 1931.

Μεταξύ 1930 και 1937, αλλά και για μικρό διάστημα μετά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, διετέλεσε πρόεδρος της Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, της κρατικής εταιρείας επιστημονικών ερευνών υπό την αιγίδα της οποίας λειτουργούσαν τα ομώνυμα ερευνητικά ινστιτούτα (Kaiser-Wilhelm-Institute). Τον Φεβρουάριο 1948 η εταιρεία μετονομάστηκε προς τιμή του σε Max-Planck-Gesellschaft και τα ερευνητικά ινστιτούτα αντίστοιχα σε Max-Planck-Institute.

Το 1938, όταν ο Πλανκ γινόταν 80 ετών, η Γερμανική Φυσική Εταιρεία εόρτασε επίσημα το γεγονός και κατά την τελετή τίμησε με το ομώνυμο μετάλλιο Max-Planck (την υψηλότερη τιμή της από το 1928) τον Γάλλο επιστήμονα Λουί ντε Μπρολί, ένα μόλις χρόνο πριν κηρυχθεί ο πόλεμος ανάμεσα στη Γαλλία και τη Γερμανία. Στο τέλος του έτους, η «Πρωσική Ακαδημία Επιστημών», της οποίας ο Πλανκ ήταν πρόεδρος, έχασε την όποια ανεξαρτησία τής είχε απομείνει και καταλήφθηκε από πιστούς του καθεστώτος. Ο Πλανκ διαμαρτυρήθηκε παραιτούμενος. Συνέχισε να ταξιδεύει, να δίνει πολυάριθμες δημόσιες ομιλίες, όπως την περίφημη διάλεξή του για τη σχέση Επιστήμης και Θρησκείας και πέντε χρόνια αργότερα μπορούσε ακόμα να ορειβατεί στις Άλπεις.

Γερμανικό νόμισμα των 2 μάρκων με τη μορφή του Πλανκ.

Οι αεροπορικοί βομβαρδισμοί του Βερολίνου υποχρέωσαν τον Πλανκ και τη σύζυγό του να αναζητήσουν καταφύγιο στην εξοχή. Τον Φεβρουάριο του 1944 το σπίτι του στο Βερολίνο καταστράφηκε εντελώς από μία αεροπορική επιδρομή, μαζί και το σύνολο του επιστημονικού του αρχείου και της επιστημονικής του αλληλογραφίας. Τελικά περιήλθε σε επικίνδυνη θέση και στο εξοχικό του καταφύγιο, εξαιτίας της γρήγορης επέλασης των συμμαχικών δυνάμεων από τις δύο πλευρές. Γι' αυτό διέφυγε από εκεί και τελικά βρέθηκε μετά από ημέρες σε κακή κατάσταση, να περιπλανιέται στο γειτονικό δάσος. 
Μετά το τέλος του πολέμου φιλοξενήθηκε από ένα συγγενή του στην πόλη Γκέτινγκεν. 

Το 1946 ταξίδεψε στο Λονδίνο με αφορμή τα 300 χρόνια από τη γέννηση του Νεύτωνα και ήταν ο μόνος Γερμανός που είχε προσκληθεί. 

Τον Απρίλιο του 1946 ο Πλανκ παρέδωσε την προεδρία του Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft στον Ότο Χαν. 

Πέθανε στις 4 Οκτωβρίου 1947, σε ηλικία 89 ετών και τάφηκε στο παλιό κοιμητήριο  Stadtfriedhof  στο Γκέτινγκεν.

Τιμήθηκε με πλήθος διακρίσεων, όπως

• "Pour le Mérite" για την Επιστήμη και τις Τέχνες (1915),
• Μετάλλιο Lorentz (1927),
• Μετάλλιο Max Planck  (1928,  με τον Αϊνστάιν)

και ανακηρύχτηκε σε επίτιμο διδάκτορα πολλών πανεπιστημίων: Φρανκφούρτης, Μονάχου, Ροστόκ, Βερολίνου, Γκρατς, Αθηνών, Κέμπριτζ, Λονδίνου και Γλασκώβης.

Μεταξύ άλλων, προς τιμή του ονομάστηκαν 

• Η σταθερά του Πλανκ, η θεμελιώδης σταθερά της Κβαντικής Φυσικής,
• Ο Νόμος του Πλανκ για την ακτινοβολία μέλανος σώματος,
• Ο αστεροειδής 1069 Planckia,
• Ο μεγάλος κρατήρας Πλανκ στην αθέατη πλευρά της Σελήνης,
• Η Εταιρεία Μαξ Πλανκ στη Γερμανία,
• Η διαστημική αποστολή «Πλανκ» του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), 
• Οι «Μονάδες Πλανκ», όπως: το Πλανκ μήκος, ο Πλανκ χρόνος, η Πλανκ μάζα, η Πλανκ θερμοκρασία, το Πλανκ φορτίο και η Εποχή Πλανκ στην θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

Γραμματόσημο της Δ. Γερμανίας προς τιμή του Πλανκ.

Κλείνοντας αυτή την παρουσίαση, νομίζω ότι αξίζει να σταθώ για λίγο στο οικογενειακό δράμα που έζησε ο Μαξ Πλανκ.

Μετά τον πρόωρο θάνατο της πρώτης του συζύγου Marie το 1909, πιθανόν από φυματίωση, το 1914 ο γιος του Erwin συνελήφθη αιχμάλωτος από τους Γάλλους κατά τη διάρκεια του Α' Παγκοσμίου Πολέμου. Το 1916, ο άλλος γιος του Karl σκοτώθηκε πολεμώντας στη μάχη του Βερντέν.

Η κόρη του Grete πέθανε το 1917 κατά τη διάρκεια της γέννησης του πρώτου της κοριτσιού. Η άλλη κόρη του Emma πέθανε το 1919, με τον ίδιο τρόπο που είχε πεθάνει η δίδυμη αδελφή της. Οι εγγονές του Πλανκ επέζησαν και πήραν τα ονόματα των μανάδων τους. 

Στις 23 Ιανουαρίου 1945, ο γιος του Erwin εκτελέστηκε μετά από καταδικαστική απόφαση ναζιστικού δικαστηρίου, επειδή συμμετείχε σε αποτυχημένη απόπειρα δολοφονίας του Χίτλερ.

Και ύστερα βέβαια ήρθε η μεγάλη ταλαιπωρία για τον ίδιο και την απομένουσα οικογένειά του που ακολούθησε την πτώση της Γερμανίας μετά την είσοδο των συμμαχικών δυνάμεων στο Βερολίνο.

Πηγές: Today in Science History ,   ΒΙΚΙΠΑΙΔΕΙΑ