Klasikinės fizikos teorijų krizė dvidešimtojo amžiaus išvakarėse atvėrė kelią fundamentaliems mikropasaulio tyrimams, iš esmės pakeitusiems gamtos pažinimo sampratą. Vokietijos fizikų draugijos posėdyje Berlyne spalio 19 dieną teorinės fizikos profesorius Maxas Planckas (Max Planck) pristatė spinduliuotės dėsnio formulę, tapusią kvantinės teorijos pamatu.

Spektrinės spinduliuotės problema ir matematinis sprendimas

XIX amžiaus pabaigoje eksperimentiniai absoliučiai juodo kūno spinduliuotės matavimai prieštaravo klasikinės termodinamikos bei elektrodinamikos dėsniams. Rayleigho (Rayleigh) ir Jeanso (Jeans) modelis numatė vadinamąją „ultravioletinę katastrofą“ – begalinį energijos spinduliavimą trumpų bangų srityje, kas neatitiko tikrovės. M. Planckas, analizuodamas fizikų Heinricho Rubenso (Heinrich Rubens) ir Ferdinando Kurlbaumo (Ferdinand Kurlbaum) gautus tikslius laboratorinius duomenis, rado matematinę formulę, idealiai aprašančią spinduliuotės spektrą visame dažnių diapazone.

Kvantinės teorijos gimimas ir teorinis posūkis

Norėdamas fiziškai pagrįsti savo empirinę formulę, M. Planckas po kelių savaičių buvo priverstas padaryti tuo metu revoliucinę prielaidą: elektromagnetinė energija yra spinduliuojama ir absorbuojama ne nepertraukiama srove, o tam tikrais diskrečiais porcijų paketais – kvantais. Energijos porcijos dydis pasirodė esąs tiesiogiai proporcingas spinduliuotės dažniui, o šį ryšį apibrėžė nauja fundamentalioji fizikinė konstanta – Plancko konstanta. Šis atradimas padėjo pagrindus Alberto Einsteino (Albert Einstein), Niels Bohro (Niels Bohr) bei kitų mokslininkų kvantinės mechanikos darbams.

💡 Įdomus faktas:

M. Planckas savo pristatytą formulę iš pradžių laikė tik sėkminga matematine interpoliacija, leidusia suderinti dvi skirtingas ribines teorijas. Tik vėliau, giliau išanalizavęs statistinės termodinamikos metodus, jis suvokė, kad energijos kvantavimo idėja griauna Niutono mechanikos nepertraukiamumo principą ir reiškia visiškai naujos fizikos epochos pradžią.