Революция в микромире. Планк. Квантовая теория

Annotation

Макса Планка часто называли революционером, хотя он был против этого. В 1900 году ученый выдвинул идею о том, что энергия излучается не непрерывно, а в виде порций, или квантов. Отголоском этой гипотезы, перевернувшей сложившиеся представления, стало развитие квантовой механики — дисциплины, которая вместе с теорией относительности лежит в основе современного взгляда на Вселенную. Квантовая механика рассматривает микроскопический мир, а некоторые ее постулаты настолько удивительны, что сам Планк не единожды признавал: он не успевает за последствиями своих открытий. Учитель учителей, в течение десятилетий он стоял у штурвала немецкой науки, сумев сохранить искру разума в сумрачный период нацизма.

Alberto Tomas Perez Izquierdo

Введение

Глава 1

Исследования термодинамики

Почему черное тело излучает

Мудрецы, которые не верили в атомы

Формула для мемориальной доски

Глава 2

Осцилляторы Планка

На сцену выходит Вин

Рубенс приходит к Планку

Только формальное предположение: ε = hv

Начало несчастий

Первая мировая война: от манифеста 93-х до отречения Вильгельма I

Гибель карла под Верденом

Охотник за талантами

Глава 3

Эйнштейн заходит слишком далеко

Нобелевская премия за новую физику

Концепция вероятности испускания

Против диктата видимого. Философские столкновения с Эрнстом Махом

Квантовый атом

Послевоенная наука

Планк с воодушевлением принимает волновое уравнение Шрёдингера

Принцип неопределенности

Планк, Эйнштейн и евреи в нацистской Германии

Гитлер приходит в ярость

Казнь Эрвина Планка

Бозе замыкает круг

Глава 4

Релятивист-энтузиаст

Гений термодинамики

Единицы измерения вселенной

Детерминизм или причинность: мы свободны?

Убегая в лес

Сражения после смерти

Эпилог

Список рекомендуемой литературы

Указатель

Alberto Tomas Perez Izquierdo

Наука. Величайшие теории: выпуск 11: Революция в микромире. Планк. Квантовая теория.

Пер. с исп. — М.: Де Агостини, 2015. — 168 с.

ISSN 2409-0069

© Alberto Tomas Perez Izquierdo, 2012 (текст)

© RBA Collecionables S.A., 2012 © ООО «Де Агостини», 2014-2015

Введение

14 мая 2009 года в 10 часов 12 минут по местному времени двигатели «Ариан-5» были запущены, и ракета начала свой полет в космос с базы Европейского космического агентства (ESA) во Французской Гвиане. Через две минуты ракета достигла высоты 70 км, и в этот момент от нее отделились два дополнительных твердотопливных двигателя. Огромный вытянувшийся в линию клуб дыма, который оставляла за собой ракета, растаял между облаками. В этот момент ее скорость была 2 км/с, почти в шесть раз выше скорости звука, «Ариан-5» продолжала движение благодаря основному двигателю, который работал на водороде и кислороде, хранящихся в баках в сжиженном виде при минусовой температуре. Горение водорода давало энергию, необходимую для движения. Практически всю первоначальную массу ракеты составляло топливо, и при достижении требуемой высоты масса «Ариан-5» составила примерно 1 % от стартовой.

На борту «Ариан-5» находились два устройства — «Планк» и «Гершель». «Гершель» — инфракрасный телескоп диаметром 3,50 м. «Планк» — спутник, оснащенный инструментами для изучения микроволнового фонового излучения. Следует отметить, что вся Вселенная наполнена электромагнитным излучением (его также называют реликтовым), которое появилось в ту далекую эпоху, когда еще не было звезд, а космос представлял собой бульон из частиц и излучения такой интенсивности, при которой атомы мгновенно разрушались и их существование было невозможным. Материя и излучение находились в состоянии термического равновесия при определенной постоянной температуре. В результате расширения и охлаждения Вселенной энергия излучения снизилась, и в это время начали формироваться первые атомные объекты. С тех пор излучение свободно перемещается во Вселенной, не взаимодействуя с материей. Сегодня оно проявляется как микроволновой сигнал, испускаемый во всех направлениях с одинаковой интенсивностью.

Конечной целью спутника «Планк» была вторая точка Лагранжа системы Солнце — Земля, находящаяся на расстоянии полутора миллионов километров от нашей планеты (для сравнения вспомните, что расстояние между Землей и Луной равно 380 тысячам километров). Когда небольшое тело оказывается в точке Лагранжа системы из двух массивных тел, то в результате гравитационного воздействия с их стороны относительное расположение этих трех объектов остается постоянным. В случае с «Планком» его положение должно быть неизменным относительно Солнца и Земли. Из этой позиции удобно проводить постоянное измерение фонового микроволнового излучения, что и является задачей «Планка».