Max Plancks Quantenhypothese, wonach Strahlung nicht kontinuierlich, sondern in winzigsten Energieportionen, Quanten genannt, ausgesandt wird, markiert den Beginn einer neuen Epoche in der Forschung in der Physik. Plancks zentrales Forschungsthema war die Thermodynamik und besonders die Bedeutung des zweiten Hauptsatzes mit dem Begriff der Entropie. Dieser steht für den Ordnungszustand eines Systems und ist neben der Energie der wichtigste Faktor in einem physikalischen System. Max Planck hat systematisch physikalisch-chemische Gleichgewichte erforscht und dabei untersucht, wie sich Materie in feste, flüssige und gasförmige Zustände umwandelt.
Max Planck stellt das Strahlungsgesetz vor
Seine Arbeiten im Bereich der Strahlung führten ihn dann schließlich zur Aufstellung seines Strahlungsgesetzes und hin zur Quantenhypothese. Max Planck stellte sein Strahlungsgesetz für die Temperaturstrahlung der schwarzen Körper am 14. Dezember 1900 in einem Vortrag vor der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin vor. Er betrachtete die Wärmestrahlung in einem Hohlraum als ein System linearer Oszillatoren.
Das völlig Neue an seiner Theorie war, dass Energieänderungen der Strahlung nicht stetig erfolgen, sondern nur diskrete Werte proportional zu ihrer Frequenz annehmen. Max Planck hatte die Modellvorstellung entwickelt, dass die Träger der Strahlungsprozesse in dem Hohlraum des schwarzen Körpers lineare Resonatoren mit allen Schwingungsfrequenzen n sind.
Das elementare Wirkungsquantum
Er nahm an, dass die Energie eines Resonators der Frequenz n nicht jeden beliebigen Wert haben kann. Sie muss sich aus Energieelementen zusammensetzen, deren Größe proportional zur Frequenz des Resonators ist – zahlenmäßig gleich dem Produkt der Frequenz und einer neuen universellen Konstanten h. Dieser Konstanten gab Planck den Namen „elementares Wirkungsquantum“, weil Wirkung mal Frequenz die physikalische Dimension der Energie hat.
Die neue Strahlentheorie führte zu zahlenmäßigen atomistischen Größen: der Masse eines wirklichen Moleküls, der Zahl der wirklichen Moleküle in 1 Gramm-Molekül und der mittleren lebendigen Kraft eines Atoms bei einer Temperatur von 1 Grad absolut und schließlich der Elementarladung des Elektrons.
Kurzbiographie: Max Planck
Max Planck wurde am 23. April 1858 in Kiel geboren. Nach der Übersiedlung nach München besuchte er dort das Maximiliansgymnasium. Von 1874 bis 1879 studierte er an der Universität München Physik. Im Sommer 1879 schloss er sein Studium mit der Promotion ab. Bereits ein Jahr später im Alter von 22 Jahren folgte die Habilitation. Er lehrte die nächsten fünf Jahre als Privatdozent an der Universität München, bevor er 1885 auf den Lehrstuhl für theoretische Physik an die Universität Kiel berufen wurde.
Vier Jahre später wechselte er an die Universität Berlin, der er bis zu seiner Emeritierung im Jahr 1926 als Professor und Direktor des Instituts für theoretische Physik verbunden blieb. Max Planck erhielt 1918 den Nobelpreis für Physik verliehen. Elf Jahre später wurde ihm zu Ehren die Max-Planck-Medaille der Deutschen Physikalischen Gesellschaft geschaffen. Nach dem Krieg widmete sich der Physiker, der nun in Göttingen lebte, vor allem der Neuorganisation der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, die 1946 in Max-Planck-Gesellschaft umbenannt wurde. Max Planck starb am 4. Oktober 1947 in Göttingen.
Von Hans Klumbies