Max Planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck (23 Nisan 1858, Kiel - 4 Ekim 1947, Göttingen), Alman fizikçi ve 1918 Nobel Fizik Ödülü sahibi.

Planck, Kuantum Kuramı'nı geliştirdi ve Termodinamik yasaları üzerine çalıştı. Kendi adıyla bilinen Planck sabitini ve Planck ışınım yasasını buldu. Ortaya attığı kuantum kuramı, o güne değin bilinen fizik yasaları içinde devrimsel ve çığır açıcı nitelikteydi.

Planck, geleneksel ve entelektüel bir aileden gelmektedir. Baba tarafından büyük dedesi ve dedesi Göttingen’de ilahiyat profesörüydüler. Babası Kiel ve Münih'te hukuk profesörüydü.

Planck Kiel, Holstein'da doğdu. Babası Johann Julius Wilhelm Planck ve annesi babasının ikinci eşi olan Emma Patzig idi. O, Karl Ernst Ludwig Planck Marx adıyla vaftiz edildi ve ona verilen isim Marx birincil adı olarak belirlenmişti. Ancak 10 yaşındayken Max ismi ile imza atmış ve hayatının devamında bu ismi kullanmıştır. O, ailenin altıncı çocuğuydu. İki tane kardeşi babasının ilk evliliğindendi. Onun ilk anıları arasında, 1864 yılında İkinci Schleswig Savaşı sırasında Kiel içine Prusya ve Avusturya askerlerinin yürüyüşü oldu. 1867 yılında ailesiyle beraber Münih’e taşındılar ve Max Maximilians Gymnasium okuluna alındı. O, burada Hermann Müller vesayeti altında geldi. Hermann bir matematikçiydi ve Max’a mekaniği ve astronomiyi öğretti. Müller’den ilk Enerjinin Korunumu Yasası'nı öğrendi. Plank 17 yaşındayken erken mezun oldu. Bu Planch’ın ilk fizik alanına temasını sağladı.

Planck müzikte de yetenekliydi. Şan dersleri aldı: piyano, çello ve org çaldı. Ayrıca şarkılar ve opera besteledi. Ancak, o bunların yerine fizik okumayı seçti. Münih'te fizik profesörü olan Philipp von Jolly dersine girecek olan Planck’a bir tavsiye de bulundu ve şu cümleyi söyledi: “Bu alanda, hemen hemen her şey zaten keşfedilmiş ve bütün olay geride kalmış olan delikleri doldurmak.”. Planck da "yeni şeyler keşfetmek isteyen birisinin olmadığı" cevabını verdi. Ancak bu alanın bilinen temelini anlamak için Münih Üniversitesinde 1874 yılında çalışmalarına başladı. Jolly gözetiminde, Planck bilimsel kariyeri ile ilgili sadece deneyler yapıyordu. Isıtılmış platinin içinden hidrojenin difüzyon üzerinde çalışıyordu ama daha sonra teorik fiziğe aktarıldı. 1877 yılında fizikçi Hermann von Helmholtz ve Gustav Kirchhoff; ve matematikçi Karl Weierstrass ile bir yıllığına çalışmak için Berlin’e gitti. O, Helmholtz’un hiçbir zaman hazırlanarak gelmediğini yazmış. Ayrıca çok yavaş konuştuğunu, yanlış hesaplamalar yaptığını ve onu dinlerken sıkıldığını yazmış. Kirchhoff da konuşmalarında kuru ve monoton olduğunu ama derslere özenle hazırlanmış olduğunu yazmıştır. Helmholtz ile yakın arkadaş oldu. Oradayken o, alanı olarak Isı Teorisi'ni seçmesi için götürdü, Clausius yazılarını da çoğunlukla kendi isteği üzerine çalışmıştır. 1878 yılında Planck, eleme sınavlarını geçti ve Şubat 1879'da tezini savundu. Tezi ise, “ber den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie” (Termodinamiğin İkinci Yasası Üzerine) idi. O, sonra Münih’te eski okulunda matematik ve fizik eğitimi verdi.

Haziran 1880 yılında ise Max, habilitasyon tezini sundu. Tez başlığı “Gleichgewichtszustände isotroper Körper in verschiedenen Temperaturen” (Farklı Sıcaklıklarda İzotropik Cisimlerin Denge Durumları) idi.

O, habilitasyon tezinin tamamlanması ile Münih’te ücretsiz olarak çalışan özel öğretim üyesi oldu. O sıralarda Max, akademik pozisyon için teklif bekliyordu. Başlangıçta akademik topluluk tarafından göz ardı edilmesine rağmen, ısı teorisi alanında yaptığı çalışmalarını daha da ilerletti ve farkında olmadan aynı Gibbs gibi başka termodinamik formalizmine katkıda bulundu. Entropi ile ilgili Clausius’un fikirleri eserlerinde merkezi bir rol oynadı.

1885 yılında Planck, Kiel Üniversitesi’nde teorik fizik alanına doçent olarak atandı. Entropi ve özellikle fiziksel kimya uygulanan tedavisiyle ilgili daha fazla çalışmalar yaptı. 1897 yılında Treatise’sını (bilimsel çalışma) yayınladı.. O, elektrolitik ayrışma Svante Arrhenius teorisi için bir termodinamik temel önerdi. 4 yıl içerisinde Berlin Üniversite’sinde Kirchhoff’un konumuna varis gösterildi. Bu olay muhtemelen Helmholtz'un aracılığı sayesinde gerçekleşti ve 1892 yılında profesör oldu. 1907 yılında Planck, Viyana'da Boltzmann’ın pozisyonu teklif edildi ama Berlin'de kalmak için teklifi reddetti. 1909 yılı süresince, Berlin Üniversitesin’de profesör olarak O, New York Columbia Üniversitesinde Teorik Fizik Ernest Kempton Adams Öğretim Üyesi olmaya davet edildi. Onun derslerinden bir dizisi Columbia Üniversitesi profesörü AP Wills tarafından tercüme edildi ve yayımlandı.. 10 Ocak 1926 tarihinde Berlin’den emekli oldu.

1887 Mart ayında Planck, Marie Merck (1861-1909) ile evlendi. Kiel’de bir apartman dairesi kiraladı ve onunla oraya taşındı. Dört tane çocukları oldu. İsimleri Karl (1888-1916), ikizler Emma (1889-1919) ve Grete (1889-1917); ve Erwin (1893-1945).

Planck ailesi, Berlin’de oturdukları apartman dairesinden sonra, Berlin-Grunewald, Wangenheimstrasse 21’de bir villada yaşamaya başladılar. O bölgede birçok profesör oturuyordu. Bunların içinde ilahiyat profesörü Adolf von Harnack da vardı. Harnack yakın zamanda Planck’ın en iyi arkadaşlarından biri olmuştu. Planckların evi, yakın zamanda kültür ve sosyal merkezine dönüştü. Albert Einstein, Otto Hahn ve Lise Meitner gibi çok sayıda tanınmış bilim adamları sık sık ziyaret ederlerdi. Ortaklaşa performans sergiledikleri müzik geleneği zaten Helmholtz evinde kurulmuştur.

Birkaç mutlu yıldan sonra, 1909 Temmuz ayında Marie Planck muhtemelen veremden öldü. 1911’in Mart ayında Planck, Marga von Hoesslin (1882-1948) ile evlendi. Aralık ayında beşinci çocukları dünyaya geldi.

Birinci Dünya Savaşı sırasında ikinci oğlu Erwin, 1914 yılında Fransızlar tarafından esir alınmıştı. Bu sırada en büyük oğlu Karl, Verdun eyleminde öldürüldü. Grete ilk çocuğunu doğururken öldü. Bu olaydan iki yıl sonra kız kardeşi de aynı şekilde öldü. Bu doğan iki kız çocuğuna annelerinin isimleri verildi. Planck, bu acıya metanetle dayandı.

Planck, Berlin’deyken yerel Fizik Derneği’ne katıldı ve şu sözleri yazdı: “Ben o günlerde orada teorik fizikçi olarak bulunuyordum. Bu benim için kolay olmadı. Çünkü sözüme entropi ile başladım. Bu konuya o zamanlarda rağbet görülmüyordu. Bu yüzden matematiksel bir hortlak gibi olarak kabul edildi.”. Onun girişimi sayesinde, Almanya'nın çeşitli yerel Fiziksel Dernekleri 1898 yılında birleşti çünkü Alman Fizik Derneği (Deutsche Physikalische Gesellschaft, DPG) oluşturmak istiyorlardı. 1905 ve 1909 yılları arasında Planck, orada başkanlık yaptı.

1894 yılında Planck, siyah cisim radyasyon sorununa ilgi gösterdi. Sorun 1859 yılında Kirchhoff tarafından ifade edilmişti: “Neden siyah bir cisim tarafından yayılan elektromanyetik radyasyonun yoğunluğu sıklığına ve cismin sıcaklığına bağlıdır?” Soru deneysel olarak incelenmiştir ve hiçbir teorik değer deneysel değer ile eşleşmemiştir. Wilhelm Wien, Wien yasasını önerdi. Bu yasaya göre doğru bir şekilde yüksek frekanslarda davranış tahmin edilebilir, ancak düşük frekanslarda başarısız şekilde tahmin edilebilirdi. Rayleigh-Jeans yasası da ayrıca o probleme yönelik bir yasaydı. Bu yasa daha sonra "ultraviyole felaket" olarak bilineni yarattı, ancak birçok ders kitaplarının aksine bu Planck için bir motivasyon kaynağı oldu.

Planck, 1899 yılında problemin çözümüne bir çözüm önerdi ve buna "temel bozukluğun ilkesi" adını verdi. Bu ona Wien’in yasasının türetmek için ideal bir osilatör entropi hakkında varsayımlar sağladı. Yakında deneysel kanıtlar yeni bir yasa olmadığını ispat etti. Bu yüzden Planck, hayal kırıklığına uğradı. Planck’ın yaklaşımı ünlü "siyah cisim radyasyon yasası"nın ilk versiyonunu türetmek oldu. Bu yasa deneysel olarak gözlemlenebilen siyah cisim spektrumu olarak nitelendirdi. İlk olarak 19 Ekim 1900 tarihinde DPG bir toplantıda önerildi ve 1901 yılında yayınlandı. Bu ilk türevde enerji kantizasyonu içermiyordu ve istatistiksel mekaniği kullanamadı. 1900 yılının Kasım ayında Planck’ın ilk yaklaşımı termodinamiğin ikinci yasasının Boltzmann’ın istatistiksel yorumuna dayanarak o radyasyon yasasının arkasında ilkeleri daha temel bir anlayış kazanma yolu arıyordu. Planck Boltzmann yaklaşımının böyle felsefi ve fiziksel etkileri derinden şüphelenerek daha sonra şu cümle ile bitirdi: “bir umutsuzluk eylemi... Fizik hakkındaki önceki kanaatlarımdan herhangi birini feda etmeye hazırdım.” 14 Aralık 1900'de DPG'ye sunulan yeni türetiminin arkasındaki temel varsayım, şu anda Planck postülatı olarak bilinen, elektromanyetik enerjinin yalnızca nicelenmiş biçimde yayılabileceğiydi. Başka bir deyişle enerji sadece bir temel birimi <math>E = h \nu</math> ve katları olabilir. Burada <math>h</math> Planck sabiti ayrıca (1899 yılında zaten tanıtıldı) Planck'ın kuantum kuramı olarak da bilinir. <math>\nu</math> ise (Yunan harfi olarak nu, Roman alfabesindeki v değildir) radyasyon frekansıdır. Burada tartışılan konu enerjinin temel birimini <math>h \nu</math>'den ve sadece <math>h</math> ifade edildiğidir. Fizikçiler şimdi bu niceliklere proton diyorlar ve frekans olan bir foton kendine özgü ve eşsiz enerjiye sahiptir. Bu frekanstaki toplam enerji, frekanstaki fotonların sayısının <math>h \nu</math> çarpımına eşittir.

İlk başlarda Planck, kantizasyonu “saf formel bir varsayım... Aslında ben bu konuda pek düşünmedim...” Günümüzde bu varsayım ile klasik fizik ile uyumsuzdur ancak kuantum fiziğinin doğumu olarak kabul edilir ve Planck'ın kariyerinin büyük entelektüel başarısıdır. (Ludwig Boltzmann 1877'de teorik kağıdın da fiziksel bir sistemin enerji halleri ayrık olabilme olasılığını tartışılıyordu) Planck sabitinin keşfi fiziksel birimlerin yeni bir dizi evrensel tanımlamaya etki ediyordu (Planck uzunluğu ve Planck kütlesi gibi). Bütünüyle kuantum teorisinin dayandığı temel fiziksel sabitler dayanmaktadır. Planck’ın fizik temeline katkısı ona 1918 yılında Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı.

Daha sonra enerjideki kuantumu anlamaya çalıştı. Ama boşuna uğraşmıştı. Hatta birkaç yıl sonra Rayleigh, Jeans ve Lorentz gibi diğer fizikçiler klasik fizik ile uyum sağlayacak Planck sabiti sıfır yapma amacını gösterdiler ama Planck bu sabitin sıfır olmayan bir değer olduğunu biliyordu. O “Jeans’in inadını anlamak mümkün. Varolanı asla gerektiği gibi kullanmayan bir kuramcı örneği. Aynı filozof Hegel gibi. Kendi iradeleri yoksa gerçekle onlar için çok kötü” dedi. Max Born bir yazısında Planck için “O doğası gereği muhafazakâr bir zihin oldu. O spekülasyonlar konusunda oldukça şüpheli birisi.” ifadelerinde bulundu.

1905 yılında, şimdiye kadar tamamen bilinmeyen Albert Einstein'ın üç çığır açan kâğıtları Annalen der Physik dergisinde yayınlandı. Planck özel görelilik teorisinin önemini hemen kabul eden birkaç kişi arasındaydı. Onun etkisi sayesinde, bu teori yakında yaygın olarak Almanya'da kabul edildi. Planck, aynı zamanda görelilik teorisini uzatmak için epeyce katkıda bulunmuştur.

Einstein'ın ışık alanı (foton) hipotezi (Fotoelektrik etki, Philipp Lenard’a ait 1902 keşfetmiştir) başlangıçta Planck tarafından reddedildi. O tamamen Maxwell'in elektrodinamik teorisini atmak için isteksizdi. Ona göre “ışık teorisi onlar onlarca yıl geriye atacaktı.”

1910 yılında Einstein klasik fiziğin bir başka fenomen örneğine yani düşük sıcaklıklarda özgül ısı anormal davranışlarına dikkat çekti. Planck ve Nernst çelişkilerin açıklamak için Birinci Solvay Konferansı (Brüksel 1911) düzenlediler. Bu toplantıda Einstein Planck'ı ikna etmeyi başardı. Bu arada, Planck Berlin Üniversitesi’nin Dekanı olmuştu. Bu da ona 1914 yılında Einstein’a üniversitede profesörlük için teklifte bulunmayı sağladı. İki bilim insanı yakın arkadaş oldu ve birlikte müzik çalmak için sık sık bir araya geldiler.

Planck Birinci Dünya Savaşı sırasında halkın yaşadığı telaşı şu sözlerle dile getirdi “O kadar korkunç ki, ama ayrıca o kadar güzel ve beklenmedik şeyler var ki; en zoru iç siyasi tüm tarafların birleşmesi ile sorunlar ve yumuşak çözümüdür. O iyi ve soylu her şeyi öven birisi.” Bununla birlikte, Planck'ın milliyetçiliği aşırıya kaçtı. 1915 yılında, İtalya İtilaf Devletleri'ne katılmak üzereyken bir anda O, İtalya’dan gelen bir bilimsel kağıdı başarıyla onaylattı. Bu da ona Prusya Bilimler Akademisi'nden bir ödül almayı sağladı. Planck, oranın dört daimi başkanından biriydi. Planck, ayrıca kötü ünlü "93 Aydının Manifestosu"nu imzaladı. Ama 1915 yılında Planck, Hollandalı fizikçi Lorentz ile birkaç toplantıdan sonra, Manifesto'nun parçalarını iptal etti. Sonra 1916 yılında Alman yayılmacılığına karşı bir deklarasyon imzaladı.

1920 Ekim ayında Planck ve Fritz Haber Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaft’ı (Alman Bilim Acil Örgütü) kurdu. Amaçları bilimsel araştırma için mali destek sağlanmaktı. Örgütü yaymak istiyorlardı ve paraların büyük bir kısmını yurt dışından temin ediyorlardı.

Planck, aynı zamanda Berlin Üniversitesi'nde, Prusya Bilimler Akademisi’nde, Alman Fizik Derneği’nde ve Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft’ta (1948 yılında Max-Planck-Gesellschaft hâline geldi) liderlik pozisyonunda bulundu. Bu zamanlarda Almanya da araştırma için ekonomik koşullar pek de parlak değildi. İki savaş arası dönemde, Planck Deutsche Volkspartei (Alman Halk Partisi) üyesi oldu. Bu partinin kurucusu Nobel Barış Ödülü almış Gustav Stresemann’dı. Planck, genel oy kullanma hakkı ile aynı fikirde değildi.

1920'lerin sonunda Bohr, Heisenberg ve Pauli kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumunu üzerine çalışmışlardı ancak Planck tarafından reddedildi ve daha sonra Schrödinger Laue ve Einstein tarafından yapıldı. Fazla çalışması sadece kuantum teorisini pekiştirdi. Hatta onun ve Einstein’ın felsefesine kuvvetli tepki gösterdiler. Planck, daha önceden gözlem deneyimi yaşadı. Şu cümleyi söyledi: “Bilimsel gerçekleri rakipleri yenmek için değil onları ikna etmek ve onların ışığı görmek için kullanılır. Çünkü ileride var olan rakipler ölebilir. Ve yeni yetişen nesil bununla aşina olur.”

Naziler 1933 yılında iktidarı ele geçirdiğinde Planck 74 yaşındaydı. O, Yahudi olan arkadaşlarının ve meslektaşlarının kovulmalarına ve aşağılanmalarına tanık oldu. Yüzlerce bilim insanı Almanya’dan göç etti. O, yine de “Dayanın ve çalışmaya devam edin” sloganını yayınladı ve göç etmeyi planlayan arkadaşlarına Almanya’da kalmalarını istedi. Çünkü bu krizin yakın zamanda azalacağını umuyordu. Otto Hahn Yahudi profesörlerine yapılan bu muameleyi kamuya bildirmek amacıyla tanınmış Alman profesörleri toplamak için Planck’tan yardım istedi. Planck şu sözlerini yayınladı: “Bugün 30 adamı alırsanız, yarın 150 tanesi gelip konuşma yapacaktır. Çünkü onlar başkalarının pozisyonlarını devralmak için inanılmaz istekli olacaktır.” Planck'ın liderliğinde Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (KWG) Fritz Haber ile ilgili olanlar haricinde, Nazi rejimi ile açık bir çatışma kaçınılması lazımdı. Planck Adolf Hitler ile konuyu görüşmek için çalıştı ama başarısız oldu. Ertesi yıl 1934 yılında Haber sürgünde öldü.

Bir yıl sonra Planck, KWG tarafından düzenlenen biraz kışkırtıcı tarzda Haber için resmi bir anma toplantısı oldu. Ayrıca Planck Yahudi bilim adamlarını KWG’da çalışmaya devam etmelerini gizlilikle sağlamıştır. 1936 yılında KWG başkanlığı sonlandırılmış ve Nazi Hükûmeti ona baskın yapmıştır. Almanya'daki siyasi iklim giderek daha düşmanca davranmaya başladı. Planck’a saldırdılar. Planck’ı kökenine dair bir soruşturmaya aldılar. 1’de 16 ihtimalle Yahudi olduğu ortaya çıktı. Ama Planck bunu inkâr etti.

1938 yılında, Planck, 80. doğum gününü kutladı. Fransız fizikçi Louis de Broglie’ye Max-Planck madalyası verildi ve bir kutlama düzenlendi. 1938 sonunda, Prusya Akademisi kalan bağımsızlığını kaybetmiş ve Naziler tarafından ele geçirilmişti. Planck başkanlığından istifa ederek protesto etti. Planck bu zamanlarda sık sık seyahatlere katılıyordu. Hatta 5 yıl sonra Alp Dağının üç bin metre tepesine tırmanmıştır.

Planck ve eşini şehirden ayrılıp kırsal yerlerde yaşamaya zorlandılar. Çünkü İkinci Dünya Savaşı sırasında Müttefikler Berlin'e karşı bombardımanları artırıyordu. 1942 yılında şunları yazdı: “Benim içinde ateşli bir şekilde direnme arzusu büyüdü ve yeni bir yükselişin başlamasına tanık olabilmek için uzun yaşadım." Şubat 1944'te Berlin'de yaptığı evi tamamen bir hava saldırısıyla imha ettiler. Bütün bilimsel kayıtları ve yazışmaları yok oldu. Yaşadığı kırsal yere iki taraftan Müttefik askerleri geliyordu. Savaşın sonunda o Göttingen’de bir akrabasının yanına gitti.

Planck, elli yaşından sonra birçok kişisel trajediler dayandı. 1909 yılında, ilk eşi evlendiklerinden 22 yıl sonra öldü. Onu iki erkek çocuk ile ikiz kızlar ile bıraktı. Planck’ın büyük oğlu Karl, 1916 yılında öldürüldü. İki tane kızı doğum sırasında öldüler. Margarete 1917 yılında, Emma ise 1919 yılında öldü. İkinci Dünya Savaşı sırasında 1944 yılında bir bomba ile Berlin’deki evleri yok oldu. 20 Temmuz’da en küçük oğlu Erwin, Hitler’e suikast yüzünden tutuklandı ve 1945 yılında öldü. Bunlara rağmen yaşamaya devam etti. Savaşın sonunda oğlu, ikinci eşi ile Göttingen’deki akrabalarına gittiler ve 4 Ekim 1947 yılında burada öldü.

Planck alternatif görüşe ve dinlere karşı çok hoşgörülü birisiydi. Sembollerle alay ettiği için ateistleri eleştirmişti. Çünkü aşırı dindar kişiler için bazı semboller çok önemliydi ve o bunun önemini vurguladı.

Planck, hayal gücü kuvvetli ve inançlı bir bilim insanı kabul edilir. Buradaki inanç “hipotez üzerinde çalışma” ile benzer özelliği taşımaktadır. Örneğin nedensellik ilkesi doğru ya da yanlıştır, burada bir inanç eylemi vardı. Ve şunları söylemiştir: “Dinde ve bilimde tanrı inancı gerekebilir. İnananlar için tanrı bir başlangıçtır. Fizikçiler için her şeyin sonundadır.”

Daha sonraki yaşamında Planck, Tanrı'nın var olduğuna kanaat etti ve deist oldu. Bir söylentiye göre Planck'ın ölümünden altı ay önce Katolik olduğu açıklandı.