Մաքս_Պլանկ
Դասական փուլ
Իր գիտական գործունեության սկզբում Պլանկը եկավ այն եզրակացության, որ թերմոդինամիկայի օրենքները նյութի կառուցվածքի վերաբերյալ ունակ են բերելու ճիշտ արդյունքներ առանց օգտագործելու կամայական ենթադրություններ։ Այդպիսի ենթադրությունների շարքին նա վերագրում էր ատոմիզմը։ Առավել ևս նա քննադատեց գազերի կինետիկական տեսությունը համարելով, որ այն հակասում է էնտրոպիայի աճման սկզբունքին և 1882 թվականին գրեց, որ ատոմային տեսությունը վերջին հաշվով պետք է իր տեղը զիջի մատերիայի անընդհատ կառուցվածքի պատկերացմանը։ Սակայն շուտով աշխատելով ֆիզիկական քիմիայի պրոբլեմներով նա գիտակցեց, որ ոչ մի արդյունավետ համարժեք գաղափար, ատոմային և մոլեկուլյին պատկերացումների համար, գոյություն չունի և անհրաժեշտ է ունենալ էլեմենտար երևույթների որոշակի մեխանիկական մոդել։ Սակայն նա առաջարկեց սկեպտիկ վերաբերվել գոյություն ունեցող ատոմային հիպոթեզին և թերմոդինամիկայի ստատիկ մոտեցումներին։ Նրա կարծիքով հավանականության գաղափարի մտցնելը բավարար չէր, որպեսզի բացատրվեր թերմոդինամիկական երևույթների անշրջելիությունը, էնտրոպիայի աճը նա հասկանում էր դետերմինական իմաստով։ Պլանկի դիրքորոշման հակադրելիությունը բացահայտվեց 1895 թվականի քննարկումների ժամանակ, որի ընթացքում նա պաշտպանում էր իր աշակերտին՝ Էրնստ Ցերմելոյին, որը քննադատում էր Լյուդվիգ Բոլցմանի էնտրոպիայի ստատիկ մեկնաբանությունը և միաժամանակ չէր ցանկանում ամբողջովին մերժել թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի մեխանիկական բացատրության հնարավորությունը։ 1897 թվականին նա, որպես փոխզիջում, առաջարկեց, որ խիստ մեխանիկական էնտերպրետացիան կարող է լինել ճշմարտացի, երբ դիտարկվում են ոչ դիսկրետ մասսաներ (ինչպես գազերի կինետիկական տեսությունը), այլ անըդհատ մատերիան։ Որպեսզի փորձի լուծելու մեխանիկական և թերմոդինամիկական հակասությունները և ստանա անշրջելիություն կոնսերվատիվ երևույթների հաշվին նա դիմեց ջերմային ճառագայթման պրոբլեմին, կարելի է ասել, որ աշխատելով այդ թեմայի վրա նա դարձավ համոզված ատոմիստ։ Այն պահից սկսած, երբ Պլանկը ձեռնամուխ եղավ ջերմային ճառագայթման տեսության աշխատանքներին՝ հաշվի առնելով բացարձակ սև մարմնի էներգիայի բաշխումը հավասարակշիռ ճառագայթման սպեկտրում, այսինքն այնպիսի մարմին, որը ամբողջովին կլանում է իր վրա ընկած ճառագայթումը ամբողջ սպեկտրալ դիապազոնում։ Որպես բացարձակ սև մարմնի լավ օրինակ է համարվում փակ խոռոչի ոչ մեծ անցքը, այդ համակարգի ներսում հաստատվում է ճառագայթման և նյութի հավասարակշռություն, այնպես որ ճառագայթումը, որը դուրս է գալիս անցքից մոտ է իր պարամետրերով սև մարմնի ճառագայթմանը։ K(v,t) ֆունկցիայի կարևորությունը, որը նկարագրում է բացարձակ սև մարմնի ճառագայթման հնարավորությունը տվյալ t և v հաճախությամբ, որոշվում է Կիրհոֆի օրենքով, ըստ որի կամայական մարմնի ճագայթման և կլանման հնարավորությունները, հավասար է K(v,t) ունիվերսալ ֆունկցիային։ 19-րդ դարի վերջին հաստատվեցին մի քանի օրինաչափություններ, որոնք վերաբերվում էին բացարձակ սև մարմնի հավասարաչափ ճառագայթմանը։ Այսպես, Ստեֆան-Բոլցմանի օրենքը (879, 1884 ), որը հաստատում է ճառգայթման էներգիայի ծավալային խտության ջերմաստիճանային կախվածությունը։ Վինի շեղման օրենքը (1893) հնարավորություն տվեց K(v,t) երկու փոփոխականով ֆունկցիայի խնդիրը դարձնելու մի փոփոխականով F (v/t)։ Բացի այդ օրենքը որոշում է ճառագայթման մաքսիմում սպեկտորի շեղման ջերմաստիճանային կախվածությունը։ Թերմոդինամիկական և էլետրադիմնամիկական պատկերացումներից K(v,t)-ի կախվածությունը ուսումնասիրեցին այնպիսի ֆիզկոսներին ինչպիսիք են Վլադիմիր Միխելսոնը (1887) և Վիլհել Վինը (1896)։ Վերջինիս հաջողվեց ստանալ բացարձակ սև մարմնի սպեկտորում ճառագայթման նորմալ բաշխման օրենքը, որը մոտավոր հաստատում ստացավ ֆիդրիխ Պաշենի, Օտտո Լյումմերի և Էրնստ Պրինգսգեյմի չափումներում։ Այս աշախատանքները պրատիկ տեսանկյունից պայմանավորված էին լույսի նոր աղբյուրներ գտնելու համար, և, մասնավորապես, ստեղծելու ստանդարտներ, որպեսզի գնահատվի էլեկտրական լամպերի շիակացումը։ 1895 թվականի գարնանը Պլանկը Պրուսական գիտությունների ակադեմիա ներկայացրեց ջերմային ճառագայթման տեսության իր առաջին աշխատանքը։ Գիտնականի հիմնական խնդիրն էր կիրառել թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը ջեմային ճառգայթումների համար, որոնք վերլուծվեցին Մաքսվելի էլեկտրոմագնիսական տեսության տեսանկյունից։ Այն ենթադրում էր դիտարկել էլեկտրոմագնիսական դաշտի փոխազդեցությունը էլեմենտար ճառագայթման հետ, այդ նպատակով նա գծային հարմոնիկ օսցիլյատոր վերցրեց։ Այդպիսի ընտրությունը արդարացված էր K(v,t) ֆունիկցիայի ունիվերսալությամբ, որը կախված չէ մարմնի տեսակից, այդ պատճառով կարելի է սահմանափակել գծային ռեզոնատորի իդելականացված տարբերակով։ Այնուհետև տարվա ընթացքում Պլանկը գրեց երկրորդ աշխատանքը, որտեղ ստացավ դաշտի հետ փոխազդող օսցիլյատորի հավասարումը, հաշվի առնելով ճառագայթման մարումը։ Այս հավասարումը նա օգտագործեց հետագա հետազոտություններումх։ 1900 թվականին լույս տեսավ «Պլանկի Ճառագայթման ոչ շրջելի պրոցեսներ» (Über irreversible Strahlungsvorgänge) լայնածավալ աշխատանքը, որում հանրագումարի բերվեցին նախորդ երեք տարիների ջերմային ճառագայթմանը վերաբերվող հետազոտական արդյունքները։  Գիտնական հիմնական խնդիրը այս տարիներին կայանում էր նրանում, որպեսզի ցույց տար, որ օսցիլյատորի փոխազդեցությունը ճառագայթման հետ բերում է անշրջելի պրոցեսի համակարգում հավասարակշռություն հաստատմանը։  Սակայն շուտով նա համզվեց, որ միայն թերմոդինամիկայի և մեխանիկայի օրենքները այստեղ բավարար չեն։ Բոլցմանի քննադատությունների ազդեցության ներքո Պլանկը իր վերլուծություններում մտցրեց «բնական ճառագայթման մասին» լրացուցիչ եթնադրություն։ Օգտվելով այս ենթադրությունից Պլանկը կարողացավ ստանալ հավասարում՝  որոշակի հաճախության համար, օսցիլյատորի էներգիայի և ճառագայթման ինտենսիվության միջև։ Հետագայում մտցնելով էլեկտրամագնիսական էնտրոպիայի հասկացությունը՝ որպես օսցիլյատորի էներգիայի ֆունկցիա, Պլանկը ձևակերպեց «էլեկտրամագիսական H-թեորեմը»  և տվեց ստացիոնար ճառագայթման պրոցեսների թերմոդինամիկական ձևակերպումը։ էնտրոպիայի վերբերյալ իր արտահայտության օգնությամբ նա որոշեց էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ջերմաստիճանը և որպես հետևանք ստացավ Վինի ճառագայթման և  Ստեֆան-Բոլցմանի օրենքները։ Ընդ որում, ճառգայթման բաշխումը, ըստ Վինի, փորձերը փոփոխելու պահանջում էր էնտրոպիայի արտահայտության փոփոխության, որը ըստ Պլանկի կբերեր էնտրոպիայի աճման սկզբունքի հակասության։ Էական է, որ այս էտապում գիտնկանը ինչ-որ պատճառներից ելնելով չօգտվեց հայտնի ըստ ազատության աստիճանի հավասարաբաշխման թեորեմայից, որը կհանգեցներ Ռելեյ-Ջինսի ճառագայթման օրենքին վերաբերվող փորձերի անհամապատասխանությանը։