מקס פלאנק

מקס קרל ארנסט לודוויג פלאנק (בשם מלא בגרמנית: Max Karl Ernst Ludwig Planck; 23 באפריל 1858 – 4 באוקטובר 1947) היה פיזיקאי גרמני, זוכה פרס נובל לפיזיקה ב-1918 על גילוי קוונט האנרגיה. נחשב לאחד מאבות מכניקת הקוונטים בשל גילוי זה, שבו השתמש כדי להסביר את ספקטרום הקרינה של "גוף שחור".

קורות חייו
פלאנק נולד בקיל שבדוכסות הולשטיין של הקונפדרציה הגרמנית, הצעיר מבין שישה ילדים, בן ליוהן יוליוס וילהלם פלאנק, שהיה פרופסור למשפטים באוניברסיטת קיל. כשהיה בן 9 עברה משפחתו למינכן, שם מונה אביו לפרופסור באוניברסיטת לודוויג מקסימיליאן. כבר בגיל צעיר התגלה כישרונו במדעים מדויקים, ואחד ממוריו, הרמן מילר, עודד את הצעיר ולימד אותו אסטרונומיה, מכניקה ומתמטיקה. פלאנק סיים את לימודיו בתיכון מוקדם מהרגיל, בגיל 17. הוא התעניין גם במוזיקה, ולמד שירה ונגינה בפסנתר, באורגן ובצ'לו ואף חיבר מספר שירים ואופרות.

בשנת 1874 החל ללמוד פיזיקה באוניברסיטת מינכן. בתחילה התמקד במחקר ובניסויים בפעפוע של מימן דרך פלטינה מחוממת, אך במהרה עבר לעסוק במחקר בפיזיקה תאורטית. ב-1877 עבר לברלין כדי ללמוד אצל הפיזיקאים הרמן פון הלמהולץ וגוסטב קירכהוף והמתמטיקאי קארל ויירשטראס. הוא סיים את עבודת הדוקטורט ב-1879: "על הטענה היסודית השנייה על מכניקה של חום" (בגרמנית: Über den zweiten Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie). כעבור שנה הגיש עבודת הביליטציה בנושא "מצבי שיווי משקל של גופים איזוטרופיים בטמפרטורות שונות". פלאנק חזר למינכן, ובשנים 1880–1885 עבד כמרצה ובמקביל ערך מחקרים בתרמודינמיקה, ואף העלה, באופן בלתי תלוי, טענות דומות לאלו של ג'וסיה וילארד גיבס. בהמשך עבר לאוניברסיטת קיל ומונה לפרופסור זוטר לפיזיקה תאורטית. בקיל עסק בעיקר בתאוריות הקשורות לאנטרופיה, ובמיוחד ביישומיה בכימיה פיזיקלית. כמו כן הציע ביסוס תרמודינמי לתאוריה של סוונטה אוגוסט ארהניוס על הפרדה אלקטרוליטית.

בשנת 1889 מונה לממשיכו של קירכהוף באוניברסיטת ברלין, ושלוש שנים לאחר מכן מונה לפרופסור מן המניין. ב-1907 קיבל הצעה להחליף את לודוויג בולצמן בווינה, אך דחה אותה ונשאר בברלין. הוא הצטרף לקהילת הפיזיקאים הגרמנים, ולזכותו נזקף איחוד קהילות הפיזיקאים המקומיות בגרמניה לגוף אחד: "החברה הגרמנית לפיזיקה" (Deutsche Physikalische Gesellschaft, DPG), שאף כיהן כנשיאה בשנים 1905–1909. לאורך השנים היה מנחה של סטודנטים במחקר, בהם שני זוכי פרס נובל לפיזיקה, מקס פון לאואה וולתר בותה. פלאנק פרש מעבודתו באוניברסיטת ברלין בשנת 1926, וכמחליפו מונה ארווין שרדינגר.

ב-1886 נשא לאישה את מרי מרק (Merck), אחות חברו לספסל הלימודים. לזוג נולדו ארבעה ילדים, קרל (1888), התאומות אמה וגרטה (1889) וארווין (1893). ביתם של הזוג פלאנק היה למוקד חברתי של מדעני ברלין בני התקופה, ועם חבריהם נמנו אלברט איינשטיין, אוטו האן, ליזה מייטנר ואדולף פון הרנאק. ביולי 1909 נפטרה אשתו, ושנתיים מאוחר יותר נישא למרגה פון הסלין, שילדה את בנו הרמן ב-1911. טרגדיות נוספות פקדו את משפחתו: בנו הבכור, קרל, נהרג במלחמת העולם הראשונה (1916), ובנו ארווין נשבה על ידי צבא צרפת באותה מלחמה; בתו גרטה נפטרה בעת שילדה את בתה הבכורה ב-1917, ואחותה התאומה נפטרה בנסיבות דומות שנתיים מאוחר יותר; בנו ארווין הוצא להורג ב-1945 על ידי הנאצים, על חלקו בניסיון ההתנקשות בחיי אדולף היטלר שנה קודם לכן.

במהלך מלחמת העולם השנייה הופצצה ברלין קשות, ופלאנק עבר עם משפחתו לאזור כפרי מרוחק. בפברואר 1942 הופצץ ביתו מהאוויר ונחרב כליל, ומרבית רשימותיו המדעיות ומכתבים ששמר אבדו. מאוחר יותר עברה המשפחה לגטינגן, שם נפטר ב-4 באוקטובר 1947, בגיל 89.

עבודתו

בשנת 1894 החל פלאנק לעסוק בקרינת גוף שחור, בעזרת מימון מחברות חשמל שקיוו כי יגלה איך ניתן לצמצם את צריכת האנרגיה בהפקת אור מנורות. הבעיה הוצגה ב-1859 על ידי קירכהוף כך: כיצד תלויה עוצמת קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת מגוף שחור בתדירות הקרינה ובטמפרטורה של הגוף? פלאנק הציע פתרון לבעיה ב-1899, שבו הסתמך על התוצאות האמפיריות של חוק וין, וקרא לו בשם חוק וין-פלאנק. די מהר הסתבר שתוצאות הניסויים סתרו את החוק. פלאנק התגבר על תסכולו וניסח את הגרסה הראשונה של "חוק פלאנק לקרינת גוף שחור", המסביר את ספקטרום הקרינה של גוף באורכי גל שונים. הוא הציג את החוק לראשונה ב-19 באוקטובר 1900 בפגישה של ה-DPG, ופרסמו לבסוף ב-1901. בגרסה זו עדיין לא השתמש בהסבר הקוונטי ובמכניקה סטטיסטית. רק בנובמבר 1900 הוסיף את הפרשנות הסטטיסטית של לודוויג בולצמן לחוק השני של התרמודינמיקה. בבסיס הניסוח החדש, שגם הוצג לראשונה בכנס אחר של ה-DPG, הייתה ההשערה שאנרגיה אלקטרומגנטית יכולה להיפלט אך ורק במכפלות של היחידה הבסיסית: E = hν, כאשר h הוא קבוע פלאנק ו-ν הוא תדירות הקרינה. בעזרת קבוע פלאנק הוא גם הגדיר מערכת חדשה של יחידות מידה בשם יחידות פלאנק.

בתחילה החשיב פלאנק את הקוונטיזציה (כימות) כ"הנחה פורמלית בלבד" ולא הקדיש לה מחשבה רבה, אך כיום נחשבת הנחה זו לבסיסה של מכניקת הקוונטים ולהישגו הגדול ביותר של פלאנק (על אף שבולצמן העלה את הרעיון שמצבי האנרגיה של מערכת פיזיקלית הם בדידים עוד לפניו, במאמר משנת 1877). פירוש מלא יותר להשלכות המרעישות של עבודתו של פלאנק ניתן על ידי אלברט איינשטיין ב-1905, והיו אף שטענו (בהם הפילוסוף תומאס קון) כי איינשטיין היה צריך לקבל קרדיט גדול ממנו על הגילוי. פלאנק זכה בפרס נובל על גילוי זה ב-1918.

בשנים שלאחר מכן ניסה פלאנק לעמוד על מלוא המשמעות של קוונט האנרגיה. הקהילה המדעית התייחסה אליו בחשדנות, ומדענים שעסקו אף הם בבעיית הקרינה של גוף שחור, ג'ון ויליאם סטראט ריילי, ג'יימס ג'ינס והנדריק לורנץ, סירבו לקבל את ההשלכות של הקבוע שהוסיף פלאנק, וקבעו את ערכו כך שיתאפס וישתלב בכך עם הפיזיקה הקלאסית.

בשנת הפלאות (1905) פרסם אלברט איינשטיין, עד אז מדען אלמוני, את ארבעת מאמריו פורצי הדרך. פלאנק היה מהבודדים שזיהו מיד את חשיבותה של התאוריה שהציג איינשטיין על תורת היחסות הפרטית, ועזר להפצתה בגרמניה. אולם השערתו של איינשטיין בדבר האפקט הפוטואלקטרי נדחתה על ידי פלאנק בתחילה. הוא סירב להתנער מהתאוריה המקובלת של מקסוול. ב-1910 הצביע איינשטיין על התנהגות חריגה של קיבול חום בטמפרטורות נמוכות במיוחד כדוגמה נוספת לתופעה שאינה מוסברת על ידי הפיזיקה הקלאסית. שנה מאוחר יותר ארגנו פלאנק וולטר נרנסט כנס בבריסל, כדי להבהיר ולפתור את הסתירות שהצטברו בין הפיזיקה הקלאסית והמודלים החדשים שהוצעו. בכנס זה הצליח איינשטיין לשכנע את פלאנק בתקפותן של התאוריות שלו. באותה תקופה קיבל פלאנק מינוי כדיקן אוניברסיטת ברלין, וניצל את השפעתו כדי להשיג לאיינשטיין מינוי במוסד (1914). השניים החלו בשיתוף פעולה פורה ואף הפכו לחברים קרובים.

בסוף שנות ה-20 ניסחו נילס בוהר ותלמידיו ורנר הייזנברג ווולפגנג פאולי את פרשנות קופנהגן, שנדחתה על ידי מדענים רבים, לרבות פלאנק, שחשש כי תורת הגלים ומשוואת שרדינגר ידחקו את רגליה של מכניקת הקוונטים.

פוליטיקה
בימים שלאחר פרוץ מלחמת העולם הראשונה חתם פלאנק על מנשר התשעים ושלושה, שהכחיש את הטענות שגרמניה פתחה במלחמה, הפרה את הנייטרליות וביצעה פשעי מלחמה, ללא שידע את נוסח המנשר, אולם במהרה התחרט על כך. הוא הדגיש את הצדדים החיוביים של המלחמה, כמו האחדות של כל המפלגות בגרמניה, והתבטא שהוא גאה להיות גרמני בתקופה כזאת. בתחילת 1915, כאשר וילהלם וין הוציא מנשר שקרא להחרמת כתבי עת בריטיים בטענה שהבריטים גנבו גילויים של מדענים גרמניים וערבבו אמת ושקר, סירב פלאנק לחתום עליו משום שראה בו הצהרה חסרת תועלת, הגם שהסכים עם תוכנו. בהמשך 1915, בהשפעת הנדריק לורנץ, החל פלאנק לשנות את עמדותיו. במרץ 1915 הביע בשיחות פרטיות חרטה על חתימתו על מנשר התשעים ושלושה, והסביר שחתם רק מפני שראה בה מלחמה על קיומה של גרמניה, ורצה לשמור על האחדות הגרמנית. בתחילת 1916 כתב ללורנץ מכתב הסבר על מנשר התשעים ושלושה שבו כתב שהוא אינו עומד מאחרי כל מעשה של הצבא הגרמני. ביוני 1915 סירב לחתום על קריאה של 1,347 אנשי אקדמיה לסיפוח שטחים במערב ובמזרח לגרמניה. במקום זאת חתם על מנשר נגדי שקרא לגבולות בני הגנה אך לא על ידי סיפוח, וכן לרפורמות פנימיות בגרמניה.

בשנים שלאחר מלחמת העולם הראשונה החזיק פלאנק במספר משרות בכירות במוסדות הפיזיקה של גרמניה: אוניברסיטת ברלין, האקדמיה הפרוסית למדעים, DPS (החברה הגרמנית למדעים) ומכון הקייזר וילהלם (כיום מכון מקס פלאנק). ב-1920 הקים, יחד עם פריץ הבר, קרן שמטרתה לתמוך במחקרים שהתקשו להשיג מימון. תפקידיו הרבים בתקופה זו גזלו את מלוא זמנו והוא כמעט ולא עסק במחקר. הוא אף הצטרף כחבר למפלגת העם הגרמנית, מפלגה לאומית-ליברלית שהקים גוסטב שטרזמן.

כאשר עלו הנאצים לשלטון ב-1933, היה פלאנק בן 74. הוא ראה כיצד חברים ועמיתים יהודים רבים מושפלים ומאבדים את משרותיהם, ואחרים עוזבים את גרמניה. הוא ניסה לשכנע את עמיתיו להישאר במדינה, באמונה כי המשבר הוא זמני ויחלוף במהרה. אוטו האן ניסה לשכנעו לנסח הצהרה נגד היחס למדענים היהודים, אך תשובתו של פלאנק הייתה "אם תצליח למצוא 30 ג'נטלמנים כאלו, יקומו מחר 150 אחרים שיצאו כנגדם, בשל רצונם לתפוס את המשרות שייתפנו". תחת הנהגתו של פלאנק, נמנע מכון הקייזר וילהלם מעימותים עם המפלגה הנאצית, למעט ניסיונו של פלאנק לצאת להגנתו של פריץ הבר. פלאנק אף ניסה לדון בנושא עם היטלר עצמו אך נחל כישלון; הבר עזב את גרמניה ונפטר בגלות. יחד עם זאת, הוא הצליח בסתר להשאיר מספר מדענים יהודים במשרותיהם במוסדות המכון. 

לעומת זאת, כאשר איינשטיין סולק מהאקדמיה הגרמנית למדעים, פלאנק כתב לאיינשטיין שהפוליטיקה של איינשטיין לא השאירה לאקדמיה ברירה אלא לסלקו וכי נאמנותו שלו לגרמניה אינה תלויה בזהות הנהגתה. כאשר עמדה כהונתו כראש המכון להסתיים, ב-1936, הופעלו עליו לחצים על ידי הנאצים שלא להגיש את מועמדותו לכהונה נוספת.

באפריל 1938, במענה לשאלתו של לודוויג גאורג ביברבך בהתייחס לישי שור, מדוע עדיין יש יהודים באקדמיה הגרמנית, כתב פלאנק כמזכיר המכון שהוא יטפל בעניין, אך לאחר כמה ימים הגיש שור את התפטרותו. השערות שונות הועלו לגבי המניע מאחורי מעשה זה של פלאנק, החל בשיתוף פעולה עם הנאצים וכלה ברצון לפטר את שור באופן מכובד.

מעמדו של פלאנק בגרמניה הנאצית המשיך להידרדר; יוהנס שטארק קרא לפלאנק ולמדענים נוספים להפסיק ללמד את תורותיו של איינשטיין, וקרא להם "יהודים לבנים". המוסד הנאצי הממשלתי למדע (Hauptamt Wissenschaft) החל בחקירת מוצאו של פלאנק, אך כל שמצאו היה כי הוא רק "1/16 יהודי". בסוף 1938 איבדה האקדמיה הפרוסית למדעים את עצמאותה, והנאצים השתלטו עליה. פלאנק הביע את מחאתו כשהתפטר מנשיאות המוסד.

לקריאה נוספת
 טוביאס הירטר, עידן האי־ודאות – איך גילו גדולי הפיזיקאים את עולם הקוונטים 1895–1945, ספרי עליית הגג וידיעות ספרים, 2023.

קישורים חיצוניים 

 
 ביוגרפיה באתר זוכי פרס נובל
 
 , 23 באפריל 2014

הערות שוליים

בוגרי אוניברסיטת מינכן
פיזיקאים שעל שמם כוכב לכת מינורי
זוכי פרס נובל לפיזיקה
פיזיקאים גרמנים
זוכי פרס נובל גרמנים
זוכי מדליית קופלי
סגל אוניברסיטת קולומביה
סגל אוניברסיטת הומבולדט של ברלין
סגל אוניברסיטת קיל
סגל אוניברסיטת מינכן
אישים שעל שמם יחידות מידה
מקבלי תואר דוקטור לשם כבוד מאוניברסיטת רוסטוק
זוכי מדליית לורנץ
זוכי מדליית מקס פלאנק
אישים שהונצחו על בולי גרמניה
בוגרי אוניברסיטת הומבולדט של ברלין
חברי האקדמיה למדעים ולאמנויות של גטינגן
זוכי מדליית פרנקלין
זוכי פרס גתה
גרמנים שנולדו ב-1858
גרמנים שנפטרו ב-1947