Max Planck
Gençliği ve Kariyeri > Siyah-cisim Işıması

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.