Max Planck
Cuộc đời và sự nghiệp > Định luật bức xạ

Vào khoảng thời gian 1894, Planck bắt đầu chú ý đến vấn đề bức xạ của hắc thể hay vật đen vốn đã được Kirchhoff dùng công thức để trình bày vào năm 1859: Cường độ của sự bức xạ điện từ mà một hắc thể (được xem là một vật hấp thu lý tưởng, cũng được gọi là lỗ hổng bức xạ) phát ra trong trạng thái bình hoành nhiệt động lực liên quan như thế nào với tần số của sự bức xạ (ví dụ như màu của ánh sáng) và nhiệt độ của vật thể? Vấn đề này được nghiên cứu trong viện vật lý và kĩ thuật, nhưng định luật Rayleigh-Jeans không thể được áp dụng để giải thích những kết quả thí nghiệm với tần số cao. Wilhelm Wien lập công thức xử lý được các kết quả thí nghiệm ở tần số cao, nhưng lại bó tay trước kết quả ở tần số thấp (định luật bức xạ Wien).
Planck sáp nhập hai định luật và qua sự tiếp cận bằng thuyết entropy, ông tìm ra định luật miêu tả rất tốt kết quả thí nghiệm, định luật bức xạ Planck; định luật này được trình bày lần đầu trong một cuộc họp của DPG ngày 19 tháng 10 năm 1900.
Ngày 14 tháng 12 năm 1900, ông đã trình bày lý thuyết của định luật bức xạ; nhưng vì thế mà ông áp dụng cơ học thống kê của nhà vật lý học Ludwig Boltzmann, vốn bị ông phản bác. Ông cự tuyệt mọi quan niệm thống kê thuần tuý về định luật hai nhiệt động lực học (theo nó, entropy không bao giờ giảm với thời gian), bởi vì ông xem xét nó dưới khía cạnh tự minh bạch: "... một hành động của tuyệt vọng... tôi đã sẵn sàng hi sinh những gì xưa nay tôi tin chắc trong vật lý" ("... ein Akt der Verzweiflung... ich war zu jedem Opfer an meinen bisherigen physikalischen Überzeugungen bereit..."). So sánh với nó thì giả định năng lượng chỉ được phóng ra ở dưới dạng lượng tử
(với h là hằng số Planck và ν tần số của sự bức xạ) gần như là việc bên lề, "một giả định hình thức thuần tuý. Tôi chẳng suy nghĩ gì nhiều khi ấy" ("... eine rein formale Annahme, ich dachte mir eigentlich nicht viel dabei...").
Ngày nay, giả định có tính mâu thuẫn với vật lý cổ điển này được xem là điểm khởi phát của ngành vật lý lượng tử và là thành tựu khoa học lớn nhất của Max Planck. (Tuy nhiên cần nên biết là trong những công trình lý thuyết ở những năm 1877, Ludwig Boltzmann đã có lập trường một cách rất tự nhiên là mức năng lượng của một hệ thống vật lý có thể là không liên tục).
Trong thời gian sau, Planck tìm cách nắm được ý nghĩa của các lượng tử nhưng không hiệu quả. Ông ghi lại như sau: "Những thí nghiệm vô hiệu quả của tôi với mục đích sáp nhập thuyết lượng tử vào lý thuyết cổ điển bằng cách nào đó đã kéo dài nhiều năm, hao tổn rất nhiều công sức của tôi".
Các nhà vật lý học khác như John Strutt Nam tước Rayleigh, James Jeans và Hendrik Antoon Lorentz sau đó nhiều năm vẫn đặt thường số này bằng 0 để không bị xung đột với vật lý cổ điển. Nhưng Planck biết rõ là thường số này có một giá trị chính xác khác 0. Ông nhắc lại như sau: "Tôi không hiểu được sự ngoan cố của Jeans. Ông ta là một ví dụ thế nào một nhà lý thuyết không nên là, tương tự trường hợp Hegel trong triết học, và sự việc còn tệ hơn nhiều cho những sự kiện nếu chúng không đúng."
Max Born ghi lại như sau về Max Planck: "Ông có tính bẩm sinh và theo truyền thống gia đình là bảo thủ, không thiên về những đổi mới cách mạng và giữ thái độ hoài nghi với những lời phán đoán. Nhưng niềm tin của ông vào năng lực ép buộc của tư duy lập cơ sở trên sự thật lớn đến mức ông không chần chờ khi đề xuất một giả định mâu thuẫn với truyền thống, bởi vì ông tin chắc là không có một lối ra nào khác".