Max Planck: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
26. rida:
Aastal [[1900]] uurides nn. [[musta keha kiirgus]]t lõi ta [[hüpotees]]i, et [[elektromagnetlained]] kiirguvad ja neelduvad energiakvantide kaupa ([[Plancki konstant]]). See oletus pani aluse kvantteooria arengule.
==Füüsika==
=== Energia jäävuse seadus ja vähima mõju printsiip ===
[[Termodünaamika]], mida 19. sajandi lõpupoole nimetati ka mehaaniliseks soojusteooria, oli tekkinud sajandi alguses katsest mõista, kuidas [[aurumasin]]ad töötavad, ja nende tõhusust parandada. 1840ndatel avastasid ja formuleerisid paljud teadlased üksteisest sõltumatult [[energia jäävuse seadus]]e, mida praegu tuntakse ka [[termodünaamika esimene seadus|termodünaamika esimese seadusena]].
Raamatus "Energia jäävuse printsiip" (1887), mis etendas suurt osa selle seaduse mõistmise arengus, analüüsis Planck üksikasjalikult selle seaduse tekkimise ajalugu, analüüsis mineviku teadlaste panust ([[Simon Stevin]]ist [[Hermann von Helmholtz]]ini) energia jäävuse kontseptsiooni mõistmisse teaduses<ref>Кляус Е. М., Франкфурт У. И. Макс Планк. — М.: Наука, 1980, lk 217—229.</ref>. Edasi vaatles Planck erinevaid energia liike ja näitas, et energia jäävuse seaduse seadusest [[liikumisvõrrandid|liikumisvõrrandite]] (näiteks [[Newtoni teine seadus|Newtoni võrrandite]]) saamiseks, on tarvis kasutada nn [[superpositsiooniprintsiip]]i, mille kohaselt süsteemi koguenergia võib lahutada sõltumatute komponentide summaks (näiteks liikumise energiateks piki vastavaid [[koordinaattelg]]i). Superpositsiooniprintsiip ei ole Plancki järgi täiesti range ja seda on tarvis igas üksikus olukorras eksperimentaalselt kontrollida. Sellele printsiibile toetudes näitas Planck ka, et energia jäävuse seadusest järeldub [[Newtoni kolmas seadus|Newtoni mõju ja vastasmõju seadus]]. Planck rõhutab, et ilma superpositsiooniprintsiibita kõik nähtused seguneksid üksteisega ning oleks täiesti võimatu teha kindlaks nende sõltuvust üksteisest ja tunnetada põhjuslikku seost<ref>Кляус Е. М., Франкфурт У. И. Макс Планк. — М.: Наука, 1980, lk 232.</ref>. Vaadeldes energia jäävuse seadust empiirilise seadusena, püüdis Planck eraldada selle füüsikalist sisu tollal levinud filosoofilistest ja populaarteaduslikest spekulatsioonidest ning ühtlasi tõmmata piir, mis eraldab [[teoreetiline füüsika|teoreetilist füüsikat]] [[metafüüsika]]st ja [[matemaatika]]st. Selles väljendus ka Plancki eluaegne püüd tuua välja universaalsed teaduslikud printsiibid ilma [[antropomorfism]]ita ja ajaloolise [[relativism]]ita<ref>[[Daan Wegener]]. De-anthropomorphizing energy and energy conservation: The case of Max Planck and Ernst Mach. –''Studies in History and Philosophy of Modern Physics'', 2010, kd 41, lk 146—159, siin lk 147—150.</ref>
Koos energia jäävuse seadusega pööras Planck tähelepanu ka [[vähima mõju printsiip|vähima mõju printsiibile]], mida ta nimetas kõrgeimaks füüsikaseaduseks. Ta märkis, et [[jäävusseadus]]ed järelduvad ühtsel moel vähima mõju printsiibist: [[impulsi jäävuse seadus]] vastab ruumikoordinaatidele, energia jäävuse seadus ajamõõtmele<ref>Кляус Е. М., Франкфурт У. И. Макс Планк. — М.: Наука, 1980, lk 235—236.</ref> Kui esimesed avastused [[kvantfüüsika]] vallas tekitasid küsimuse klassikalise mehaanika ja elektrodünaamika rakendatavusest, pidi vähima mõju printsiip Plancki arvates säilitama üldkehtivuse erinevalt niisugustest sellest tuletatud mõistetest nagu [[Hamiltoni võrrandid]]<ref>[[Michael Stöltzner]]. The principle of least action as the logical empiricist's ''Shibboleth''. – ''Studies in History and Philosophy of Modern Physics'', 2003, kd 34, lk 295.</ref>.
=== Entroopia ===
Aastal 1850 formuleeris [[Rudolf Clausius]] [[termodünaamika teine seadus|termodünaamika teise seaduse]], mis ütleb, et spontaanne energia ülekanne on võimalik ainult soojemalt kehalt külmemale, mitte ümberpöördult. Inglismaal jõudis samal ajal [[William Thompson]] sama tulemuseni.
Clausius üldistas oma formuleeringut aina enam ja jõudis 1865 uue formuleeringuni. Selleks tõi ta sisse [[entroopia]] <math>S</math> mõiste. Ta defineeris selle soojuse pööratava juurdetoomise mõõduna absoluutse temperatuuri suhtes:
:<math>\mathrm dS = \frac{\mathrm dQ}{T}</math>
Teise seaduse uus (tänini kehtiv) formuleering oli: "Entroopat saab tekitada, aga mitte kunagi hävitada." Clausius, kelle töid Planck üliõpilasena Berliinis luges, rakendas seda uut loodusseadust edukalt mehaanilistele, termoelektrilistele ja keemilistele protsessidele ning [[agregaatolek]]u muutustele.
Oma doktoritöös võttis Planck 1879 Clausiuse kirjutised kokku ning viitas vasstuoludele ja ebatäpsustele nende formuleeringus ning kõrvaldas need. Peale selle üldistas ta teise seaduse kehtivust kõigile protsessidele looduses, Clausius oli seda rakendanud ainult pöörduvatele termilistele protsessidele. Edasi tegeles Planck intensiivselt entroopia mõistega ja tegi kindlaks, et entroopia ei ole mitte ainult füüsikalise süsteemi omadus, vaid ka protsessi pöördumatuse mõõt: kui protsessiga tekitatakse entroopiat, siis on protsess pöödumatu, sest teise seaduse järgi ei saa seda hävitada. Pöörduvate protsesside puhul jääb entroopia sellepärast konstantseks. Seda esitas ta põhjalikult 1887 artikliseerias "Über das Princip der Vermehrung der Entropie". Plancki tööd äratasid sel ajal vähe tähelepanu, paljude füüsikute jaoks oli entroopia "matemaatiline kummitus".
Entroopia mõistega tegelemisel ei järginud tollal domineerinud molekulaarset, tõenäosusteoreetilist tõlgendust, sest see ei võimalda üldkehtivuse absoluutset tõestust. Tema lähenemine oli fenomenoloogiline ja ta oli ka atomistika suhtes skeptiline. Hiljem kiirgusseadusega tegeldes ta loobus sellest hoiakust.
Plancki entroopiakontseptsiooni kuulus ka arusaamine, et entroopia maksimum vastab tasakaaluolekule. Sellest järeldub, et entroopia teadmisest saab tuletada kõik termodünaamiliste tasakaaluolekute seadused. Planck keskendus tasakaalulistele protsessidele ning uuris lähtuvalt oma habilitatsioonist näiteks agregaatolekute kooseksisteerimist ja gaasireaktsioonide tasakaalu. N Nendele töödele keemilise termodünaamika piiril pööras suurt tähelepanu ka tollal tugevasti laienev keemistööstus.<ref name="Hoffmann29f" />
Sõltumatult Planckist oli ka ameeriklane [[Josiah Willard Gibbs]] avastanud peaaegu kõik, mis Planck oli füsikokeemiliste tasakaalude kohta leidnud, ning alates 1876. aastast avaldanud. Planck neid kirjutusi ei tundnud, saksa keeles ilmusid need alles 1892. Planck ja Gibbs lähenesid teemale erinevalt: Planck tegeles pöördumatute protsessidega, Gibbs vaatles tasakaalusid. Gibbsi lähenemine pääses oma lihtsuse tõttu lõpuks võidule, Plancki lähenemisviis on aga üldisem.
==Filosoofiline looming==
| |||