
Föreställ dig om du vill att ditt namn för alltid skulle förknippas med en banbrytande vetenskaplig teori. Föreställ dig också att ditt namn till och med skulle vara kopplat till en serie enheter, utformade för att utföra mätningar för komplexa ekvationer. Föreställ dig nu att du var tysk som genomlevde två världskrig, vann Nobelpriset i fysik och överlevde många av dina barn.
Om du kan göra allt det, då kanske du vet hur det var att vara Max Planck, den tyska fysikern och grundaren av kvantteorin. Ungefär som Galileo, Newton och Einstein anses Max Planck som en av de mest inflytelserika och banbrytande forskarna på sin tid, en man vars upptäckter hjälpte till att revolutionera fysikens område. Ironiskt, med tanke på att när han först började på sin karriär fick han höra att det inte fanns något nytt att upptäcka!
Tidigt liv och utbildning:
Född 1858 i Kiel, Tyskland, Planck var ett barn av intellektuella, hans farfar och farfars far var båda teologiprofessorer och hans far professor i juridik och hans farbror en domare. 1867 flyttade hans familj till München, där Planck skrev in sig på Maximilians gymnasium. Från en tidig ålder visade Planck en fallenhet för matematik, astronomi, mekanik och musik.

Illustration av Friedrich Wilhelms universitet, med statyn av Fredrik den store (ca 1850). Kredit: Wikipedia Commons/A. Carse
Han tog examen tidigt, vid 17 års ålder, och fortsatte med att studera teoretisk fysik vid universitetet i München. 1877 gick han vidare till Friedrich Wilhelms universitet i Berlin för att studera med fysiker Hermann von Helmholtz. Helmholtz hade ett djupt inflytande på Planck, som han blev nära vän med, och så småningom bestämde sig Planck för att anta termodynamik som sitt forskningsområde.
I oktober 1878 klarade han sina behörighetsprov och disputerade i februari 1879 - med titeln 'Om termodynamikens andra lag'. I detta arbete gjorde han följande uttalande, varifrån den moderna Termodynamikens andra lag tros vara härledd: 'Det är omöjligt att konstruera en motor som kommer att fungera i en komplett cykel och inte ger någon effekt förutom höjning av en vikt och kylning av en värmebehållare.'
Under en tid slet Planck bort i relativ anonymitet på grund av sitt arbete med entropi (som ansågs vara ett dött fält). Men han gjorde flera viktiga upptäckter under den här tiden som skulle göra det möjligt för honom att växa sitt rykte och få en efterföljare. Till exempel hans Avhandling om termodynamik ,som publicerades 1897, innehöll frön till idéer som skulle fortsätta att bli mycket inflytelserika – dvs svart kroppsstrålning och speciella jämviktstillstånd.
Efter att ha avslutat sin avhandling blev Planck en oavlönad privatlärare vid Freidrich Wilhelms universitet i München och gick med i det lokala Physical Society. Även om det akademiska samfundet inte ägnade honom så mycket uppmärksamhet, fortsatte han sitt arbete med värmeteori och kom självständigt att upptäcka samma teori om termodynamik och entropi som Josiah Willard Gibbs – den amerikanske fysikern som tillskrivs upptäckten.

Professorerna Michael Bonitz och Frank Hohmann, som innehar en faksimil av Plancks Nobelpriscertifikat, som gavs till universitetet i Kiel 2013. Kredit och upphovsrätt: CAU/Schimmelpfennig
1885 utsåg universitetet i Kiel Planck till docent i teoretisk fysik, där han fortsatte sina studier i fysikalisk kemi och värmesystem. År 1889 återvände han till Freidrich Wilhelms universitet i Berlin och blev professor 1892. Han skulle stanna i Berlin tills han gick i pension i januari 1926, då han efterträddes av Erwin Schrodinger.
Svart kroppsstrålning:
Det var 1894, när han var under ett uppdrag från elföretagen för att utveckla bättre glödlampor, som Planck började arbeta med problemet med strålning från svarta kroppar. Fysiker kämpade redan för att förklara hur intensiteten av den elektromagnetiska strålningen som sänds ut av en perfekt absorbator (dvs en svart kropp) berodde på kroppstemperaturen och strålningens frekvens (dvs ljusets färg).
Med tiden löste han detta problem genom att föreslå att elektromagnetisk energi inte flödade i en konstant form utan snarare i diskreta paket, d.v.s. kvanta. Detta kom att kallas Planck postulat , vilket kan anges matematiskt somE = hv -varOCHär energi,vär frekvensen, ochhär Planck konstant . Denna teori, som inte stämde överens med klassisk newtonsk mekanik, bidrog till att utlösa en revolution inom vetenskapen.
En djupt konservativ vetenskapsman som var misstänksam mot de implikationer som hans teori gav upphov till, Planck indikerade att han bara kom med sin upptäckt motvilligt och hoppades att de skulle bevisas fel. Upptäckten av Plancks konstant skulle emellertid visa sig ha en revolutionerande inverkan, vilket skulle få forskare att bryta med klassisk fysik och leda till skapandet av Planck enheter (längd, tid, massa, etc.).

Från vänster till höger: W. Nernst, A. Einstein, M. Planck, R.A. Millikan och von Laue vid en middag som gavs av von Laue i Berlin, 1931. Kredit: Wikipedia Commons
Kvantmekanik:
Vid sekelskiftet en annan inflytelserik vetenskapsman vid namn Albert Einstein gjorde flera upptäckter som skulle bevisa att Plancks kvantteori stämmer. Den första var hans teori om fotoner (som en del av hans Särskild relativitetsteori ) som stred mot klassisk fysik och teorin om elektrodynamik som ansåg att ljus var en våg som behövde ett medium för att fortplanta sig.
Den andra var Einsteins studie av det anomala beteendet hos specifika kroppar när de värms upp vid låga temperaturer, ett annat exempel på ett fenomen som trotsade den klassiska fysiken. Även om Planck var en av de första som insåg betydelsen av Einsteins speciella relativitetsteori, avvisade han från början idén att ljus kunde bestå av diskreta kvanta av materia (i det här fallet fotoner).
Men 1911 organiserade Planck och Walther Nernst (en kollega till Plancks) en konferens i Bryssel känd som Första Solvav-konferensen , vars ämne var teorin om strålning och kvanter. Einstein deltog och kunde övertyga Planck om sina teorier om specifika kroppar under förfarandets gång. De två blev vänner och kollegor; och 1914 skapade Planck en professur för Einstein vid universitetet i Berlin.
Under 1920-talet hade en ny teori om kvantmekanik dykt upp, som var känd som ' Köpenhamn tolkning '. Denna teori, som till stor del utarbetades av de tyska fysikerna Neils Bohr och Werner Heisenberg, slog fast att kvantmekaniken bara kan förutsäga sannolikheter; och att fysiska system i allmänhet inte har bestämda egenskaper innan de mäts.

Fotografi av den första Solvay-konferensen 1911 på Hotel Metropole i Bryssel, Belgien. Kredit: International Solvay Institutes/Benjamin Couprie
Detta avvisades dock av Planck, som ansåg att vågmekaniken snart skulle göra kvantteorin onödig. Han fick sällskap av sina kollegor Erwin Schrodinger, Max von Laue och Einstein – som alla ville rädda den klassiska mekaniken från kvantteorins 'kaos'. Tiden skulle dock visa att båda tolkningarna var korrekta (och matematiskt likvärdiga), vilket ger upphov till teorier om partikel-vågdualitet.
Första och andra världskriget:
1914 anslöt sig Planck till den nationalistiska glöd som svepte över Tyskland. Även om han inte var en extrem nationalist, var han undertecknare av det nu ökända ' Manifest av de nittiotre ', ett manifest som stödde kriget och motiverade Tysklands deltagande. Men 1915 återkallade Planck delar av manifestet, och 1916 blev han en uttalad motståndare till Tysklands annektering av andra territorier.
Efter kriget ansågs Planck varadetysk auktoritet inom fysik, som dekanus vid Berlins universitet, medlem av Preussiska vetenskapsakademin och German Physical Society och ordförande för Kaiser Wilhelm Society (KWS, numera Max Planck Society ). Under de turbulenta åren på 1920-talet använde Planck sin position för att samla in medel till vetenskaplig forskning, som ofta var en bristvara.
Nazisternas maktövertagande 1933 resulterade i enorma svårigheter, av vilka Planck personligen vittnade. Detta inkluderade att många av hans judiska vänner och kollegor blev utstötta från sina positioner och förödmjukade, och en stor utvandring av tyska vetenskapsmän och akademiker.

Ingången till det administrativa huvudkontoret för Max Planck Society i München. Kredit: Wikipedia Commons/Maximilian Dörrbecker
Planck försökte hålla ut under dessa år och hålla sig utanför politiken, men tvingades gå in för att försvara sina kollegor när han blev hotad. 1936 avgick han från sina positioner som chef för KWS på grund av sitt fortsatta stöd till judiska kollegor i sällskapet. 1938 avgick han som president för Preussiska vetenskapsakademin på grund av att nazistpartiet tog över kontrollen över den.
Trots dessa utjämningar och de svårigheter som kriget och de allierade bombningarna förde med sig, stannade Planck och hans familj kvar i Tyskland. 1945 arresterades Plancks son Erwin på grund av mordförsöket på Hitler i komplotten den 20 juli, för vilken han avrättades av Gestapo. Denna händelse fick Planck att gå ner i en depression från vilken han inte återhämtade sig före sin död.
Död och arv:
Planck dog den 4 oktober 1947 i Göttingen, Tyskland vid en ålder av 89. Han efterlevde sin andra fru, Marga von Hoesslin, och sin yngste son Hermann. Även om han hade tvingats avgå från sina nyckelpositioner under sina senare år och tillbringade de sista åren av sitt liv hemsökt av sin äldsta sons död, lämnade Planck ett anmärkningsvärt arv efter sig.
Som ett erkännande för sitt grundläggande bidrag till en ny gren av fysiken tilldelades han Nobelpriset i fysik 1918. Han valdes också in i det utländska medlemskapet i Royal Society 1926, och belönades med sällskapets Copley-medalj 1928. 1909, han blev inbjuden att bli Ernest Kempton Adams lektor i teoretisk fysik vid Columbia University i New York City.

Max Planck-medaljen, utfärdad av German Physical Society som ett erkännande av vetenskapliga bidrag. Kredit: dpg-physik.de
Han var också mycket respekterad av sina kollegor och samtida och utmärkte sig genom att vara en integrerad del av de tre vetenskapliga organisationer som dominerade de tyska vetenskaperna - Preussiska vetenskapsakademin, Kaiser Wilhelm Society och German Physical Society. German Physical Society skapade också Max Planck-medalj , varav den första tilldelades 1929 till både Planck och Einstein.
Max Planck Society skapades också i staden Göttingen 1948 för att hedra hans liv och hans prestationer. Detta sällskap växte under de följande decennierna och absorberade så småningom Kaiser Wilhelm Society och alla dess institutioner. Idag är sällskapet erkänt som ledande inom vetenskap och teknologiforskning och den främsta forskningsorganisationen i Europa, med 33 Nobelpriser tilldelade sina forskare.
2009 satte European Space Agency (ESA) in Planck rymdfarkost , ett rymdobservatorium som kartlade Kosmisk mikrovågsugn bakgrund (CMB) vid mikrovågs- och infraröda frekvenser. Mellan 2009 och 2013 gav den de mest exakta mätningarna hittills på den genomsnittliga tätheten av vanlig materia och mörk materia i universum, och hjälpte till att lösa flera frågor om det tidiga universum och kosmisk evolution.
Planck kommer för alltid att bli ihågkommen som en av 1900-talets mest inflytelserika vetenskapsmän. Tillsammans med män som Einstein, Schrodinger, Bohr och Heisenberg (av vilka de flesta var hans vänner och kollegor) hjälpte han till att omdefiniera våra föreställningar om fysik och universums natur.
Vi har skrivit många artiklar om Max Planck för Universe Today. Här är Vad är Planck Time? , Plancks första ljus? , All-Sky Stunner från Planck , Vad är Schrödingers katt? , Vad är dubbelslitsexperimentet? , och här är en lista med berättelser om rymdfarkost som bär hans namn .
Om du vill ha mer information om Max Planck, kolla in Max Plancks biografi från Vetenskapens värld och Utrymme och rörelse .
Vi har också spelat in ett helt avsnitt av Astronomy Cast som handlar om Max Planck. Lyssna nu, Avsnitt 218: Max Planck .
Källor: