Откритията на М. Планк, Н

В тази статия е представена кратката биография на немския физик Макс Планк.

Кратка биография на Макс Планк

Макс Карл Ернст Лудвиг Планк е роден през 23 април 1858 гв град Килев. Баща му е бил професор по гражданско право. От много ранна възраст момчето започва да проявява изключителни музикални способности, учи се да свири на пиано и орган.

През 1867 г. семейството му се премества да живее в Мюнхен. Тук Макс Планк постъпва в Кралската класическа гимназия, където развива интерес към естествените и точните науки.

През 1874 г. Планк е изправен пред избор - да продължи музикалното си обучение или да учи физика. Той предпочете второто. Макс започва да учи физика и математика в университетите в Берлин и Мюнхен, като задълбочава познанията си по квантовата теория, термодинамиката, теорията на вероятностите, теорията на топлинното излъчване, историята и методологията на физиката.

През 1900 г. един млад учен формулира закона за разпределение на енергията в спектъра на черно тяло, въвеждайки константа с функционално измерение. Формулата на Макс Планк веднага получи експериментално потвърждение. Това беше сензация в науката. Той създава така наречената константа на Планк или квант на действието – това е една от универсалните константи във физиката. А датата 14 декември 1900 г., денят, в който Макс Планк представи доклад в Германското физическо общество за теоретичните основи на закона за радиацията, стана датата на раждане на новата квантова теория.

Изследванията на Планк върху теорията на вероятностите също бяха от голямо значение. Немският учен е един от първите, които го разбират и упорито го подкрепят. Тук продължават неговите научни постижения – през 1906 г. Макс Планк извежда уравнение за релативистка динамика, като в хода на своите изследвания получава формули за определяне на импулса и енергията на електрона. Така учените завършиха релативизацията на класическата механика.

През 1919 г. Макс Планк получава Нобелова награда по физика за 1918 г. Списъкът с постиженията му включваше следното - „като знак за тежестта на неговите заслуги в развитието на физиката чрез откриването на енергийни кванти“.

Въпреки големите постижения в науката, личният живот на Планк беше много трагичен. Първата му съпруга умира рано, оставяйки го с 4 деца – две дъщери и двама сина. Жени се втори път и се ражда петото дете на учения – момче. Най-големият му син загива по време на Първата световна война, а двете му дъщери умират по време на раждане. Вторият му син е екзекутиран за участие в опита за убийство на Хитлер.

Макс Планк умира в Гьотинген 4 октомври 1947 гсамо шест месеца до 90-ия му рожден ден.

Планк, кой е нейният създател и колко важна е тя за развитието на съвременната наука. Показана е и важността на идеята за квантуване за целия микросвят.

Смартфон и квантова физика

Съвременният свят около нас е много различен като технология от всичко, което е било познато преди сто години. Всичко това стана възможно само защото в зората на двадесети век учените преодоляха бариерата и най-накрая разбраха: материята в най-малкия мащаб не е непрекъсната. И тази епоха беше открита от един забележителен човек - Макс Планк.

Биография на Планк

На негово име са кръстени една от физическите константи, квантово уравнение, научната общност в Германия, астероид и космически телескоп. Образът му е щампован върху монети и отпечатан върху марки и банкноти. Какъв човек беше Макс Планк? Той е роден в средата на деветнадесети век в бедно немско благородническо семейство. Сред неговите предци имаше много добри адвокати и църковни служители. М. Планк получи добро образование, но колегите физици на шега го нарекоха „самоук“. Основните си знания ученият получава от книгите.

Хипотезата на Планк се ражда от предположение, което той извежда теоретично. В научната си кариера той се придържа към принципа „науката е на първо място“. По време на Първата световна война Планк се опитва да поддържа връзки с чуждестранни колеги от вражеските страни на Германия. Пристигането на нацистите го заварва в позицията на директор на голяма научна общност - и ученият се стреми да защити служителите си и помага на онези, които избягаха от режима, да отидат в чужбина. Така че хипотезата на Планк не е единственото нещо, за което той е уважаван. Въпреки това, той никога не е говорил открито срещу Хитлер, очевидно осъзнавайки, че не само ще навреди на себе си, но и няма да може да помогне на онези, които се нуждаят от това. За съжаление много физици не приеха тази позиция на М. Планк и спряха да си кореспондират с него. Той имаше пет деца и само най-малкото оцеля при баща си. Най-големият син е отнет от Първата световна война, средният от Втората световна война. И двете дъщери не са оцелели при раждането. В същото време съвременниците отбелязват, че само у дома Планк е бил самият той.

Източници на кванти

От училище ученият се интересува от него.В него се казва: всеки процес се случва само с увеличаване на хаоса и загуба на енергия или маса. Той беше първият, който го формулира точно така - по отношение на ентропията, която може да нараства само в една термодинамична система. По-късно именно тази работа води до формулирането на известната хипотеза на Планк. Той е и един от тези, които въвеждат традицията за разделяне на математиката и физиката, като на практика създават теоретичната част на последната. Преди него всички природни науки бяха смесени и експериментите се извършваха от индивиди в лаборатории, които почти не се различаваха от алхимичните.

Квантова хипотеза

Изследвайки ентропията на електромагнитните вълни от гледна точка на осцилатори и разчитайки на експериментални данни, получени два дни по-рано, на 19 октомври 1900 г., Планк представя на други учени формулата, която по-късно ще бъде кръстена на него. Той свързва енергията, дължината на вълната и температурата на излъчване (в граничния случай за Цялата следващата нощ неговите колеги под ръководството на Рубенс провеждат експерименти, за да потвърдят тази теория. И се оказва вярна! Въпреки това, за да теоретично за да обоснове хипотезата, произтичаща от тази формула и в същото време да избегне математически сложности като безкрайностите, Планк трябваше да признае, че енергията не се излъчва в непрекъснат поток, както се смяташе преди, а на отделни порции (E = hν). Този подход унищожи всички съществуващи идеи за твърдо тяло Квантовата хипотеза на Планк революционизира физиката.

Последици от квантуване

Първоначално ученият не осъзнавал важността на своето откритие. Известно време изведената от него формула се използва само като удобен начин за намаляване на броя на математическите операции за изчисление. В същото време и Планк, и други учени са използвали непрекъснати уравнения на Максуел. Единственото нещо, което ме объркваше, беше константата h, на която не можеше да се придаде физически смисъл. По-късно само Алберт Айнщайн и Пол Еренфест, разбирайки новите явления на радиоактивността и опитвайки се да намерят математическа основа за оптичните спектри, разбират важността на хипотезата на Планк. Казват, че докладът, на който формулата е представена за първи път, открива ерата на новата физика. Айнщайн вероятно е първият, който разпознава началото му. Така че това е и негова заслуга.

Какво се квантува

Всички състояния, които всяка елементарна частица може да приеме, са дискретни. Уловен електрон може да бъде само на определени нива. Възбуждането на атома, подобно на обратния процес - емисия, също се случва на скокове. Всички електромагнитни взаимодействия са обмен на кванти на съответната енергия. Човечеството е овладяло енергията на атома само благодарение на разбирането за дискретността.Надяваме се, че сега читателите няма да имат въпрос какво представлява хипотезата на Планк и какво е нейното въздействие върху съвременния свят, а следователно и върху всеки един от хората.

Германският физик Макс Карл Ернст Лудвиг Планк е роден в Кил (който тогава е принадлежал на Прусия), в семейството на Йохан Юлиус Вилхелм фон Планк, професор по гражданско право, и Ема (родена Пациг) Планк. Като дете момчето се научава да свири на пиано и орган, разкривайки изключителни музикални способности. През 1867 г. семейството се премества в Мюнхен и там П. влиза в Кралската Максимилианова класическа гимназия, където отличен учител по математика за първи път предизвиква интереса му към естествените и точните науки. След като завършва гимназия през 1874 г., той ще учи класическа филология, опитва ръката си в музикалната композиция, но след това дава предпочитание на физиката.

Три години П. учи математика и физика в Мюнхенския университет и една година в Берлинския университет. Един от неговите професори в Мюнхен, експерименталният физик Филип фон Джоли, се оказа лош пророк, когато посъветва младия П. да избере друга професия, тъй като според него във физиката не е останало нищо фундаментално ново, което може да бъде открито. Тази гледна точка, широко разпространена по това време, възниква под влиянието на изключителните успехи на учените през 19 век. постигнахме в увеличаване на знанията си за физичните и химичните процеси.

Докато е в Берлин, П. придобива по-широк поглед върху физиката благодарение на публикациите на изключителните физици Херман фон Хелмхолц и Густав Кирхоф, както и на статиите на Рудолф Клаузиус. Познаването на техните трудове допринесе за това, че научните интереси на П. дълго време се фокусираха върху термодинамиката - област на физиката, в която въз основа на малък брой основни закони се изследват явленията на топлина, механична енергия и енергия преобразуване се изучават. П. получава академичната си степен като доктор през 1879 г., след като е защитил дисертация в Мюнхенския университет върху втория закон на термодинамиката, който гласи, че нито един непрекъснат самоподдържащ се процес не може да пренесе топлина от по-студено тяло към по-топло.

На следващата година П. пише друга работа по термодинамика, която му донася позицията на младши асистент във Физическия факултет на Мюнхенския университет. През 1885 г. той става доцент в университета в Кил, което укрепва неговата независимост, укрепва финансовото му положение и осигурява повече време за научни изследвания. Работата на П. върху термодинамиката и нейните приложения във физическата химия и електрохимията му спечелиха международно признание. През 1888 г. той става доцент в Берлинския университет и директор на Института по теоретична физика (постът на директор е създаден специално за него). Той става редовен (редовен) професор през 1892 г.

От 1896 г. П. се интересува от измервания, направени в Държавния институт по физика и технологии в Берлин, както и от проблемите на топлинното излъчване на телата. Всяко тяло, съдържащо топлина, излъчва електромагнитно излъчване. Ако тялото е достатъчно горещо, тогава тази радиация става видима. С повишаване на температурата тялото първо става нажежено, след това оранжево-жълто и накрая бяло. Радиацията излъчва смес от честоти (във видимия диапазон честотата на излъчване съответства на цвета). Излъчването на едно тяло обаче зависи не само от температурата, но и до известна степен от повърхностните характеристики като цвят и структура.

Физиците са приели въображаемо абсолютно черно тяло като идеален стандарт за измерване и теоретични изследвания. По дефиниция, напълно черно тяло е тяло, което абсорбира цялата радиация, попадаща върху него, и не отразява нищо. Радиацията, излъчвана от черно тяло, зависи само от неговата температура. Въпреки че такова идеално тяло не съществува, затворена обвивка с малък отвор (например правилно изградена пещ, чиито стени и съдържание са в равновесие при една и съща температура) може да служи като приближение.

Едно от доказателствата за характеристиките на черното тяло на такава черупка се свежда до следното. Радиацията, падаща върху отвора, навлиза в кухината и, отразявайки се от стените, частично се отразява и частично се абсорбира. Тъй като вероятността радиацията да излезе през дупката в резултат на множество отражения е много малка, тя се абсорбира почти напълно. Радиацията, произхождаща от кухината и излизаща от дупката, обикновено се счита за еквивалентна на радиацията, излъчвана от област с размер на дупка върху повърхността на черно тяло при температурата на кухината и черупката. Подготвяйки собственото си изследване, П. прочете работата на Кирхоф за свойствата на такава черупка с дупка. Точното количествено описание на наблюдаваното разпределение на радиационната енергия в този случай се нарича проблем с черното тяло.

Както показват експериментите с черно тяло, графиката на енергията (яркостта) спрямо честотата или дължината на вълната е характерна крива. При ниски честоти (дълги дължини на вълните) той се притиска към честотната ос, след това при някаква междинна честота достига максимум (пик със заоблен връх), а след това при по-високи честоти (къси дължини на вълните) намалява. С повишаване на температурата кривата запазва формата си, но се измества към по-високи честоти. Установени са емпирични зависимости между температурата и честотата на пика в кривата на излъчване на черното тяло (закон на Виен за изместване, кръстен на Вилхелм Виен) и между температурата и общата излъчена енергия (закон на Стефан – Болцман, кръстен на австрийските физици Джоузеф Стефан и Лудвиг Болцман), но никой не успя да изведе кривата на излъчване на черното тяло от първите принципи, известни по това време.

Виен успява да получи полуемпирична формула, която може да бъде коригирана така, че да описва добре кривата при високи честоти, но неправилно да предава нейното поведение при ниски честоти. J. W. Strett (лорд Rayleigh) и английският физик James Jeans прилагат принципа за равномерно разпределение на енергията между честотите на осцилаторите, съдържащи се в пространството на черно тяло, и стигат до друга формула (формулата на Rayleigh-Jeans). Той възпроизвежда добре кривата на излъчване на черното тяло при ниски честоти, но се отклонява от нея при високи честоти.

П., под влиянието на теорията на Джеймс Клерк Максуел за електромагнитната природа на светлината (публикувана през 1873 г. и потвърдена експериментално от Хайнрих Херц през 1887 г.), подходи към проблема с черното тяло от гледна точка на разпределението на енергията между елементарни електрически осцилатори , чиято физическа форма не беше уточнена по никакъв начин. Въпреки че на пръв поглед може да изглежда, че избраният от него метод прилича на заключението на Rayleigh-Jeans, P. отхвърли някои от предположенията, приети от тези учени.

През 1900 г., след дълги и упорити опити да създаде теория, която да обясни задоволително експерименталните данни, П. успява да изведе формула, която, както експерименталните физици от Държавния институт по физика и технологии откриват, се съгласува с резултатите от измерването със забележителна точност. . Законите на Виен и Стефан-Болцман също следват от формулата на Планк. Въпреки това, за да изведе своята формула, той трябваше да въведе радикална концепция, която противоречи на всички установени принципи. Енергията на осцилаторите на Планк не се променя непрекъснато, както следва от традиционната физика, а може да приема само дискретни стойности, увеличавайки се (или намалявайки) на крайни стъпки. Всяка енергийна стъпка е равна на определена константа (сега наричана константа на Планк), умножена по честотата. Дискретни порции енергия впоследствие бяха наречени кванти. Хипотезата, въведена от П., бележи раждането на квантовата теория, която извършва истинска революция във физиката. Класическата физика, за разлика от съвременната физика, сега означава „физика преди Планк“.

П. в никакъв случай не е революционер и нито той самият, нито други физици са били наясно с дълбокия смисъл на понятието "квант". За П. квантът е само средство, което прави възможно извеждането на формула, която дава задоволително съответствие с кривата на излъчване на абсолютно черно тяло. Той многократно се опитва да постигне съгласие в рамките на класическата традиция, но без успех. В същото време той отбеляза с удоволствие първите успехи на квантовата теория, които последваха почти веднага. Новата му теория включва, в допълнение към константата на Планк, други основни величини, като скоростта на светлината и число, известно като константата на Болцман. През 1901 г., въз основа на експериментални данни за излъчване на черно тяло, П. изчислява стойността на константата на Болцман и, използвайки друга известна информация, получава числото на Авогадро (броят на атомите в един мол елемент). Въз основа на числото на Авогадро П. успя да намери електрическия заряд на електрона със забележителна точност.

Позицията на квантовата теория беше затвърдена през 1905 г., когато Алберт Айнщайн използва концепцията за фотон - квант от електромагнитно излъчване - за да обясни фотоелектричния ефект (излъчването на електрони от метална повърхност, осветена от ултравиолетово лъчение). Айнщайн предполага, че светлината има двойна природа: тя може да се държи и като вълна (както ни убеждава цялата предишна физика), и като частица (както се вижда от фотоелектричния ефект). През 1907 г. Айнщайн допълнително укрепва позицията на квантовата теория, като използва концепцията за кванта, за да обясни озадачаващите несъответствия между теоретичните прогнози и експерименталните измервания на специфичния топлинен капацитет на телата - количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на една единица маса на твърдо тяло с една степен.

Друго потвърждение за потенциалната сила на въведената от П. иновация идва през 1913 г. от Нилс Бор, който прилага квантовата теория към структурата на атома. В модела на Бор електроните в атома могат да бъдат само на определени енергийни нива, определени от квантовите ограничения. Преходът на електроните от едно ниво на друго е придружен от освобождаване на енергийна разлика под формата на фотонно излъчване с честота, равна на енергията на фотона, разделена на константата на Планк. Така беше получено квантово обяснение за характерните спектри на излъчване, излъчвано от възбудени атоми.

През 1919 г. П. е удостоен с Нобелова награда по физика за 1918 г. „като признание за неговите заслуги за развитието на физиката чрез откриването на енергийни кванти“. Както заяви A.G. Екстранд, член на Кралската шведска академия на науките, на церемонията по награждаването, „теорията на П. за радиацията е най-ярката от пътеводните звезди на съвременните физически изследвания и, доколкото може да се прецени, тя все още ще бъде много време преди да се изчерпят съкровищата, придобити от неговия гений.” . В Нобеловата лекция, изнесена през 1920 г., П. обобщава работата си и признава, че „въвеждането на кванта все още не е довело до създаването на истинска квантова теория“.

20-те години стана свидетел на развитието от Ервин Шрьодингер, Вернер Хайзенберг, P.A.M. Дирак и други от квантовата механика - оборудвани със сложния математически апарат на квантовата теория. П. не хареса новата вероятностна интерпретация на квантовата механика и, подобно на Айнщайн, той се опита да съгласува предсказанията, основани само на принципа на вероятността, с класическите идеи за причинно-следствената връзка. Неговите стремежи не бяха предопределени да се сбъднат: вероятностният подход оцеля.

Приносът на П. към съвременната физика не се ограничава до откриването на кванта и константата, която сега носи неговото име. Той е силно впечатлен от специалната теория на относителността на Айнщайн, публикувана през 1905 г. Пълната подкрепа, предоставена от P. на новата теория, допринесе значително за приемането на специалната теория на относителността от физиците. Сред другите му постижения е предложеното от него извеждане на уравнението на Фокер-Планк, което описва поведението на система от частици под въздействието на малки случайни импулси (Адриан Фокер е холандски физик, който подобри метода, използван за първи път от Айнщайн за описание на брауновото движение - хаотичното зигзагообразно движение на малки частици, суспендирани в течност). През 1928 г., на седемдесетгодишна възраст, Планк влиза в своето задължително официално пенсиониране, но не прекъсва връзките си с Обществото за фундаментални науки на Кайзер Вилхелм, на което става президент през 1930 г. И на прага на осмото си десетилетие той продължава неговите изследователски дейности.

Личният живот на П. е белязан от трагедия. Първата му съпруга, родена Мария Мерк, за която се жени през 1885 г. и която му ражда двама сина и две дъщери близначки, умира през 1909 г. Две години по-късно той се жени за племенницата си Марга фон Хеслин, от която има и син. Най-големият син на П. загива през Първата световна война, а през следващите години и двете му дъщери умират при раждане. Вторият син от първия му брак е екзекутиран през 1944 г. за участие в неуспешен заговор срещу Хитлер.

Като човек с утвърдени възгледи и религиозни убеждения и просто като справедлив човек, П., след идването на Хитлер на власт през 1933 г., публично се обяви в защита на еврейските учени, изгонени от постовете си и принудени да емигрират. На научна конференция той поздрави Айнщайн, анатемосан от нацистите. Когато П., като президент на Обществото за фундаментални науки на Кайзер Вилхелм, направи официално посещение при Хитлер, той се възползва от тази възможност, за да се опита да спре преследването на еврейските учени. В отговор Хитлер започва тирада срещу евреите като цяло. Впоследствие П. става по-сдържан и мълчи, въпреки че нацистите несъмнено са знаели за неговите възгледи.

Като патриот, който обичаше родината си, той можеше само да се моли германската нация да възвърне нормалния си живот. Той продължи да служи в различни немски научни общества с надеждата да запази поне малка част от немската наука и просветление от пълно унищожение. След като домът и личната му библиотека бяха унищожени по време на въздушно нападение над Берлин, П. и съпругата му се опитаха да намерят убежище в имението Рогец близо до Магдебург, където се озоваха между отстъпващите германски войски и настъпващите съюзнически сили. В крайна сметка двойката Планк е открита от американските части и отведена в тогавашния безопасен щат Гьотинген.

П. умира в Гьотинген на 4 октомври 1947 г., шест месеца преди 90-ия си рожден ден. На надгробната му плоча са издълбани само неговото име и фамилия и числената стойност на константата на Планк.

Подобно на Бор и Айнщайн, П. се интересуваше дълбоко от философски проблеми, свързани с причинно-следствената връзка, етиката и свободната воля, и говори по тези теми в печат и пред професионална и непрофесионална публика. Действайки като пастор (но без свещеничество) в Берлин, П. беше дълбоко убеден, че науката допълва религията и учи на истинност и уважение.

През целия си живот П. носи със себе си любовта към музиката, която пламна в него в ранна детска възраст. Отличен пианист, той често свири камерни произведения с приятеля си Айнщайн, докато не напусна Германия. П. бил и запален планинар и почти всяка ваканция прекарвал в Алпите.

В допълнение към Нобеловата награда, П. е награден с медал Копли на Кралското общество в Лондон (1928) и наградата Гьоте във Франкфурт на Майн (1946). Германското физическо дружество нарече най-високата си награда в негова чест - медала на Планк, а самият П. беше първият носител на тази почетна награда. В чест на 80-ия му рожден ден една от малките планети е наречена Планкова, а след края на Втората световна война Обществото за фундаментални науки на Кайзер Вилхелм е преименувано на Обществото на Макс Планк. П. е бил член на Германската и Австрийската академии на науките, както и на научни дружества и академии на Англия, Дания, Ирландия, Финландия, Гърция, Холандия, Унгария, Италия, Съветския съюз, Швеция, Украйна и Съединените щати .

Квантовата теория се ражда през 1901 г., когато Макс Планк предложи теоретично заключение за връзката между температурата на едно тяло и радиацията, излъчвана от това тяло, заключение, което дълго време убягваше на други учени. Подобно на своите предшественици, Планк предполага, че радиацията се излъчва от атомни осцилатори, но той вярва, че енергията на осцилаторите (и следователно излъчваната от тях радиация) съществува под формата на малки дискретни части, които Айнщайн нарича кванти. Енергията на всеки квант е пропорционална на честотата на излъчване. Въпреки че формулата, получена от Планк, предизвиква всеобщо възхищение, предположенията, които той прави, остават неясни за известно време, тъй като противоречат на класическата физика. През 1905г Алберт Айнщайн използва квантовата теория, за да обясни някои аспекти на фотоелектричния ефект - излъчването на електрони от повърхността на метал, върху който пада ултравиолетова радиация. По пътя Айнщайн отбеляза очевиден парадокс: светлината, за която отдавна е известно, че пътува като непрекъснати вълни, проявява дискретни свойства, когато се абсорбира и излъчва.

Около осем години по-късно Нилс Бор разшири квантовата теория до атома и обясни честотите на вълните, излъчвани от атоми, възбудени в пламък или електрически разряд. Ърнест Ръдърфорд показаха, че масата на атома е почти изцяло концентрирана в централното ядро, което носи положителен електрически заряд и е заобиколено на относително големи разстояния от електрони, носещи отрицателен заряд, в резултат на което атомът като цяло е електрически неутрален.

Бор предположи, че електроните могат да бъдат само в определени дискретни орбити, съответстващи на различни енергийни нива, и че „скокът“ на електрона от една орбита в друга, с по-ниска енергия, е придружен от излъчване на фотон, чиято енергия е равна на разликата в енергиите на двете орбити. Честотата, според теорията на Планк, е пропорционална на енергията на фотона. Така моделът на атома на Бор установява връзка между различните спектрални линии, характерни за веществото, излъчващо радиация, и атомната структура. Въпреки първоначалния си успех, моделът на атома на Бор скоро изисква модификации, за да разреши несъответствията между теория и експеримент. В допълнение, квантовата теория на този етап все още не е предоставила систематична процедура за решаване на много квантови проблеми. Стана ясно обаче, че класическата физика не е в състояние да обясни факта, че ускореният електрон не пада върху ядрото, губейки енергия при излъчване на електромагнитни вълни.

Нова съществена характеристика на квантовата теория се появява през 1924 г., когато Луис де Печете изложи радикална хипотеза за вълновата природа на материята: ако електромагнитните вълни, като светлината, понякога се държат като частици (както показа Айнщайн), тогава частици, като електрон, могат да се държат като вълни при определени обстоятелства. Така в микрокосмоса границата между класическите частици и класическите вълни е изтрита. Във формулировката на де Бройл честотата, съответстваща на дадена частица, е свързана с нейната енергия, както в случая на фотон (частица светлина), но предложеният от де Бройл математически израз е еквивалентна връзка между дължината на вълната, масата на частицата и , и неговата скорост (импулс). Съществуването на електронните вълни е експериментално доказано през 1927 г. Клинтън Дж. Дейвисън И Лестър Х. Гермър в Съединените щати и Джордж Паджет Томсън в Англия.

Това откритие на свой ред води до създаването през 1933г. Ернст Руска електронен микроскоп.

Впечатлен от коментарите на Айнщайн за идеите на де Бройл Ервин Шрьодингер прави опит да приложи вълновото описание на електроните към изграждането на последователна квантова теория, която не е свързана с неадекватния модел на атома на Бор. В известен смисъл той възнамеряваше да доближи квантовата теория до класическата физика, която беше натрупала много примери за математически описания на вълните. Първият му опит през 1925 г. завършва с неуспех. Скоростите на електроните в теорията на Шрьодингер бяха близки до скоростта на светлината, което изискваше включването на специалната теория на относителността на Айнщайн и значителното увеличение на електронната маса, предвидена от нея при много високи скорости.

Една от причините за провала на Шрьодингер е, че той не е взел предвид наличието на специфично свойство на електрона, сега известно като спин (въртенето на електрона около собствената му ос като връх, но такова сравнение не е напълно правилно), за което малко се знаеше по това време. Шрьодингер прави следващия опит през 1926 г. Този път скоростите на електроните са избрани толкова малки, че няма нужда да се позовава на теорията на относителността. Вторият опит доведе до извеждането на вълновото уравнение на Шрьодингер, което предоставя математическо описание на материята от гледна точка на вълновата функция. Шрьодингер нарича своята теория вълнова механика. Решенията на вълновото уравнение бяха в съгласие с експерименталните наблюдения и оказаха дълбоко влияние върху последващото развитие на квантовата теория. В момента вълновата функция е в основата на квантовомеханичното описание на микросистемите, подобно на уравненията на Хамилтън в класическата механика.

Не много преди това Вернер Хайзенберг , Макс Борн И Паскуал Джордан публикува друга версия на квантовата теория, наречена матрична механика, която описва квантовите явления с помощта на таблици с наблюдаеми величини. Тези таблици представляват подредени по определен начин математически множества, наречени матрици, върху които по известни правила могат да се извършват различни математически операции. Матричната механика също позволява съгласие с наблюдаваните експериментални данни, но за разлика от вълновата механика, тя не съдържа конкретно позоваване на пространствени координати или време. Хайзенберг специално настоява да се изоставят всякакви прости визуални представяния или модели в полза само на онези свойства, които могат да бъдат определени от експеримента, тъй като според неговите съображения микросветът има фундаментално различна структура от макросвета с оглед на специалната роля на константата на Планк , което е незначително в световните големи количества.

Шрьодингер показа, че вълновата механика и матричната механика са математически еквивалентни. Сега известни като квантова механика, тези две теории предоставиха дългоочаквана обща рамка за описание на квантовите явления. Много физици предпочитаха вълновата механика, защото нейният математически апарат им беше по-познат и концепциите й изглеждаха по-„физически“; операциите с матрици са по-тромави.

Скоро след като Хайзенберг и Шрьодингер разработват квантовата механика, Пол Дирак предложи по-обща теория, която комбинира елементи от специалната теория на относителността на Айнщайн с вълновото уравнение. Уравнението на Дирак се прилага за частици, движещи се с произволни скорости. Спиновите и магнитните свойства на електрона следват от теорията на Дирак без никакви допълнителни предположения. В допълнение, теорията на Дирак предсказва съществуването на античастици, като позитрон и антипротон, близнаци на частици с електрически заряди с противоположни знаци.

] Изпълнителен редактор L.S. Полак. Съставен от U.I. Франкфурт.
(Москва: Издателство "Наука", 1975 г. - Серия "Класици на науката")
Сканиране, обработка, формат: ???, ревизия: AAW, мор, 2010 г

СЪДЪРЖАНИЕ:
От редактора (5).
ТЕРМОДИНАМИКА
На принципа на нарастващата ентропия. Първо съобщение (9).
На принципа на нарастващата ентропия. Второ съобщение (25).
На принципа на нарастващата ентропия. Трето съобщение (36).
На принципа на нарастващата ентропия. Четвърто съобщение (69).
Бележки върху принципа на Карно-Клаузиус (102).
Г-н Суинбърн и Ентропия (106).
Ентропия (109).
За механичното значение на температурата и ентропията (111).
За теоремата на Клаузиус за необратими цикли и за нарастването на ентропията (119).
Към кинетичната теория на газовете. Критично проучване (121).
За абсолютната ентропия на едноатомните тела (123).
Абсолютна ентропия и химична константа (138).
Относно статистическата дефиниция на ентропията (144).
Нова статистическа дефиниция на ентропията (154).
За потенциалната разлика на слабите разтвори (168).
За потенциалната разлика на слабите разтвори. Второ съобщение (173).
Принцип на Льо Шателие-Браун (177).
Бележки относно количествения параметър, параметъра на интензитета и стабилното равновесие (186).
ТЕОРИЯ НА ЛЪЧЕНИЕТО И КВАНТОВА ТЕОРИЯ
За необратими радиационни процеси (191).
Ентропия и температура на лъчиста енергия (234).
За едно подобрение на закона за радиацията на Виен (249).
Към теорията за разпределението на енергията на излъчване на нормалния спектър (251).
За закона за разпределение на енергията в нормалния спектър (258).
За елементарния квант на материята и електричеството (268).
За необратими радиационни процеси. Добавяне (271).
Закони на топлинното излъчване и хипотезата за елементарния квант на действие (282).
Съвременно значение на квантовата хипотеза за кинетичната теория на газовете (311).
Модифицирана формулировка на квантовата хипотеза (325).
За квантовите действия в електродинамиката (331).
Физическа структура на фазовото пространство (339).
За природата на топлинното излъчване (370).
По въпроса за квантуване на едноатомен газ (384).
Физическа реалност на светлинните кванти (393).
За работата на Шрьодингер върху вълновата механика (398).
Опит за синтезиране на вълновата и корпускулярната механика (401).
Опит за синтезиране на вълновата и корпускулярната механика. Допълнение (417).
Опит за синтезиране на вълновата и корпускулярната механика. Второ съобщение (419).
За историята на откриването на кванта на действието (431).
ТЕОРИЯ НА ОТНОСИТЕЛНОСТТА
Принципът на относителността и основните уравнения на механиката (445).
Измерванията на Кауфман на отклонението на b-лъчите и тяхното значение за динамиката на електроните (449).
Допълнение към обсъждането на измерванията на Кауфман (462).
За динамиката на движещите се системи (466).
Бележки върху принципа на действие и реакция в общата динамика (494).
Равномерно въртене и свиване на Лоренц (498).
СТАТИИ И РЕЧИ
За новата физика (501).
Теоретична физика (506).
Хайнрих Рудолф Херц (510).
Пол Друде (531).
Заслугите на Хелмхолц в теоретичната физика (553).
Готфрид Вилхелм Лайбниц (550).
Към 25-годишнината от откритието, направено от В. Фридрих, П. Книпшг и М. Лауе (561).
Спомени (564).
Двадесет години работа върху физическата картина на света (568).
Произход и влияние на научните идеи (590).
Появата и постепенното развитие на квантовата теория (603).
Единство на физическата картина на света (613).
Връзката на съвременната физика с механистичния мироглед (634).
Научна автобиография (649).
Академични речи (664).
ПРИЛОЖЕНИЕ
М. Планк и възникването на квантовата физика. Л.С. Полак (685).
Коментари към една статия от М. Планк. А.Н. Фрумкин (735).
Термодинамични трудове на М. Планк. U.I. Франкфурт (737).
М. Планк като физикохимик. Ю.И. Соловьов (745).
Трудовете на М. Планк по специалната теория на относителността. И АЗ. Itenberg, W.I. Франкфурт (754).
Философски възгледи на М. Планк. Ю.В. Сачков, Е.М. Чудинов (757).
Библиография (762).
Именен указател (781).

Резюме на издателя:Това издание на избрани трудове на Макс Планк, един от основателите на съвременната физика, включва статии по термодинамика, статистическа физика, квантова теория, специална теория на относителността, както и общи въпроси на физиката и химията.
Книгата представлява интерес за физици, химици, историци на физиката и химията.