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Zum 150. Geburtstag von Max Planck : Auf der Suche nach dem Absoluten in der Physik

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Begründer der Quantenphysik: Max Karl Ernst Ludwig Planck Bild: Max-Planck-Gymnasium München

Er unternahm den ersten Schritt hin zur modernen Physik: Max Planck, der heute vor 150 Jahren geboren wurde. Der Vater der Quantenphysik spürte den Geheimnissen der Naturgesetze nach - und veränderte dabei das Weltbild radikal.

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          Das Protokollbuch der Sitzungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft vermerkt für den 14. Dezember 1900 einen Beitrag von Max Planck mit dem Titel „Zur Theorie des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum“. Darin lieferte Planck eine Begründung für eine Strahlungsformel, die er auf der Grundlage neuer Messergebnisse entwickelt hatte, welche die spektrale Verteilung der von einem glühenden Körper ausgehenden Strahlung betrafen. In seiner „glücklich erratenen Interpolationsformel“ hatte er „diskrete Energieelemente“ der Größe E = h·v eingeführt, wobei v die Frequenz der Strahlung und h das später nach Planck benannte Wirkungsquantum ist. Die Energieelemente, für Planck zunächst nur ein formales Hilfsmittel, gelten als erste Manifestation der Diskontinuität der Natur in der theoretischen Physik und bildeten den Ausgangspunkt der Quantenphysik, die in den folgenden Jahrzehnten entwickelt wurde.

          Zur Zeit seiner Arbeiten über die Wärmestrahlung stand Planck, der auf den Tag genau vor 150 Jahren geboren wurde, am Anfang seines fünften Lebensjahrzehnts. Er hatte bereits eine ansehnliche akademische Karriere hinter sich: Physikstudium in München und Berlin, Promotion mit 21 Jahren, schon ein Jahr später Habilitation, außerordentlicher Professor in Kiel und Berlin, dort 1892 Ernennung zum Ordinarius für theoretische Physik und Aufnahme in die Preußische Akademie der Wissenschaften.

          „Die schönste wissenschaftliche Lebensaufgabe“

          Nicht anders, als es auch heute noch bei jungen Menschen der Fall ist, steht bei Planck am Anfang die Suche nach der Lebensaufgabe: „Das Suchen nach den Gesetzen, die für dieses Absolute gelten, erschien mir als die schönste wissenschaftliche Lebensaufgabe ... So kam es, dass ich als erstes Gesetz, welches unabhängig vom Menschen eine absolute Geltung besitzt, das Prinzip der Erhaltung der Energie wie eine Heilsbotschaft in mich aufnahm“, sagt er später. Plancks Suche nach dem Absoluten hat etwas Religiöses an sich, das man auch bei anderen großen Physikern findet.

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          Das Prinzip von der Erhaltung der Energie, das Planck als Heilsbotschaft ansah, wird auch als Erster Hauptsatz der Thermodynamik bezeichnet. Diese Wissenschaft von der Energie, ihren Erscheinungsformen und Umwandlungen war für die im 19. Jahrhundert einsetzende Industrialisierung von beträchtlicher Bedeutung. Zur Zeit der Geburt Plancks war die Tatsache, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur in andere Energieformen umgewandelt werden kann, bereits seit rund zehn Jahren als fundamental anerkannt. Die Energie ist eine Konstante des Universums und mit dessen Entstehung in die Welt gekommen.

          Das Verständnis eines Naturgesetzes

          Von noch weit größerer Bedeutung für Plancks wissenschaftliche Entwicklung erwiesen sich jedoch der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik und das damit verbundene Prinzip der Entropie, das Rudolph Clausius als ein Maß für die Zunahme an Unordnung definiert hatte. Danach laufen in einem abgeschlossenen System die Prozesse stets so ab, dass die Entropie zunimmt, bis im Gleichgewichtszustand ein maximaler Wert erreicht ist. Im Falle des Mischens von zwei Gasen erkennt man unmittelbar, was für alle nicht umkehrbaren Prozesse grundlegend ist, nämlich dass die Entropie zunimmt. Sauerstoff und Kohlendioxid beispielsweise lassen sich ohne weiteres mischen, wie das in unserer Atmosphäre der Fall ist, aber dass sie sich später spontan wieder trennen würden, wird nicht beobachtet.

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