Max Planck Kimdir? Kuantum Teorisi

Kuantum Teorisi ile bilim dünyasında adeta bir çığır açan Alman fizikçi Max Planck, hayatı boyunca birçok başarılı çalışmaya imza attı. Gerçekleştirdiği çalışmalar neticesinde Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen Max Planck, Kuantum Kuramı’nın yanı sıra kendi adıyla anılan Planck ışınımı yasası ve Plank sabiti gibi bugünkü bilimsel gelişmelerin temellerinden kabul edilen çalışmalarıyla tanınır. Gelin, Max Planck kimdir sorusuna yanıt verirken gerçekleştirdiği çalışmalara da daha yakından göz atalım.

Max Planck Kimdir? Akademik Kariyeri ve Başarıları

Yaşadığı zorlu ve birçok trajediye tanıklık ettiği hayatı boyunca Max Planck bilimsel çalışmalarına devam etme konusunda son derece iddialıydı. 1858 yılında Almanya’da dünyaya gelen Max Plank’in hem babası hem de dedesi profesör olarak görev yapıyordu. Kiel’de başladığı eğitim hayatına babasının görevi nedeniyle Münih’te devam etti. Müzik alanında oldukça gelecek vaat eden bir yeteneğe sahip olsa da o kariyerini fizik ve matematik üzerine inşa etmeyi tercih etti. 1874 yılında Münih Üniversitesi’nde başlayan lisans eğitiminde Gustav Bauer’den matematik, Philipp von Jolly ve Wilhelm Beetz'den ise fizik eğitimi alma imkânı elde etti. Burada kendisine söylenen fiziğin daha fazla gelişmeye açık olmadığı eksiksiz bir bilim olduğu fikri, onu Münih Üniversitesi’nden uzaklaştıran sebeplerden biri olmuştur. 1877 yılından itibaren Berlin Üniversitesi’nde devam etmeyi seçti. Burada da Helmholtz, Weierstrass ve Kirchhoff gibi bilim dünyasına birçok katkı sağlamış isimlerden eğitim aldı.

Berlin’deki eğitimi sırasında Rudolf Calusius’un termodinamik hakkındaki çalışmalarıyla tanışan Max Planck, Münih’e dönerek çalışmalarını bu alanda yoğunlaştırdı. 1979 yılında “Isı Mekanik Teorisinin İkinci Yasası” başlıklı çalışmasıyla doktorasını aldı. Bir süre ücretsiz olarak sunulan pozisyonda çalışan Max Planck birçok ekonomik zorlu yaşasa da 1885 yılında Kiel’de olağanüstü teorik fizik profesörü olarak atandı ve tüm ekonomik sorunlarını ardında bırakmayı başardı. Kirchhoff’un Ekim 1887’de vefat etmesiyle onun pozisyonuna Max Planck getirildi. Yaklaşık bir yıl sonra Berlin Üniversitesi’nde teorik fizik alanında olağanüstü profesör olarak atanarak Teorik Fizik Enstitüsü başkanı oldu. 1892 yılında ise profesörlüğe terfi etti.

Berlin’de üstlendiği görev sırasında onu tarihin en önemli bilim insanlarından bir haline getirecek çalışmalar yürüttü. 1900’de Planck’ın radyasyon formülü olarak kabul edilen çalışmasını yayınladı ve klasik fiziğin çalışmalarını reddererek enerji kuantalarının varlığını ortaya koydu. O güne kadar hem kendisinin hem de bilim çevresinin doğru kabul ettiği bilgiyi reddederek büyük bir riske giren Max Planck yaptığı çalışmalar nedeniyle 1918 yılında Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü. Ortaya koyduğu kuantum mekaniğine dair çalışmaları Einstein, Poincare, Niels Bohr ve daha birçok bilim insanın çalışmalarına temel oluşturmuştur.

Başarılarına rağmen iki dünya savaşı gören Max Planck, aynı zamanda kişisel hayatında yaşadığı trajedilerle de zor zamanlar yaşamıştır. İlk eşinden dört çocuğu olan Max Planck, 1909’da eşini kaybetti. Kısa bir süre sonra yeniden evlendi ancak ilk evliliğinden olan oğlu Karl’ın 1916’da, kızları Margarete’ın 1917’de ve Emma 1919’da vefat etti. Hayatta kalan diğer oğlu Erwin ise 1945’te idam edildi. II. Dünya Savaşı sırasında Almanya’yı terk etmeyi reddeden Max Planck, elindeki imkanlarla Nazilere karşı direndi. 1943’de Berlin’i terk etmek zorunda kalan Max Planck, hava saldırı sonucu evini ve çalışmalarının büyük bir kısmını kaybetti. Savaşın ardından yaşının ilerlemesine rağmen Alman bilimini yeniden ayağa kaldırmak için vefatına kadar çalışmalarını sürdürdü.

Max Planck Kuantum Teorisi: Fizikteki Devrim

Max Planck’in bilim dünyasına en büyük katkısı olan kuantum teorisi, o güne kadar doğru bilinen birçok bilginin tekrar gözden geçirilmesine neden olmuştur. Max Planck doğrudan “Kuantum Mekaniği Nedir?” sorusuna bir yanıt vermemiş olsa da çalışmaları bu alanın gelişmesinde önemli bir rol oynamıştır. Max Planck’in bu çığır açan çalışmasına neden olan ise kara cisim ışıması üzerindeki gözlemleridir. Katı maddeler ısıtıldığında radyasyon yayar. Bu durum hakkında çalışmaya odaklanan Planck, radyasyonun enerjisini frekansına bağlayan Planck radyasyon yasasını oluşturdu. Planck’in kuantum teorisine göre şunları söylemek mümkündür:

Farklı atom ve moleküller yalnızca ayrı miktarlarda enerji yayabilir veya emebilir. Elektromanyetik radyasyon biçiminde yayılabilen veya emilebilen en küçük enerji miktarını ise “kuanta” olarak adlandırdı.

Emilen veya yayılan radyasyonun enerjisi, radyasyonun frekansıyla doğru orantılıdır.

Bu teorisini formülize etmek için ise 6.626×10 –34 Js değerine sahip h ile ifade edilen Planck sabitini ortaya koydu. Bir fotonun enerjisini değeri Planck sabiti ve frekansının çarpımına eşittir. Bu çalışma sonucunda E = h.v Planck formülü ortaya çıkmıştır.

Max Planck Yaptığı Çalışmalar ve Bilimsel Keşifler

Max Planck, çalışmalarıyla modern fiziğin temellerini atarak Einstein, Heisenberg, Bohr gibi birçok bilim insanıyla birlikte kuantum mekaniğinin gelişmesi için katkılar yapmıştır. Termodinamiğin İkinci Yasası, kara cisim ışıması, Planck sabiti gibi bilim dünyasına kalıcı ve güçlü katkılarda bulunmuştur. Kariyerinin başında ona fizik bilimi hakkında neredeyse her şeyin keşfedildiği ve yeni keşiflerin imkânsız olduğu söylenmesine adeta bir yanıt olarak bugünkü modern fiziğin gelişmesinde etkili rol oynamıştır. Çalışmaları sırasında o güne kadar bildiklerini bir kenara bırakması gerektiğinde bile korkusuzca keşiflerde bulunarak tarihe adını yazdırmıştır.

Planck Sabiti ve Enerji Kuantumu Kavramı

Planck’in en değerli çalışmaları hiç şüphesiz kuantum mekaniği üzerine olanlardır. Kara cisim ışıması üzerine gerçekleştirdiği çalışmaları neticesinde enerjinin belirli birimler halinde yayıldığını keşfetti. Söz konusu bu en küçük enerji paketlerini ise “kuanta” olarak isimlendirdi. Böylelikle Planck, enerji kuantumu kavramını da ortaya koymuş oldu. Ancak bu çalışmalarını matematiksel olarak da ifade etmesi gerekiyordu. 1900 yılında önerdiği Planck Sabiti, kuantum mekaniğinde enerji ve frekans arasındaki bağlantıyı ifade etmek için kullanılan bir sabit değerdir. Planck sabitini ifade etmek için “h” harfi tercih edilirken değeri ise 6.626 × 10⁻³⁴ J·s (Jül-saniye)’dir. Belirlenen bu sabit enerjinin kesikli birimler yani kuantalı biçimde yayıldığını ifade eder. Plank sabiti kullanarak bir fotonun enerjisi E = h.f formülü ile bulunabilir.

Kuantum Teorisi ve Güneş Enerjisi Teknolojilerinin Gelişimi

Max Planck kuantum teorisi ile sonuçlanan çalışmaları ile bugün kullanılan pek çok modern teknolojinin de temelini oluşturan keşifler yapmıştır. Max Planck’in çalışmaları sonucunda çok daha bilgi sahibi olunan ve geliştirilmesinin önü açılan teknolojilerden biri de güneş enerjisidir. Güneş enerjisinden faydalanılması en basit tabiriyle ışığın fotovoltaik etkisi sayesinde mümkündür. Foton enerjisini elektron enerjisine dönüştürülmesi sayesinde elektrik enerjisi olarak kullanılır. Fotovoltaik sistem hakkında daha detaylı bilgi için “Fotovoltaik Sistem Nedir?” başlıklı içeriğe mutlaka göz atmalısınız. Bu çalışma sistemini açıklama da ise kuantum mekaniğinden faydalanılır. Max Planck’in gelişmesinde büyük rol oynadığı kuantum mekaniği sayesinde atom ve atom altı etkiler çok daha iyi anlaşılabiliyor ve bu bilgiler sayesinde güneş enerjisi dahil birçok farklı teknolojisi geliştirilebiliyor. Güneş enerjisi hakkında merak ettiklerinizi ise “Güneş Enerjisi Nedir?” başlıklı içerikten öğrenebilirsiniz.

Bilim insanlarının ilham veren hayat hikayelerinin yanı sıra popüler bilime dair birçok merak edilen konu hakkında sizin için özenle hazırlanan blog içeriklerine de göz atmayı unutmayın.