Physiknobelpreis 1918: Max Planck

Physiknobelpreis 1918: Max Planck

 

Der deutsche Physiker erhielt den Nobelpreis »als Anerkennung des Verdienstes, das er sich durch seine Quantentheorie um die Entwicklung der Physik erworben hat«.

 

 Biografie

 

Max Planck, * Kiel 23.4.1858, ✝ Göttingen 4.10.1947; Studium der Mathematik und Physik in München und Berlin, 1879 Promotion und 1880 Habilitation an der Universität München, bis 1885 Privatdozent für theoretische Physik in München, 1885-89 außerordentlicher Professor an der Universität Kiel, ab 1889 an der Universität Berlin,1894 Wahl zum Mitglied der Preußischen Akademie der Wissenschaften, 1912-38 deren beständiger Sekretar, 1930-37 Präsident der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft (1946 in Max-Planck Gesellschaft umbenannt).

 

 Würdigung der preisgekrönten Leistung

 

Max von Laue, der große deutsche Physiker, chrakterisierte das wissenschaftliche Lebenswerk Max Plancks mit folgenden Worten: »Plancks Name wird für alle Zeiten in der Physik bleiben. Zwar haben andere nach ihm die Quantentheorie weiter, viel weiter entwickelt... Aber den ersten richtungweisenden Schritt, der sich in der Einführung einer neuen universellen Konstante dokumentiert, hat eben doch Planck und kein anderer gewagt. Der geniale Mut, der sich darin äußert, wird als Vorbild für künftige große Taten noch nach Jahrhunderten die Wissenschaftler begeistern.« Plancks Quantenhypothese markiert den Beginn einer grundsätzlich neuen Epoche physikalischer Forschung und eröffnete der Physik den Weg zum Verständnis der Vorgänge im atomaren Bereich.

 

 Geburtstag der Quantentheorie

 

Ausgangspunkt für Plancks epochale Entdeckung waren Forschungen, die er seit Mitte der 1890er-Jahre zur Wärmestrahlungstheorie betrieb. Dieses Forschungsgebiet war damals hochaktuell, wusste man doch nur wenig über die Gesetzmäßigkeiten, nach denen zum Beispiel ein erhitzter Körper Wärme- oder Lichtstrahlen aussendet.

 

Die Berliner Physikalisch-Technische Reichsanstalt war damals das Zentrum der Wärmestrahlungsforschung, die nicht nur für die Physik, sondern auch für die aufstrebende Beleuchtungsindustrie von großer Bedeutung war. Es war ein großer Fortschritt für das Gebiet, als ein Mitarbeiter der Reichsanstalt, Wilhelm Wien (Nobelpreis 1911), im Jahr 1896 auf halbempirischem Weg ein Gesetz für die spektrale Energieverteilung eines Wärmestrahlers gefunden hatte, das mit den experimentellen Daten in guter Übereinstimmung zu stehen schien.

 

Anknüpfend an seine früheren Arbeiten zur Thermodynamik versuchte Planck, mithilfe des Entropiebegriffs dem Gesetz eine strenge theoretische Ableitung und damit der Wärmestrahlungstheorie eine exakte physikalische Grundlage zu geben. Dies gelang ihm im Jahr 1899 — scheinbar, denn schon bald offenbarten Präzisionsmessungen der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt, dass das Wien-Planck'sche Strahlungsgesetz insbesondere im Bereich langer Wellen erhebliche Abweichungen zur Theorie zeigte.

 

Die abweichenden Messergebnisse veranlassten Planck, die Problematik erneut zu durchdenken. Im Oktober 1900 schlug er eine Formel vor, die mit den Messergebnissen übereinstimmte. Allerdings war dies zunächst nur »eine glücklich erratene Interpolationsformel«, für die es noch eine theoretische Begründung zu finden galt. Nach Wochen angestrengter Arbeit lieferte Planck auch diese. Am 14. Dezember 1900 berichtete er darüber in einer Sitzung der Physikalischen Gesellschaft in Berlin. Da in seiner theoretischen Ableitung eine neue Fundamentalkonstante, das elementare Wirkungsquantum »h«, die zentrale Rolle spielte, gilt dieser Tag heute als der Geburtstag der Quantentheorie.

 

 Das »h« ist der Schlüssel

 

Planck musste für die theoretische Ableitung des neuen Strahlungsgesetzes seine bisherigen physikalischen Ansätze gründlich abändern — unter anderem nahm er an, dass die Energiewerte »E« nicht mehr kontinuierlich seien, sondern nur diskrete, zu ihrer Frequenz »V« proportionale Werte annehmen können: E=hV. Die Einführung einer Naturkonstante »h«, das Planck'sche Wirkungsquantum, war eine unerhört kühne und revolutionäre Annahme, widersprach sie doch der Grundüberzeugung der klassischen Physik, wonach die Natur keine Sprünge macht.

 

 Die Tragweite zunächst verkannt

 

Weder Max Planck noch seine Zeitgenossen haben sofort die ungeheure Tragweite der Hypothese von der quantenhaften Natur der Energie erkannt, manche Physiker meinten sogar, die Größe »h« als reine mathematische Fiktion abtun zu können. Wie tief der Widerspruch zu den Grundlagen der bisherigen Physik war, machten erst die Entwicklungen der nächsten Jahre deutlich. Es brauchte fünf Jahre, bis der junge Albert Einstein (Nobelpreis 1921) in seinem so genannten »annus mirabilis« mit der Lichtquantenhypothese den nächsten Schritt wagte. Ein ganzes Jahrzehnt verging, bis die Quantenhypothese schließlich von einer größeren wissenschaftlichen Öffentlichkeit akzeptiert wurde.

 

Nun wurde klar, dass die Größe »h« der Schlüssel für das Verständnis der atomaren Vorgänge war, insbesondere die Atomtheorie des dänischen Physikers Niels Bohr (Nobelpreis 1922) trug dazu bei, dass »h« zum konstitutiven Bestandteil der modernen Physik wurde. Die Quantenmechanik lieferte schließlich Mitte der 1920er-Jahre eine physikalische Erklärung der Größe »h« und der Planck'schen Beziehung E=hV.

 

 Planck, der Pionier der Physik

 

Planck hat an der weiteren Ausgestaltung seines Quantenansatzes zur Quantentheorie und der Quantenmechanik keinen entscheidenden Anteil mehr genommen. Dies wurde das Werk einer jüngeren Physikergeneration. Dennoch gilt Max Planck als einer der bedeutendsten Physiker des 20. Jahrhunderts, der nicht nur mit seiner Quantenhypothese richtungweisend für die Entwicklung der modernen Physik gewirkt hat. Auch bei der Relativitätstheorie zählt er zu den Pionieren, erkannte er doch sofort den revolutionären Charakter der Einstein'schen Arbeit und nahm unmittelbaren Einfluss auf den weiteren Ausbau der relativistischen Mechanik; zudem hatte er die Anerkennung des jungen Einstein in der Physikergemeinschaft nachhaltig gefördert sowie dessen Berufung im Jahr 1913 nach Berlin durchsetzen geholfen.

 

Max Planck verstand es auch auf anderen Gebieten, durch seine Persönlichkeit die Wissenschaft seiner Zeit zu prägen. Trotz seiner außergewöhlichen wissenschaftlichen Produktivität war Planck stets bereit, wissenschaftsleitende Funktionen zu übernehmen, vom Rektorat der Berliner Universität über die Präsidentschaft der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft oder das Sekretarsamt der Akademie bis hin zur Mitgliedschaft in Kuratorien und anderen Gremien wissenschaftlicher Institutionen; 1946 stimmte er der Umbennung der Kaiser-Wilhelm- in Max-Planck-Gesellschaft zu und half damit, das Überleben dieser traditionsreichen deutschen Forschungsorganisation zu sichern. Max Planck hat so bis zu seinem Tod maßgeblich zur internationalen Wertschätzung der deutschen Wissenschaft beigetragen, deren führender und anerkannter Repräsentant er in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts war.

 

D. Hoffmann