Die Quantentheorie : Max Planck, sein Werk und seine Wirkung mit einer Bibliographie der Werke Max Plancks

Martin J. Klein

ZusammenfassungGegen Ende seines Lebens schrieb Einstein seinem ältesten Freund, daß ihn 50 lange Jahre des ununterbrochenen „bewußten Nachgrübelns“ über die Frage „Was sind Lichtquanten?“ der Antwort um nichts näher gebracht hätten. Wie immer übertrieb Einstein auch in diesem Falle keineswegs: Das Problem, Diskretheit ebenso wie Kontinuität in der natürlichen Welt zu verstehen, beschäftigte ihn während seiner ganzen wissenschaftlichen Laufbahn. Daß Einstein so viel Zeit und Energie darauf verwendete, sich mit der Quantentheorie auseinanderzusetzen, mag viele — sogar viele Physiker — überraschen. Denn sein Entwurf der speziellen und der allgemeinen Relativitätstheorie sowie seine vielen Versuche, eine noch allgemeinere Theorie, nämlich eine einheitliche Feldtheorie, zu schaffen, haben seine anderen Leistungen in den Schatten gestellt. Und doch wird vermutlich jeder, der das Werk Einsteins kennt, den Worten von Max Born, einer der bedeutendsten Persönlichkeiten in der Entwicklungsgeschichte der Quantenmechanik, zustimmen, als er schrieb: „Meiner Meinung nach müßte er selbst dann, wenn er nicht eine einzige Zeile über die Relativität geschrieben hätte, als einer der größten theoretischen Physiker aller Zeiten gelten.“ Diese Meinung gründete sich hauptsächlich auf jene Schriften, in denen Einstein über die erstaunlichen Ergebnisse seines „bewußten Nachgrübelns“ über das Quantenproblem berichtet.

H. A. LORENTZ

Antje Samiralow

Donald S. L. Cardwell

Am Anfang des 20. Jahrhunderts hatten in der Physik zwei bemerkenswerte Fortschritte stattgefunden, die zusammen einer wissenschaftlichen Revolution gleichkamen. 1901 hatte der deutsche Physiker Max Planck (1858—1947) seine Quantentheorie veröffentlicht. Ihr Ziel war es, die Energieverteilung, die man in der Wärmestrahlung eines heißen „schwarzen“ Körpers1 beobachtete, mit der anerkannten Theorie in Einklang zu bringen, derzufolge die Energie mit kürzer werdenden Wellenlängen unbegrenzt anwachsen sollte. Die Experimente zeigten, daß die abgestrahlte Energiemenge stark von der theoretisch vorhergesagten abwich: Die abgestrahlte Energie erreicht je nach Temperatur bei einer bestimmten Wellenlänge ein Maximum (beträgt die Temperatur z.B. 2500 K, so liegt das Maximum bei einer Wellenlänge von 2 μm) und fällt zu noch kürzeren Wellenlängen hin wieder ab. Planck entdeckte eine Formel, welche die experimentellen Ergebnisse wiedergeben konnte. Diese Formel beruhte auf der von ihm aufgestellten „Quantenhypothese“, die besagt, daß Strahlungsenergie gewissermaßen nur in Paketen gestaffelt emittiert oder absorbiert werden kann, wobei die Größe der Pakete durch das Produkt aus der Frequenz und einer neuen Konstanten h — des Planckschen Wirkungsquantums — gegeben ist. Planck hielt diese Lösung des Problems zunächst nur für einen vorübergehenden Notbehelf, denn eine diskontinuierliche Energieaufnahme oder -abgabe widersprach dem bis dahin geltenden physikalischen Weltbild. Sie wurde aber in völligem Gegensatz zu Plancks Erwartung zu einem Hauptpfeiler der Physik des 20. Jahrhunderts, da sie auch viele andere wichtige Probleme zu lösen vermochte und in ihrer Vorhersagekraft zunehmend besser verstanden wurde.

G. Hertz

Bernd Wagner

Als im Oktober 1917 das Institut für Theoretische Physik unter seinem langjährigen Direktor Max Planck (1858-1947) den gerade als Erweiterungsbau fertiggestellten Ostflügel des Universitätsgebäudes bezog, befand sich die physikalische Forschung in Berlin auf einem Höhepunkt. Nicht nur an der Universität, sondern auch an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt sowie in den Forschungsstätten der Großbetriebe wie Siemens und AEG waren namhafte Wissenschaftler am Werk, um die Entwicklung der Physik auf verschiedenen Gebieten voranzutreiben. So verlangte die aufkommende Elektrifizierung nach leistungsfähigen Lichtquellen, was umfangreiche Untersuchungen auf dem Gebiet der Strahlungsgesetze erforderte. Die daraus resultierenden experimentellen Ergebnisse bildeten die Basis für Plancks theoretische Überlegungen, die zur Begründung der Quantentheorie führten. Dafür wurde Max Planck 1918 mit dem Nobelpreis für Physik geehrt. Als er im Herbst 1926 in den Ruhestand trat, hatte er Erwin Schrödinger als seinen Nachfolger gewonnen, der im selben Jahr mit seiner Abhandlung »Quantisierung als Eigenwertproblem« die Wellenmechanik begründet hatte.