Идеята на Планк за квантите*

Александра Петкова – VIII клас, I място
НПМГ „Акад. Любомир Чакалов“ – София

Oт векове хората търсят същността на своята природа. Въпреки че отделните прояви на идеите са коренно различни, у всички тях се наблюдава един общ мотив, който е в състояние да отговори на първоначалния въпрос – какъв е човек. Този мотив е любопитството, жаждата за знание и разбиране на света около нас. Така се ражда науката, която разкрива тайните на природата. По този път са тръгнали редица велики личности, на които дължим развитието на цивилизацията. Но не всяка наука притежава онази фундаменталност, простор и свобода на мисълта, които да са в състояние да обяснят природните явления; не всяка притежава и точността на това описание. Единствената наука, която съчетава и двете достойнства, е физиката. Бях привлечена към нея, особено ме интересуваше онази част, която е невидима за човешкото око, а именно квантовата физика. Другото ми любимо направление е теорията на относителността на Алберт Айнщайн – бях възхитена от идеята, че пространството и времето са свързани и същевременно не са абсолютни. Темите, които толкова ме вълнуваха, са част от големите открития във физиката през изминалото столетие, като са отговорили на стари въпроси, но са повдигнали нови.
В зората на XX в. известният английски физик лорд Келвин казва, че във физиката вече не е останало нищо за откриване. Съвсем скоро става ясно колко е грешал. През 1905 г. в Германия са отпечатани три статии на Айнщайн. В първата геният доказва, че атомите действително съществуват, във втората поставя основите на квантовата физика, а в третата е изложена Специалната теория на относителността, в която се заявява, че физичните закони действат еднакво за всички тела без значение от движението на обектите във Вселената. От това следва, че скоростта на светлината е константа, времето е относително, а мистериозният етер не съществува. Освен със Специалната теория на относителността Айнщайн е известен с уравнението, което постулира еквивалентност между масата и енергията: Е = m.c2.
Макар то да е най-популярното уравнение в света, често бива интерпретирано погрешно. Енергията и масата в уравнението са съответно енергията и масата на тялото в покой. Затова не е вярно, че фотоните, които са безмасови частици (бозони), не притежават никаква енергия.
Безспорно това са революционни открития, които са посрещнати възторжено. Въпреки големия си успех обаче младият учен вижда, че Специалната теория на относителността противоречи на разбирането за гравитацията, поне така както е описана от Нютон. Според неговия модел телата се привличат със сила – но как си взаимодействат, като не са свързани? Този въпрос измъчва Айнщайн, той решава да се посвети на решаването му и накрая успява – след 10 години е публикувана Общата теория на относителността. Ученият си представя, че по подобие на електромагнитното поле съществува гравитационно такова. Но къде е то? Тук идва истинското прозрение: гравитационното поле не се намира в пространството, защото то самото е пространството.
Пет години преди Айнщайн да публикува Специалната теория на относителността, един немски учен работи по проблема за спектъра на излъчване на абсолютно черно тяло, като използва метод, на който младият Алберт се позовава в трудовете си. Става въпрос за идеята на Макс Планк, че енергията се предава и поглъща на „пакети“ – кванти. Ученият стига до това откритие, като изчислява електрическото поле в равновесие във вътрешността на нагрята кутия, като използва идеята за квантите. Този модел идеално отразява измереното, което означава, че по някакъв начин предположението му е вярно…
Дали човечеството ще съумее да разбере всички тайни на Вселената? Близо ли сме до създаване на „теория на всичко“? Никой не знае, но дори да не е така, нямаме причина да се отчайваме. Напротив, можем само да се радваме, че пред нас има още вълнуващи феномени и закони, които тепърва предстои да бъдат открити.