Многое произошло в девятнадцатом веке. Во-первых, развивались технологии и росла промышленность. Процветала промышленная революция, происходили многие социальные изменения. Также в науке были сделаны дальнейшие открытия, имевшие большое значение для всей цивилизации. К сожалению, в науке дела обстояли не очень хорошо. Возможно, дело не в самих открытиях — новых открытий было очень много, — а в самом подходе многих ученых к самой науке, в частности к физике.

Во второй половине XIX века многие физики с мировым именем считали, что развитие этой области подходит к концу. Часто говорят, что почти все в физике уже открыто, и есть лишь несколько незначительных проблем, которые со временем наверняка будут решены. (Как вы, наверное, уже догадались, они были совершенно неправы.) Одной из таких проблем было излучение нагретых тел. Было известно, конечно, что когда что-то горячее, оно светится, но как именно это светится, ускользало от понимания. Они пытались объяснить это известными законами, которые мы сейчас называем классической физикой, но они не дали хороших результатов. Чтобы хоть немного лучше понять, о чем идет речь, давайте напишем о прогрессе в исследованиях этого феномена.

Девятнадцатый век был связан с промышленностью – машинами, двигателями, выплавкой стали и стекла. Вопрос тепла был очень важен в то время. Поэтому люди стали внимательнее присматриваться к светящимся теплом предметам. Во-первых, немецкий физик Вильгельм Вин обнаружил, что максимальная интенсивность электромагнитного излучения (в видимом свете это просто «самый яркий цвет») зависит от температуры, и сформулировал уравнение, известное нам теперь как закон Вина. Вскоре после этого два физика Юзеф Стефан (его фамилия Стефан) и Людвиг Больцман обнаружили, что поток излучения, испускаемый телом за одну секунду, зависит от температуры, возведенной в четвертую степень (температура умножается на температуру на температуру на температуру на температуру). Это уже было крупным достижением, которое через некоторое время вызвало ажиотаж в научном мире. К работе присоединились и другие выдающиеся физики, в том числе Джон Рэлей и математик и астроном Джеймс Джинза. Они определили закон, который, согласно господствовавшим представлениям, должен описывать, как именно излучают нагретые тела. Закон Рэлея-Джинса, однако, оказался неверным в предсказании распределения излучения, и что еще хуже — сама теория предполагала, что энергия, излучаемая нагретым телом, должна быть бесконечной, что, конечно, невозможно. Расхождения были наиболее разительны для низковолнового излучения (ультрафиолета, невидимого человеческому глазу). Противоречие закона Рэлея-Джинса с более ранними законами и экспериментальными результатами было названо угрожающе как именно излучают нагретые тела. Закон Рэлея-Джинса, однако, оказался неверным в предсказании распределения излучения, и что еще хуже — сама теория предполагала, что энергия, излучаемая нагретым телом, должна быть бесконечной, что, конечно, невозможно. Расхождения были наиболее разительны для низковолнового излучения (ультрафиолета, невидимого человеческому глазу). Противоречие закона Рэлея-Джинса с более ранними законами и экспериментальными результатами было названо угрожающе как именно излучают нагретые тела. Закон Рэлея-Джинса, однако, оказался неверным в предсказании распределения излучения, и что еще хуже — сама теория предполагала, что энергия, излучаемая нагретым телом, должна быть бесконечной, что, конечно, невозможно. Расхождения были наиболее разительны для низковолнового излучения (ультрафиолета, невидимого человеческому глазу). Противоречие закона Рэлея-Джинса с более ранними законами и экспериментальными результатами было названо угрожающе Расхождения были наиболее разительны для низковолнового излучения (ультрафиолета, невидимого человеческому глазу). Противоречие закона Рэлея-Джинса с более ранними законами и экспериментальными результатами было названо угрожающе Расхождения были наиболее разительны для низковолнового излучения (ультрафиолета, невидимого человеческому глазу). Противоречие закона Рэлея-Джинса с более ранними законами и экспериментальными результатами было названо угрожающекатастрофа в ультрафиолете.

Стало понятно, что проблема излучения черного тела намного сложнее, чем предполагалось, и что-то в ней не так. Многие выдающиеся физики того времени размышляли над этой проблемой и пытались найти изъяны в уравнениях или рассуждениях своих предшественников. Одним из них был профессор Макс Планк. После пяти лет теоретической работы он пришел к выводу, что энергия, излучаемая нагретым телом, ведет себя иначе, чем считалось ранее. Конкретно речь шла о том, что эта энергия не непрерывна (как непрерывный поток воды), а делится на малые порции (как капли воды). Планк назвал эти порции квантами. Они были чрезвычайно малы, но имели решающее значение для понимания экспериментов.

Планк решил загадку черного тела незадолго до конца века, в декабре 1900 года. Его открытие произвело революцию в физике. Именно закон Планка открыл эру квантовой механики. Если бы не это открытие, у нас не было бы практически всей современной электроники: компьютеров, смартфонов, спутников. Его исследования также способствовали развитию других областей науки.

Наконец, стоит упомянуть о втором важном открытии Макса Планка. Это касается не науки, а человека. Вскоре после публикации его статей с Планком связался молодой физик без значительного титула или должности в университете. Несмотря на эти недостатки, Планк оценил его интеллект и результаты исследований, а затем помог ему войти в мир высокой физики. Этим молодым физиком был Альберт Эйнштейн — один из величайших умов всех времен…