Забавно, что наука никогда не развивается так, как в учебниках. Бозе представил свою статистику только в 1924 году, так что Планк никак не мог использовать ее для вывода формулы излучения в 1900 году. Так как же он это сделал? Кроме того, есть ли какие-либо переводы его оригинальной статьи?
Бозе вывел формулу излучения черного тела в начале 1924 года, рассматривая идеальный газ из световых квантов. Ничто не могло быть дальше от мысли Планка в 1900 году. Идея квантов света не появлялась до работы Эйнштейна о фотоэффекте 1905 года, в 1908 году он думал о них как о вихрях в электромагнитном поле, а не о локализованных энергетических пакетах, а в 1911 году заметил, что идея «не имеет смысла» . не согласуются с экспериментально проверенными следствиями волновой теории ». Планк, Нернст, Рубенс и Варбург, рекомендуя принять Эйнштейна в Прусскую академию наук, писали:
« То, что он мог иногда промахиваться в своих рассуждениях, как, например, в своей гипотезе квантов света, не должно слишком сильно засчитываться против него ».
Даже после модели атома Бора 1913 года Эйнштейн был одним из очень немногих, кто серьезно относился к световым квантам. См. Чем отличалось квантование света Планка от квантования света Эйнштейном?
Планк относился к излучению классически, где статистика заключалась в том, что его испускало. Как и на многих физиков, на него частично повлиял скептицизм Маха и Оствальда в отношении атомов, поэтому он предположил, что излучение производится некими идеальными осцилляторами неизвестной природы. В 1899 году, следуя идеям кинетической теории, он нашел выражение для энтропии своих осцилляторов, воспроизводящее феноменологический закон излучения Вина, но эксперименты быстро показали, что оно неверно на низких частотах.
Первоначально Планк получил правильный закон в октябре 1900 года, просто изменив свое выражение для энтропии без какой-либо статистики. Два месяца спустя он был вынужден обратиться к статистике, чтобы обосновать свою формулу энтропии, и сформулировал «уравнение Больцмана». . Чтобы найти расстройство он должен был подсчитать количество способов, которыми данная энергия может быть распределена между осцилляторами. Именно для этого ему понадобились «капли энергии», которые должны были быть фиктивными и исчезать при взятии непрерывного лимита. Но вместо того, чтобы принять предел, Планк был вынужден ввести «новую постоянную природы», чтобы зафиксировать количество энергии в каплях, « чисто формальное допущение, и я действительно не придал этому особого значения, за исключением того, что во что бы то ни стало «Я должен добиться положительного результата », как он писал в 1931 году. См. « Макс Планк: Революционер поневоле» Крага .
Планк продолжал не задумываться об этом в течение пяти лет и уж точно не думал, что его расчеты противоречат классической физике. Источник дискретности был неясен, Лоренц, который впервые задумался об этом в 1903 г., впоследствии размышлял над различными классическими механизмами (во взаимодействиях осцилляторов с эфиром, атомами, электронами и т. д.). Рэлей в июне 1900 года утверждал, что равнораспределение энергии в классической статистической механике приводит к несоответствию с экспериментами с излучением, и в статье 1905 года с Джинсом вывел другую формулу излучения. Как пишет Крах:
Результатом является плотность энергии, которая продолжает увеличиваться по мере того, как частота становится все выше и выше, становясь «катастрофической» в ультрафиолетовой области. Несмотря на ее заметную роль в учебниках физики, формула не играла никакой роли на самой ранней квантовой теории Планк не принимал теорему о равнораспределении как фундаментальную и поэтому игнорировал ее ».
«Ультрафиолетовая катастрофа» стала проблемой только тогда, когда Лоренц показал в 1908 году, что закон Рэлея-Джинса выполняется даже при самых общих (классических) предположениях о системе атомов, электронов и эфира. Прозвище было введено Эренфестом в Сольве в 1911 году. Довольно об учебниках. См. книгу Кокса Хендрика Антуна Лоренца «Борьба с квантовой теорией» .
Еще одна историческая особенность. Бозе забавно подсчитывал микросостояния, что подразумевало сильную статистическую зависимость между частицами, по-видимому, не осознавая этого. Эйнштейн, которому Бозе отправил свою статью, тоже не замечал забавной математики, пока Эренфест не указал ему на нее позже в 1924 году. Только в январской статье 1925 года он, наконец, недвусмысленно признал ее с «объяснением», что она «совершенно загадочна». , но эй, это дает правильный ответ. Только после того, как годом позже были введены волновая и матричная механика, забавная математика смогла быть оправдана неразличимостью частиц. См. книгу Дельбрюка «Бозе-Эйнштейн прибыл по счастливой случайности?»
Мауро АЛЛЕГРАНСА