Le physicien allemand Max Planck présente une dérivation théorique de sa loi de rayonnement du corps noir
La naissance de la mécanique quantique 
Max Planck présente le premier article sur la mécanique quantique à la Société de physique allemande le 14 décembre 1900. La mécanique quantique est la science qui traite du comportement de la matière et de la lumière à l’échelle atomique et subatomique. Le développement de la physique quantique est considéré par beaucoup comme le meilleur édifice intellectuel du 20e siècle. Cette position n’a pas été atteinte en une seule étape, mais plutôt en trois périodes principales :
(3). À partir de 1925 est né une véritable «mécanique quantique» – un ensemble d’«outils» mathématiquement et conceptuels. Au début, trois incantations différentes de la même théorie ont été proposées indépendamment et ont ensuite été démontrées cohérentes. La mécanique quantique a atteint sa forme finale (essentiellement inchangée par rapport à aujourd’hui) en 1928.
Le physicien allemand Max Planck (1858-1947) publie son étude révolutionnaire de l’effet du rayonnement sur une substance « corps noir », et la théorie quantique de la physique moderne est née. Grâce à des expériences physiques, Planck a démontré que l’énergie, dans certaines situations, peut présenter des caractéristiques de la matière physique. Selon les théories de la physique classique, l’énergie est uniquement un phénomène ondulatoire continu, indépendant des caractéristiques de la matière physique. La théorie de Planck soutenait que l’énergie rayonnante est constituée de composants semblables à des particules, appelés «quanta». 
Max Planck a apporté de nombreuses contributions à la physique théorique, mais sa renommée repose principalement sur son rôle d’initiateur de la théorie quantique. Cette théorie a révolutionné notre compréhension des processus atomiques et subatomiques, tout comme la théorie de la relativité d’Albert Einstein a révolutionné notre compréhension de l’espace et du temps. Ensemble, ils constituent les théories fondamentales de la physique du XXe siècle. Les deux ont forcé l’homme à réviser certaines de ses croyances philosophiques les plus chères, et les deux ont conduit à des applications industrielles et militaires qui affectent tous les aspects de la vie moderne.
Planck a rappelé que sa « décision originelle de se consacrer à la science était le résultat direct de la découverte… que les lois du raisonnement humain coïncident avec les lois régissant les séquences des impressions que nous recevons du monde qui nous entoure ; que, par conséquent, le raisonnement pur peut permettre à l’homme d’avoir un aperçu du mécanisme du [monde]. » Autrement dit, il a délibérément décidé de devenir physicien théoricien à une époque où la physique théorique n’était pas encore reconnue comme une discipline à part entière. Mais il va plus loin : il conclut que l’existence de lois physiques suppose que « le monde extérieur est quelque chose d’indépendant de l’homme, d’absolu, et la recherche des lois qui s’appliquent à cet absolu apparaît… comme la recherche scientifique la plus sublime en la vie. »Le premier exemple d’une nature absolue qui a profondément impressionné Planck, même en tant qu’étudiant au Gymnase, a été la loi de la conservation de l’énergie, la première loi de la thermodynamique. Plus tard, au cours de ses années universitaires, il devint également convaincu que la loi d’entropie, la deuxième loi de la thermodynamique, était aussi une loi absolue de la nature. La deuxième loi est devenue le sujet de sa thèse de doctorat à Munich, et elle était au cœur des recherches qui l’ont conduit à découvrir le quantum d’action, maintenant connu sous le nom de constante h de Planck, en 1900.
En 1859-1860, Kirchhoff avait défini un corps noir comme un objet qui réémet toute l’énergie rayonnante incidente sur lui ; c’est-à-dire qu’il s’agit d’un émetteur et d’un absorbeur de rayonnement parfaits. Il y avait donc quelque chose d’absolu dans le rayonnement du corps noir et, dans les années 1890, diverses tentatives expérimentales et théoriques avaient été faites pour déterminer sa distribution d’énergie spectrale – la courbe indiquant la quantité d’énergie rayonnante émise à différentes fréquences pour une température donnée du corps noir. . Planck a été particulièrement attiré par la formule trouvée en 1896 par son collègue Wilhelm Wien à la Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR) à Berlin-Charlottenburg, et il a ensuite fait une série de tentatives pour dériver la « loi de Wien » sur la base de la deuxième loi de la thermodynamique. En octobre 1900, cependant, d’autres collègues du PTR,
Planck a appris ces résultats justes avant une réunion de la Société allemande de physique le 19 octobre. Il savait comment l’entropie du rayonnement devait dépendre mathématiquement de son énergie dans la région des hautes fréquences si la loi de Wien s’y maintenait. Il a également vu ce que devait être cette dépendance dans la région des basses fréquences pour y reproduire les résultats expérimentaux. Planck a donc deviné qu’il devait essayer de combiner ces deux expressions de la manière la plus simple possible, et de transformer le résultat en une formule reliant l’énergie du rayonnement à sa fréquence
.La formulation de Planck a été saluée comme indiscutablement correcte. Pour Planck, cependant, ce n’était qu’une supposition, une « heureuse intuition ». Si elle devait être prise au sérieux, elle devait découler d’une manière ou d’une autre des principes premiers. C’était la tâche à laquelle Planck a immédiatement dirigé ses énergies et, le 14 décembre 1900, il avait réussi – mais à grands frais. Pour atteindre son objectif, Planck a découvert qu’il devait renoncer à l’une de ses croyances les plus chères, à savoir que la deuxième loi de la thermodynamique était une loi absolue de la nature. Au lieu de cela, il a dû adopter l’interprétation de Ludwig Boltzmann, selon laquelle la deuxième loi était une loi statistique. 
De plus, Planck devait supposer que les oscillateurs comprenant le corps noir et réémettant l’énergie rayonnante incidente sur eux ne pouvaient pas absorber cette énergie en continu mais seulement en quantités discrètes, en quanta d’énergie ; ce n’est qu’en répartissant statistiquement ces quanta, chacun contenant une quantité d’énergie h proportionnelle à sa fréquence, sur tous les oscillateurs présents dans le corps noir que Planck a pu déduire la formule qu’il avait trouvée deux mois plus tôt. Il a apporté des preuves supplémentaires de l’importance de sa formule en l’utilisant pour évaluer la constante h (sa valeur était de 6,55 10{sup -27} erg-seconde, proche de la valeur moderne), ainsi que la soi-disant constante de Boltzmann (la constante fondamentale de la théorie cinétique et de la mécanique statistique), le nombre d’Avogadro et la charge de l’électron. Au fil du temps, les physiciens ont reconnu de plus en plus clairement que – parce que la constante de Planck n’était pas nulle mais avait une valeur petite mais finie- le monde microphysique, le monde des dimensions atomiques, ne pouvait en principe pas être décrit par la mécanique classique ordinaire.
En d’autres termes, le concept de quanta d’énergie de Planck était fondamentalement en conflit avec toutes les théories physiques passées. Il a été poussé à l’introduire strictement par la force de sa logique ; il était, comme l’a dit un historien, un révolutionnaire réticent. En effet, il a fallu des années avant que les conséquences profondes de la réalisation de Planck ne soient généralement reconnues, et en cela Einstein a joué un rôle central. En 1905, indépendamment des travaux de Planck, Einstein a fait valoir que dans certaines circonstances, l’énergie rayonnante elle-même semblait être constituée de quanta (quanta de lumière, appelés plus tard photons), et en 1907, il a montré la généralité de l’hypothèse quantique en l’utilisant pour interpréter la dépendance à la température des chaleurs spécifiques des solides. En 1909, il introduit la dualité onde-particule dans la physique. 
En octobre 1911, il fait partie du groupe d’éminents physiciens qui assistent à la première conférence Solvay à Bruxelles. Les discussions là-bas ont stimulé Henri Poincaré à fournir une preuve mathématique que la loi de rayonnement de Planck nécessitait nécessairement l’introduction de quanta – une preuve qui a converti James (plus tard Sir James) Jeans et d’autres en partisans de la théorie quantique. En 1913, Niels Bohr contribua aussi grandement à sa mise en place grâce à sa théorie quantique de l’atome d’hydrogène. Ironiquement, Planck lui-même fut l’un des derniers à lutter pour un retour à la théorie classique, une position qu’il considéra plus tard non avec regret mais comme un moyen par lequel il s’était complètement convaincu de la nécessité de la théorie quantique. Opposition à Einstein’
La vie plus tard
Planck avait 42 ans en 1900 lorsqu’il fit la fameuse découverte qui lui valut en 1918 le prix Nobel de physique et qui lui valut de nombreuses autres distinctions. Il n’est pas surprenant qu’il n’ait fait par la suite aucune découverte d’une importance comparable. Néanmoins, il a continué à contribuer à un niveau élevé à diverses branches de l’optique, de la thermodynamique et de la mécanique statistique, de la chimie physique et d’autres domaines. Il a également été le premier éminent physicien à défendre la théorie de la relativité restreinte d’Einstein (1905). « La vitesse de la lumière est à la Théorie de la Relativité », a fait remarquer Planck, « ce que le quantum élémentaire d’action est à la Théorie Quantique ; c’est son noyau absolu. » 
En 1914, Planck et le physicien chimiste Walther Hermann Nernst réussirent à faire venir Einstein à Berlin, et après la guerre, en 1919, des dispositions ont été prises pour que Max von Laue, l’étudiant préféré de Planck, vienne également à Berlin. Lorsque Planck a pris sa retraite en 1928, un autre éminent physicien théoricien, Erwin Schrödinger, l’initiateur de la mécanique ondulatoire, a été choisi pour lui succéder. Pendant un certain temps, donc, Berlin a brillamment brillé en tant que centre de la physique théorique – jusqu’à ce que les ténèbres l’enveloppent en janvier 1933 avec l’ascension d’Adolf Hitler au pouvoir.
Dans ses dernières années, Planck a consacré de plus en plus de ses écrits à des questions philosophiques, esthétiques et religieuses. Avec Einstein et Schrödinger, il est resté catégoriquement opposé à la vision du monde indéterministe et statistique introduite par Bohr, Max Born, Werner Heisenberg et d’autres dans la physique après l’avènement de la mécanique quantique en 1925-26. Une telle vision n’était pas en harmonie avec les intuitions et les croyances les plus profondes de Planck. L’univers physique, selon Planck, est une entité objective existant indépendamment de l’homme ; l’observateur et l’observé ne sont pas intimement liés, comme le voudraient Bohr et son école.
Planck devint secrétaire permanent des sections de mathématiques et de physique de l’Académie prussienne des sciences en 1912 et occupa ce poste jusqu’en 1938 ; il fut également président de la Kaiser Wilhelm Society (aujourd’hui la Max Planck Society) de 1930 à 1937. Ces bureaux et d’autres placèrent Planck dans une position de grande autorité, en particulier parmi les physiciens allemands ; ses décisions ou ses conseils étaient rarement remis en question.
Son autorité, cependant, découlait fondamentalement non des fonctions officielles qu’il occupait, mais de sa force morale personnelle. Son équité, son intégrité et sa sagesse étaient incontestables. C’était tout à fait dans son caractère que Planck soit allé directement à Hitler pour tenter d’inverser la politique raciale dévastatrice d’Hitler, et qu’il ait choisi de rester en Allemagne pendant la période nazie pour essayer de préserver ce qu’il pouvait de la physique allemande.
Planck était un homme d’une volonté indomptable. S’il avait été moins stoïque et s’il avait eu moins de convictions philosophiques et religieuses, il n’aurait guère pu résister aux tragédies qui sont entrées dans sa vie après l’âge de 50 ans. En 1909, sa première épouse, Marie Merck, fille d’un banquier munichois, décède après 22 ans de mariage heureux, laissant Planck avec deux fils et deux filles jumelles.
Le fils aîné, Karl, est tué au combat en 1916. L’année suivante, Margarete, l’une de ses filles, meurt en couches et, en 1919, le même sort est réservé à Emma, son autre fille. La Seconde Guerre mondiale a apporté une nouvelle tragédie. La maison de Planck à Berlin a été complètement détruite par les bombes en 1944. Bien pire, le fils cadet, Erwin, a été impliqué dans l’attentat contre la vie d’Hitler le 20 juillet 1944, et au début de 1945, il est mort d’une mort horrible aux mains des Gestapo. Cet acte impitoyable a détruit la volonté de vivre de Planck. À la fin de la guerre, des officiers américains emmenèrent Planck et sa seconde épouse, Marga von Hoesslin, qu’il avait épousée en 1910 et dont il avait eu un fils, à Göttingen. Là, le 4 octobre 1947, dans sa 89e année, il mourut. La mort, selon les mots de James Franck, lui est venue « comme une rédemption ».
Max Planck : Le père de la mécanique quantique
La mécanique quantique est sans aucun doute l’une des théories physiques les plus importantes et les plus réussies de tous les temps. Contrairement à la plupart des autres théories, c’est l’aboutissement des efforts d’un certain nombre de grands esprits du siècle dernier. Le début de la mécanique quantique a été le moment où les scientifiques ont pu déduire le fait que tout dans notre univers était quantifié. La théorie de Max Planck est considérée comme l’un des piliers fondateurs de la mécanique quantique. À cette fin, il est considéré comme le père de la mécanique quantique.
Planck est né en 1858 à Kiel en Allemagne. Il était le 6e enfant de la famille. En 1867, sa famille s’installe à Munich et Planck s’inscrit au lycée Maximilians, où il passe sous la tutelle d’Hermann Müller, un mathématicien qui s’intéresse à lui. Pendant que Planck était à l’école, Müller lui a enseigné l’astronomie et la mécanique ainsi que les mathématiques. C’est de Müller que Planck a appris pour la première fois le principe de la conservation de l’énergie. Planck a obtenu son diplôme tôt, à l’âge de 17 ans. C’est ainsi que Planck est entré en contact avec le domaine de la physique. Planck était doué pour la musique. Il prend plusieurs cours de chant et joue du piano, de l’orgue et du violoncelle, et compose des chansons et des opéras. Mais en plus de tout cela, il a pris la physique comme sa passion. Max Planck a poursuivi une carrière universitaire dans différentes institutions tout au long de sa vie.
En 1894, Planck s’intéressait surtout à résoudre le problème séculaire : le rayonnement du corps noir. Le problème avait été repéré pour la première fois par Kirchhoff en 1859 qui demandait comment l’intensité du rayonnement électromagnétique émis par un corps noir, également appelé absorbeur parfait, dépendait de la fréquence du rayonnement et de la température du corps. Cette situation avait été inspectée expérimentalement, mais aucune théorie ne concordait avec les données expérimentales. Willhelm Wien a proposé sa propre loi également connue sous le nom de loi de Wien, qui prédisait précisément le comportement aux hautes fréquences, mais échouait aux basses fréquences. La loi de Rayleigh-Jeans, une autre approche du problème, a soutenu les résultats expérimentaux à basses fréquences, mais a généré un problème à hautes fréquences également connu sous le nom de «catastrophe ultraviolette».
Considérant toutes les autres spéculations sur l’énergie et la façon de résoudre les problèmes spécifiques liés à la chaleur des corps noirs, Max Planck a donné sa théorie révolutionnaire sur la quantification non seulement de l’énergie thermique mais aussi de tout type d’énergie. On sait que lorsqu’il formulait sa fameuse équation : E = hv
Où le côté gauche indique le contenu énergétique et le côté droit désigne le produit de la fréquence de la lumière et d’une nouvelle constante connue sous le nom de constante de Planck, il avait utilisé la constante comme substitut en supposant qu’elle serait finalement supprimée. Mais il semblait que le produit final de l’équation contenait la constante qu’il avait introduite. Cela a surpris Planck parce que la principale raison pour laquelle il considérait la nouvelle constante était que, dans son calcul, il supposait que l’absorption et l’émission d’énergie se trouvaient dans un bloc défini. Cette idée a reçu une réponse indue de la part de la communauté universitaire car à cette époque, on considérait que la quantité d’absorption et d’émission d’énergie était continue. Cependant, le maintien de la constante de Planck dans l’équation finale a opposé les scientifiques contemporains
Cette théorie de Max Planck est surtout significative car la même constante de Planck réduite d’un facteur 2 (appelée constante de Planck réduite) est utilisée dans le calcul de l’hamiltonien (ou contenu énergétique) d’un système quantique à l’aide de la célèbre équation de Schrödinger. Cela nous permet de calculer l’évolution temporelle de l’énergie d’un système quantique qui est à la base de la mécanique quantique. Aussi, en utilisant le fameux E= mc² et l’équation énergétique de Planck a ouvert un nouveau domaine, un physicien français a pu montrer que toutes les particules peuvent agir comme des ondes et vice versa. En fin de compte, la technologie informatique quantique dépend de ce calcul de l’énergie des différents états quantiques ainsi que des phénomènes quantiques explicites : superposition, téléportation et interférence.
L’idée de la quantification de l’énergie a changé le cours de la physique pour toujours. Max Planck a reçu le prix Nobel de physique en 1918 pour avoir présenté au monde une idée aussi révolutionnaire.
Plus tard dans sa vie, Max Planck s’intéresse et se consacre davantage aux écrits philosophiques, religieux et esthétiques. Certains de ses livres célèbres incluent : La théorie du rayonnement thermique, la théorie quantique, Où va la science ? etc. Avec d’autres scientifiques éminents comme Einstein et Erwin, il s’est opposé à la vision du monde indéterministe et statistique introduite par Max Born, Bohr et Werner Heisenberg. Il y a une opinion bien connue de Planck : un monde dominé par l’indéterminisme manque d’harmonie.
Ce scientifique révolutionnaire, dont les travaux sont à la base de nombreux postulats de la mécanique quantique moderne, a rendu son dernier soupir le 4 octobre 1947 (à l’âge de 89 ans) à Göttingen, Basse-Saxe, Bizone, Allemagne occupée par les Alliés. Cependant, il restera à jamais immortel dans la communauté scientifique pour son extraordinaire contribution dans le domaine de la physique.
La physique quantique
En 1900, le physicien allemand Max Planck a rendu publiques ses idées sur la physique quantique lors d’une réunion de la Société allemande de physique, révolutionnant la compréhension des scientifiques de la physique. Planck a démontré que dans certaines situations, l’énergie présente des caractéristiques de la matière physique, ce qui était impensable à l’époque. Il a suggéré que l’explication de l’énergie existe dans des paquets discrets, qu’il a appelés « quanta ».
Max Planck (1858-1947)
Max Karl Ernst Ludwig Planck était un physicien théoricien allemand qui a étudié à Munich et à Berlin, où il a étudié sous Helmholtz, Clausius et Kirchhoff et a ensuite rejoint la faculté. Il devint professeur de physique théorique (1889-1926). Ses travaux sur la loi de la thermodynamique et la distribution du rayonnement d’un corps noir l’ont conduit à abandonner les principes newtoniens classiques et à introduire la théorie quantique (1900), pour laquelle il a reçu le prix Nobel de physique en 1918. Cela suppose que l’énergie est pas infiniment subdivisible, mais existe finalement sous forme de quantités discrètes qu’il a appelées quanta (latin, « combien »). De plus, l’énergie transportée par un quantum dépend en proportion directe de la fréquence de son rayonnement source.
4 octobre 1947 – Décès de Max Planck fondateur initial de la mécanique quantique
https://www.qmunity.tech/post/max-planck-the-father-of-quantum-mechanics
https://www.history.com/this-day-in-history/the-birth-of-quantum-theory
https://www.cosmos.esa.int/web/planck/max-planck
https://todayinsci.com/4/4_23.htm#PlanckMax
https://todayinsci.com/12/12_14.htm#event
4 octobre 1947 – Max Planck fondateur initial de la mécanique quantique