 |
| Max Planck dianugerahi Hadiah Nobel atas penelitian fisikanya yang terkenal. Bettmann / Getty Images |
Masa Kecil dan Pendidikan Awal
Planck berasal dari keluarga akademis yang terhormat; ayahnya adalah seorang ahli hukum dan profesor hukum. Tradisi keluarga yang panjang dalam pengabdian pada gereja dan negara, keunggulan dalam beasiswa, idealisme, dan integritas, sangat tertanam dalam kehidupan dan karya Planck. Ketika berusia sembilan tahun, ayahnya menerima jabatan di Universitas Munich, dan Planck memasuki Gymnasium Maximilian di sana. Salah satu gurunya, Hermann Müller, merangsang minatnya pada matematika dan fisika.
Meskipun Planck unggul dalam semua mata pelajaran, pada usia 17 tahun ia menghadapi keputusan karir yang sulit. Ia akhirnya memilih fisika daripada filologi klasik atau musik karena keyakinan yang disimpulkan secara tidak emosional bahwa orisinalitas terbesarnya terletak pada bidang fisika. Namun, musik tetap menjadi bagian integral dalam hidupnya. Ia adalah seorang pianis yang mahir, memiliki karunia nada absolut, dan menyukai karya-karya Brahms dan Schubert.
Planck memasuki Universitas Munich pada musim gugur 1874. Selama masa Wanderjahr (1877–78) di Universitas Berlin, ia belajar di bawah bimbingan fisikawan terkemuka seperti Gustav Kirchhoff dan Hermann von Helmholtz, meskipun ia awalnya tidak terkesan dengan kuliah mereka. Kapasitas intelektualnya mulai terfokus berkat studi independennya, terutama pada tulisan Rudolf Clausius tentang termodinamika. Kembali ke Munich, ia meraih gelar doktor filsafat pada Juli 1879, di usia yang sangat muda, 21 tahun. Disertasinya membahas hukum kedua termodinamika.
Karier Akademis dan Pencarian Hukum Absolut
Setelah lulus, Planck kembali ke Munich pada tahun 1880 untuk mengajar, sebelum pindah ke Universitas Kiel pada tahun 1885 sebagai ausserordentlicher Professor (profesor rekanan). Pada tahun 1889, Planck menerima pengangkatan ke Universitas Berlin, menggantikan Kirchhoff, di mana ia datang untuk menghormati Helmholtz sebagai mentor dan kolega. Pada tahun 1892, ia dipromosikan menjadi ordentlicher Professor (profesor penuh) fisika teoretis. Kuliahnya tentang semua cabang fisika teoretis di Berlin sangat berpengaruh.
Planck memutuskan untuk menjadi seorang fisikawan teoretis-suatu disiplin yang saat itu belum diakui secara mandiri-karena keyakinannya bahwa hukum penalaran manusia bertepatan dengan hukum yang mengatur kesan yang diterima dari dunia, yang memungkinkan nalar murni untuk mendapatkan wawasan tentang mekanisme dunia. Baginya, hukum-hukum fisik mengandaikan bahwa "dunia luar adalah sesuatu yang independen dari manusia, sesuatu yang absolut," dan pencarian hukum yang berlaku untuk hal absolut ini adalah pengejaran ilmiah yang paling luhur. Hukum konservasi energi (hukum termodinamika pertama) dan hukum entropi (hukum termodinamika kedua) adalah dua contoh konsep absolut di alam yang sangat memengaruhinya.
Penemuan Konstanta Planck dan Teori Kuantum
Hukum kedua termodinamika menjadi inti dari penelitian Planck yang membawanya pada penemuan kuanta aksi, yang sekarang dikenal sebagai konstanta Planck (h), pada tahun 1900.
Pada akhir tahun 1890-an, Planck berfokus pada masalah radiasi benda hitam, yang didefinisikan oleh Kirchhoff sebagai pemancar dan penyerap radiasi yang sempurna. Planck awalnya mencoba menurunkan "Hukum Wien" berdasarkan hukum kedua termodinamika. Namun, pada Oktober 1900, eksperimen yang dilakukan oleh rekan-rekannya di Berlin menunjukkan bahwa Hukum Wien gagal total pada frekuensi rendah.
Planck segera merumuskan formula baru, yang dikenal sebagai hukum radiasi Planck, untuk mencocokkan hasil eksperimental. Untuk menurunkan formula ini dari prinsip-prinsip pertama, Planck terpaksa melepaskan keyakinan lamanya tentang hukum kedua termodinamika sebagai hukum absolut, dan sebaliknya mengadopsi interpretasi statistik Ludwig Boltzmann.
Lebih dari itu, Planck harus berasumsi bahwa osilator yang membentuk benda hitam tidak dapat menyerap atau memancarkan energi secara kontinu, melainkan hanya dalam jumlah diskret, atau paket energi, yang disebut kuanta. Jumlah energi dalam setiap kuantum, E, sebanding dengan frekuensinya (ν), yang dinyatakan dalam hubungan E = hν. Konstanta h ini, yang sekarang dikenal sebagai konstanta Planck, memiliki nilai kecil namun terbatas (sekitar 6,55 × 10⁻²⁷ erg-detik pada perhitungannya, mendekati nilai modern).
Penemuan kuanta energi Planck bertentangan secara mendasar dengan fisika klasik dan menandai revolusi mendalam dalam teori fisika. Karena konstanta Planck tidak nol, dunia mikrofisika (dunia dimensi atom) pada prinsipnya tidak dapat dijelaskan oleh mekanika klasik biasa.
Pengakuan dan Pengembangan Teori Kuantum
Awalnya, konsep kuanta Planck tidak segera diakui secara luas. Planck sendiri adalah seorang "revolusioner yang enggan," yang berjuang untuk kembali ke teori klasik sebelum akhirnya meyakini sepenuhnya perlunya teori kuantum. Albert Einstein memainkan peran sentral dalam membangun teori ini. Pada tahun 1905, Einstein berpendapat bahwa energi radiasi itu sendiri terdiri dari kuanta (foton), dan pada tahun 1907 ia menggunakan hipotesis kuantum untuk menafsirkan ketergantungan suhu dari panas jenis padatan. Pada tahun 1909, Einstein memperkenalkan dualitas gelombang-partikel. Pada tahun 1913, Niels Bohr juga berkontribusi besar terhadap pembentukan teori ini melalui teori kuantumnya tentang atom hidrogen.
Planck juga merupakan fisikawan terkemuka pertama yang membela teori relativitas khusus Einstein. Ia menyamakan pentingnya kecepatan cahaya bagi Teori Relativitas dengan kuantum aksi elementer bagi Teori Kuantum; keduanya adalah inti absolutnya. Pada tahun 1914, Planck dan Walther Hermann Nernst berhasil membawa Einstein ke Berlin.
Kehidupan Selanjutnya, Tragedi, dan Warisan
Planck menjabat sebagai sekretaris tetap Akademi Ilmu Pengetahuan Prusia dari tahun 1912 hingga 1938, dan sebagai presiden Kaiser Wilhelm Society (sekarang Masyarakat Max Planck) dari tahun 1930 hingga 1937. Jabatan-jabatan ini memberinya otoritas besar, terutama di kalangan fisikawan Jerman, yang didukung oleh kekuatan moral, keadilan, dan integritas pribadinya yang tidak diragukan.
Di tahun-tahun terakhirnya, Planck semakin mencurahkan tulisannya untuk pertanyaan filosofis, estetika, dan agama. Ia sangat menentang pandangan dunia statistik dan indeterminisme yang diperkenalkan oleh Werner Heisenberg dan sekolah Bohr setelah mekanika kuantum pada 1925–26, karena pandangan tersebut tidak sejalan dengan keyakinan filosofisnya bahwa alam semesta fisik adalah entitas objektif yang ada secara independen dari manusia.
Kehidupan pribadi Planck diwarnai tragedi setelah usia 50 tahun. Istri pertamanya, Marie Merck, meninggal pada tahun 1909. Mereka memiliki empat anak. Planck menikah lagi pada tahun 1910 dengan Marga von Hoesslin. Putra sulungnya tewas dalam Perang Dunia I pada tahun 1916. Kedua putri kembarnya meninggal saat melahirkan, satu pada tahun 1917 dan yang lain pada tahun 1919. Selama era Nazi, Planck memilih untuk tetap di Jerman dan mencoba melestarikan apa yang dia bisa dari fisika Jerman, bahkan mendatangi Adolf Hitler untuk mencoba membalikkan kebijakan rasial yang merusak. Namun, tragedi terbesarnya terjadi selama Perang Dunia II, ketika putranya yang lebih muda, Erwin, terlibat dalam upaya pembunuhan Hitler pada Juli 1944. Erwin dieksekusi secara mengerikan oleh Gestapo pada awal 1945, yang menghancurkan semangat hidup Planck. Rumahnya di Berlin juga hancur total akibat pengeboman pada tahun 1944.
Setelah perang berakhir, Planck dan istri keduanya dibawa ke Göttingen, di mana ia meninggal pada 4 Oktober 1947, di usia 89 tahun.
Warisan Max Planck terus hidup. Konstanta Planck (h) menjadi salah satu konstanta fundamental dalam fisika yang digunakan dalam berbagai persamaan dan teori. Untuk menghormati kontribusinya, Kaiser Wilhelm Society diubah namanya menjadi Max Planck Society (Max-Planck-Gesellschaft) pada tahun 1948, sebuah organisasi penelitian ilmiah terkemuka di Jerman yang mengelola banyak institut di berbagai bidang ilmu pengetahuan. Dedikasi Planck terhadap ilmu pengetahuan dan penemuan revolusionernya telah meninggalkan jejak yang mendalam dalam sejarah ilmu pengetahuan dan teknologi.
