16.
"Comment
on a
Fundamental
Difficulty
in Theoretical
Physics"
Zürich
2.
I.
11
Bemerkung über
eine fundamentale
Schwierigkeit
in der theoretischen
Physik.
Unser
heutiges physikalisches
Weltbild
ruht
auf den
Grundgleichungen
der
Punktmechanik und
auf
den
Maxwell'schen
Gleichungen
des
elektromagneti-
schen Feldes
im
Vakuum.
Es
zeigt
sich
nach und nach immer
deutlicher,
dass
alle
diejenigen Konsequenzen
dieser
Grundlage,
die sich auf
langsame,
d.h.
nicht rasch
periodische Vorgänge beziehen,
mit der
Erfahrung
vortrefflich
übereinstimmen.[1] Es
ist
gelungen,
mit
Hilfe
der Punktmechanik
die
Grenzen
der
Gültigkeit
der
Thermodynamik allgemein
zu
formulieren und
die
Grund-
gesetze
der letzteren
aus
der Punktmechanik abzuleiten.
Es ist
gelungen,
die
absolute Grösse der Atome und Moleküle mit
ungeahnter
Exaktheit auf
ganz
verschiedenen
Wegen
zu
ermitteln.
Es
hat
sich
das Gesetz der Wärmestrah-
lung
für
lange
Wellen und hohe
Temperaturen
aus
der statistischen Mechanik
und der
Elektromagnetik
ableiten
lassen.[2]
Aber
bei
allen
denjenigen
Erschei-
nungen,
bei
welchen
es
Verwandlung
von
Energie
rasch
periodischer
Vor-
gänge
in
Frage
kommt,
lassen
uns
die
Grundlagen
der Theorie
im Stich.
Wir
kennen keine einwandfreie
Ableitung
des Gesetzes der strahlenden Wärme für
kurze
Wellenlängen
und
tiefe
Temperaturen.[3]
Wir
wissen
nicht,
auf
was es
beruht,
dass
es
hoher
Molekulartemperaturen
bedarf,
um
kurzwellige
Strah-
lung
zu
erzeugen,
und dass diese
bei
ihrer
Absorption
Elementarvorgänge
von
verhältnismässig grosser
Energie
hervorzurufen
vermag.
Wir
wissen
nicht
warum
die
spezifische
Wärme
bei tiefen
Temperaturen
kleiner
ist,
als das
Dulong-Petit'sche
Gesetz
angibt.
Wir
wissen
ebensowenig,
warum
diejeni-
gen
mechanischen
Freiheitsgrade
der
Materie, die
wir
zur
Auffassung
der
optischen Eigenschaften durchsichtiger Körper
annehmen
müssen,
keinen
Bei-
trag
zur spezifischen
Wärme dieser
Körper
liefern.[4]
Eines aber
hat
sich
ergeben.
M.
Planck
hat
gezeigt,
dass
man zu
einer mit
der
Erfahrung
übereinstimmenden
Strahlungsformel gelangt,
indem
man
die
aus
unseren
theoretischen
Grundlagen
resultierenden Formeln
so
modifiziert,
wie
wenn
die
Energie
von
Schwingungen
von
der
Frequenz
v nur
in
ganz-
zahligen
Vielfachen der Grösse
hv
auftreten
könnte.[5]
Diese Modifikation
führt auch
zu
einer bisher als
brauchbar
sich
erweisenden Modifikation der
Konsequenzen
der
Mechanik,
falls
rasche
Schwingungen
in
Frage
kommen[6]