Планк, Макс
Макс Планк, родившийся 23 апреля 1858 года в Киле, принадлежал к старому дворянскому роду; среди его предков — видные юристы, учёные, военные и церковные деятели. Его дед ("Heinrich Ludwig Planck", 1785—1831) и прадед ("", 1751—1833) были профессорами теологии в Гёттингенском университете, а дядя ("", 1824—1910) — известным юристом, одним из создателей Германского гражданского уложения. Отец будущего физика, Вильгельм Планк ("", 1817—1900), был также юристом, профессором права Кильского университета. Он был женат дважды и имел двоих детей от первого брака (Хуго и Эмма) и пятерых от второго (Герман, Хильдегард, Адальберт, Макс и Отто). Мать Макса, Эмма Патциг ("Emma Patzig", 1821—1914), происходила из пасторской семьи из померанского городка Грайфсвальд. Как писал известный физик Макс Борн, "«о происхождении Планка, о всех этих людях — прекрасных, достойных, неподкупных, благородных и великодушных, отдавших себя служению церкви и государству, — необходимо помнить каждому, кто захочет понять характер Макса Планка и истоки его успеха»".
Первые девять лет жизни Макса прошли в Киле, столице Голштинии, которая в то время была в центре противоречий между Данией и Пруссией. В 1864 году юный Планк даже стал свидетелем вступления в город прусско-австрийских войск. В 1867 году Вильгельм Планк принял приглашение занять должность профессора юриспруденции Мюнхенского университета и вместе с семьёй переехал в баварскую столицу. Здесь Макс был отдан в Максимилиановскую гимназию (""); он занимался охотно и скоро стал одним из лучших учеников в классе. Хотя много внимания уделялось традиционным для гимназий предметам (в частности, изучению древних языков), преподавание естественнонаучных дисциплин в этой школе также находилось на высоком уровне. Глубокое влияние на юного Планка оказал учитель математики Герман Мюллер ("Hermann Müller"), от которого будущий учёный впервые услышал о законе сохранения энергии; у Макса рано проявился математический талант. И хотя учителя не видели у него каких-то особых способностей, они специально отмечали его личные качества — сильный характер, прилежность и исполнительность. Обучение в гимназии способствовало укреплению в нём интереса к науке, к выяснению законов природы, о чём он так писал на исходе жизни:
Планк, Макс
Хотя проблема поиска закона распределения энергии в спектре абсолютно чёрного тела («нормальном спектре») была по существу решена, перед Планком встала задача теоретически обосновать найденную формулу, то есть вывести соответствующее выражение для энтропии осциллятора. Чтобы сделать это, он был вынужден обратиться к трактовке энтропии как меры вероятности термодинамического состояния или, другими словами, числа способов реализации этого состояния (микросостояний, или «комплексий» согласно тогдашней терминологии). Этот подход был предложен Людвигом Больцманом и в то время был практически не известен в научном мире. Для вычисления энтропии в рамках этого подхода необходимо определить количество способов распределения энергии между большим числом осцилляторов, колеблющихся на различных частотах formula_4. Чтобы избежать обращения этого количества в бесконечность, Планк предположил, что полная энергия осцилляторов с определённой частотой может быть разделена на точное число равных частей (элементов, или квантов) величиной formula_14, где formula_1 — «универсальная постоянная», ныне называемая постоянной Планка. Воспользовавшись этой гипотезой, он представил энтропию через логарифм количества комбинаций, отметил необходимость максимизации энтропии в равновесном состоянии и пришёл к своей спектральной формуле. Эти результаты учёный сообщил в докладе «К теории распределения энергии излучения нормального спектра» ("Zur des Gesetzes der Energieverteilung im Normalspektrum"), сделанном 14 декабря 1900 года на очередном заседании Немецкого физического общества. В иной форме они были изложены в статье «О законе распределения энергии в нормальном спектре» ("Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspektrum"), опубликованной в начале 1901 года в журнале "Annalen der Physik". В этой работе, получившей большую известность, Планк избрал противоположную последовательность доказательства: исходя из условия термодинамического равновесия и применяя закон смещения Вина и комбинаторику, пришёл к своему закону распределения и условию formula_14.