Een mijlpaal: De eerste wet van de kwantumwereld (1900)
Max Planck (1858 – 1947) lost de problemen met de warmtestraling op door te postuleren dat de energie van een elektromagnetische trilling uit kwanta (kleine porties) bestaat. Een elektromagnetische trilling kan haar energie enkel kwantum per kwantum wijzigen.
De energie van zo’n kwantum wordt gegeven door de formule E = hf.
E = hf is de allereerste wet en ook de allereerste formule van de kwantumwereld.
h is een nieuwe natuurconstante. Ze wordt de constante van Planck genoemd.
h is de eerste natuurconstante van de kwantumwereld en zal in bijna alle wetten van die wereld voorkomen.
Natuurconstanten spelen in de wetenschap, in het bijzonder in de fysica, een heel belangrijke rol.
- Een natuurconstante is onveranderlijk in ruimte en tijd: ze heeft altijd en overal dezelfde waarde. Ze is universeel.
- Ze is kenmerkend voor ons universum. Een andere waarde voor een natuurconstante zou tot een ander universum leiden.
- Ze speelt een sleutelrol in de wiskundige formulering van een theorie. Ze kan alleen door experimenten worden bepaald en dus niet uit een theorie worden afgeleid. Een natuurconstante is m.a.w. fundamenteel.
- Eén van de doelstellingen van de fysica is het aantal natuurconstanten zo beperkt mogelijk te houden. Hoe minder natuurconstanten een theorie nodig heeft, hoe groter haar verklarend vermogen is. In zekere zin is de fysica af als alle natuurconstanten wiskundig uit één overkoepelende theorie zouden kunnen worden afgeleid. Dat is voorlopig (?) nog niet het geval.
Belangrijke natuurconstanten
Lichtsnelheid c
De lichtsnelheid c, de snelheid van elektromagnetische trillingen en de maximale snelheid waarmee informatie kan worden uitgewisseld: 299.792.458 ms-1.
Gravitatieconstante G
De gravitatieconstante G, de constante in de gravitatiewet van Newton: 6,67 x 10-11m3 kg-1 s-2.
Constante van Boltzmann k
De constante van Boltzmann k om de snelheidsverdeling van moleculen in een gas te berekenen: 1,380 6488 · 10−23 JK−1.
Elementaire elektrische lading e
De elementaire elektrische lading e: 1,602 176 565 · 10−19 C.
Rustmassa van het elektron me
De rustmassa van het elektron me: 9,109 382 91 ·10−31 kg.
Constante van Avogadro NA
De constante van Avogadro NA : een vastgelegd aantal elementaire deeltjes van de materie: 6,022 140 76 · 1023 mol−1. Een mol is een verzameling van NA elementaire deeltjes materie.
