إن ثابت بلانك والذي يُشار إليه بـ h ، ويُطلق عليه أيضًا بلانك ثابت هو عبارة عن ثابت فيزيائي يعبر عن مقدار الحركة الكهرومغناطيسية ، التي تربط الطاقة التي يحملها الفوتون بتردده ، أي أن طاقة الفوتون تساوي ترددها مضروبة في ثابت بلانك ، ويعتبر ثابت بلانك ذو أهمية أساسية في ميكانيكا الكم وفي علم القياس ، فهو أساس تعريف الكيلوجرام .

نشأة ثابت بلانك

في نهاية القرن التاسع عشر لم يتمكن الفيزيائيون من تفسير سبب اختلاف طيف إشعاع الجسم الأسود ، والذي تم قياسه بدقة في ذلك الوقت بشكل كبير عند ترددات أعلى من تلك التي تنبأت بها النظريات الموجودة .

في عام 1900 اشتق ماكس بلانك بشكل تجريبي صيغة للطيف المرصود ، حيث افترض أن المذبذب الافتراضي المشحون كهربائياً في تجويف يحتوي على إشعاع الجسم الأسود لا يمكن إلا أن يغير طاقته بأقل زيادة ، أي التي كانت متناسبة مع تواتر الموجة الكهرومغناطيسية المرتبطة بها .

في عام 1905 ارتبط ألبرت أينشتاين بالقيمة E بـ الكَم أو الحد الأدنى من عناصر طاقة الموجة الكهرومغناطيسية نفسها ، بدلاً من الموجة الكهرومغناطيسية ، والذي كان يسمى في النهاية الفوتون ، ثم حصل ماكس بلانك على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1918 وذلك تقديراً للخدمات التي قدمها للنهوض بالفيزياء باكتشافه لطاقة الكميات .

العلاقة بين ثابت بلانك والتردد

نظرًا لأن الطاقة والكتلة متساويان ، يرتبط ثابت بلانك أيضًا بالتردد ، فبحلول عام 2017 تم قياس ثابت بلانك بدقة كافية من حيث الوحدات الأساسية والتي كانت أساسية لمشروع استبدال النموذج الدولي للكيلوجرام ، وهي أسطوانة معدنية عرفت الكيلوجرام منذ عام 1889 ، وتمت الموافقة بالإجماع على التعريف الجديد في المؤتمر العام للأوزان والمقاييس في 16 نوفمبر 2018 .

تعريف ثابت بلانك

يرتبط ثابت بلانك بكمية الضوء والمادة ، وُيعد الإلكترون فولت هو وحدة الطاقة المناسبة ، أما بيتاهيرتز هو وحدة التردد المناسبة ، وتعتمد أنظمة الوحدات الذرية جزئيًا على ثابت بلانك .

ثابت بلانك هو أحد أصغر الثوابت المستخدمة في الفيزياء ، وهو يستخدم لوصف الكوانتا وهي أصغر مقدار للطاقة ، وبالتالي فهو بذلك يلعب الدور الرئيسي في ميكانيكية الكم .

ثابت بلانك هو عبارة عن أصغر وحدة للطاقة مضروبة بوحدة الزمن وهي الثانية ،  وبالتالي يمثل ثابت بلانك وحدة شغل أو وحدة قدرة الجول في الثانية ، وهو يمثل أصغر وحدة للشغل في الكون أي لا يوجد ما هو أقل منها ، وهي تلعب دوراً أساسياً في السلوك الفيزيائي للمادة والطاقة ، وتعتبر من لبنات خلق الكون مثل الجاذبية و الشحنة الأساسية و سرعة الضوء وغيرها .

تم طرح ثابت بلانك في البداية من قبل العالم ماكس بلانك لتفسير سلوك إشعاع الجسم الأسود ، حيث أن الفرضية الأساسية لقانون بلانك تعتبر أن إصدار الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة الجسم الأسود يمكن تمثيله بشكل هزاز توافقي يتحرك بطاقة كمومية .

الاستخدام العلمي لثابت بلانك

يستخدم ثابت بلانك في وصف كمومية الطاقة في النطاق الصغرى ، وهو نطاق الذرات والجزيئات وما هو دونها من جسيمات أولية كالإلكترون و البروتون ، ففي هذا العالم يختلف سلوك الطبيعة اختلافاً جذرياً عن سلوكها في النطاق الكبير من المنظور إلى الكواكب والنجوم والمجرات ، أما في الأنظمة الكبيرة تتحكم فيها الجاذبية وتتحكم في سلوكها قوى كهرومغناطيسية أي كهربائية ومغناطيسية ، أما في النطاق الصغرى ففيها تسود الكمومية وتتغير الطاقة بقفزات ولا تتغير بطريقة مستمرة .

يعتبر كلاً من ثابت بلانك إلى جانب سرعة الضوء في الفراغ وثابت الجاذبية من أهم الثوابت الطبيعية على الإطلاق لأنهم يحددون قوى أساسية وكتلة الإلكترون وكتلة البروتون وشحنة أولية لتكوين الكون كله من نجوم ومجرات ومن كواكب ومن أرض نشأت عليها الحياة .