Polityka gospodarcza bozonów na przełomie XIX i XX wieku

Stworzenie przez Williama Herschela nowego zjawiska, jakim jest promieniowanie cieplne oraz nadanie światłu falowej natury przez Thomasa Younga na początku XIX wieku położyło podwaliny pod burzliwy rozwój fal elektromagnetycznych. Rok po utworzeniu fal cieplnych ufundowano ultrafiolet. W latach dwudziestych i trzydziestych Oersted oraz Faraday wykazali powiązania pomiędzy polem elektrycznym a magnetycznym. Trzydzieści lat później James Clerk Maxwell implementuje te pola do fal świetlnych poprzez sformułowanie praw elektrodynamiki. Odtąd, sytuacja młodego zjawiska rozwija się już bardzo szybko. Maxwell nie mógł jednak wiedzieć, że jego niepozorny krok doprowadzi do tragedii...

Rok 1905 - Lord Rayleigh
doprowadza do katastrofy w nadfiolecie

Równania Maxwella umożliwiły powstanie Ciała Doskonale Czarnego (CDC) - złożonej, scentralizowanej struktury, na czele której w 1862 roku stanął niemiecki fizyk Gustav Kirchhoff. Wraz z Wienem i Stefanem pracowali nad opracowaniem planu sprawiedliwej i wydajnej redystrybucji dóbr pomiędzy rodziny fal elektromagnetycznych. Przez 40 lat CDC zdołało jednak uchwalić jedynie ogólne zasady polityki socjalnej i wymiany międzynarodowej. Zgodnie z postulatami fizyki klasycznej, w świecie fal elektromagnetycznych miał zapanować socjalizm.

Do napisania ustawy redystrybucyjnej CDC zatrudniło Johna Rayleigha oraz Jamesa Jeansa w roku 1900. Ci prominentni naukowcy, opierając się na uznanej doktrynie Maxwella (zapostulowanej w Manifest der kinetischen Gastheorie) przyjęli, że każda rodzina fal powinna otrzymywać to samo dofinansowanie, proporcjonalnie do dochodu całego ciała i niezależnie od jej liczebności.  Ustawa ta została pięć lat później ukończona i przyjęta, co niespodziewanie doprowadziło do katastrofy w nadfiolecie.

Rayleigh i Jeans (zdroworozsądkowo) sądzili, że skoro dofinansowanie będzie równe dla każdej rodziny fal, dążenie do zachowania odpowiedniego poziomu życia poskutkuje naturalnym ograniczeniem ich liczebności. Niestety, rzeczywistość okazała się inna. W ciągu zaledwie paru godzin od wprowadzenia ustawy doszło do bankructwa CDC. Gwarancja równej płacy doprowadziła do niekontrolowanego wzrostu demograficznego wśród drgań elektromagnetycznych, czego budżet ciała nie mógł wytrzymać. Pośród fal w sposób masowy powstawały rodziny o liczebności niepozwalającej na wyżywienie wszystkich ich członków. Należy tutaj wspomnieć, że choć również fale mechaniczne borykały się z podobnymi problemami już od 1819 roku, kiedy to rządy przejął skorumpowany duet Dulonga-Petita, to w przypadku fal elektromagnetycznych kryzys zbierał nieporównanie krwawsze żniwo.

W latach 1905-1907 rządy w ciele ostatecznie przejęło postępowe ugrupowanie KOH (Kwantowy Oscylator Harmoniczny, radykalny odłam nowopowstałej Mechaniki Kwantowej) Ludwiga Boltzmanna. Max Planck był odpowiedzialny za przeprowadzenie transformacji fal elektromagnetycznych z gospodarki planowo-socjalistycznej do społecznej gospodarki rynkowej. Plan zmian (określany następnie jako tzw. „prawo Plancka”), uważany początkowo za doraźne, tymczasowe rozwiązanie, umożliwił rozpoczęcie szybkiego programu reform. W ciągu półtora roku doprowadzono do zdławienia hiperinflacji z poziomu kT do nhw.

Posiedzenie rządu KOH:
Albert Einstein, Ludwig Boltzmann, Max Planck
16.02.1906 (Fot. Piotr Wójcik/Agencja Gazeta)

Prawo Plancka ograniczało populację fal elektromagnetycznych poprzez wprowadzenie fotonów. Foton jest miarą liczebności pojedynczej rodziny fal elektromagnetycznych wyrażonej w odpowiedniej walucie. Zgodnie z reformą, rodziny o fotonie przekraczającym połowę średniego budżetu ciała nie mogą otrzymać rządowego dofinansowania a liczba pozostałych rodzin otrzymujących dofinansowanie jest ograniczona, zależna od całkowitego budżetu* i opisana rozkładem Plancka.

Prawo Plancka, stanowiące przede wszystkim narzędzie antyinflacyjne, utożsamiane jest z całością transformacji fizyki statystycznej. Krytycznie tę reformę oceniało wielu ludzi, w tym sami jej twórcy, którzy początkowo traktowali ją jako „trik” matematyczny. Na tle niechęci do Maxa Plancka powstał slogan „Planck musi odejść”. Mimo tego, taki sposób przeprowadzenia transformacji był później naśladowany z sukcesem dla innych drgań. Analogicznie do fotonów, wprowadzono jednostki liczebności rodzin fal mechanicznych (fonony), spinowych (magnony) czy też drgań elektronów (plazmony).

Na zakończenie należy wspomnieć, że rząd Boltzmanna ustalił całkiem odmienne reguły redystrybucji dla wielu innych fal i cząstek, w tym fal prawdopodobieństwa (elektronów). Powołana przez Wolfganga Pauliego podkomisja fermionowa formułując budzący do dziś skrajne emocje zakaz, wdrożyła rozkład Fermiego dla elektronów. Świat elektronów jest silnie zhierarchizowany. Elektrony utrzymują w ciele określone pozycje społeczne, a awans w tej strukturze otrzymują w pierwszej kolejności (a zwykle wyłącznie) elektrony na najwyższych szczeblach tej hierarachii. Chyba jednak lepiej być bozonem...

* Ilość rodzin o danej wysokości dofinansowania jest także zależna od dostępności mieszkań o odpowiedniej powierzchni na rynku nieruchomości, co zostało tutaj pominięte dla uproszczenia.