В Берлине Планк провел только два семестра. Летом 1878 года он возвратился в Мюнхен. В том же году он сдал государственный экзамен на право преподавания математики и физики в высшей школе, хотя " не имел намерения заниматься деятельностью подобного рода. В возрасте 21 года он стал доктором философии, представив к защите диссертацию "О втором законе механической теории теплоты".

Позднее Планк вспоминал о своем докторском экзамене со смешанным чувством. Он, собственно, выдержал экзамен с высшей оценкой ("summa cum laude"), но один из экзаменаторов, Адольф фон Байер, последователь Либиха, отнесся к нему крайне пренебрежительно, дав понять, что считает теоретическую физику совершенно пустой наукой.

Известный химик, позднее получивший Нобелевскую премию за свои открытия в химии красителей, он принадлежал к сугубо эмпирически настроенным естествоиспытателям, которые отбрасывали как "спекуляцию" все, что выходило за пределы непосредственно доказуемых опытных данных. К подобного же рода эмпирикам принадлежал Роберт Бунзен, отклонявший атомную гипотезу и даже к периодической системе элементов долгое время относившийся с сомнением.

Эта позиция, особенно характерная для многих немецких естествоиспытателей, исторически вполне объяснима. Она возникла как противодействие экзальтированной идеалистически-спекулятивной натурфилософии, которая господствовала во времена романтизма и препятствовала развитию исследований природы Германии в противоположность Франции, где были живы материалистические традиции эпохи Просвещения.

В докторской диссертации Планка рассматривался вопрос о необратимости процессов теплопроводности. Молодой исследователь дал первую общую формулировку закона энтропии, который был в 60-е годы установлен Рудольфом Клаузиусом и Вильямом Томсоном.

Энтропия, не поддающаяся наглядному представлению количественная характеристика состояния, определяющая степень необратимости энергетических превращений, имеет фундаментальное свойство: возрастать при любом физическом процессе. Своей наибольшей величины она достигает при состоянии теплового равновесия замкнутой системы. Поэтому она может быть использована как своего рода указатель направления природных процессов.

Формулировка Планка: "Никаким способом нельзя процесс теплопроводности сделать полностью обратимым" - выходит за пределы данного Клаузиусом определения понятия энтропии. Он творчески обобщил понятие энтропии, преобразовав его в научную абстракцию, применимую также и к состоянию неравновесия. То, что он с самого начала поставил вопросы энтропии в центр своих исследований, решающим образом содействовало созданию квантовой теории.

Первая работа Планка, которая далеко обогнала развитие науки, была либо не замечена, либо отвергнута физиками-современниками. "Впечатление, произведенное этим трудом на тогдашнюю научную общественность, было равно нулю", - вспоминал Планк через 60 лет в своей научной биографии.

Гельмгольц, которому он посылал статью, вероятно, не просмотрел ее. Кирхгоф, работавший в этой области, читал ее внимательно, однако отверг ход размышлений Планка как ошибочный. Наконец, Клаузиус, труды которого были наиболее близки Планку и который своими сочинениями непосредственно побудил его к изучению энтропии, не ответил ни на одно из его писем. Попытка лично встретиться с ученым в Бонне не удалась и не была повторена.

Как позднее писал Планк, у его мюнхенских учителей также не было глубокого понимания направления его исследований; они лишь потому одобрили его диссертацию, что знали его успехи по практикуму и семинарам.

Но юный исследователь был так твердо убежден в правильности своего пути и правомерности своих выводов, что не поддался разочарованиям и не утратил мужества. Уже через год после защиты он получил право преподавания теоретической физики, представив работу "Состояния равновесия изотропных тел при различных температурах". Это опять было исследование, посвященное взаимодействию теплоты и механической энергии.

Пять лет Планк преподавал в Мюнхене в качестве приват-доцента. Он жил в доме своих родителей. Никаких свидетельств об успехе его преподавательской деятельности до нас не дошло, вряд ли он был большим, чем успех Герца в Киле или, позднее, Эйнштейна в Берне. Лекции преподавателей, которые не принимали экзаменов, обычно посещались лишь несколькими студентами, да и то нерегулярно. Молодой ученый использовал время для разработки цикла лекций по теоретической физике. Он также принял участие в академическом конкурсе, после которого в 1887 году была опубликована его первая книга.

Наряду с наукой Планк занимался музыкой и - воодушевленный близостью Альп - альпинизмом. Музыка и альпинизм до глубокой старости были для него необходимым противовесом напряженной теоретической деятельности. Планк покорил многие труднодоступные вершины Альп. В возрасте 80 лет он поднялся на Большого Венецианца в Высоких Татрах. Сохранилась фотография 84-летнего Планка на трехтысячнике в Восточном Тироле.

Но страстный альпинист не оставлял без внимания и равнину. В Берлине Планк еженедельно совершал продолжительные пешеходные прогулки в окрестностях города. В пригородных местечках "тайный советник Планк" в вязаных гамашах и с рюкзаком был привычным явлением. Его вторая жена первая умерла в 1909 году - была его постоянной спутницей в таких прогулках.

В возрасте 27 лет Планк стал профессором теоретической физики в университете своего родного города Киля. До этого он, по совету Гельмгольца, отклонил приглашение в Высшую лесотехническую школу. Там он так же мало смог бы заниматься исследованиями, как и Рентген десять лет назад в Высшей сельскохозяйственной школе в Гоенгейме. Весной 1885 года, через несколько недель после ухода Генриха Герца, он получил ту экстраординарную профессуру, которой два года напрасно дожидался Герц.

В Киле Макс Планк работал восемь семестров. Здесь он женился на подруге юности, дочери мюнхенского банкира.