Max Planck | credit: Wikimedia Commons
Este texto de José Manuel Sánchez Ron apareció originalmente en el número 4 de la revista CIC Network (2008) y lo reproducimos en su integridad por su interés.
El 23 de
abril de este año, 2008, se cumplieron 150 años del nacimiento de un
físico, Max Planck (1858-1947), que puso en marcha una de las mayores
grandes revoluciones de toda la historia de la ciencia, la de la física
cuántica, cuyos frutos terminarían cambiando el mundo. Fue en 1900
cuando Planck obtuvo el resultado por el que le recordamos, un resultado
que no encajaba bien con la continuidad que la física suponía hasta
entonces para la radiación electromagnética. Estrictamente, lo que halló
es que para explicar la ley –que él mismo había introducido muy poco
antes, de forma semiempírica– de la radiación de un cuerpo negro
(radiación de todas las longitudes de onda en equilibrio) era necesario
utilizar una expresión asociada de alguna manera a la radiación
electromagnética: su célebre fórmula E=hv esto es, energía igual a una constante (luego denominada Constante de Planck)
multiplicada por la frecuencia (el inverso de la longitud de onda) de
la radiación. En principio, la lectura inmediata de este resultado es
que la radiación electromagnética, y por consiguiente la luz, hasta
entonces, repito, considerada una onda continua, estaba compuesta de
“partículas” independientes, de cuantos como finalmente fueron
denominados, cada uno de los cuales dotado de una energía igual a hv.
Planck no
pudo aceptar tal conclusión. De una forma u otra se pasó una buena parte
del resto de su vida tratando de evitarla. Más de treinta años después,
en una carta que escribió el 7 de octubre de 1931 al físico
estadounidense Robert W. Wood, recordó que, “resumido brevemente, se
puede describir lo que hice como un acto de desesperación. Por
naturaleza soy pacífico y rechazo toda aventura dudosa. Pero por
entonces había estado luchando sin éxito durante seis años (desde 1894)
con el problema del equilibrio entre radiación y materia y sabía que
este problema tenía una importancia fundamental para la física; también
conocía la fórmula que expresa la distribución de la energía en los
espectros normales (ley de radiación de un cuerpo negro). Por
consiguiente, había que encontrar, costase lo que costase, una
interpretación teórica… Boltzmann había explicado cómo se establece el
equilibrio termodinámico mediante un equilibrio estadístico, y si se
aplica semejante método al equilibrio entre la materia y la radiación,
se encuentra que se puede evitar la continua transformación de energía
en radiación suponiendo que la energía está obligada, desde el comienzo,
a permanecer agrupada en ciertos cuantos. Esta fue una suposición
puramente formal y en realidad no pensé mucho en ella”.
Recurrir a
la explicación que Boltzmann había dado de la entropía, en la que se
utilizaban probabilidades fue especialmente doloroso para Planck porque
lo que él siempre buscó en la ciencia son absolutos; de hecho, lo que
estaba intentando cuando llegó a la expresión para la radiación de un
cuerpo negro, que le llevaría a los cuantos, era explicar el crecimiento
de la entropía sin recurrir a las probabilidades de Boltzmann. Así es,
no obstante, la investigación científica: puede conducir a lugares
insospechados.
Fue un joven
y todavía desconocido físico empleado en la Oficina de Patentes de
Berna de nombre Albert Einstein quien, cinco años más tarde (1905), se
tomó en serio la discontinuidad que Planck no aceptaba, mostrando que
para explicar una serie de fenómenos (como el célebre efecto
fotoeléctrico) era necesario suponer que a veces la luz se comporta como
un conjunto de cuantos de luz regidos por los resultados de Planck, y
otras como una onda continua. Por este trabajo, Einstein recibió el
premio Nobel de Física de 1921. Tres años antes, el galardón había
recaído en Planck, “en reconocimiento”, como se lee en el comunicado
oficial de la Academia Sueca, “a los servicios que ha prestado al avance
de la Física con su descubrimiento de los cuantos de energía”.
Hasta aquí
lo esencial de las contribuciones científicas de Planck (nunca volvió a
alcanzar alturas comparables a las de 1900), pero su biografía no se
limita a esto y contiene apartados de gran interés; es preciso, por
consiguiente, volver atrás.
Tomado de:
Cuaderrno de Cultura Científica