Einstein e Max Planck (I)

O propio Einstein recoñecía no seu título “Sobre un punto de vista heurístico en relación á produción e transformación da luz”. ¿Heurístico?, algo extravagante, e de feito tanto ou máis extraordinario –nese artigo enviado o 17 de marzo de 1905– que a teoría da relatividade. A súa suxerencia de que a luz se propagaba non só en forma de ondas, senón tamén en diminutos paquetes –cuantos de luz, que máis tarde se denominarían “fotons”– proporcionaba unha directriz para resolver un problema, pero que non se consideraba probada. E así, dende a primeira frase que publicou sobre a teoría cuántica ata a última de tales frases, que apareceu nun artigo exactamente cincuenta anos despois, xusto antes da súa morte, Einstein considerou o concepto dos cuantos e todas as súas perturbadoras consecuencias, como heurístico no mellor dos casos provisional e incompleto, e non de todo compatible coas súas propias indicacións acerca da relatividade subxacente.

No núcleo do artigo de Einstein había unha serie de cuestións que acosaban á física de comezos do século XX, e que, de feito, estiveron facéndose dende a época dos antigos gregos ata hoxe: ¿Está o universo feito de partículas, como os átomos e electróns? ¿Ou ben nun continuum ininterrompido, como parece selo un campo gravitacional ou electromagnético? E se os dous métodos de describir as cousas resultan válidos ¿qué ocorre cando entre ambos hai unha intersección?

Dende a década de 1860, os científicos estiveran explorando precisamente este punto de intersección ao analizar o que se denominaba “radiación do corpo negro”. Como sabe calquera que teña manipulado un forno, ou queimador de gas, o resplandor que desprende un material como o ferro cambia de cor conforme se vai quentando. Primeiro parece irradiar sobre todo luz vermella; ao quentarse máis, a cor vólvese laranxa, logo pasa a branca, e despois a azul. Para estudar esta radiación, Gustav Kirchoff e outros deseñaron un recipiente metálico pechado, cun burato moi pequeño que deixaba escapar algo de luz. Logo trazaron un gráfico da intensidade de cada lonxitude de onda cando o dispositivo alcanzaba o equilibrio a unha temperatura dada. Independentemente do material e da forma das paredes do recipiente, os resultados eran sempre os mesmos: a forma dos gráficos dependía únicamente da temperatura. Por desgracia había un problema. Ninguén fora capaz de explicar completamente a base da fórmula matemática que producía a forma de aqueles gráficos,  similar a unha montaña.

Cando morreu Kirchhoff, a súa cátedra na Universidade de Berlín foi adxudicada a Max Planck. Nacido en 1858, nunha familia alemá que tivera grandes eruditos, teólogos e abogados. Planck era moitas cousas que non era Einstein, cos seus quevedos e a súa meticulosa vestimenta, sentíase orgullosamente alemán, era algo tímido, de férrea determinación, instinto conservador e maneiras formais. “É difícil imaxinar a dous homes de actitudes máis distintos –diría posteriormente o amigo dos dous Max Born–, Einstein, cidadán do mundo, pouco apegado á xente que o rodeaba, independente do entorno emocional da sociedade na que vivía; Planck, profundamente arraigado nas tradicións da súa familia e do seu país, ardente patriota, orgulloso da grandeza da historia alemá e conscientemente prusiano na súa actitude de cara ao estado”.

O conservadorismo de Planck facíao escéptico con respecto ao átomo e con respecto as teorías das partículas en xeral (por oposición ás de ondas e campos contínuos). Como escribía así en 1882: “Pese ao grande éxito do que disfruta ata hoxe a teoría atomista, máis adiante teremos que abandonala en favor do presuposto dunha materia contínua”. Nunha das pequenas ironías do noso planeta, Planck e Einstein compartiron a sorte de sentar as bases da mecánica cuántica, e logo tamén os dous volveronse atrás ao facerse patente que a mecánica cuántica socavaba os conceptos da causalidade estrita que tanto reverenciaban.

En 1900 Planck ideou unha ecuación, utilizando en parte o que el cualificaba dunha “suposición fortuíta” que describía a curva das ondas da radiación para cada temperatura. Ao facelo, aceptaba que os métodos estadísticos de Boltzmann, aos que previamente se resistira, finalmente eran correctos. Pero a ecuación tiña un estrano risco: requiría o uso dunha constante, unha diminuta cantidade que non se explicaba (aproximadamente 6,6207 x 10 elevado a -34 joules por segundo) e que era necesario incluír para que resultara correcta.

Axiña se vai chamar “constante de Planck”, representada por “h”, e hoxe considérase unha das constantes fundamentais da natureza.