Planck: el físico que cambió la óptica del mundo

Aunque no somos conscientes de ello, nuestra visión del mundo es una ilusión óptica, un engaño creado por cada objeto y su peculiar forma de comportarse ante la luz.

Por ejemplo, un vestido rojo podríamos decir que es de todos los colores, menos rojo. Cuando incide sobre él la luz blanca, que es el conjunto de todos los colores del arco iris, el vestido rechaza el rojo y se queda con todos los demás. Si iluminamos el vestido con luz verde solamente, no reflejará ningún color, para nosotros será negro. Nuestro limitado sentido de la vista tiene la culpa del engaño, al menos en parte. Miramos a través de una ventana porque el vidrio es transparente a los colores que podemos ver, sin embargo es opaco ante las radiaciones que no vemos, las que están por debajo del rojo (infrarrojas) o más allá del azul (ultravioletas).

Otros cuerpos no reflejan la luz, la generan; son fuentes de luz, una bombilla o una estrella son ejemplos de ellos. Estos objetos brillan más o menos y nos parece que podemos reducir la intensidad de la luz a voluntad, haciéndola más y más tenue hasta el infinito. Una gran mentira. Fue el científico alemán Max Planck (1858-1947) el que descubrió ese otro engaño de la naturaleza y, al hacerlo, revolucionó nuestra visión del mundo. La energía, se pensaba antes de él, era continua y se podía dividir en trocitos tan pequeños como queríamos. Planck descubrió que no.

El juego de absorción y emisión de energía que modela nuestro mundo atraía de forma muy especial a los científicos de finales del siglo XIX. Para ellos estaba claro que la luz visible, la radiación infrarroja o la ultravioleta son sólo distintos aspectos de un tipo de emisión que recibe el nombre genérico de “radiación electromagnética”. Sabían también que si un cuerpo absorbe radiación se calienta y, por otro lado, un cuerpo caliente emite radiación. Lo que los científicos de aquella época no sabían es cómo emite la radiación cada material. Para averiguarlo se les ocurrió un juego: idearon un cuerpo teórico capaz de absorber todas las radiaciones, un cuerpo negro (sería aquel que absorbe toda la luz que le llega, y que por tanto no refleja ninguna, siendo del color más negro posible).

Un cuerpo negro se asemeja a una cámara hermética, perfectamente aislada, en cuyo interior las paredes absorben todas las radiaciones sin dejar escapar nada. Dicho así se tenía un problema: no se podía ver lo que pasaba dentro. Para averiguarlo, no hay más remedio, tenemos que abrir un pequeño agujero. Si abrimos un agujero para mirar, las radiaciones exteriores podrán entrar por él, añadirán energía a su interior y el cuerpo se calentará. Lo mismo sucede al ponernos ropa negra al Sol, la ropa absorbe la energía y empezamos a sudar. Así pues, como hemos dicho que un cuerpo negro es un absorbente perfecto, irá aumentando la energía acumulada y cada vez se pondrá más caliente.

No puede existir un cuerpo capaz de acumular energía hasta el infinito porque acabaría robando toda la que existe y el Universo moriría helado. Caso imposible. Si abrimos un agujero, abrimos también una puerta de escape para la radiación. El cuerpo negro es, a la vez, un absorbente perfecto y un perfecto emisor.

Max Planck, en 1899, intentó explicar por qué pasaba esto proponiendo algo que revolucionaría la física. En ese entonces se tenía la noción de que la luz (y la energía en general) eran como el agua que sale de un grifo: puedes obtener cualquier cantidad de agua, desde una gota a un cubo. Sin embargo, Planck dijo que la energía no era algo que se pudiera dividir eternamente, sino que había una cantidad mínima de energía: el cuanto. Al igual que el átomo es la unidad más pequeña de materia corriente que se puede tomar, el cuanto sería su equivalente energético. La luz, por ejemplo, no sería algo continuo, sino que sería más bien un chorro de cuantos luminosos (actualmente llamados fotones). Con esa premisa dedujo la fórmula que cuadra de manera precisa con los experimentos del cuerpo negro y cambió para siempre la visión del mundo de lo diminuto. Había nacido con esto la mecánica cuántica. Así, a la física anterior a 1900 se la conoce como física clásica, y a la posterior, física moderna. A día de hoy hay numerosas organizaciones en su honor, como por ejemplo en Alemania se encuentra el Instituto de Óptica Cuántica Max Planck, así como la Sociedad Max Planck.

Para concluir, una de sus célebres frases:“La verdad nunca triunfa, simplemente sus oponentes se van muriendo” (Max Planck)

Publicado en Diario de Avisos – Principia 9 de enero de 2014

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