Max Planck, Mesjasz fizyki kwantowej

Gdyby fizycy pisali historię, bylibyśmy teraz w drugim wieku naszej ery, a konkretnie w roku 116 Plancka, niemieckiego fizyka, który zmienił nasze spojrzenie na świat, gdy położył kamień węgielny pod teorię kwantową w roku 1900 (ery chrześcijańskiej).I co niewiarygodne, niektórzy z jego profesorów zalecali mu poświęcenie się matematyce, gdyż fizyka nie miała przyszłości.

Kiedy Max Planck (1858-1947) rozpoczął studia, wydawało się, że w dziedzinie fizyki wszystko zostało już odkryte. Pod koniec XIX wieku fizycy bardzo dobrze rozumieli ruch, materię, energię, ciepło, elektromagnetyzm i światło, gdy rozpatrywano je oddzielnie, ale to, jak się ze sobą wiążą, było mniej jasne. Na przykład, fizycy mieli problem z wyjaśnieniem sposobu, w jaki gorące ciała promieniują energią.

Choć ludzkie ciało emituje promieniowanie podczerwone, nie jest wystarczająco gorące, by emitować światło widzialne; jednak Słońce lub rozgrzany do czerwoności paznokieć z pewnością tak. Jeśli gwóźdź zostanie podgrzany jeszcze bardziej, jego światło będzie miało głównie barwę pomarańczową, żółtą, zieloną, niebieską i fioletową. Obserwacji tej nie dało się dopasować do żadnego wzoru skonstruowanego zgodnie z regułami fizyki klasycznej, toteż Planck w wieku 42 lat postanowił pominąć te reguły i wyciągnął z rękawa stałą liczbę zawierającą 34 zera, którą wprowadził między niewiadome w swoich równaniach. Początkowo używał tej małej liczby tylko dlatego, że pozwalała mu rozwiązać zadanie, ale po kilku miesiącach zrozumiał, co ona oznacza. Odkrył, że promieniowanie nie jest stałym strumieniem energii, ale że energia jest wypromieniowywana i pochłaniana w małych, niepodzielnych porcjach, które nazwał kwantami. Brzmiało to równie niedorzecznie, jak gdyby ktoś naciskający klawisz na klawiaturze organów słyszał przerywany, rwany dźwięk

Planck był dobrym muzykiem. Koncerty, które dawał w swoim domu w Berlinie, służyły jako spokojne miejsce spotkań dla oddanych naukowców, teologów, filozofów i lingwistów. Wywrócenie tego intelektualnego świata do góry nogami było najdalszą rzeczą od jego myśli; w rzeczywistości Planck był pierwszym, który nie ufał swojej teorii kwantowej i bardzo starał się pozbyć tej maleńkiej liczby (i jej rewolucyjnych implikacji), którą obecnie nazywamy stałą Plancka. Nie udało mu się to jednak, a jego teoria na zawsze zmieniła fizykę, za co w 1918 roku otrzymał Nagrodę Nobla. Nie mógł też powstrzymać nazistów, którzy doszli do władzy w latach 30. ubiegłego wieku, przed kontrolowaniem i wykorzystywaniem do swoich wojowniczych celów Niemieckiego Towarzystwa Naukowego, organizacji, której Planck przewodniczył. Dlatego podał się do dymisji. Wytrzymał w Niemczech do końca II wojny światowej, pomimo utraty wszystkich swoich notatek naukowych w zamachu bombowym i egzekucji syna oskarżonego o spisek mający na celu zamach na Hitlera.

Pomimo pewnego początkowego oporu, najpierw Einstein, a potem wielu innych naukowców przyjęło kwantowe idee Plancka, by wyjaśnić, że fale świetlne zachowują się czasem jak strumień cząstek, a elektrony krążące wokół atomów są jednocześnie cząstkami i falami; albo by odkryć, że istnieje więcej sposobów na wytworzenie światła niż przez spalenie czegoś lub podgrzanie metalu. Korzyści były ogromne: lampy fluorescencyjne, lasery, elektronika…

Dzięki Planckowi i jego teorii kwantów fizyka mogła być teraz stosowana do nieskończenie małych rzeczy, ale w zamian stała się czymś poza naszą wyobraźnią; elektron zajmuje wszystkie punkty swojej orbity jednocześnie, może przeskoczyć na inną orbitę bez przechodzenia przez jakikolwiek punkt pośredni, a jego droga jest nieprzewidywalna, w przeciwieństwie do drogi poruszającego się obiektu, takiego jak pocisk. Przynajmniej fizyka klasyczna nadal była użyteczna w odniesieniu do rzeczy, które możemy zobaczyć na własne oczy. Niels Bohr, który jako pierwszy wykorzystał teorię kwantową do opisania atomu, słynnie powiedział: „Jeśli nic z tego nie wydaje ci się szokujące, to znaczy, że tego nie zrozumiałeś.

By Francisco Doménech for Ventana al Conocimiento

@fucolin