La nueva f¨ªsica cumple cien a?os

Hace cien a?os, Max Planck present¨® en una reuni¨®n de la Sociedad Alemana de F¨ªsica un trabajo explicando c¨®mo se distribu¨ªa la energ¨ªa cuando un cuerpo a alta temperatura absorbe y emite radiaci¨®n dependiendo de la longitud de onda (color) de dicha radiaci¨®n. Ese 14 de diciembre de 1900 apareci¨® p¨²blicamente por primera vez la idea del cuanto y la hoy llamada constante de Planck (h).Hac¨ªa unas semanas, el 7 de octubre del mismo 1900, que su compa?ero en la universidad Heinrich Rubens y su esposa pasaron por la casa de los Planck de visita. Rubens acababa de terminar unas mediciones de la emisi¨®n de energ¨ªa en el infrarrojo por un cuerpo negro a diferentes temperaturas y le mostr¨® los resultados a Planck, quien esa misma noche encontr¨® una ecuaci¨®n que describ¨ªa los datos, pero no ten¨ªa fundamentos fisicos para explicarla.

Entre esas dos fechas Planck trat¨® en vano de derivar esa formula utilizando sus bien fundados conocimientos de electricidad, termodin¨¢mica y mec¨¢nica estad¨ªstica. Fall¨® rotundamente. Su mente dio al fin con dos pasos en el campo de la estad¨ªstica que hac¨ªan posible explicar perfectamente las observaciones de Rubens. El primero de ellos establec¨ªa que la energ¨ªa emitida y absorbida s¨®lo lo hac¨ªa en forma de paquetes peque?os pero finitos, y el segundo agregaba que tales paquetes eran indistinguibles uno del otro. Desde el punto de vista de la f¨ªsica de 1900 el razonamiento estad¨ªstico de Planck era descabellado. Planck se refiri¨® a ello en 1931 como "un acto de desesperaci¨®n, pues ten¨ªa que obtener un resultado que coincidiera con los datos bajo cualquier circunstancia y a cualquier costo". Abraham Pais, f¨ªsico y autor de conocidas biograf¨ªas de Einstein y de Bohr, dijo de Planck: "Su razonamiento fue una locura, pero su locura ten¨ªa la calidad que s¨®lo las grandes figuras de transici¨®n pueden traer a la ciencia". Su teor¨ªa puso a Planck, un hombre conservador por inclinaci¨®n, en el lugar de un revolucionario renuente. ?l, que estaba completamente imbuido del pensamiento y los prejuicios del siglo XIX, realiz¨® el primer rompimiento conceptual que hizo que la f¨ªsica del siglo XX apareciera tan diferente de la anterior.

Muchos cient¨ªficos participaron en la construcci¨®n de la mec¨¢nica cu¨¢ntica en los primeros treinta a?os del siglo veinte. La lista incluye a Einstein y Bohr hasta llegar a Fermi y a Dirac, sin olvidar ni a Bose ni a De Broglie. Pero todos ellos continuaron utilizando la constante de Planck como el recordatorio o la medida de la existencia de un mundo microsc¨®pico discreto.

La mec¨¢nica cu¨¢ntica es la teor¨ªa que se ha comprobado con mediciones m¨¢s precisas. Es, sin duda, la teor¨ªa m¨¢s exitosa en la historia de la ciencia. Es uno de los desarrollos cient¨ªficos que m¨¢s revolucionaron a la ciencia, pues requiri¨® abandonar muchas ideas que son intuitivas, pero no son correctas. No obstante su innegable ¨¦xito, la mec¨¢nica cu¨¢ntica caus¨® multitud de discusiones entre sus fundadores. Hoy en d¨ªa muchas personas no est¨¢n satisfechas con sus fundamentos y su interpretaci¨®n, aun cuando todo el mundo acepta que funciona a la perfecci¨®n. Su capacidad predictiva es inigualable y su influencia en nuestra vida cotidiana impresionante.

Celebremos el centenario del cuanto, pues la mec¨¢nica cu¨¢ntica ha cambiado radicalmente nuestra calidad de vida. M¨¢s del 25% del producto mundial bruto depende directamente de nuestra comprensi¨®n de la mec¨¢nica cu¨¢ntica; donde est¨¦ un transistor, un l¨¢ser, una resonancia magn¨¦tica, ah¨ª est¨¢ la presencia de la mec¨¢nica cu¨¢ntica. La mec¨¢nica cu¨¢ntica nos ha dado una comprensi¨®n cuantitativa de la materia y con ella herramientas esenciales de la f¨ªsica, la qu¨ªmica y la biolog¨ªa para el avance de la tecnolog¨ªa que Planck ni siquiera imagin¨® cuando buscaba explicar la radiaci¨®n de un cuerpo caliente.

Luis A. Orozco es profesor del Departamento de F¨ªsica y Astronom¨ªa. State University of New York Stony Brook.