Mundo, 12 de may 2025 (ATB Digital) .- Un error en la teoría, una idea inesperada y el descubrimiento de Max Planck que transformó para siempre nuestra visión del mundo y creó la física cuántica.
Hubo un momento, no hace tanto, que la ciencia parecía completa. Aparentemente, todo encajaba, y los científicos pensaban que lo sabían casi todo: las leyes de Newton explicaban el movimiento de los planetas, el electromagnetismo de Maxwell había unificado la electricidad y el magnetismo, y la física parecía tener una respuesta para casi todo. No obstante, cuando todo parecía ir bien… Ocurrió algo extraño e inesperado. Un pequeño detalle, una anomalía en los cálculos, lo puso, de repente, todo en duda. Y así dio comienzo una de las historias más rompedoras de la ciencia: la catástrofe ultravioleta.
LA LUZ QUE NO SE ENTENDÍA
Desde siempre, la humanidad ha sentido una gran curiosidad por la luz. Entre la gran parte de los científicos se repetían las mismas preguntas: ¿Qué es? ¿Cómo se comporta? ¿Está formada de algo? Así, a finales del siglo XIX, los científicos comenzaron a interesarse en un punto en particular: cómo los objetos calientes emiten radiación. Es decir, cuando calientas una estufa, una bombilla o incluso un trozo de metal, estos tienden a empezar a brillar: primero se enrojecen y posteriormente emiten una luz más blanca o azul. ¿Por qué sucedía eso?
Para poner respuesta a la incógnita, los físicos recurrieron a una idea muy útil: el cuerpo negro. Y no, esto no es un objeto que exista literalmente, sino un modelo teórico muy versátil. En otras palabras, se trata de un elemento imaginario que, en un mundo ideal, absorbería toda la radiación recibida y emitiría luz dependiendo únicamente de su temperatura. De esa forma, medir cómo cambia esa luz según la temperatura podría ofrecer pistas clave sobre la naturaleza de la energía. No obstante, ahí fue justamente donde surgió el problema.
Cuando trataron de predecir la cantidad de energía que un cuerpo negro debería emitir en distintas frecuencias, los números que salían de las fórmulas no tenían ningún tipo de sentido. A frecuencias bajas, en las del rojo o infrarrojo, todo parecía encajar, sí. Sin embargo, al llegar al rango del ultravioleta, las predicciones eran una completa locura: decían que el cuerpo negro emitía una cantidad infinita de energía. Es decir, una conclusión que nada tenía que ver con la realidad.
LA CATÁSTROFE INESPERADA
A ese error se le dio un nombre, quizás algo dramático, pero bastante acertado: la catástrofe ultravioleta. Era como si el mundo lógico y ordenado de la física clásica se viniera abajo en cuanto se miraba con un poco más de detalle. Las ecuaciones de Rayleigh y Jeans, basadas en la física de toda la vida, predecían que la energía emitida crecía sin control a medida que la frecuencia aumentaba. Pero eso simplemente no ocurría.
Lámparas de luz ultravioleta
Y con el paso del tiempo, la situación comenzó a ser realmente frustrante. Los científicos repetían los experimentos una y otra vez, pero los resultados eran siempre los mismos: los cuerpos calientes no emitían cantidades infinitas de luz ultravioleta. Es decir, algo fallaba en las teorías. Y lo peor de todo: nadie sabía cómo arreglarlo. Al final, no se trataba de una pequeña corrección, sino que se necesitaba una verdadera ruptura. Un salto de lógica, una idea nueva.
Durante algún tiempo, la catástrofe ultravioleta estuvo muy presente en el panorama, comportándose como un fantasma que rondaba los laboratorios. Era algo así como una fosa que se iba haciendo cada vez más profunda en la base de la pirámide del conocimiento. Sin embargo, lo más curioso de toda esta situación fue que, como muchas veces ocurre en la ciencia, no fue alguien tratando de poner fin al dilema quien encontró la solución, sino alguien que buscaba una explicación práctica, casi a regañadientes.
EL HOMBRE QUE PENSÓ EN “CUANTOS”
Y ese hombre fue Max Planck, un físico alemán que, paradójicamente, creía firmemente en las leyes de la física clásica. Es decir, no era un revolucionario ni alguien que creyese en las soluciones vanguardistas, sino más bien un conservador del pensamiento científico. No obstante, también era muy riguroso, y los números no le mentían: su amada física clásica no podía explicar lo que estaba ocurriendo.
Max Planck fotografiado en su despacho en la década de 1930.
Así, en el año 1900, Planck tomó una decisión que cambiaría el rumbo de la ciencia: propuso que la energía no se emitía de forma continua, como pensaban todos, sino en pequeñas unidades discretas a las que llamó cuantos. Dicho en otras palabras, era como si en vez de echar agua con una manguera, la energía saliera en pequeños paquetes de gotas. Según Planck, los cuantos era unidades que dependían de la frecuencia de la radiación, y que estaban relacionadas por una constante que hoy conocemos como la constante de Planck.
Pero, lo que Planck simplemente planteó como una pequeña herramienta matemática – un parche – para que las ecuaciones funcionaran, resultó ser mucho más. Gracias a su propuesta, las predicciones comenzaron a encajar con los experimentos: la energía dejaba de explotar en el rango de ultravioleta. Es decir, la catástrofe se evitaba. Y, aunque Planck no lo sabía todavía, acababa de abrir una puerta hacia un nuevo mundo: el de la física cuántica.
Fuente: National Geograpic