Mecánica cuántica. Los cuantos. IV

Los fundamentos de la termodinámica se hallaban, por aquel entonces, encerrados en un par de leyes. La primera de ellas era una rigurosa formulación, del hecho de que la energía, considerémosla como la consideremos, posee la propiedad especial de conservarse. En este sentido, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Por ejemplo, una manzana colgada en un árbol posee, en virtud de la posición que ocupa, en el campo gravitatorios de la Tierra, es decir, de su altura sobre el suelo, una determinada energía potencial. Y, cuando cae, la energía potencial de la manzana, se convierte en energía cinética, es decir, en la energía del movimiento.

Planck era un simple estudiante, cuando tuvo la primera noticia, de la ley de conservación de la energía y, se vio sacudido por ella – como posteriormente dijo – “como si de una revelación se tratara, por una validez absoluta y universal, independiente de toda intervención humana”. Fue como si, en ese momento, hubiese percibido un vislumbre de lo eterno, a partir del cual, el descubrimiento de leyes absolutas o fundamentales de la naturaleza, acabó convirtiéndose, para él, en “la búsqueda científica más sublime de la vida”. Luego se quedó nuevamente embelesado, al leer la formulación de Clausius, de la segunda ley de la termodinámica: “El calor no pasa ‘espontáneamente’, de un cuerpo más frío a otro más caliente” (Lord Kelvin también formuló una versión de la segunda ley. Según su formulación, equivalente a la de Clausius, es imposible que una máquina, convierta calor en trabajo, con una eficacia del 100%. Se trata de dos formas diferentes, de decir lo mismo).

Pero Planck se dio cuenta, de que Clausius no estaba afirmando simplemente una evidencia, sino algo mucho más profundo. El calor, es decir, la transferencia de energía desde A hasta B, debida a la diferencia de temperatura existente entre ambos puntos, explica ocurrencias cotidianas, como el enfriamiento de una taza de café, o que los cubitos de hielo de un vaso de agua, acaben fundiéndose. Lo contrario es, en ausencia de intervención externa, imposible ¿Por qué? La ley de conservación de la energía, no prohíbe que una taza de café se caliente, y que el aire que la rodea se enfríe, ni tampoco que el vaso de agua se caliente y el hielo se enfríe. Pero, por más que tampoco prohíba el flujo espontáneo del calor, de un cuerpo frío a otro caliente, algo impide que eso ocurra. Clausius descubrió de qué se trataba y, y lo llamó “entropía” (sinónimo de desorden) la cantidad de calor dentro o fuera de un cuerpo, o de un sistema, dividido por la temperatura a que se produce.

Planck consideraba que la entropía era, junto a la energía, “la propiedad más importante de los sistemas físicos”. Pasada su estancia de un año en Berlín, regresó a la Universidad Múnich, donde dedicó su tesis doctoral, a la investigación del concepto de irreversibilidad, que acabó convirtiéndose, en su tarjeta de visita. Para su consternación, esa tesis “no despertó el menor interés, ni siquiera entre los físicos, que más interesados estaban en el tema”. “El efecto que mí tesis tuvo sobre los físicos de la época, fue nulo”, recordaba con cierta amargura, 70 años más tarde. Pero “la compulsión interna” que le movía, parecía irresistible. La termodinámica, especialmente su segunda ley, se convirtió, cuando emprendió su carrera académica, en el foco de la investigación de Planck.

En 1880, Planck se convirtió en “privatdozen” (es decir, persona que posee todos los requisitos necesarios, para convertirse en profesor universitario) de la Universidad de Múnich. Sin estar contratado por el Estado ni por la Universidad, se ganaba la vida, a cambio de un salario, financiado por los alumnos, que asistían a sus clases. Como teórico interesado en dirigir experimentos, sus posibilidades de ascenso eran muy pequeñas, porque la física teórica, todavía, no se hallaba firmemente establecida, como disciplina académica.

Pues eso.

(Continuará.)