Mecánica cuántica. Los Cuantos. VIII

“Hay que encontrar, cueste lo que cueste, y por más elevado que sea el precio, una interpretación teórica”. “Y, para ello, estoy dispuesto a sacrificar, cualquiera de mis convicciones anteriores, sobre las leyes de la física”, con tal que “me lleve a un resultado positivo”. Este era, para un hombre emocionalmente tan contenido y, que sólo se expresaba libremente delante de un piano, un lenguaje muy cargado. Y fue entonces cuando, en un esfuerzo supremo, por entender su nueva fórmula, Planck descubrió, en pleno “acto de desesperación”, los cuantos.

En su búsqueda por llegar a una versión, teóricamente coherente de su ley, Planck había esbozado un modelo físico, que reproducía la distribución espectral de energía, de la radiación de un cuerpo negro. Porque lo que Planck necesitaba, era un modo de llegar, a la combinación completa de frecuencias y, en consecuencia, de longitudes de onda, de las radiaciones presentes en el interior del recipiente. Y, para esbozar el modelo más sencillo posible, se apoyaba en el supuesto, de que esa distribución es independiente, del material del que está construido el cuerpo negro y, que sólo depende de su temperatura.

Durante las semanas siguientes, Planck descubrió que no podía derivar su fórmula, utilizando la física que, desde hacía tanto tiempo, había asumido como dogma. Entonces fue cuando, desesperado, dirigió su atención hacia las ideas del físico austriaco Ludwig Boltzmann, que fue el primer defensor del átomo. Durante el camino que condujo, a su fórmula del cuerpo negro, Planck acabó aceptando, después de años de “hostilidad hacia la teoría atómica”, que los átomos eran algo más, que una ficción conveniente.

Hijo de un recaudador de impuestos, Ludwig Boltzmann era pequeño y corpulento y, con una barba impresionante, característica de finales del XIX. Nacido en Viena el 20 de febrero de 1844, aprendió, durante un tiempo, piano, con el compositor Anton Bruckner, pero, mejor físico que pianista, acabó doctorándose, en 1866, en la Universidad de Viena. En 1900, un Boltzmann muy viajado y, universalmente conocido, como uno de los grandes teóricos, se hallaba en la Universidad de Leipzig. Pero eran muchos los que, como Planck, consideraban inaceptable, su visión de la termodinámica.

Boltzmann creía que las propiedades de los gases, como la presión, eran la manifestación macroscópica, de un fenómeno microscópico, regulado por las leyes de la mecánica y de la probabilidad. La física clásica de Newton gobernaba, para quienes creían en los átomos, el movimiento de las moléculas del gas, pero resultaba prácticamente imposible, utilizar las leyes newtonianas del movimiento, para determinar el movimiento, de cada una de las incontables moléculas de un gas. Fue el físico escocés de 28 años, James Clerk Maxwell quien, en 1860, determinó la velocidad de las moléculas de un gas, sin necesidad de medirlas a todas ellas. Utilizando la estadística y la teoría de probabilidades, Maxwell esbozó la distribución más probable de velocidades, mientras las moléculas del gas colisionaban entre sí y, con las paredes del recipiente que las contenía. El uso de la estadística y de la probabilidad, resultó tan atrevido como innovador y, permitió a Maxwell, explicar muchas de las propiedades observadas, de los gases. Trece años más joven, Boltzmann apuntaló, siguiendo los pasos de Maxwell, la teoría cinética de los gases. Durante la década de los años setenta del siglo XIX, dio un paso más y esbozó una interpretación estadística, de la segunda ley de la termodinámica, vinculando la entropía al desorden.

Pues eso.

(Continuará)