Niels Bohr. Visión del átomo. I

A finales del siglo XIX, la física es un edificio en apariencia definitivo, cerrado, un bello entramado de fundamentos físicos y razonamientos matemáticos. Triunfa un mecanismo determinista y causal, que afirma que, desde las condiciones iniciales de un sistema, puede predecirse su evolución posterior con toda exactitud. El referente básico es la mecánica de Newton y, sus poderosos métodos matemáticos asociados. La culminación de ello se da en la mecánica celeste, al localizarse un planeta nuevo (Neptuno) conforme a como se había predicho en la teoría. El mecanismo es aplicado, también con éxito, a sistemas de muchas partículas, como es el caso de los gases, interpretándose, en términos mecánicos, los conceptos básicos, calor y entropía, de la termodinámica.

Como escribió Bohr en 1913:

“La relación entre la mecánica y la matemática, se encuentra ya en Arquímedes, Galileo y Newton. Desde Newton el desarrollo de los métodos, para tratar los problemas mecánicos, ha ido emparejado con el de la evolución del análisis matemático. Baste recordar, a este respecto a Euler, Lagrange y Laplace, e iniciando el último desarrollo de la mecánica, a Hamilton. Quizá el dominio de la aplicación de más éxito de la mecánica, sea la astronomía, pero en el curso del último siglo, se encontró un interesante campo, en la teoría mecánica del calor”.

En el siglo XIX, Maxwell sistematiza los fenómenos eléctricos y magnéticos, en unas ecuaciones de gran belleza formal, aún vigentes, que también muestran, el poder de predicción de la ciencia. La mecánica y el electromagnetismo son los pilares maestros del edificio, que denominamos ahora física clásica. Pero a principios del siglo XX, la física clásica entra en crisis. Esta crisis es descrita por Bohr, en otros escritos de 1913: “Las leyes generales de la radiación térmica, deberían poderse deducir de manera directa (del electromagnetismo clásico). Sin embargo y, en contra de toda expectativa, ningún cálculo que partiera de los supuestos clásicos, podría explicar las leyes empíricas”.

Esta crisis de la física, será resuelta parcialmente por Max Planck en 1900 y, su trabajo inaugurará la física del siglo XX. Planck ha hecho su tesis doctoral, sobre el segundo principio de la termodinámica, discutiendo el concepto de entropía, pero luego admite que la luz (radiación, energía) no es emitida de forma continua, como predice la física clásica, sino de forma discontinua o discreta, mediante paquetes unitarios. En consecuencia, la energía está cuantizada: solo puede tomar unos valores determinados, por la expresión elemental hv, donde h es una constante universal (constante de Planck) y v la frecuencia, número de oscilaciones por segundo de la radiación.

Planck es un físico conservador, que admite la relación E=hv, sólo para que su teoría funcione y, concuerde con los datos experimentales. Más tarde llegaría a escribir: “Que la energía se vea forzada a permanecer reunida, en determinados paquetes elementales… era una hipótesis puramente formal, para que la teoría funcionara y, yo no le presté mucha atención”.

Pero Einstein, que ha publicado en 1905 su famosa teoría de la relatividad restringida, sí le presta la máxima atención, porque intuye que es una concepción revolucionaria y, con inmediatas posibilidades de aplicación.

Pues eso.

Continuará.