Planck, la mala suerte hecha científico.

martes, 10 de septiembre de 2013

Dice el refrán que algunos nacen con estrella, y otros nacen estrellados. Sin duda, Max Planck, el científico del que trataremos hoy, pertenecía a la segunda categoría. Y es que en los libros de texto se le suele mencionar como el fundador de la física cuántica, se explican sus ecuaciones y sus descubrimentos, y sin embargo no se dice nada acerca del propio Planck. En los siguientes párrafos veremos que su vida -como sugiere el título- no fue precisamente un camino de rosas.



Max Planck nació en una familia en la que tener estudios no era nada raro. Su abuelo y su bisabuelo fueron teólogos, su padre fue profesor de Derecho y su tío uno de los padres del Código Civil de Alemania. Por tanto, no fue una sorpresa que el joven Max quisiese dedicar su vida a la ciencia. Cuando llegó la hora de elegir, Planck habló con uno de sus profesores, el cual le aseguró que la física (una de sus dos opciones, junto con las matemáticas) no tenía mucho trabajo por delante. A finales del siglo XIX muchos científicos creían que prácticamente todo estaba ya estudiado. Los físicos habían estudiado prácticamente cualquier cosa que se pudiese ver, medir, toquetear, calentar o hacer explotar, y no parecía haber sitio para ninguna revolución. Planck contestó a su maestro que no quería descubrir ninguna nueva rama de la física, sino que aspiraba únicamente a comprender los mecanismos del universo. Así, el joven Planck comenzó a estudiar Física en la Universidad de Múnich. Más tarde se marcharía durante un curso a estudiar en otra universidad, donde sería alumno de los célebres físicos Gustav Kirchhoff (al que volveremos a nombrar en breves) y Hermann von Helmholtz. Es bastante frecuente en la historia de la ciencia que la grandeza pase de alumnos a maestros, y los albores de la conocida como era atómica no iba a ser una excepción. En concreto, Planck se interesó por un concepto de central importancia dentro de la termodinámica: la entropía.

A seis mil kilómetros de Planck, en Connecticut, un científico llamado Josiah W. Gibbs había estado trabajando discretamente en eso que a Planck tanto le interesaba, la termodinámica. Sin embargo, decidió publicar sus resultados (que escondían grandes ideas) en una revista que prácticamente nadie leía, ni siquiera en Connecticut. Los resultados de Gibbs pasaron desapercibidos, y cuando Planck se enteró ya había estado investigando afanosamente eso que ya estaba descubierto. Así, desanimado, Planck pasó a centrarse en otros temas.

Para entender lo que viene a continuación (el gran descubrimiento de Planck y el inicio de la era atómica), es necesario que nos desviemos un poco. Hemos mencionado que Gustav Kirchhoff fue uno de los maestros de Planck. Una de las cosas que descubrió Kirchhoff (junto al químico Robert Bunsen) fue que, cuando un elemento químico se calienta hasta estar al rojo (es decir, hasta la incandescencia) emite luz de diferentes longitudes de onda. Cada elemento emitiría un grupo concreto de longitudes de ondas que lo diferenciarían del resto de elementos. Así, al calentar azufre, mediante diversos procedimientos podríamos comprobar que la luz que emite está compuesta por los siguientes colores:



Ese conjunto de colores, y sólo ese, correspondería al azufre. Por tanto, si tomamos una muestra de un elemento desconocido y lo calentamos, podemos determinar si es azufre o no comparando la luz que emite con la imagen anterior. A dicha imagen se la conoce como espectro de emisión del azufre, y cada elemento químico tiene el suyo propio.

Además, Kirchhoff descubrió otra cosa: cuando un elemento químico se enfría desde la incandescencia, hace justamente lo contrario: en lugar de emitir luz, la absorbe. Por tanto, podríamos crear otra imagen diferente, que se mostraría las longitudes de onda que un elemento (en nuestro caso, el azufre) absorbe:



Esto fue, sin duda, un descubrimiento interesante. Permitía distinguir un elemento de otro con instrumentos relativamente simples, y además permitió averiguar algo importantísimo: el sol estaba compuesto de hidrógeno, además de helio, y pequeñas cantidades de oxígeno, sodio y otros elementos. Además, surgió el concepto de cuerpo negro. Un cuerpo negro sería aquel que absorbe toda la luz que le llega, y que por tanto no refleja ninguna (siendo del color más negro posible). Siguiendo con la lógica de Kirchhoff, un cuerpo que absorbiese todas las longitudes de onda posibles, también emitiría todas las longitudes posibles al enfriarse. Pero resulta que, como el color violeta (y la luz ultravioleta, que no vemos los humanos) se corresponden con ondas de menor amplitud, a la derecha del espectro hay más longitudes de onda diferentes que a la izquierda:



Por tanto, un cuerpo así tendría que emitir principalmente luz del lado derecho del espectro. La conclusión que se extrajo de esto es que, al calentar un cuerpo negro perfecto, este debía irradiar una cantidad ingente de luz violeta y ultravioleta de forma repentina, dando lugar a una explosión. Esto se conoce como catástrofe ultravioleta. Sólo había un problema: nunca se ha observado una.

El físico alemán Wilhelm Wein construyó algo muy parecido a un cuerpo negro. En sus experimentos calentó este objeto hasta temperaturas que teóricamente deberían producir una catástrofe ultravioleta, pero sin embargo, no pasó nada destacable. Ahora es cuando entra en juego nuestro protagonista.

Max Planck, en 1899, intentó explicar por qué pasaba esto proponiendo algo que revolucionaría la física. En ese entonces se tenía la noción de que la luz (y la energía en general) eran como el agua que sale de un grifo: puedes obtener cualquier cantidad de agua, desde una gota a un cubo. Sin embargo, Planck dijo que la energía no era algo que se pudiera dividir eternamente, sino que había una cantidad mínima de energía: el cuanto. Al igual que el átomo es la unidad más pequeña de materia corriente que se puede tomar, el cuanto sería su equivalente energético. La luz, por ejemplo, no sería algo continuo, sino que sería más bien un chorro de cuantos luminosos. Abajo, recreación de dos cuantos de luz, ahora llamados fotones.




Planck, además, dijo que la luz cuya longitud de onda fuese corta (como la luz violeta o la ultravioleta) estaría formada por cuantos de mayor tamaño. En el lado contrario, la luz de longitudes de onda mayores estaría formada por cuantos más pequeños. Por tanto, en el cuerpo negro creado por Wein, lo que sucedía era que los cuantos más pequeños (de mayor longitud de onda) se formaban más fácilmente, mientras que los enormes cuantos necesarios para emitir radiación ultravioleta no llegaban a formarse. Esta explicación coincidía con las observaciones, así que eventualmente se aceptó la teoría de Planck. Aunque en un principio no levantó demasiado entusiasmo, la comunidad científica se daría cuenta años después (mientras Planck seguía con vida, por supuesto) del enorme descubrimiento que esto suponía.


Quizás a estas alturas el lector se esté preguntando por qué el título de la entrada. Lo único que tenemos hasta ahora es que nuestro protagonista descubrió algo que ya estaba descubierto y no recibió demasiada atención al principio, nada destacable. Sin embargo, la mala suerte (que hasta ahora no había afectado demasiado a Planck) fue en aumento. En 1909 murió su primera mujer, Marie Merck. Planck tubo que ocuparse de sus cuatro hijos, que iban de los 16 a los 21 años en el momento. Estaría al cargo del pequeño Erwin (que aparece ya más mayor a la izquierda junto con su padre, en las montañas) de las gemelas Emma y Grete, y del mayor, Karl. Se casaría dos años después con su segunda mujer, Marga von Hoesslin. En 1917 muere una de sus dos hijas gemelas, Grete, en pleno parto. Su hermana, Emma, se ocuparía de los niños y acabaría casándose con el viudo de Grete. En 1918, el desdichado científico ganó el Nobel de Física, algo que sin duda suavizó la situación. Pero aún no sabía lo que estaba por venir. Al año siguiente, su hija Emma moriría (también en pleno parto), dejando al desgraciado Planck con dos hijos de los cuatro que tenía cuando murió su mujer.

Por si no fuera poco, la Alemania nazi estaba en pleno auge. Planck, preocupado por la persecución de los científicos alemanes que Hitler estaba llevando a cabo, decidió tomar cartas en el asunto. Así, hizo saber a Hitler que los científicos judíos serían una gran pérdida para el régimen, y que su expulsión no traería más que miseria a largo plazo. Esto fue lo que escribió Planck al también premio Nobel, Werner Heisenberg, en 1933:

Había confiado yo en que podría ponerle en claro los enormes daños que a las universidades alemanas, y en particular a la investigación científica en nuestro país, podría causar la expulsión de los colegas judíos [bien conocido es el caso de Albert Einstein, quien partió a finales del 32 hacia EEUU]; que tal manera de proceder no tendría sentido y sería profundamente inmoral, ya que la mayor parte de ellos son ciertamente hombres que se sienten totalmente alemanes y que en la última guerra [la Primera Guerra Mundial] expusieron, como todos, su vida por Alemania. Pero no he encontrado comprensión alguna por parte de Hitler, o, lo que es peor, no hay lenguaje con el que pueda uno entenderse con semejante hombre.

Hitler ha perdido, a mi parecer, todo contacto real con el mundo exterior. Lo que otro le dice, lo recibe, en el mejor de los casos, como un estorbo molesto, que inmediatamente domina con su voz, declamando machaconamente las mismas frases sobre la decadencia espiritual de los últimos catorce años, sobre la necesidad de poner dique a este desmoronamiento en el último minuto, etcétera.

Con esto se tiene la impresión fatal de que está convencido personalmente de semejante locura, y se le procura a su alrededor la posibilidad de esta fe mediante la exclusión violenta de todas las influencias externas; al estar poseído por un cuadro de ideas fijas, se hace inasequible a toda propuesta razonable y llevará a Alemania a una espantosa catástrofe.


Es curioso cómo este científico supo prever antes que mucha gente lo que le esperaba a Alemania. Si se me permite, diré que esto también podría servir esto de ejemplo a algún que otro político. No es más que un ejemplo (relativamente reciente, además) de que la ciencia es vital para el correcto desarrollo de cualquier país.

Pero bueno, volvamos a la historia. Tras recibir nula atención por parte de Hitler, Planck cesó en el intento de preservar la situación de los científicos judíos. En 1944, cuando parecía que la suerte había dejado de cebarse con Planck, una bomba de los Aliados explotó cerca de la residencia de nuestro protagonista. Además de las pérdidas económicas, Planck perdió todos los trabajos, anotaciones, publicaciones, ensayos y artículos que guardaba de toda una vida de esfuerzo. A la derecha, una foto que se conserva de la casa antes de ser destruida.

Al año siguiente, en 1945, la Gestapo -la policía secreta nazi- asesinó al hijo pequeño de Planck, Erwin. El motivo era que participaba en un complot para eliminar a Hitler. Pero eso no era todo. Tres años después, Marga, la segunda mujer de Planck, murió.

Parece bastante claro a estas alturas que Planck no tuvo una vida muy alegre. Sin embargo, fue uno de los científicos más grandes del siglo XX. Sus descubrimientos fueron de tal importancia que se suele señalar 1900 (el año en que publicó su teoría sobre los cuantos) como punto clave en la historia de la física. Así, a la física anterior a 1900 se la conoce como física clásica, y a la posterior, física moderna. No es de extrañar, por tanto, que llegase a ser conocido como padre de la física cuántica, y que a día de hoy haya numerosas organizaciones en su honor. En Alemania, por ejemplo, encontramos el Instituto de Óptica Cuántica Max Planck, así como la Sociedad Max Planck.

Para acabar, y como ya va siendo costumbre, me quedo con una cita del científico que tratamos hoy.

La verdad nunca triunfa, simplemente sus oponentes se van muriendo.



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Fuentes

-Una breve historia de casi todo, Bill Bryson. ISBN: 9788478713806
-Grandes ideas de la ciencia, Isaac Asimov. ISBN: 9788420662800
-Artículo en Wikipedia sobre Max Planc [enlace]
-La carta ha sido extraída de El Café del Historiador [enlace]
-Las fechas de los infortunios las cogí de Historias de la historia [enlace]
-Página con fotografías de Planck, en alemán [enlace]

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