Max Karl Ernest Ludwig Planck (Kiel, Alemania, 23 de abril de 1858 – Gotinga, Alemania, 4 de octubre de 1947) fue un físico y matemático alemán considerado como el fundador de la teoría cuántica y galardonado con el Premio Nobel de Física en 1918.
Suele ocurrir que los fenómenos más comunes que nos rodean no se racionalicen con la profundidad que merecen, precisamente por ser demasiado comunes. Ese es el caso del fuego, de las llamas, de su naturaleza. Parece que a homo sapiens le costó tiempo dominarlo. Lo conocíamos desde nuestros mismos orígenes, porque la naturaleza brinda suficientes oportunidades espontáneas para proporcionárnoslo. Pero teníamos que aprender a dominarlo, como encenderlo, usarlo y apagarlo, su tecnología. Eso se logró mucho antes de que supiéramos en que consiste.
Una llama implica la ocurrencia de un conjunto de reacciones químicas rápidas que generan mucha energía, la que se transforma en lo que llamamos calor. Los humanos detectamos el calor a partir de los movimientos de los núcleos atómicos en las moléculas, y en cualesquiera otros objetos nanoscópicos, pertenecientes a un cuerpo con el que tengamos contacto. La principal reacción que ocurre en la llama es la combinación del oxígeno del aire con sustancias que generalmente están basadas en el elemento químico carbono y que abundan en la parte de la tierra que habitamos.
Este proceso pasa por muchas variantes, y una de ellas es que durante la reacción se despidan pequeñas partículas de ese elemento casi puro. Quedan tan calientes que aparecen flotando en el medio y al “rojo vivo”. Y es entonces que las llamas alumbran con la luz que emiten. Pero eso ocurre mientras la llama funciona de forma incompleta. Si vemos luz en una llama, es porque no se está “quemando” todo lo que puede quemarse: quedan las partículas que están emitiendo la luz. Entonces esa llama deja una mancha negra que no es otra cosa que el carbono que no se pudo combinar con el oxígeno, y por lo tanto no produjo todo el calor que debía. Debe ocurrir que la propia llama consuma al final también al carbono que se calentó para alumbrar, y entonces si es eficiente. Esa no deja la mancha negra que denominamos “hollín”.
El fenómeno de un cuerpo emitiendo luz cuando está caliente o cuando se le calienta de cualquier forma, es muy frecuente en nuestra vida. En una herrería se puede ver muy fácilmente cuando los metales están muy calientes. Una bombilla antigua, de las que llamamos “incandescentes”, muestra el mismo fenómeno. En ellas se pone un filamento en corto circuito y entonces se calienta tanto que emite luz. Y se podría pensar que esa luz será de más energía (o sea, verde, azul, violeta, ultravioleta) en la medida en la que el filamento se calienta más. Pero no, siempre tiende a amarillenta o rojiza. No se ha podido llegar a una emisión sustancial de luz ultravioleta con materiales calientes comunes, por mucho que se eleve su temperatura. Este fue un gran enigma para la ciencia decimonónica. Tanto que se le llamó “la catástrofe del ultravioleta”.
Max Planck fue un físico teórico alemán que a partir de la observación cuidadosa de este fenómeno a finales de ese siglo llegó a la conclusión de que la única forma de explicar esa “catástrofe” era considerando que la luz se emitía “gota a gota”, de forma discontinua, y no en “chorro”, de forma continua. Es imposible que a partir del calentamiento se emita luz a frecuencias, con colores, más violetas que un límite dado por la energía de las “gotas de luz” características del material usado. Eso lo llevó a postular una constante universal de la naturaleza bautizada con su nombre: “la constante de Planck”. Esta asocia las “gotas” de energía luminosa, o “cuantos”, con la frecuencia de las oscilaciones de la luz, con su color. Permite calcular la cantidad de energía que porta un “cuanto” de luz y por lo tanto cuanto trabajo podría hacerse con ella.
Se trataba en realidad de la apertura de una puerta para considerar que todo lo que se había edificado en la física se refería al caso particular del universo al alcance de los sentidos e instrumentos elementales que el hombre había desarrollado hasta entonces. El universo real es mucho más complejo y la limitante somos nosotros y los medios que inventamos para poder conocerlo. Lo curioso es que Planck era tan responsable con lo que descubrió que no se lo creyó mucho y consideró que su constante era una mera especulación científica. Trabajó infatigablemente durante muchos años después para demostrarlo. Finalmente se convenció de que su descubrimiento había cambiado totalmente la forma en la que conocíamos nuestro entorno natural. Y se ganó un Premio Nobel.
Entonces, la luz que emiten las pequeñas partículas calientes en una llama y que iluminó las noches de la humanidad por milenios, también sirvió para mejorar definitivamente la comprensión del universo y sus leyes naturales. Fue ciencia muy básica, sin aparente aplicación, que se convirtió en una riqueza enorme. De hecho es un asidero para la supervivencia de toda la humanidad gracias a su inmensa aplicación en toda la tecnología que se desarrolló desde entonces.
¿Qué ocurre cuando la chimenea de una fábrica, o la llama de un quinqué, o el tubo de escape de un almendrón, producen humo negro? Eso es un reflejo evidente, incontrovertible, de que en un proceso de combustión no se está quemando todo lo que se debe quemar. Pueden haber producido un poco de luz en el caso del quinqué, pero no se logró la finalidad principal en la fábrica y el almendrón, que era producir vapor en la caldera o gases para mover los pistones del motor. Y el daño es grande. Al no producirse toda la debida energía se consumió combustible que no se usó. Y además esas partículas de carbono pasaron a flotar en la atmósfera ensuciándola y provocando muchas otras reacciones indeseadas, contaminando el ambiente natural innecesariamente. Se ha conocido de creencias, absurdamente anticientíficas, de que una guagua que emite humo negro “camina mejor”.
Simplemente, la impresión subjetiva de un chofer determinado conduce a criterios imposibles: que algo que se mueva con un combustible funcione mejor si solo usa una parte del mismo y deseche la otra. Un vehículo que emita humo negro por su escape en las calles y carreteras debería multarse y prohibirse su circulación. Nos daña a todos en la salud y en la economía. A veces se multan nimiedades y se nos escapan los verdaderos problemas, aun siendo tan evidentes.
La ciencia llamada “básica” existe como parte de la condición humana. Es tan importante como la poesía. Incluso nuestra vida puede ser muy pobre sin las bellezas del arte, pero se haría imposible hoy en día si no se supiera lo que es un “cuanto” de luz.