Siguiendo el meme que, a su vez, sigue el señor Villanis, os dejo aquí el segundo párrafo de la página 139 del libro que estoy leyendo actualmente. Eso y bastante más. Aunque debería seguir con el libro sobre la procrastinación, haciendo honor a su nombre lo tengo algo abandonado. Estos días estoy compaginando su lectura con el libro de Brian Greene: El Universo Elegante, libro que también he parado y retomado unas 3 veces. La verdad es que el párrafo es bastante largo, y para no perdernos contaré de qué se hablaba antes, porque está interesante.
Este capítulo, el cuarto y titulado misterio microscópico, habla de la mecánica cuántica para proseguir con su comparación con la relatividad general, de los capítulos dos y tres, y mostrar su incompatibilidad en el capítulo cinco. En los párrafos anteriores se introduce un problema, que fue el que dio lugar a la física cuántica.
Un Horno Demasiado Caliente
Supongamos que tenemos un horno regulado a una cierta temperatura. Cuando las paredes del horno se calientan generan ondas electromagnéticas, es decir, luz (aunque no se vea) y calor. O en otras palabras: las ondas transportan energía. El problema llega cuando se calcula la cantidad total de energía que llevan las ondas dentro del horno a una temperatura determinada. De acuerdo a las ecuaciones de Maxwell, a principios del siglo XX se llegó a una conclusión ridícula: la energía transportada es infinita.
De acuerdo con la teoría de Maxwell, las ondas generadas en el horno tienen un número exacto de senos y picos, encajando perfectamente entre las paredes. Para describir estas ondas se usan 3 términos:
- Longitud de onda, que es la distancia entre dos picos o dos senos sucesivos.
- Frecuencia de onda, que es el número de veces que la onda oscila completamente (arriba y abajo) por segundo.
- Amplitud de onda, que es la máxima altura de la onda.
Utilizando la termodinámica del siglo XIX, se llegó a la conclusión de que cada onda en el horno, independientemente de su longitud de onda, llevaba la misma cantidad de energía, determinada por la temperatura del horno. ¿Y por qué es esto ridículo? Pues porque entre las paredes del horno hay infinitas ondas: la que tiene 1 pico y 1 seno, la que tiene 2 picos y 2 senos, 3 picos y 3 senos, etc. Es decir, hay infinitas ondas, cada una con la misma energía. ¿Resultado? Energía infinita. Pues este fue el ocaso de la física clásica:
Al llegar el cambio de siglo, había una mosca gigantesa en la sopa teórica.
Página 139, Párrafo 2
Pero en 1900 llegó Max Plank para solucionar el problema y, de paso, llevarse el premio Nobel de física por ello en 1918. Brian Greene utiliza aquí una metáfora en el libro: imaginar que el lector vive en una casa, junto con una multitud de gente (infinita en número). El propietario cobra a cada inquilino la cantidad de dólares a la que pongan el termostato de la calefacción: si está a 40ºC, cobra 40 dólares, si está a 20ºC cobra 20 dólares a cada uno. Al instante se da cuenta de que, al haber un número infinito de inquilinos, cada uno pagando la misma cantidad de dinero, aquél se llevará una cantidad infinita de dinero. Vamos a solucionarlo:
Pero leyendo más detenidamente las normas de pago del propietario, usted ve que hay una vía de escape [de verdad, lo pone]. Dado que el propietario es un hombre muy ocupado, no desea tener que dar el cambio, sobre todo cuando se trata de un número infinito de inquilinos. Por eso, utiliza un sistema basado en la honradez. Aquellos que pueden pagar exactamente lo que deben, lo hacen así. Los que no pueden pagar el importe exacto pagan sólo la cantidad que puedan entregar sin que sea preciso devolverles el cambio. Entonces, con la intención de que todo el mundo se implique, pero deseando evitar un pago exorbitante por la calefacción, les propone organizar el dinero del grupo de la siguiente manera: una persona lleva todo su dinero en monedas de 1 centavo, otra persona lleva todo su dinero en monedas de 5 centavos, otra en monedas de diez centavos, otra en monedas de cuarto de dólar, y así todos pasando por el que lleva todo en billetes de un dólar, el que lo lleva en billetes de 5 dólares, el que sólo tiene billetes de 10 dólares, el que lleva de 20, el que lleva de 50, el que lleva de 100, el que lleva de 1.000, y así con unidades aun mayores (y no habituales). Usted pone el termostato descaradamente a 40 grados centígrados y se queda esperando la llegada del propietario. Cuando llega, la persona que lleva monedas de 1 centavo paga en primer lugar entregando 4.000 monedas. La persona que lleva monedas de 5 centavos entrega 800 monedas. La persona que lleva monedas de 10 centavos paga con 400 monedas, la que sólo tiene cuartos de dólar entrega 160 monedas, la que lleva billetes de 1 dólar entrega 40 billetes, la que lleva billetes de 5 dólares paga con ocho billetes, la persona que sólo tiene billetes de 10 dólares entrega cuatro, la que lleva billetes de 20 dólares paga con dos, y la persona que sólo tiene billetes de 50 dólares no paga (ya que un billete excede del importe, por lo que el propietario tendría que devolver cambios). Y, a partir de aquí, cualquiera que tenga un solo tipo de monedas o billetes, es decir, una sola unidad —un «paquete» mínimo de dinero— está por encima del pago requerido. Por lo tanto, las personas que están en este caso no pueden pagar al propietario, y éste, por consiguiente, en vez de recibir la cantidad infinita de dinero que esperaba, se tiene que marchar con la miserable suma de 320 dólares.
La Solución: Nace la Física Cuántica
Pues Plank aplicó el mismo principio. Intuyó que la energía que lleva una onda electromagnética, como el dinero, se presenta en paquetes. La energía puede ser 1 vez, 2 veces, 3 ó más veces la unidad fundamental de energía. Además, Plank sugirió que esta unidad mínima es proporcional a la frecuencia de la onda: cuanto más oscile la onda (más frecuencia tenga), mayor será también la energía que transporte.
Pues de la misma forma que los inquilinos con billetes demasiado grandes no pagaban, las ondas cuya energía mínima sea mayor que la energía con la que supuestamente (acorde con Maxwell) debía contribuir, se quedará inactiva. De esta forma, sólo un número determinado de ondas contribuyen con su energía, resultando en una cantidad finita.
Cuando se presentó la idea de Plank, científicos de todas partes pudieron comprobar que sus resultados coincidían extremadamente bien con los experimentos. Más precisamente, Plank tenía un parámetro ajustable en sus ecuaciones que permitía llegar a los resultados correctos. Esta constante era el factor de proporcionalidad entre la frecuencia de la onda y el paquete mínimo de energía. A día de hoy este número se llama constante de Plank, y vale más o menos 1,05·10-34 julios·segundo.
Al ser una constante tan pequeña, parece que la energía varía de forma contínua. Por ejemplo, al tocar una cuerda de violín, al aplicar más energía conseguimos más volumen, pero el cambio de volumen es discreto y no continuo. Sin embargo, el salto es tan pequeño que es inapreciable. Este fue el principio de la física cuántica: considerar un Universo discreto en lugar de contínuo.
Max Plank trabajó en otros ámbitos de la física teórica, desarrollando lo que se ha dado a conocer como las Unidades de Plank, que definen las constantes de varios parámetros físicos como tiempo, longitud, energía, etc. Es tal su importancia, que se las conoce también como las Unidades de Dios. La Longitud de Plank, en concreto, juega un papel muy importante en la Teoría de Cuerdas. Quizá para otro momento :-) Y tú, ¿qué estás leyendo?
Actualización: Cito de la Wikipedia y edito:
La constante de Planck es uno de los números mas importantes del Universo al alcance del conocimiento humano. Su trascendencia real a nivel físico y filosófico aún no se conoce completamente. El mismo Planck [...] afirmaba que su hipótesis sin duda debía ser falsa. Que debía sin duda estar equivocado o haber pasado algo por alto. El tiempo ha demostrado parece haber demostrado que se equivocaba al pensar que se equivocaba, es decir: el Universo es cuántico (no continuo) sin ningún género de dudas.
Sin embargo, la cosa ya ha pasado de ser cabreante a ser patética. No hay más calificativo para el libro Lewis Hamilton, Rey del Mundo, del autor Frank Worrall. A pesar de que Hamilton lleve menos de un año en la F1, ya tiene biografía: patético ya de por sí. ¡Pero es que hay 3 libros planeados ya! Y el mejor es el que os digo. Aquí la sinopsis del mismo, 
