1858: Nasce Max Planck, pai da física quântica

Após divulgação de suas ideias, a ciência nunca mais foi a mesma. O Prêmio Nobel de Física possibilitou o mundo moderno, da nanotecnologia aos leitores de blu-ray.

“É verdade, antes a física era mais simples, harmônica e, portanto, mais satisfatória.” Essa frase, escrita por Max Planck em 1922, soa quase irônica, vinda de um dos cientistas que mais contribuíram para destruir o edifício milenar das ciências naturais clássicas.

Max Ludwig Planck nasceu em 23 de abril de 1858 na cidade de Kiel, no norte da Alemanha. Sua família tinha tradição no ensino: o pai lecionava Direito, avô e bisavô haviam sido teólogos. Max logo demonstrou talentos diversos, tanto para a música como para as línguas antigas, a matemática e a física.

Ao encerrar o nível médio, aos 16 anos, ele perguntou ao físico Johann Von Jolly se deveria abraçar a carreira de cientista. O amigo da família o desencorajou: na realidade, não havia mais nada de relevante a se pesquisar. Que tal música? Afinal, ele brilhara como soprano no coro infantil, tocava bem piano e órgão.

Felizmente para a ciência e a técnica, o senso prático o impediu de seguir o conselho de Jolly, e o jovem se matriculou em Matemática e Física na Universidade de Munique. Sem Planck, o dia a dia no século 21 não seria o mesmo, da energia nuclear à nanotecnologia, do computador ao leitor de blu-ray.

Física fora da lei

A termodinâmica ocupou o jovem cientista desde cedo. Sua tese de formatura, que publicou aos 21 anos, se intitulava Sobre a segunda lei da teoria mecânica do calor. Em 1894, ano em que ingressou na Academia Prussiana de Ciências, voltou a atenção para uma questão aparentemente simples: por que, ao ser aquecido, um ferro primeiro irradia luz vermelha, depois amarela e finalmente branca?

Dois obstáculos se interpunham à compreensão do fenômeno: por um lado, a imagem do mundo físico vigente se baseava na certeza de que todas as mudanças de estado ocorrem de forma absolutamente gradativa. Uma noção sintetizada em 1751 na frase “Natura non facit saltus” – A natureza não dá saltos –, do botânico sueco Carl Von Linné, porém já presente nas formulações de Aristóteles ou na Lei da Continuidade de Gottfried Leibniz (1646-1716), considerada inabalável.

Salto quântico

Em outubro de 1900, Planck conseguiu superar este obstáculo. Através de interpolação matemática, ele derivou uma terceira equação, que explicava perfeitamente os dados observados experimentalmente. Mais tarde ele atribuiria essa nova fórmula da radiação a um golpe de sorte, uma “suposição afortunada”. A conclusão lógica de suas descobertas foi a suspensão da Lei da Continuidade.

Durante uma sessão da Sociedade Alemã de Física, em 14 de dezembro do mesmo ano, Planck apresentou o resultado de suas pesquisas. A irradiação de calor não ocorreria na forma de um fluxo constante de energia, mas sim em pequenas porções, chamadas “quanta” (plural de quantum). Os espaços mínimos entre estas unidades são os “saltos quânticos” – termo em breve incorporado à linguagem do dia a dia.

Os colegas de Planck reconheceram com cortesia esta noção revolucionária, mas, na verdade, àquela altura ninguém o levou realmente a sério. Contudo, os anos seguintes mostrariam que a teoria quântica permitia explicar resultados experimentais até então enigmáticos.

A teoria na prática

Segundo Michael Bonitz, diretor do Instituto de Física Teórica da Universidade de Kiel, “sem as ideias de Planck, seriam impensáveis o desenvolvimento dos transistores, dos lasers e os avanços da moderna tecnologia informática”.

Por outro lado, para descrever a distribuição de energia no exemplo do ferro em brasa, eram necessárias duas fórmulas, uma para as ondas longas, no extremo vermelho do espectro, outra para as ondas curtas, na região ultravioleta.

Um exemplo de como Planck inspirou a comunidade científica é o “efeito fotoelétrico”. Sabia-se que uma superfície metálica emite um fluxo de energia (elétrons) sob a influência da luz, sem que se pudesse explicar por quê. Em 1905 Albert Einstein aplicou com sucesso a hipótese quântica ao fenômeno, atribuindo-o à ação dos “fótons” – quanta de luz.

Foi graças à intervenção de Max Planck que Einstein se mudou em 1914 de Zurique para Berlim. Pouco depois, irrompia a Primeira Guerra Mundial. Assim como muitos de seus colegas, o conservador Planck assinou um nacionalista “Apelo ao mundo cultural”, fato que mais tarde lamentaria.

Política e Einstein

Sua postura diante do regime nazista (1933-1945) foi ambivalente. Ao mesmo tempo em que lamentou a saída de Einstein da Academia Prussiana, Planck o acusou de haver tornado impossível a própria permanência, através de seu comportamento político. O cientista judeu, refugiado desde 1933 nos Estados Unidos, perdoaria mais tarde o colega, que entenderia “tanto de política quanto um gato do pai-nosso”.

Em 1919, recebeu retroativamente o Prêmio Nobel de Física de 1918 e atuou como um dos principais organizadores da ciência na República de Weimar. A partir de 1930, encabeçou o Instituto Kaiser Wilhelm.

Em meio a glórias e reconhecimento profissional, a vida de Max Planck foi marcada por tragédias pessoais. Sua primeira esposa sucumbiu ainda jovem à tuberculose, o filho primogênito morreu em 1916 na batalha de Verdun; as filhas gêmeas Emma e Grete morreram ao dar à luz em 1917 e 1919, respectivamente. Apesar dos pedidos pessoais de misericórdia do conceituado cientista, seu filho mais novo, Erwin, foi executado em janeiro de 1945 por envolvimento numa tentativa de atentado contra Adolf Hitler.

O cientista morreu em 4 de outubro de 1947 em Göttingen, aos 89 anos, em consequência de uma queda e de diversos derrames. Sob pressão dos Aliados, o Instituto Kaiser Wilhelm – cujo nome estava comprometido com a ideologia nazista – foi rebatizado em fevereiro de 1948 como Instituto Max Planck.

DW