1) Max Planck estudió la radiación del cuerpo negro y estableció la teoría cuántica al postular que la energía solo puede absorberse y emitirse en cantidades discretas llamadas cuantos. 2) Planck abordó el problema desde la termodinámica y correlacionó la entropía con la probabilidad, estableciendo que la entropía es proporcional al logaritmo de la probabilidad. 3) Aunque Planck no pudo incorporar plenamente los cuantos a la física clásica, reconoció la neces

1. Quanta and Photons
Eduardo C. Martínez 1
1Curso de Óptica Geométrica e Instrumental. Maestría en Ciencias Ópticas INAOE
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A mediados del siglo XIX, se pensaba que los fenómenos relacionados con la naturaleza de la luz
estaban bien establecidos. En este contexto, G. R. Kirchhoff mostró que la relación entre la emisión y
la energía absorbida es una constante, misma que representa una distribución de intensidad. Donde
dicha función depende solo de la temperatura y de la longitud de onda, y no del tamaño, forma o
material de la cavidad.
Treinta años después J. C. Maxwell demostró que las ondas electromagnéticas satisfacen una serie
de cuatro ecuaciones diferenciales:
Posteriormente este desarrollo fue aplicado a la descripción de los cuerpos negros por L. Boltzmann
en 1884. Años mas tarde W. Wien fundamento su ley de desplazamiento tomando como base los
resultados obtenidos por Boltzmann. Sin embargo, los intentos por describir matemáticamente las
características de emisión de radicación de cuerpo negro eludieron los esfuerzos de los investigadores
hasta aproximadamente 1895.
Este planteamiento fue de gran interés para Max C. E. Planck, quien finalmente estableció la solución
del problema, convenciéndose de que esto requería alejarse de la física convencional.
Motivado por la idea donde las leyes del razonamiento humano coinciden con las leyes que rigen las
secuencias de las impresiones que recibimos del mundo sobre nosotros. Pensaba que el mundo
exterior era algo independiente del ser humano, algo absoluto, y la búsqueda de las leyes que
implican a este absoluto; llevaron a Planck al estudio de la ciencia teniendo siempre presente que
dicha búsqueda es la mas sublime de su vida.
Durante su vida estudiantil, Planck nunca olvido la historia contada por su profesor de matemáticas
sobre un albañil que levanto con gran esfuerzo pesados bloques de piedra hasta el techo de su casa.
El trabajo realizado permaneció almacenado en forma de energía potencial, hasta el día en que uno
de los bloques cayó sobre la cabeza de un transeúnte desprevenido. Esta simple historia impacto
vívidamente la plena valides de la ley de conservación de la energía en la mente de Planck.

2. En Berlín bajo la guía de H. L. F. Helmholtz y G. Kirchhoff estudió física experimental y matemáticas.
Rápidamente se familiarizo con el trabajo de R. J. Clausius, quien dedujo una prueba de la segunda
ley de la termodinámica a partir de la hipótesis de que el calor no pasará espontáneamente de un
cuerpo más frío a uno más caliente.
Planck razonó que un proceso reversible difiere de un proceso irreversible únicamente en la
naturaleza de los estados iniciales y terminales del proceso y no en la forma en que se desarrolla el
proceso. El estado terminal es en muchos aspectos es más importante que el estado original, como si
la naturaleza lo "preferiera". Esta "preferencia" se mide por la entropía de Clausius donde cada
proceso natural aumenta la suma de las entropías de todos los cuerpos involucrados en el proceso.
Esto se convirtió en la base de su tesis doctoral en la Universidad de Munich, que completó en 1879.
"Ninguno de mis profesores de la Universidad tenía conocimiento de su contenido ... Helmholtz
probablemente ni siquiera leyó mi artículo en todos. Kirchhoff expresamente desaprobó su contenido. . . No
logré llegar a Clausius”.
Planck abordó el problema por segunda vez; ahora desde el punto de vista de la termodinámica,
correlacionando la entropía. Los resultados alcanzados por Planck se presentaron a la Sociedad Física
de Berlín en su reunión del 19 de octubre de 1900. Corroboró el trabajo experimental que otros habían
realizado. Planck lo consideró una "intuición afortunada".
Estudió la interrelación de la entropía y la probabilidad y descubrió que al postular la entropía como
proporcional al logaritmo de la probabilidad, podía interpretar adecuadamente su ley de radiación.
Esto se informó a la Sociedad Física en Berlín el 14 de diciembre de 1900, estableciendo así el
nacimiento de la teoría cuántica.
Aunque la importancia del cuanto de acción (como lo llamó Planck) para la interrelación entre
entropía y probabilidad se estableció de manera concluyente, su papel en los procesos físicos todavía
era una cuestión abierta. Planck intentó incorporarlo en el marco de la física clásica, pero no tuvo
éxito. Reconoció la necesidad de introducir métodos de análisis y razonamiento totalmente nuevos
cuando se trata de conceptos atómicos. Sin embargo, no pudo formalizar esto.
Planck recibió el premio Nobel de física de 1918. Soportó muchos duelos durante su vida. Su hijo
mayor, Karl, murió en Verdun en 1916 durante la Primera Guerra Mundial. Su segundo hijo, Erwin,
fue ejecutado por los nazis en enero de 1945 por su participación en el complot de la vida de Hitler.
La casa de Planck se perdió por completo en un incendio durante la Segunda Guerra Mundial. Esta
pérdida incluyó su biblioteca, que se había acumulado durante su vida. También fue enterrado en
los escombros durante varias horas después de un ataque aéreo durante esa guerra. Sin embargo,
permaneció intelectualmente activo y creativo hasta la gran edad de ochenta y nueve años, muriendo
el 3 de octubre de 1947.
La óptica y la física fueron revolucionadas por los esfuerzos de este hombre tranquilo.