Max Planck e a descoberta dos "quanta"

A primeira metade do séc. XX foi a idade heroica da Física.  Em 1900, era crença geral que a "física clássica", basicamente a obra de Newton acrescida das equações de Maxwell, abarcava quase tudo o que havia para se conhecer sobre a natureza, e que o fim dos objetivos dessa ciência estava próximo.  Nos cinco anos seguintes, os físicos descobriram que não sabiam praticamente nada, e que a Física estava, na verdade, apenas começando. O que mudou tudo foi a teoria quântica de Max Planck.  Aos 42 anos de idade, em 1900, Planck estudava a maneira como os corpos brilham quando são aquecidos (nos livros-texto, o problema é apresentado como o da "radiação do corpo negro").  Tomemos uma vareta de aço como exemplo: quando aquecida, ela começa a brilhar com um vermelho escuro e, à medida que se aumenta a temperatura, o brilho vai variando em cor, tornando-se alaranjado, depois amarelo, até chegar ao branco.  Aumentando-se mais ainda a temperatura, frequências de luz cada vez mais altas são acrescidas ao brilho, começando pelo infravermelho e deslocando-se pelo espectro, desde a extremidade vermelha, passando pelo laranja, amarelo, verde, azul, até o violeta, chegando, por fim, ao ultravioleta.  Planck queria estabelecer uma relação matemática entre a faixa de frequências do brilho e a temperatura necessária para produzi-lo.  A solução obtida revelou um caráter contra-intuitivo, que passaria a ser a principal característica da física moderna:

Fórmula de Max Planck (I designa a densidade de energia atribuível à radiação de frequência v, c a velocidade da luz, T a temperatura absoluta e h uma constante, cujo valor é 6,625 . 10¬34 J.s)

Em primeiro lugar, os resultados forçavam Planck a aceitar que a matéria era composta por átomos, o que ele, e muitos cientistas com ele, ainda não admitiam em 1900.  Em segundo, e esse era o passo decisivo, é que os átomos não podiam ter qualquer valor de temperatura que se desejasse: ao ser aquecido, a quantidade de energia que um átomo recebe irá crescer passo a passo, como subindo degrau por degrau numa escada, aos saltos.  Do mesmo modo, para irradiar energia e esfriar, o átomo terá de descer a escada, emitindo luz de determinada frequência a cada passo.  Assim, a absorção ou perda de energia pelos átomos se manifesta sempre por porções discretas de energia, que passaram a ser conhecidas como "quanta".  Na fórmula de Planck, estes "saltos", aparecem como um fator invariável, a famosa Constante de Planck, representada pela letra h.  Com os avanços da Física do séc. XX, esta constante de Planck tem se revelado cada vez mais como uma das poucas quantidades fundamentais das quais depende todo o funcionamento do universo.