No dia 14 de dezembro de 1900, em uma palestra na Sociedade Alemã de Física, Max Planck apresentou seu famoso trabalho em que, pela primeira vez, a noção de "quantum'' de energia era utilizada.
A história de como esta idéia revolucionou nossa concepção do mundo é bem conhecida. Menos conhecido é, talvez, o drama pessoal que isto representou para Max Planck. Nestas notas, originalmente um seminário no Instituto de Física da USP no dia 14 de dezembro de 2000, apresento um panorama da física daquela época (no que concerne o problema do equilíbrio da radiação com a matéria) e rendo minhas homenagens a esse grande homem, que precisou sacrificar o seu credo científico na elaboração da teoria correta da radiação do corpo negro.
Em recompensa a esse sacrifício, ganhou a imortalidade.
Primeiras Descobertas
Tire uma pedra da sombra e coloque-a à luz direta do Sol. Começará a esquentar até que, a uma determinada temperatura, cessam as mudanças. Há, então, equilíbrio entre a radiação (campos eletromagnéticos) e a matéria.
Esta é a observação empírica elementar. Em 1770, Josiah Wedgwood obteve o primeiro resultado científico sobre o problema em questão: a descoberta de que a cor emitida por um forno a alta temperatura independe de qualquer detalhe do forno, seja do material de que é feito, seja do material que está no seu interior, seja da forma do forno.
A cor depende só da temperatura (que é a temperatura de equilíbrio entre a matéria e a radiação) do forno. A partir desse fato Wedgwood criou o pirômetro ótico, um aparelho que media a temperatura do forno pela cor da luz emitida. Tamanha foi a importância desse instrumento (de aplicação óbvia na siderurgia) que seu inventor foi eleito para a Royal Society.
Espectros
A segunda grande descoberta na marcha para a teoria quântica foi devida ao grande físico alemão Gustav Kirchhoff, muito conhecido em nossos dias pelas "regras de Kirchhoff'' relativas a circuitos de corrente contínua.
Natural de Königsberg na então Prússia Oriental, onde obteve também sua formação científica, realizou seus trabalhos mais importantes em Heidelberg. Ali, valendo-se da presença do grande químico Bunsen, teve a idéia de utilizar os espectros de emissão e de absorção dos elementos químicos como suas "impressões digitais", ou seja, como marcas inelutáveis de suas presenças.
Foi por ocasião dessas pesquisas que Bunsen inventou a famosa fonte de luz de alto brilho e pouca capacidade calórica, o bico de Bunsen. Imediatamente ocorreu a Kirchhoff sua idéia mais genial: utilizar esses espectros para determinar a composição química das estrelas.
Estava, assim, criada a Astrofísica. Estudos sobre a composição do Sol foram por eles publicados, e descobriram dois novos elementos, o césio e o rubídio. Igualmente importante para o que se segue, Kirchhoff "embebeu-se'' da fenomenologia dos espectros, o que, veremos, lhe foi de grande valia para o seu estudo da radiação de equilíbrio.
Nessa época descobriu empiricamente a seguinte lei fundamental:
Quando um feixe de luz atravessa um gás, este absorve aquelas freqüências que, quando aquecido, emite.
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