La ciencia ha encontrado a menudo formas peculiares de humillar a sus devotos. En 1964, dos hombres bastante jóvenes se metieron en el interior de una enorme cesta de metal con cepillos y un cubo de agua jabonosa. El receptor de radio de 20 pies de largo parecía la punta de un palo de lacrosse, pero funcionaba como una trompetilla que apuntaba al cielo para escuchar al cosmos. Los dos hombres fregaron y fregaron, esperando (cruzando los dedos de sus manos enguantadas) que la endurecida capa de excrementos de paloma fuese la causa de aquella misteriosa, frustrante e indeseada señal. Tal vez introduciendo a mano un hisopo en la oreja de la antena podrían eliminar aquel enojoso ruido.
Era una pareja improbable en un lugar improbable. Robert Woodrow Wilson era oriundo de Houston y Arno Penzias era un inmigrante alemán que había escapado de uno de los campos de concentración de Hitler cuando apenas tenía seis años. Y aquella colina que daba a la ciudad de Nueva York no era el lugar más indicado para hacer astronomía. Los Laboratorios Bell habían diseñado la antena para comunicarse con el nuevo satélite Telstar, pero en los momentos en que no desempeñaba sus principales obligaciones, los propietarios dejaban que los astrónomos le dieran otros usos. Wilson y Pentzias querían sondear las regiones más remotas de la Vía Láctea.
Necesitaban que la señal fuese prístina, y tras sintonizar y calibrar meticulosamente la antena para hacer sus mediciones, encontraron la forma de filtrar las emisiones de las radios locales, los ecos de radar y otros ruidos superfluos procedentes de la propia electrónica. Después de todo esto, la antena todavía emitía una especie de zumbido, un pequeño siseo con una longitud de onda de 7,35 centímetros. Fuese cual fuese el lugar del cielo al que apuntasen la antena, y fuese cual fuese la hora del día o de la noche en que lo hiciesen, el zumbido persistía, siempre con la misma intensidad. Lo único que tenían en común todas las direcciones y todas las horas eran los excrementos de ave pegados a la antena. Cuando hacían funcionar aquel enorme dispositivo en las noches más frías, las palomas se acurrucaban en la parte más cálida de la antena y la ensuciaban con sus excrementos.
Una vez retirada la suciedad, apuntaron de nuevo la antena lejos del ancho plano de la Vía Láctea y hacia los tramos más oscuros y profundos del espacio. Querían asegurarse de que el ruido había desaparecido, como si pretendiesen escuchar un murmullo indeseado en un equipo de sonido de primera categoría. Así pues, se sentaron en la oscuridad dispuestos a esperar hasta que los altavoces emitieran solamente la prístina belleza del silencio. Pero no, el espectral zumbido estaba allí de nuevo, igual de fuerte que antes. El universo parecía estar emitiendo una radiación similar a la del nuevo horno microondas creado por la marca norteamericana de electrodomésticos Amana Corporation. Exhalando un profundo suspiro, Wilson y Penzias registraron y anotaron aquel misterioso tono por si acaso no era una huella de su propia incompetencia.
Ambos habían hecho sin darse cuenta de ello un descubrimiento sensacional, por el que acabarían obteniendo el premio Nobel de Física: la señal de microondas era un resplandor débil pero muy real que procedía de manera uniforme del propio universo. En mediciones posteriores, se comprobó que aquel “fondo cósmico de microondas” se adecuaba perfectamente a una ecuación que databa del año 1900, cuando el físico alemán Max Planck describió la radiación natural emitida por cualquier objeto a cualquier temperatura, ya fuese una estrella muy brillante, una moneda de níquel en el bolsillo de alguien o –como en el caso de la señal de fondo del universo– un débil resplandor crepuscular del Big Bang (Figura P.1.).
Figura P.1. Espectro de la radiación cósmica de fondo, o resplandor residual del universo, cuando todas las galaxias, el polvo cósmico, etc., han sido eliminadas de la señal. Cuando en 1990 se presentaron estos datos obtenidos por el satélite COBE, todos los presentes se pusieron espontáneamente de pie y aplaudieron. La ley de Planck (la línea etiquetada como espectro del cuerpo negro) se ajusta tan perfectamente a la señal del universo (cruces) que la incertidumbre en los puntos de datos es mucho menor que el grosor de la línea utilizada en este gráfico.
En el momento de escribir esto, la humanidad tiene una trompetilla cósmica en órbita que escucha todavía más claramente estas señales de baja frecuencia del universo. Similar en forma y tamaño al instrumento utilizado por Wilson y Penzias, da una vuelta completa cada minuto, barriendo un anillo de medidas como una manecilla de reloj. En las diminutas manchas e inconsistencias del fondo cósmico, el satélite Planck puede distinguir pistas residuales que describen la bola de fuego inicial del universo, la huella dactilar de la primera física, o las manos del propio Dios, según quien haga la pregunta. A la persona cuyo nombre lleva el satélite, el difunto físico alemán Max Planck, no le importaba mucho la astronomía, y cuando su joven amigo Albert Einstein dirigió su propia mirada al cosmos, Planck le dijo que probablemente sería una pérdida de tiempo. Sin embargo, cuando la Agencia Espacial Europea decidió que necesitaba para su proyecto un título más pegadizo que el acrónimo COBRAS/SAMBA,[1] el nombre “Planck” fue el más fácil de vender a todos los implicados.
Ese mismo nombre había sido igualmente fácil de vender después de la Segunda Guerra Mundial, cuando los aliados quisieron renombrar todos los proyectos de investigación alemanes. Albert Einstein, distanciado de Planck y amargamente divorciado de Alemania, rindió homenaje al hombre en nombre de los científicos norteamericanos. “Incluso en estos tiempos,” escribió en 1948, “cuando las pasiones políticas y la fuerza bruta cuelgan como espadas sobre las angustiadas cabezas de los hombres, se ha mantenido en alto e intacto el criterio de la búsqueda de la verdad. Dicho ideal, el lazo que siempre ha unido a los científicos en todo tiempo y lugar, se realizó con singular plenitud en la persona de Max Planck.” Y según Einstein, el descubrimiento que hizo Planck en 1900, “se convirtió en la base de toda la investigación física en el siglo XX y ha condicionado casi por entero su desarrollo desde entonces. Sin este descubrimiento no habría sido posible establecer una teoría viable de los átomos y las moléculas, y de los procesos energéticos que rigen sus transformaciones.” No era esta una afirmación hiperbólica, y hoy sigue siendo válida.
Nuestro actual conocimiento de los bloques de construcción y de la estructura de la materia se remonta directamente a la obra de Planck. Y nuestro conocimiento de cómo estos fragmentos separados de materia intercambian energía –de cómo conversan y se informan mutuamente– también empieza con el descubrimiento fundamental de Planck. Planck describió de forma experta la radiación que escapa de todos y cada uno de los objetos del universo. Sea cual sea el objeto, y sea cual sea su temperatura, necesitamos una sola ecuación –la de Planck– para describir cada caso. En el momento en que Planck compuso su fórmula, los científicos estaban lejos de saber que había otras galaxias más allá de la nuestra, y aún más lejos de empezar a buscar los restos del Big Bang. Max Planck, del mismo modo que Wilson y Penzias, estaba tratando de diagnosticar una cosa cuando dio por casualidad con otra diferente y mucho más importante. Cuando trataba de describir de una vez por todas el desconcertante resplandor que emitían todas las cosas –la llamada ‘radiación del cuerpo negro’– Planck encontró la llave que abriría la puerta a la nueva era de la física moderna. Aunque él contemplaba la física que regía la luz en el interior de una pequeña cavidad oscura en un ladrillo, su satélite mira ahora en dirección contraria –al exterior definitivo– y encuentra allí que las mismas leyes físicas fundamentales rigen supremas.
Planck es conocido como el padre de la teoría cuántica, y la mayoría de libros de texto ofrecen poca información más al estudiante. Que era alemán. Que era un físico teórico (por oposición a lo que se conoce como un físico experimental o de laboratorio) con sólidos conocimientos matemáticos. En la típica foto al margen del texto nos lo muestran cómo era en una época posterior de su vida: calvo y severo. Que fue el descubridor de la teoría cuántica. Que llevaba bigote. Y esto es todo (Figura P.2).
Pero hay mucho más que eso en el Planck científico y en el Planck persona.
Figura P.2. Max Planck en 1906, a los 48 años. Fotografía de Rudolf Dührkoop, cortesía de AIP Emilio Segre Visual Archives, Galería W.F. Meggers de premios Nobel.
Max Planck había promovido y refinado la anteriormente oscura noción de “entropía” en el universo, convirtiéndola no solo en una herramienta útil, sino también en un tema central. Fundamental para hacer diagnósticos que abarcan desde el motor de un coche hasta un agujero negro, el concepto de entropía ha proporcionado incluso una especie de plantilla para el estudio de la idea misma de información. Planck también hizo grandes contribuciones a la química, al campo entonces naciente de la mecánica estadística y a las nuevas ideas sobre la relatividad de Albert Einstein.
Su historia humana es igualmente rica: talento musical, una familia entrañable y una reputación excelente; devoción a la patria, pese a todo; una relación difícil y emotiva con Albert Einstein. Planck fue por encima de todo un comunicador. Escribía con la precisión de un maestro relojero y aplicó su mente a un campo mucho más extenso que el de la física. Estuvo en el lugar oportuno en los momentos más inadecuados, siendo testigo de avances tecnológicos irrisorios que reformatearon su mundo para después hacerlo pedazos. En 1933, justo cuando nacía el pequeño Arno Penzias en el seno de una inquieta familia judía alemana, Planck estaba tratando de hacer entrar en razón al nuevo canciller alemán Adolf Hitler.
Tras la muerte de Planck, la Royal Society envió al nieto de Charles Darwin, Charles George Darwin, a Berlín. Aunque la Gran Bretaña de 1948 no sentía el menor afecto por Alemania, había un nombre que estaba más allá de las lacerantes heridas de dos guerras mundiales. “Pero si Planck, el autor de grandes logros científicos, se ganó el homenaje de nuestros cerebros,” dijo Darwin, “Planck, el hombre, se merece aún más la aprobación de nuestros corazones. De carácter modesto, amable e irreprochable, en medio de las tribulaciones de unos tiempos angustiosos y pese a muchas penalidades personales, supo preservar su integridad y su tranquilo coraje.”
Hay muchas razones sensatas que explican que la historia de Planck no sea más conocida, particularmente en el mundo de habla inglesa. Su biblioteca, sus diarios personales, sus cuadernos y su correspondencia fueron destruidos con su casa durante la Segunda Guerra Mundial. Lo que se conserva de su correspondencia con otros científicos alemanes está a menudo escrito a mano y en Sütterlin, una forma anticuada de taquigrafía alemana, que cada vez menos investigadores son capaces de descifrar. Y ciertamente también fue eclipsado por un Albert Einstein más joven, más atrevido y más brillante. Si Planck fue sobre todo un caballero prusiano del siglo XIX entrando en un siglo XX completamente nuevo, Einstein se consideraba a sí mismo como un hombre de mundo moderno que supo sacar provecho de los comienzos de los medios de comunicación globales. También disfrutó de una larga presencia en Estados Unidos, que había tomado el relevo del liderazgo científico mundial de manos de la Alemania vencida de Planck.
Humildemente, trataré ahora de contar yo mismo algunas partes de la rica historia de Max Planck. Admito de entrada que no puedo adentrarme en su vida como un historiador de la ciencia, pero llego a Planck como un físico durante mucho tiempo fascinado por su descubrimiento y hechizado por la tristeza de su mirada. Durante muchos años he querido saber quién era, cómo llegó a ser el que fue, y cómo podríamos entender mejor sus circunstancias o, como decimos en física, sus principios fundamentales, sus condiciones iniciales y sus condiciones marco. Lo que viene a continuación es mi intento de descubrir a este gran físico alemán y de compartir el resultado de mi investigación no solo con los científicos sino con cualquier lector interesado, ya que todos estamos inmersos por igual, desde todas las direcciones, en el resplandor que emite su ley.
Nota
[1] Siglas de Cosmic Background Radiation Anisotropy Satellite / Satellite for Measurement of Background Anisotropies (N. del T.)
Fuente: Prefacio del libro Planck. Guiado por una visión, roto por la guerra de Brandon R. Brown (Biblioteca Buridán, 2021).
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