Imagine se quiser que o seu nome seria para sempre associado a uma teoria científica pioneira. Imagine também que o seu nome estaria mesmo associado a uma série de unidades, concebidas para realizar medições para equações complexas. Agora imagine que era alemão que viveu duas Guerras Mundiais, ganhou o Prémio Nobel da Física, e viveu mais do que muitos dos seus filhos.

Se conseguir fazer tudo isso, então poderá saber como era ser Max Planck, o físico alemão e fundador da teoria quântica. Tal como Galileo, Newton e Einstein, Max Planck é considerado como um dos cientistas mais influentes e inovadores do seu tempo, um homem cujas descobertas ajudaram a revolucionar o campo da física. Irónico, considerando que quando iniciou a sua carreira, foi-lhe dito que não havia nada de novo a descobrir!

Early Life and Education:

Nascido em 1858 em Kiel, Alemanha, Planck era um filho de intelectuais, o seu avô e bisavô, ambos professores de teologia e o seu pai um professor de direito, e o seu tio um juiz. Em 1867, a sua família mudou-se para Munique, onde Planck se matriculou na escola do ginásio Maximilians. Desde cedo, Planck demonstrou aptidão para a matemática, astronomia, mecânica e música.

Tem se formado cedo, aos 17 anos de idade, e passou a estudar Física Teórica na Universidade de Munique. Em 1877, prosseguiu para a Universidade Friedrich Wilhelms em Berlim para estudar com os físicos Hermann von Helmholtz. Helmholtz teve uma profunda influência em Planck, de quem se tornou amigo íntimo, e eventualmente Planck decidiu adoptar a termodinâmica como seu campo de investigação.

Em Outubro de 1878, passou nos seus exames de qualificação e defendeu a sua dissertação em Fevereiro de 1879 – intitulada “Sobre a segunda lei da termodinâmica”. Neste trabalho, fez a seguinte declaração, da qual se acredita derivar a Segunda Lei da Termodinâmica moderna: “É impossível construir um motor que funcione num ciclo completo, e que não produza qualquer efeito excepto o aumento de um peso e arrefecimento de um reservatório de calor”

Durante algum tempo, Planck esvaziou-se em relativo anonimato devido ao seu trabalho com entropia (que era considerado um campo morto). No entanto, fez várias descobertas importantes neste tempo que lhe permitiriam aumentar a sua reputação e ganhar um seguidor. Por exemplo, o seu Tratado sobre Termodinâmica, publicado em 1897, continha as sementes de ideias que se tornariam altamente influentes – ou seja, radiação corporal negra e estados especiais de equilíbrio.

Com a conclusão da sua tese, Planck tornou-se professor particular não remunerado na Universidade Freidrich Wilhelms em Munique e juntou-se à Sociedade Física local. Embora a comunidade académica não lhe prestasse muita atenção, continuou o seu trabalho na teoria do calor e veio a descobrir independentemente a mesma teoria de termodinâmica e entropia que Josiah Willard Gibbs – o físico americano a quem foi creditada a descoberta.

Em 1885, a Universidade de Kiel nomeou Planck como professor associado de física teórica, onde prosseguiu os seus estudos de físico-química e sistemas de calor. Em 1889, regressou à Universidade Freidrich Wilhelms em Berlim, tornando-se professor catedrático até 1892. Permaneceria em Berlim até à sua reforma em Janeiro de 1926, quando foi sucedido por Erwin Schrodinger.

Black Body Radiation:

Foi em 1894, quando estava sob uma comissão das companhias eléctricas para desenvolver melhores lâmpadas, que Planck começou a trabalhar no problema da radiação de corpo negro. Os físicos já estavam a lutar para explicar como a intensidade da radiação electromagnética emitida por um absorvedor perfeito (ou seja, um corpo negro) dependia da temperatura do corpo e da frequência da radiação (ou seja, a cor da luz).

Com o tempo, ele resolveu este problema sugerindo que a energia electromagnética não fluía de forma constante, mas sim em pacotes discretos, ou seja, quanta. Isto veio a ser conhecido como o postulado de Planck, que pode ser declarado matematicamente como E = hv – onde E é energia, v é a frequência, e h é a constante de Planck. Esta teoria, que não era consistente com a mecânica Newtoniana clássica, ajudou a desencadear uma revolução na ciência.

Um cientista profundamente conservador e desconfiado das implicações que a sua teoria levantou, Planck indicou que só veio pela sua descoberta com relutância e esperava que se provasse que estavam errados. Contudo, a descoberta da constante de Planck provaria ter um impacto revolucionário, causando a ruptura dos cientistas com a física clássica, e levando à criação de unidades de Planck (comprimento, tempo, massa, etc.).

Mecânica Quântica:

Por volta do século, outro cientista influente chamado Albert Einstein fez várias descobertas que provariam que a teoria quântica de Planck estava correcta. A primeira foi a sua teoria dos fotões (como parte da sua Teoria Especial da Relatividade) que contradizia a física clássica e a teoria da electrodinâmica que sustentava que a luz era uma onda que precisava de um meio para se propagar.

A segunda foi o estudo de Einstein do comportamento anómalo de corpos específicos quando aquecidos a baixas temperaturas, outro exemplo de um fenómeno que desafiava a física clássica. Embora Planck tenha sido um dos primeiros a reconhecer o significado da relatividade especial de Einstein, rejeitou inicialmente a ideia de que a luz poderia ser constituída por quanta discreta de matéria (neste caso, fótons).

No entanto, em 1911, Planck e Walther Nernst (um colega de Planck) organizaram uma conferência em Bruxelas conhecida como a Primeira Conferência Solvav, cujo tema era a teoria da radiação e quanta. Einstein participou, e foi capaz de convencer Planck das suas teorias sobre organismos específicos durante os trabalhos. Os dois tornaram-se amigos e colegas; e em 1914, Planck criou uma cátedra para Einstein na Universidade de Berlim.

p>Durante os anos 20, uma nova teoria da mecânica quântica tinha surgido, que era conhecida como a “interpretação de Copenhaga”. Esta teoria, que foi largamente concebida pelos físicos alemães Neils Bohr e Werner Heisenberg, declarou que a mecânica quântica só pode prever probabilidades; e que em geral, os sistemas físicos não têm propriedades definidas antes de serem medidos.

Isso foi rejeitado por Planck, no entanto, que sentiu que a mecânica ondulatória iria em breve tornar desnecessária a teoria quântica. A ele juntaram-se os seus colegas Erwin Schrodinger, Max von Laue, e Einstein – todos eles queriam salvar a mecânica clássica do “caos” da teoria quântica. No entanto, o tempo provaria que ambas as interpretações eram correctas (e matematicamente equivalentes), dando origem a teorias de dualidade partículo-onda.

Primeira Guerra Mundial e Segunda Guerra Mundial:

Em 1914, Planck juntou-se ao fervor nacionalista que estava a varrer a Alemanha. Embora não fosse um nacionalista extremo, era signatário do agora famoso “Manifesto dos Noventa e Três”, um manifesto que apoiava a guerra e justificava a participação da Alemanha. Contudo, em 1915, Planck revogou partes do Manifesto, e em 1916, tornou-se um opositor declarado da anexação da Alemanha a outros territórios.

Após a guerra, Planck foi considerado como a autoridade alemã em física, sendo o reitor da Universidade de Berlim, membro da Academia Prussiana de Ciências e da Sociedade Física Alemã, e presidente da Sociedade Kaiser Wilhelm (KWS, agora Sociedade Max Planck). Durante os turbulentos anos da década de 1920, Planck usou a sua posição para angariar fundos para a investigação científica, que muitas vezes era escassa.

A tomada do poder pelos nazis em 1933 resultou em enormes dificuldades, algumas das quais Planck testemunhou pessoalmente. Isto incluiu muitos dos seus amigos e colegas judeus a serem expulsos das suas posições e humilhados, e um grande êxodo de cientistas e académicos alemães.

Planck tentou perseverar nestes anos e permanecer fora da política, mas foi forçado a intervir para defender os colegas quando ameaçado. Em 1936, renunciou aos seus cargos de chefe do KWS devido ao seu contínuo apoio aos colegas judeus da Sociedade. Em 1938, renunciou ao cargo de presidente da Academia de Ciências Prussiana devido ao facto de o Partido Nazi ter assumido o controlo da mesma.

Apesar destes males e das dificuldades trazidas pela guerra e pela campanha de bombardeamentos aliados, Planck e a sua família permaneceram na Alemanha. Em 1945, o filho de Planck, Erwin, foi preso devido à tentativa de assassinato de Hitler no plano de 20 de Julho, pelo qual foi executado pela Gestapo. Este acontecimento causou a descida de Planck a uma depressão da qual ele não se recuperou antes da sua morte.

Death and Legacy:

Planck morreu a 4 de Outubro de 1947 em Gottingen, Alemanha, com a idade de 89 anos. Ele foi sobrevivido pela sua segunda esposa, Marga von Hoesslin, e pelo seu filho mais novo, Hermann. Embora tivesse sido forçado a demitir-se das suas posições-chave nos seus últimos anos, e passou os últimos anos da sua vida assombrado pela morte do seu filho mais velho, Planck deixou um legado notável no seu rasto.

Em reconhecimento pela sua contribuição fundamental para um novo ramo da física foi galardoado com o Prémio Nobel da Física em 1918. Foi também eleito para membro estrangeiro da Sociedade Real em 1926, tendo-lhe sido atribuída a Medalha Copley da Sociedade em 1928. Em 1909, foi convidado a tornar-se o Professor de Física Teórica de Ernest Kempton Adams na Universidade de Columbia em Nova Iorque.

Ele também foi muito respeitado pelos seus colegas e contemporâneos e distinguiu-se por ser parte integrante das três organizações científicas que dominaram as ciências alemãs – a Academia Prussiana de Ciências, a Sociedade Kaiser Wilhelm, e a Sociedade Física Alemã. A Sociedade Física Alemã também criou a Medalha Max Planck, a primeira das quais foi atribuída em 1929 tanto a Planck como a Einstein.

A Sociedade Max Planck também foi criada na cidade de Gottingen em 1948 para honrar a sua vida e as suas realizações. Esta sociedade cresceu nas décadas seguintes, acabando por absorver a Sociedade Kaiser Wilhelm e todas as suas instituições. Hoje, a Sociedade é reconhecida como líder na investigação científica e tecnológica e a principal organização de investigação na Europa, com 33 Prémios Nobel atribuídos aos seus cientistas.

Em 2009, a Agência Espacial Europeia (ESA) implantou a nave espacial Planck, um observatório espacial que mapeou o Cosmic Microwave Background (CMB) em frequências de microondas e infra-vermelhos. Entre 2009 e 2013, forneceu as medições mais precisas até à data sobre a densidade média da matéria ordinária e da matéria escura no Universo, e ajudou a resolver várias questões sobre o Universo primitivo e a evolução cósmica.

Planck será para sempre recordado como um dos cientistas mais influentes do século XX. Ao lado de homens como Einstein, Schrodinger, Bohr e Heisenberg (a maioria dos quais eram seus amigos e colegas), ajudou a redefinir as nossas noções de física e a natureza do Universo.

Escrevemos muitos artigos sobre Max Planck para o Universo Hoje. Aqui está O que é o Planck Time?, Planck’s First Light?, All-Sky Stunner de Planck, What is Schrodinger’s Cat?, What is the Double Slit Experiment? e aqui está uma lista de histórias sobre a nave espacial que leva o seu nome.

Se quiser mais informações sobre Max Planck, veja a biografia de Max Planck de Science World and Space and Motion.

Também gravámos um episódio inteiro de Astronomy Cast tudo sobre Max Planck. Ouve aqui, Episódio 218: Max Planck.