¡Qué gran pregunta!
La teoría original de Planck en realidad no hizo muchas conexiones en absoluto. Su intención original era proporcionar una mera corrección heurística para una predicción incorrecta. Es dudoso que incluso considerara los cuantos de energía como “reales” en algún sentido significativo.
Esto es lo que estaba tratando de arreglar:
- ¿Se puede separar la evolución darwiniana de la física cuántica?
- ¿Cuál es el número cuántico giratorio de fútbol?
- ¿Qué es más difícil: la mecánica clásica o la mecánica cuántica?
- ¿Podría el enredo cuántico de dos partículas a distancia probar que el Universo es holográfico?
- ¿Qué causa la electroluminiscencia?
Usando la teoría de Maxwell, fue posible predecir los espectros de radiación emitidos por un cuerpo a una temperatura dada. Esto se llama radiación de “cuerpo negro” (lo que significa que cualquier radiación proveniente de él se emite, no se refleja). Por ejemplo, si calentamos una bola de canon negra a una temperatura descrita como “al rojo vivo”, en su mayoría emite luz en la región roja del espectro visible.
Solo un problema: cuanto mayor es la frecuencia, más energía se emite. Este fue un problema terrible! ¡Si calentaras una bola de canon negra, emitiría una cantidad infinita de energía a frecuencias infinitamente altas!
Planck descubrió que si agregaba una sola suposición, podría llegar a corregir las predicciones de las frecuencias y cantidades emitidas. ¡Sería genial tener cosas al rojo vivo coloreadas de rojo!
Entonces, ¿qué hizo él? Él dijo: Sé que es realmente tonto y todo eso, pero digamos que solo puedes emitir o absorber radiación en cantidades de energía determinadas por su frecuencia. Entonces podemos emitir una cantidad E o 2E, o 3E y así sucesivamente para una frecuencia dada f ; y la fórmula de E es E = hf. Llamó a esta unidad de energía cuántica.
Luego pasó algunas páginas de cálculos moderadamente abstrusos que mostraban que no había dormido en estas clases de cálculo integral, y he aquí, ¡obtuvo la distribución de energía correcta! Fue un truco muy inteligente, pero no afirmó tener una comprensión profunda de por qué funcionó.
Quien realmente hizo las conexiones fue un tipo llamado Albert Einstein. ¿Recuérdalo? De todos modos, Einstein demostró que estos cuantos eran reales : si la luz solo puede estar en unidades de E = hf, entonces cada unidad podría ser una pieza de luz separada (un fotón), el enigma del efecto fotoeléctrico podría resolverse. No importa cuánta energía luminosa brille, si es una frecuencia baja no obtiene corriente fotoeléctrica, si es una frecuencia más alta, entonces la corriente fluirá. Si cada trozo de luz tiene una cantidad suficiente de energía E = hf, entonces cada uno arrojará un electrón perdido, si no es así, no importa cuán intensa sea la luz. Recibió un Premio Nobel por este trabajo.
Planck merece mucho crédito por su trabajo, por supuesto. Su enfoque fue muy audaz e inteligente. Sin embargo, realmente Planck junto con Einstein comenzaron a rodar la pelota en la teoría cuántica temprana.
Referencias
Papeles Annus Mirabilis (efecto fotoeléctrico)
Volumen 2: Los años suizos: escritos, 1900-1909 (suplemento de traducción al inglés) (efecto fotoeléctrico)
