Max Planck: O pai da teoria quântica

Uma infância em uma família intelectual

Nasceu em 23 de abril de 1858 em Kiel, no ducado de Holstein (então sob domínio dinamarquês), Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947) cresceu em uma família de intelectuais e juristas. Seu pai, Julius Wilhelm Planck, era professor de direito constitucional, e seu avô, Gottlieb Jakob Planck, era teólogo.

Trajetória educacional:

• 1867-1874: Estudos secundários no Maximiliansgymnasium de Munique
• 1874-1877: Estudos de física na Universidade de Munique
• 1877-1878: Estudos na Universidade de Berlim sob a direção de Hermann von Helmholtz e Gustav Kirchhoff
• 1879: Defendeu sua tese de doutorado sobre o segundo princípio da termodinâmica
• 1880: Obteve sua habilitação com uma tese sobre os estados de equilíbrio dos corpos isótropos

A revolução quântica (1900)

Em dezembro de 1900, Planck apresentou sua teoria revolucionária do quantum de ação à Sociedade Alemã de Física:

• Problema resolvido: a "catástrofe do ultravioleta" na radiação do corpo negro
• Hipótese: a energia não é emitida de maneira contínua, mas em pacotes discretos (quanta)
• Fórmula de Planck: \( E = h\nu \) onde \( h \) é a constante de Planck (\( 6.62607015 \times 10^{-34} \) J⋅s)
• Lei de Planck para a radiação do corpo negro: $$ B_\nu(T) = \frac{2h\nu^3}{c^2} \frac{1}{e^{h\nu/kT} - 1} $$

Esta descoberta marca o nascimento da física quântica e lhe valeu o Prêmio Nobel de Física em 1918.

Contribuições maiores para a física

1. Termodinâmica

Antes de seus trabalhos sobre os quanta, Planck fez contribuições fundamentais à termodinâmica:

• 1879: Tese sobre o segundo princípio da termodinâmica
• 1882: Conceito de irreversibilidade nos processos termodinâmicos
• 1897: Trabalhos sobre a entropia e sua interpretação estatística
• Desenvolvimento da noção de potencial termodinâmico

2. Teoria quântica

Após sua descoberta de 1900, Planck desenvolveu mais a teoria quântica:

• 1906: Introduziu o conceito de quantum de ação como constante fundamental
• 1908: Formulou a hipótese dos quanta de luz (precursor dos fótons)
• 1911: Primeira Conferência Solvay sobre a teoria quântica
• 1913: Apoiou os trabalhos de Niels Bohr sobre o átomo de hidrogênio

3. Filosofia da ciência

Planck também se interessou pela filosofia da ciência:

• Reflexões sobre a natureza da realidade física
• Debates com Einstein sobre o determinismo e o indeterminismo
• Obras sobre a relação entre ciência e religião
• Conceito de "realidade física" independente do observador

Carreira acadêmica e compromissos

Trajetória profissional:

• 1885-1889: Privatdozent (professor particular) na Universidade de Munique
• 1889-1892: Professor associado na Universidade de Kiel
• 1892-1926: Professor de física teórica na Universidade de Berlim
• 1912-1938: Secretário perpétuo da Academia Prussiana de Ciências
• 1930-1937: Presidente da Sociedade Kaiser Wilhelm (precursora da Sociedade Max Planck)

Compromissos científicos e sociais:

• Promoção da pesquisa fundamental na Alemanha
• Apoio a jovens físicos (incluindo Einstein, Bohr, Heisenberg)
• Resistência discreta ao regime nazi (proteção de colegas judeus)
• Reconstrução da ciência alemã após a Segunda Guerra Mundial

Vida pessoal e provações

A vida de Planck foi marcada por provações pessoais:

• 1909: Morte de sua primeira esposa Marie Merck (falecida no parto)
• 1916: Morte de seu filho mais velho Karl na Batalha de Verdun
• 1917: Morte de suas filhas gêmeas Emma e Grete por tuberculose
• 1944: Destruição de sua casa nos bombardeios aliados
• 1945: Morte de seu segundo filho Erwin, executado por sua participação na conspiração contra Hitler

Apesar dessas tragédias, Planck permaneceu ativo cientificamente até sua morte em 4 de outubro de 1947 em Gotinga.

Legado científico

O legado de Planck é imenso:

• Fundador da física quântica, base de:
  • A mecânica quântica
  • A física atômica e molecular
  • A física do estado sólido
  • A física de partículas
• Homenagens póstumas:
  • A constante de Planck \( h \) leva seu nome
  • A Sociedade Max Planck para o avanço das ciências
  • A Medalha Max Planck de física teórica
  • Asteroide (1069) Planckia
  • Satélite Planck da ESA (2009-2013) para o estudo do fundo cósmico de micro-ondas

Einstein disse sobre Planck: "Ele era um homem para quem a verdade científica era mais preciosa que qualquer outra coisa, e cuja personalidade não poderia ser abalada por dificuldades externas."