L'ipotesi di Planck
In presenza di
tutti questi gravi insuccessi teorici, Max Planck, fig.(5-b) che fin dal 1889 aveva iniziato anche lui lo studio
teorico della radiazione di corpo nero, pensò che fosse più saggio ripiegare su
un programma più modesto: invece di partire dalle teorie per arrivare ad una
formula dell'irraggiamento da confrontare con l'esperienza, partire dai dati
sperimentali, già abbondanti e che continuavano ad accumularsi, tradurli in una
formula empirica e, da questa tentare l'interpretazione teorica. Dal punto di
vista matematico fece in modo che le equazioni di Wien e di Lord Rayleigh, le
quali erano ben verificate rispettivamente per piccole e grandi lunghezze
d'onda, si condensassero in un'unica espressione. Inoltre fece in modo che, al
contrario della previsione classica, la quale asseriva che l'energia aumentasse
all'infinito col diminuire della lunghezza d'onda, secondo la legge:
Planck sostitui
l'integrale di Lord Rayleigh con una somma discontinua di elementi raggruppati
in modo che il suo valore rimanesse sempre finito. A parte questa libertà, il
lavoro di Plank continuò rispettando scrupolosamente tutte le leggi ed i
formalismi della fisica classica. Trovata questa nuova formula empirica Plank
dovette attribuire un significato ad una particolare costante che vi compariva,
da lui chiamata quanto elementare
d'azione. Questa costante o era una grandezza fittizia, ed allora tutta la
deduzione della legge di irradiazione era illusoria in linea di principio e non
rappresentava nient'altro che un giochetto di formule privo di contenuto,
oppure la deduzione della legge d'irradiazione poggiava su di un reale pensiero
fisico, ed allora il quanto d'azione doveva avere un'importanza fondamentale in
fisica, ed annunciava qualche cosa completamente nuova ed inaudita che pareva
destinata a rivoluzionare il nostro pensiero fisico, basato fin da Leibniz fig.(16-b) e Newton, sulla continuità di
tutti i rapporti causali. Questa cosa di veramente inaudito consisteva
nell'ammettere che ogni risuonatore lineare vibrante nella cavità del corpo
nero potesse emettere soltanto in maniera discontinua, per quanti, cioè liberando grani di energia pari a:
dove 
è uguale alla frequenza
propria dell'onda elettromagnetica assorbita o emessa e h è una costante, chiamata da Planck quanto d'azione e successivamente denominata costante di Planck, il cui valore attualmente universalmente
riconosciuto uguale a 
.
Planck, cui toccò
in sorte di proporre la teoria fisica più rivoluzionaria dei nostri tempi, non
aveva affatto la stoffa del rivoluzionario. Egli era uno spirito essenzialmente
conservatore, al quale i buoni studi storici avevano anche insegnato il valore
della tradizione e i pericoli di creare improvvisi vuoti nel processo storico.
Guidato da questi orientamenti mentali affermò che la sua teoria prevedesse
emissioni e assorbimento discontinui, per mezzo di quanti, ma radiazione
continua. Fu Einstein che nel 1905 propose di rompere definitivamente con la
fisica classica e di postulare un'individualità propria per gli elementi
d'energia, ossia affermare che il campo elettromagnetico era fisicamente
costituito da quanti, i quali furono in futuro battezzati da Arthur Holly
Compton, fig.(7-b) fotoni. A dare
manforte all'interpretazione einsteniana contribuirono due importanti fenomeni
fisici recentemente studiati: l'effetto
fotoelettrico e l'effetto Compton.
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