Nous sommes en 1894, le jeune Max Planck, alors âgé de 36 ans, reçoit une mission émanant des industriels de l’éclairage électrique et de la Physikalisch-Technische Reichsanstaldt (Institut Impérial de Physique et Technologie de Berlin).

L’industrie allemande cherchait à optimiser l’efficacité des lampes à incandescence, les théories existantes ne parvenant pas à expliquer correctement le spectre complet du rayonnement thermique.

Le spectre électromagnétique se compose de :

• Ultraviolet : émis par les objets très chauds

• Lumière visible : comme un métal chauffé au rouge cerise

• Infrarouge : majoritaire à température ambiante

• Micro-ondes : émises par les objets plus froids

Pour réaliser ces calculs à l’époque, 3 lois étaient utilisées :

• La loi de Stefan-Boltzmann

• La Loi de Wien

• La Loi de Rayleigh-Jeans

Cependant, aucune de ces lois ne permettait d’expliquer le comportement observable du rayonnement thermique du spectre. Plus préoccupant encore, l’application de la loi de Rayleigh-Jeans sur les courtes longueurs d’onde conduisait à ce que l’on nommait « la catastrophe ultraviolette » : l’énergie augmentait de façon indéfinie avec la diminution de la longueur d’onde, ce qui était physiquement impossible.

Max Planck aborda cette problématique avec la vision classique de la physique, selon laquelle l’énergie était émise de façon continue, comme l’eau coulant d’un robinet.

Imaginez un toboggan : en physique classique, l’énergie était censée « glisser » de manière continue, sans interruption.

Malgré son acharnement mathématique pour résoudre ce problème de façon classique, les résultats menaient invariablement à la catastrophe ultraviolette. C’est alors que Planck fit ce qu’il qualifia lui-même « d’acte de désespoir » : et si l’énergie n’était pas émise de façon continue, mais par « paquets » ?

Pour reprendre notre analogie, imaginons maintenant un escalier plutôt qu’un toboggan : l’énergie ne peut exister qu’à certains niveaux précis, comme les marches d’un escalier.

Cette intuition donna naissance à la célèbre équation : E = hν

Où :

• E désigne l’énergie d’un quantum (ou photon)

• h est la constante de Planck (6,626 × 10^-34 joules-secondes)

• ν représente la fréquence d’onde (en Hertz)

Cette équation signifie que l’énergie ne peut être émise ou absorbée que par « paquets » discrets, dont la taille dépend de la fréquence. C’est comme si la nature ne permettait que certaines valeurs d’énergie, comme un escalier ne permet que certaines hauteurs.

Cette découverte était révolutionnaire car elle remettait en question notre conception fondamentale de la nature : contrairement à notre expérience quotidienne où tout semble continu (comme verser de l’eau), au niveau microscopique, l’énergie se comporte de manière discontinue, par « sauts » quantiques.

En 1905, Albert Einstein s’appuya sur cette théorie pour expliquer l’effet photoélectrique, démontrant que la lumière se comportait comme des particules (photons) plutôt qu’uniquement comme une onde. Cette application concrète de la théorie de Planck lui valut le prix Nobel en 1921, et pas pour sa théorie de la relativité comme on le croit souvent.

La constante de Planck (h) est devenue l’une des constantes fondamentales de la physique, marquant la frontière entre le monde classique que nous observons quotidiennement et le monde quantique qui régit l’infiniment petit. Cette découverte a ouvert la voie à de nombreuses technologies modernes, des LED aux ordinateurs quantiques, prouvant une fois de plus que les équations peuvent être plus profondes que ce que leurs créateurs imaginaient initialement.

Comme vous le savez, je fais partie de ceux qui aiment mettre en perspective la vie des individus et leurs actes ou découvertes.

Max Planck a toujours eu des idéaux de justice et des valeurs morales. Contre les oppressions et les fascistes en tout genre, c’est naturellement qu’il se positionna contre le nazisme, prenant la défense de collègues d’origine juive par exemple.

Père de 5 enfants, un seul lui survivra cependant.

Planck a réussi à transmettre ses valeurs. Il eut 2 jumelles qui moururent respectivement en 1917 et 1919 de complications d’accouchement.

Il perdit son fils Karl le 26 mai 1916, lors de la bataille de Verdun.

Et son fils Erwin fut exécuté par les nazis en 1945 pour avoir participé au complot du 20 juillet ayant pour objectif l’assassinat d’Hitler.

Seul son dernier fils d’un second mariage, Hermann, survécut jusqu’en 1954 ; il participa à la campagne de Russie.

Malgré ces pertes tragiques, il a continué son travail scientifique, montrant sa force de caractère exceptionnelle.

Planck était également doté d’une sensibilité artistique et cela depuis sa plus tendre enfance.

Pianiste accompli, il a longtemps hésité entre la physique et la musique. Tel Holmes avec son violon, Planck mettait de l’ordre dans ses idées grâce à la pratique musicale.

Le sport avait également une place non négligeable dans sa vie via la pratique de l’alpinisme qu’il pratiquait dans les Alpes.

Sa maison était un lieu de rencontres intellectuelles où il recevait de nombreuses personnalités dont Albert Einstein avec qui il aimait jouer de la musique.

Comme vous le voyez, Planck était un individu de valeur et d’exemplarité, sa vie personnelle n’a rien à envier à son excellence professionnelle.