Pourquoi le métal chauffé rougeoie-t-il, puis blanchit-il ?

Le métal chauffé rougeoie, puis blanchit, parce que sa lueur est une lecture directe de sa température. À température ambiante, un objet rayonne surtout de l'infrarouge invisible. Chauffe-le au-delà d'environ 500 degrés Celsius et il se met à rougeoyer faiblement. Continue, et il ajoute de la lumière orange, jaune, verte et bleue. Toutes ces couleurs mélangées, nos yeux voient le rouge virer au jaune, puis au blanc, puis à un blanc bleuté.

Les physiciens appellent la version idéale de cette lueur le rayonnement du corps noir, un terme inventé par Gustav Kirchhoff en 1860. Son spectre a une fréquence plus intense que les autres, et ce pic monte à mesure que l'objet chauffe. Le problème, c'était la meilleure formule classique. Elle marchait bien aux grandes longueurs d'onde, mais devenait absurde aux courtes. Elle prédisait qu'un objet chaud devrait libérer une énergie sans fin sous forme d'ultraviolet. Rien de tel n'arrive à une braise, donc quelque chose clochait dans la théorie.

Max Planck a trouvé la formule qui marche, mais pas pour la raison que donnent souvent les manuels. Il ne cherchait pas à sauver la physique classique de cette prédiction. Il cherchait une formule qui colle au spectre mesuré, et il en a présenté une en octobre 1900. En décembre, pour expliquer pourquoi elle marchait, il a dû faire une hypothèse qui lui déplaisait : l'énergie n'est distribuée que par paquets fixes, chacun valant la fréquence multipliée par une nouvelle constante, h. Il a plus tard parlé d'un acte de désespoir. Il était prêt, disait-il, à sacrifier ses convictions de physicien.

Ces paquets sont ce qu'on appelle aujourd'hui des photons. Cinq ans plus tard, quelqu'un allait prendre ces paquets de lumière bien plus au pied de la lettre que Planck ne l'avait jamais voulu.