MÁS HISTORIAS DE LA CIENCIA Y LA NATURALEZA
"La república no necesita científicos"
(Patán anónimo)
Antonio Lorenzo de Lavoisier nació en París en una familia acomodada que le proporcionó una excelente educación. Fue un buen estudiante y se interesó por la "química", palabra que no designa la misma cosa antes que después de él.
Una de sus grandes preocupaciones fue la de la exactitud en las medidas, gracias a ello y a una buena disposición de los experimentos descubrió que el peso (y por lo tanto la masa) de las sustancias que reaccionan es igual que el de las sustancias que resultan. (Principio de conservación de la masa).
"Obedeced más a los que enseñan que a los que mandan". (San Agustín)
Louis Pasteur, es alguien al que deberíamos estar dando gracias todos los días, todos le debemos por lo menos una media de 30 años de vida, ¿alguien en la historia de la humanidad ha hecho tanto por nosotros?.
No fue médico (estudió química), pero demostró la existencia de "gérmenes" en la transmisión de enfermedades dando un nuevo enfoque en la prevención y cura de muchas enfermedades que de otro modo nos habrían matado a muchos de nosotros; descubrió la vacuna contra la rabia (hidrofobia) abriendo el camino de una nueva rama de la medicina y desarrolló procesos para el tratamiento de alimentos y su conservación (pasteurización).
"Las religiones, como las luciérnagas, necesitan de oscuridad para brillar."
Arthur Schopenhauer
El Sol desde la más remota antigüedad, es identificado como una deidad de la que dependemos estrechamente, como fuente de vida, de calor, regidor de los ciclos naturales y, sin ninguna duda, del clima. Los antiguos egipcios lo adoraron como a su principal dios y toda su religión y monumentos están inspirados en él, fueron los primeros en "descubrir", mediante la observación astronómica, el calendario solar y los griegos del Egipto ptolemaico lo usaron para medir el tamaño de la Tierra o la distancia de la Luna (ver histórico de esta sección). El propio Aristóteles consideró al Sol como manifestación de la perfección divina y esta concepción heredada por el cristianismo perduró hasta que la ciencia lo puso en su lugar.
Los chinos (también antiguos) hacia el 28 a.de C., dejaron registrada la observación, hecha seguramente cuando el sol cerca del horizonte y atenuado su brillo por la niebla (niños nunca miréis directamente el Sol), de que había pequeñas manchas en el disco solar, pero de esto no se enteraron en occidente ni tuvo ninguna consecuencia para los chinos. En cambio a comienzos del siglo XVII en Europa en plena discusión sobre la obra de Copérnico que situaba el Sol en el centro del universo, la observación de manchas en el Sol si que tuvo consecuencias.
"Mi único pesar en la vida es no ser otra persona"
Woody Allen.
La luz esta constituida por ondas que vibran a diferentes frecuencia causando así lo que percibimos como colores; el paso lógico siguiente sería preguntarse si hay frecuencias que no vemos (luz oscura).
El calor es una forma de energía y todos sabemos que la luz solar calienta; una vez que Newton estudió la descomposición de la luz blanca en los colores del "espectro", lo siguiente sería investigar que color del espectro producía más calor; el astrónomo William Herschel, experimentó aplicando un termómetro al espectro de la luz, observando que la temperatura iba aumentando desde el violeta al rojo de forma progresiva pero moderada, lo sorprendente fue que más allá del rojo donde ya no se veía luz, el termómetro experimentaba un repentino subidón; de lo que se deduce que al menos antes del rojo (infrarrojo) existe una luz no visible (para nosotros), sucesivamente se fueron identificando ¿rayos¿ no visibles como los ultravioleta, los "x", gamma, catódicos.
Cuando yo, sentado en el aula donde con mucho éxito enseñaba, escuché al astrónomo, qué pronto inexplicablemente me sentí cansado y enfermo, hasta que, levantándome y deslizándome fuera, vagabundeé por mi cuenta en el místico aire húmedo de la noche y, de vez en cuando, contemplé en perfecto silencio las estrellas.
WAL WHITMAN
Pero ¿qué es la luz?; los antiguos griegos pensaban que eran partículas emitidas por el ojo (Platón...) o emitidas por los objetos luminosos (Aristóteles), pero en todo caso partículas.
Newton estudió la naturaleza de la luz, sobre lo que escribió un libro (Optica), experimentó con la refracción de la luz blanca mediante prismas transparentes obteniendo la separación de los colores que la componen (espectro) y analizando la luz de los colores por separado; estudió las propiedades de las lentes y los espejos respecto a la luz, construyendo incluso un nuevo telescopio ¿reflector¿ con espejos cóncavos que evitaban la aberración cromática de las lentes (especie de aura de colores que rodean los objetos luminosos observados a través de lentes). Newton concluyó, y muchos dado su prestigio le siguieron, que la luz estaba constituida de corpúsculos de diferentes tamaños y velocidades que incidían sobre las cosas y nuestros ojos captaban todos aquellos que se reflejaran en dirección a éstos. El problema de los colores lo consideraba como una propiedad secundaria más relacionada con nuestros sentidos que con la naturaleza de la luz.
Sin embargo, ya en 1648 (antes de Newton que sólo tenía 6 años) el padre jesuita Franchesco María Grimaldi hizo pasar la luz por dos orificios situados en dos cartulinas separadas y paralelas de forma que el haz de luz que pasa por el primer orificio queda reducido y luego pasa por el segundo para proyectar sobre una tercera cartulina (esta sin orificio)un círculo de luz, si la luz fueran partículas disparadas que deben acertar a pasar por los dos orificio la imagen de luz debería ser un poco más grande que el diámetro de los orificios (ver ilustración), pero el resultado fue que el círculo de luz era bastante mayor y además a su alrededor se producían zonas claras y oscuras perfilando el círculo de luz en lugar de un límite lineal. Sería más verosímil pensar que la luz se difunde a través de ondulaciones del medio en que se propaga (como las ondas en la superficie de un estanque) lo que explicaría como al pasar por el segundo orificio, éste se constituye en emisor del frente de ondas que al ir ganando en amplitud dispersaría la luz en un espacio mayor y las irregularidades del borde se podrían explicar como interferencias, como cuando un valle de onda coincide con una cresta se anulan (dando oscuridad) o cuando coinciden crestas con crestas se refuerzan.
30-6-2005, 100 años de relatividad.
"Quiero saber cómo creó Dios este mundo"
EINSTEIN
Como decíamos ayer la velocidad de la luz en el vacío ("c") es aproximadamente 300000 km./seg..
Desde la antigua cosmología griega se alude a la existencia del "eter" como el elemento luminífero constituyente del universo supralunar, con la "revolución copernicana" culminada con el llamado universo de Newton se plantea, cuál es el medio a través del cual se propagan las fuerzas que actúan a distancia como la gravedad, el magnetismo o cómo se propaga la luz.
Newton pensaba que el universo estaba lleno de un sutil medio portador de fluctuaciones mediante las que se trasmitían las fuerzas a distancia (la luz pensaba que estaba formada por partículas). Este éter iría con el tiempo frenando los movimientos cósmicos, por lo que era necesaria la intervención de un Dios que de vez en cuando diera cuerda al universo para recuperar su momentum.
Con el desarrollo del conocimiento de la electricidad y el electromagnetismo, con sus "campos" siguió teniendo auge la teoría del éter.
Si realmente existe el éter podría determinarse cual es el movimiento de la Tierra (por ejemplo) respecto a éste y consecuentemente el de los demás astros.
"Hay una razón en la naturaleza de la existencia de cada cosa"
Godofredo Guillermo Leibniz
Normalmente respiramos unas 15 veces por minuto además lo hacen todos los animales del mundo (los acuáticos también) y esto durante más de 3.000.000.000 años. Sabemos que es el oxígeno el principio activo que nos permite obtener energía para vivir, pero ¿cómo es que no se acaba?
La respuesta es gracias a la fotosíntesis, proceso mediante el cual las plantas verdes fabrican sus alimentos y los nuestros, liberando de paso oxígeno libre en la atmósfera que en parte se emulsiona en las aguas para disfrute de los peces y otros animales acuáticos.
La fotosíntesis transforma desorden en orden mediante la incorporación de energía solar. Las plantas fotosintéticas unen moléculas de agua (H2O) con dióxido de carbono (CO2) para formar moléculas complejas de glucosa (C6H12O6). Los animales y las plantas transformamos orden en desorden transformando C6H12O6 en H2O y CO2 y obteniendo la energía para nuestras actividades vitales.
La luz es pues el motor de la vida, y saber la naturaleza de ésta es conocer otro de los componentes fundamentales del Cosmos.
LA G DE GEOTROPISMO, o de manzanas, sandías y melones
"Veo más lejos porque me alzo sobre los hombros de gigantes" Isaac Newton
Sabido es que las plantas, en especial sus raíces, tienen una natural tendencia a crecer hacia el centro de la tierra por el llamado geotropismo positivo, que constituye una respuesta a la atracción de la gravedad. También es sabida la tendencia de otra parte de la planta, el fruto (manzanas, melones, sandías...), cuando ya maduro tiende a caer para así transportar las semillas al suelo y así iniciar de nuevo el proceso.
Se cuenta, y lo afirma el propio Newton, que observando la caída de una manzana, se le ocurrió relacionar la caída de los cuerpos en la superficie de la tierra con el movimiento de la Luna como dos aspectos de un mismo fenómeno, la gravedad, de forma que tanto los fenómenos celestes como terrenales quedan unificados bajo una misma ley natural (el mundo sublunar y el supralunar al fin juntos).
Evidentemente también pasaban por su cabeza o reposaba en su base de datos, los estudios del movimiento de Galileo, las fuerzas a distancia de los imanes estudiadas por Gilbert, los estudios de las trayectorias balísticas de Leonardo, las "cónicas" de Apolonio, las leyes de Kepler y las relaciones entre las órbitas y las distancias, etcétera. Toda esta gente y más pululaba por su pensamiento, lo que reconoce en su frase "veo más lejos porque me alzo sobre los hombros de gigantes".
Mucho más tarde, retado por Robert Hook y animado por Halley (el del cometa) desarrolló sus ideas en los "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" (Principios matemáticos de la filosofía natural, para los pobres alumnos que ya no estudiarán latín). Pero de la gran obra de Newton, vamos a recordar sólo "la fórmula" F=G Mm/d2 .
Tenemos que F es la fuerza ejercida sobre un cuerpo de masa "m" por otro cuerpo "M" separados por una distancia "d". G es una constante y su cálculo es lo difícil.
"Dadme una palanca y un punto de apoyo y levantaré el mundo" Arquímedes (Siracusa 287-212 a. C.)
Cuando Hierón II de Siracusa subió al trono de su ciudad, encargó a un orfebre (platero-joyero) que le fabricara una corona de oro; le entregó una cantidad del preciado metal que le pesaron con suma precisión para evitar posibles picarescas.
El día convenido, el orfebre presento al rey una magnífica corona con un peso que coincidía con la exactitud posible de la época con el peso del oro entregado, por lo que el rey satisfecho pagó los honorarios del platero; sin embargo empezó a correr por la ciudad el rumor de que el joyero había engañado al rey mezclando el oro con otro metal de menor valor; al rey empezó a darle vueltas la corona en la cabeza.
Para salir de dudas mandó llamar al más sabio del lugar, teniendo la suerte de que este fuera Arquímedes famoso por sus conocimientos en física, matemáticas e ingeniería, éste propuso al rey que podría dilucidar si hubiere engaño, destruyendo la corona hasta formar con ella un cubo, de forma que lo pudiera comparar con otro cubo que haría con otra cantidad de oro exacta a la entregada al joyero, mediría las dimensiones de ambos cubos y sin no eran iguales se demostraría la estafa.
"La Filosofía está escrita en este vasto libro que está siempre abierto ante nuestros ojos, me refiero al universo, que no puede ser leido hasta que hayamos comprendido el lenguaje y nos hayamos familiarizado con las letra en que está escrito. Está escrito en lenguaje matemático y las letras son los triángulos, círculos y otras figuras geométricas sin las que es humanamente imposible entender una sola palabra"
Galileo Galilei (De Il Saggiatore)
Eratóstenes midió el tamaño de la Tierra gracias a un hábil modelo lógico-matemático, pero posteriormente su medición fue revisada a la baja, gracias a ello Colón se atrevió a su viaje hacia las indias ya que con los datos reales, tal pretensión hubiera sido imposible.
El siguiente paso sería determinar el tamaño de la Luna. Si consideramos que el Sol está tan lejos del sistema Tierra-Luna, como para que la distancia entre ambos sea casi despreciable, podemos utilizar el fenómeno llamado "eclipse de luna" para comparar el tamaño de ambos astros. En estos eclipses, se proyecta la sombra de la Tierra sobre nuestro satélite, observándose una luz rojiza que baña la Luna (la luz solar refractada por la atmósfera terrestre aparecería como un anillo rojo alrededor del planeta si lo viéramos desde la Luna), después la sombra va tapando la superficie lunar, si calcamos el círculo lunar y la curva que lo tapa en parte, preferiblemente cuando se encuentra a la mitad del tránsito, tenemos una imagen en la cual determinando tres puntos distantes del límite de la sombra, los unimos por dos segmentos y trazamos las mediatrices de dichos segmentos hasta que éstas concurren en un punto, tenemos el centro de una circunferencia que pasa por los tres puntos referidos y nos define el tamaño relativo de la Tierra respecto a la Luna.
El diámetro de la Luna, es una cuarta parte que el de la Tierra, si éste (según el cálculo de Ertatóstenes) es de 12740 km., el de la Luna sería de 3185 km.
Hiparco fue el gran observador de los cielos en la antigüedad , para poder observar los cambios sidéreos fijó en un catálogo estelar las posiciones de 1800 estrellas, discriminando entre 6 órdenes de magnitud.
"¿Cómo ha advenido la razón sobre el mundo?. Por supuesto que de una manera irracional, obra del azar. ¿Habrá que descifrarlo como se descifra un enigma?"
F. Nietzsche
Las seres vivos tienen forma y posiblemente son una de las principales maneras en que los principios geométricos y las relaciones numéricas se nos manifiestan, informando las cualidades de la vida.
Las plantas, evolucionando desde los musgos descubrieron una forma de reparto capaz de llegar a todas partes de forma ordenada, la ramificación.
Si analizamos una planta, desde un punto de vista diferente al de su clasificación biológica y le quitamos las flores, las hojas, y las ramas que sobresalen, tenemos un palo y si es suficientemente recto y de dimensiones adecuadas, una vara.
Un palo, aunque no se conserve como la piedra, ha sido palanca, mango de hacha, lanza o flecha, por lo que ha acompañado al hombre en su urgente conocimiento del mundo en el que vive, hasta que finalmente, pudo usar este instrumento con miras más altas.
Con la agricultura la observación interesada de los cielos para determinar los ciclos de la naturaleza, encontró en nuestro palo un eficaz aliado, para determinar las horas del día y situar con precisión los movimientos en el cielo nocturno. De hecho una vara es un nomon del griego "gnomon"y de ahí viene la palabra astrónomo.
Los egipcios, hábiles en la reconstrucción de los campos tras las periódicas inundaciones del Nilo, y también en la construcción de grandes monumentos, fueron usuarios asiduos de dicho instrumento, al que inmortalizaron en forma de obelisco, y entre otros logros desarrollaron el moderno calendario solar de uso aún hoy en nuestra avanzada civilización (curiosamente ahora en Egipto no).
No inmerecidamente el "bastón de mando" o el "cetro" son símbolos de poder de los que mandan por "designio de los cielos".