Unidades Adimensionales

George Johnstone Stoney nació el 15 de febrero del año 1826 en Londres. Es un físico y matemático irlandés. Estudió la estructura de la materia, y se dedicó a realizar una primera evaluación del número de Avogadro. En 1874 estableció la hipótesis según la cual la electricidad era creada por unos corpúsculos elementales que llamó electrones, cuya carga intentó calcular.

En 1891, Stoney sugirió un nombre para la unidad fundamental de electricidad, fuese o no una partícula. Sugirió el nombre de electrón (nombre griego del ámbar, resina fósil que adquiere una carga eléctrica negativa al ser frotada con un paño), al analizar fenómenos electrolíticos y que se refería a las unidades de electricidad que un átomo perdía al transformarse en un ión. Stoney identificó las unidades naturales de las cantidades físicas.

En 1897 el físico británico Joseph John Thomson descubrió el electrón, cuya existencia había predicho ya en 1891 su compatriota George Johnstone Stoney.

Stoney falleció el 5 de julio del año 1911.

Sus fórmulas fueron:

Stoney, podemos decir con seguridad, fue el primer que señaló el camino para encontrar lo que más tarde conoceríamos como constantes fundamentales, esos parámetros de la física que son invariantes, aunque su entorno se transforme, ellas, las constantes, continúan inalterables, como sucede, por ejemplo, con la velocidad de la luz c, que sea medida en la manera que sea, esté en reposo o esté en movimiento quien la mide o la fuente de donde parte, su velocidad será siempre la misma, 299.792.458 m/s. Algo análogo ocurre con la Gravedad, G, que en todas partes mide el mismo parámetro o valor: G = 6,67259 × 10^-11 m³ s^-2 Kg^-1. Es la fuerza de atracción que actúa entre todos los cuerpos y cuya intensidad depende de la masa de los cuerpos y de la distancia entre ellos; la fuerza gravitacional disminuye con el cuadrado de la distancia de acuerdo a la ley de la inversa del cuadrado.

Profesor de filosofía natural (así llamaban antes a la Física) en el Queen’s Collegue Galway en 1860, tras su retiro se trasladó a Hornsey, al norte de Londres, y continuó publicando un flujo de artículos en la revista científica de la Royal Dublín Society, siendo difícil encontrar alguna cuestión sobre la que no haya un artículo firmado por él.

 Stoney recibió el encargo de hacer una exposición científica del tema que el mismo eligiera para algún fenómeno físico que él mismo eligiera para el programa de la reunión de Belfast de la Asociación Británica. Pensando en que tema elegir, se dio cuenta de que existían medidas y patrones e incluso explicaciones diferentes para unidades que median cosas distancias o fómeno: Se preguntaba la manera de cómo definirlos mejor y como interrelacionarlos. Vio una oportunidad para tratar de simplificar esta vasta confusión de patrones humanos de medida de una manera tal que diese más peso a su hipótesis del electrón.

En tal situación, Stoney centró su trabajo en unidades naturales que transcienden los patrones humanos, así que trabajó en la unidad de carga electrónica (según su concepto), inspirado en los trabajos de Faraday como hemos dicho en otras ocasiones.

En su charla de la Reunión de Belfast, Stoney se refirió al electrón como el “electrino” como hemos comentado antes. También, como unidades naturales escogió G y C que responde, como se ha explicado, a la Gravedad Universal y la velocidad de la luz en el vacío.

Faraday en su taller donde realizó miles de experimentos

En su charla de la Reunión de Belfast, Stoney se refirió al electrón como el “electrino” y dio el primer cálculo de su valor esperado. Demostró que el trío mágico de G, c y e podía combinarse de una manera, y sólo de una, de modo que a partir de ellas se creaban una unidad de masa, una unidad de longitud y una unidad de tiempo. Para la velocidad de la luz utilizó un promedio de las medidas existentes, c = 3 × 10⁸ metros por segundo; para la constante de gravitación de Newton utilizó el valor obtenido por John Herschel, G = 6,67259 × 10-¹¹ m³ s^-2 Kg^-1, y para la unidad de carga del “electrino” utilizó e = 10^-20 amperios.

Estas fueron las inusuales nuevas unidades que él encontró, en términos de las constantes e, c y G, y en términos de gramo, metros y segundos:

                                                                                 Tuvimos que aprender de lo pequeño para comprender lo muy grande

Stoney señaló el camino que más tarde, siguió Planck para elaborar sus unidades y, entre ambos, nos han llevado al Universo de lo infinitesimal que, no por pequeño es menos importante, tanto es así que, estas unidades son las que marcan el límite de nuestras teorías actuales, no podemos ir más allá de su límites. Así resulta ser, por ejemplo con la Teoría M que, necesitando de la energía dee Planck para su verificación, no la tendremos ni ahora ni en muchas generaciones venideras.

Estas son cantidades extraordinarias. Aunque una masa de 10^-7 gramos no es demasiado espectacular – es similar a la de una mota de polvo las unidades de longitud y tiempo de Stoney eran muy diferentes de cualquiera que hubieran encontrado antes los científicos.

Eran fantásticamente pequeñas, rozando lo inconcebible. No había (y sigue sin haber) ninguna posibilidad de medir directamente tales longitudes y tiempos. En cierto modo, esto es lo que se podría haber esperado. Estas unidades no están construidas deliberadamente a partir de dimensiones humanas, por conveniencia humana o para utilidad humana.

Están definidas por la propia fábrica de la realidad física que determina la naturaleza de la luz, la electricidad y la Gravedad. No se preocupan de nosotros. Stoney triunfó de un modo brillante en su búsqueda de un sistema de unidades sobrehumanas.

En otra oportunidad, hablaremos de las unidades de Planck.

emilio silvera

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