¡La Física! en el siglo XIX

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               La Física, como todo, evoluciona

Simplemente con echar una mirada al siglo XIX, nos podemos percatar de que, ese período fue apasionante la Ciencia y la Tecnología que comenzaron a cambiar de manera acelerada produciendo importantes cambios en nuestra Sociedad, sus usos y sus costumbres.

No es extraño encontrar textos de la época en los que, aquella sucesión imparable de inventos y de muchos descubrimientos, marcarían el desarrollo de una nueva Humanidad.

                                                                                                                                 Faraday y J. C. Maxwell.

Las lecturas de la época dejan a veces traslucir sentimientos de asombro, admiración, desconcierto y, a veces, un poco de temor de todos aquellos avances que parecían sacados de una novela de ciencia ficción.

Sí, queremos mostrar episodios referidos a grandes descubrimientos que, por estas razones, llaman la atención. Claro que, si nos trasladamos mentalmente a aquellos momentos y aquella época, podremos comprender mejor, todas aquellas reacciones entonces desencadenadas que , vistas en perspectiva, son lo que sería de esperar y de una total normalidad.

¿Que sería de nuestro mundo sin las personas que aparecen en esta foto?. Sería difícil nombrar a un físico relevante del siglo XX que no aparezca en ella. Corresponde a la quinta conferencia, año 1927, promovida por el filántropo belga Ernerst Solvay. De los 29 asistentes, 17 ya habían, o lo harían poco después, ganado el premio Nobel (al menos una vez). Schrödinger, Einstein (repite en esta lista), M. Curie, Bohr, Planck, Lorentz, Heissenberg, Pauli… científicos inigualables que cambiaron el concepto del mundo, desde el vasto Universo hasta el pequeño átomo.

Aquellos episodios fueron recogidos en lecturas y manuales de Física del siglo XIX, y, lo mismo que fueron saliendo a la luz (sin orden ni concierto), serán aquí comentados. Lo cierto es que, todo aquello nos trajo consecuencias históricas, sociales y educativas.

En general, el siglo XIX es el de la consolidación de la Física como disciplina autónoma. Se manifiesta en ella un afán por establecer un campo de estudio propio, separándose por un lado de la Química, y por el otro de las matemáticas, a la que ha pertenecido hasta entonces como una rama de la misma: las matemáticas mixtas(óptica, estática, astronomía.

En ese momento la Física comienza a adquirir importancia las distintas ramas del saber. Dos factores contribuyen a ello. El primero, la incorporación de nuevos conocimientos que amplían espectacularmente el horizonte de la disciplina. El segundo, el fundamental: el cambio de orientación con relación al espíritu especulativo que estuvo presente hasta bien avanzado el siglo anterior.

                       Pronto llegarían nuevos conceptos, nuevas teorías

De este modo, la Física asume un enfoque más experimental, al tiempo que dará paso a una utilización creciente de las matemáticas.

Drespretz, en el prólogo de su Física Experimental (1839): “La Física, en el estado á que ha llegado en la actualidad, no tiene de común más que el con la Física llamada escolástica, que los preceptos de Bacón y los ejemplos de Galileo han contribuido felizmente á desterrar de la enseñanza pública.”

La Física de orientación escolástica todavía perdura, especialmente en nuestro país, a principios del siglo XIX. marcar las diferencias, se insiste en que la nueva Física es Física Experimental que se contempla como “ciencia útil” y capaz de incidir con sus aplicaciones en la vida de las personas y en las Sociedades en general.

Aquellos tiempos eran de carruajes que comenzaron a correr sin caballos, máquinas de vapor que “aprovecha la potencia motriz del fuego” que surgieron en Inglaterra del siglo XVIII para sustituir a los animales en el bombeo del agua, cuando ésta inundaba las minas de carbón. La máquina “atmosférica” de Newcomen fue la primera, seguida por la de Watt que mejoró el diseño con un condensador para el vapor, haciéndola mucho más eficiente.

En 1827, el ingeniero francés Marc Seguir inventó la caldera tubular, que obtenía mayor provecho de la fuerza generada por el vapor. Stephenson aplicó sistema a la locomotora The Rocket, que era capaz de transportar 12.942 kilos a 24 km por hora con una pendiente del 2%.

Ninguno de aquellos avances se llevó a cabo con respaldo teórico hasta que aparecen los estudios de Carnot en 1824. En ese nace la termodinámica y a partir de ahí el progreso se dispara.

La Máquina de vapor tiene lugar preferente en los manuales de Física de la época y se describen de manera minuciosa todos y uno de los elementos que intervienen en su funcionamiento. Faltaba sin embargo, la fundamentación teórica, la cual tardaría varias décadas en ser incorporada.

A lo más, los dos únicos principios explicativos que aparecen son la “fuerza elástica del vapor” y “la caída de presión cuando el vapor se condensa”. Claro que, la máquina de vapor adoptó nuevos y más modernos diseños y, de estar fijas en sus lugares de , pasaron a poder desplazarse con la gran ventaja que ello suponía, y, hasta tal punto fue así que, aquella idea del desplazamiento, dio lugar a la llegada del Ferrocarril por una parte y de la Navegación fluvial a vapor por otra, con lo cual, aquello nos llevó en volandas hacia el futuro. Un futuro hasta hacía poco impensable.

“[…] máquinas admirables que lo mismo producen su efecto en puntos fijos, como marchando con una prodigiosa velocidad, ya sobre las barras de hierro, borrando las distancias, ó ya surcando los mares sobre unas tablas, y haciendo vecinos los dos mundos que estos mares separan. (Rodríguez, 1858, p. 320, en su manual de Física general y aplicada a la agricultura y a la industria. Madrid, Aguado (1858).”

Resulta muy curioso en la que eran presentados estos nuevos inventos y las referencias que utilizaban para ello al tratar de transmitir al lector novedades de tal magnitud:

“Igualmente se las ha aplicado á los carruajes que se hacen marchar sin caballerías para transportar cargamentos muy considerables, ó mejor para arrastrar tras de sí un número mayor o menor de carruajes ordinarios cargados de todas las mercancías, ó de otra clase de objetos. (Beudant, 1841, p. 283. Tratado Elemental de Física (3ª Edic.) Madrid, Imprenta de Arias (1841).”

Como vemos, lo era descrito en base a lo ancestral. Se percibe que comienza a producirse cambios de incalculables consecuencias, que hará que el mundo, deje de ser lo que era.

Tras haber pasado desapercibida siglos, la electricidad comienza un desarrollo fulgurante en el siglo XVIII. En ese período se establecen las leyes básicas y surgen las primeras teorías explicativas de los fenómenos conocidos. Coulomb cierra el siglo estableciendo la primera ley cuantitativa e introduciendo la electricidad en el marco de la ciencia newtoniana.

                   La bateria eléctrica de Volta y las primeras ciudades alumbradas

Volta apiló discos de igual tamaño de cobre y de cinc, sólo o con estaño, alternados, que llevan intercalados cada uno de ellos un paño humedecido. Esta “pila de discos” empieza y termina con discos de diferente tipo. Conectando con un alambre los discos situados en los extremos logró que fluyera un flujo eléctrico. Impregnando el paño en determinadas sales la corriente obtenida era mucho mayor.

Así, en el siglo XIX se abre con una aportación de gran trascendencia: la pila de Volta, cuyos efectos “son tan extraordinarios que sin exageración se puede decir que es el instrumento más maravilloso que ha creado la inteligencia humana” (González Chávarri, 1848). La pila amplia el campo de la electricidad incorporando todos los fenómenos relacionados con la entonces llamada “electricidad galvánica”. Poco más tarde, gracias a los trabajos de Oersted y Faraday, aparece otro dominio de inmensas posibilidades: el electromagnetismo. El descubrimiento de la conexión entre corriente eléctrica e imanes va a ser seguida de la puesta a punto de aparatos y máquinas que serán el soporte de la electricidad industrial y marcarán el tránsito hacia la Sociedad contemporánea.

La Electricidad acuña fama de ser un agente físico poderoso y, al mismo tiempo, sorprendente, vistos los fenómenos y efectos que suele protagonizar. Se presenta como capaz de hacer posible todo lo imaginable e inimaginable. Tanto es así que por ejemplo, es capaz de producir luz ¡sin utilizar fuego! Así, los manuales describen la experiencia realizada por Davy en 1801, que mediante una pila de gran de elementos hace saltar un arco de luz cegadora (arco voltaico) entre dos barras próximas de carbón.

Liebherr, en el emplazamiento británico de Sunderland, se decidió por el moderno procedimiento por arco voltaico pulsado, por lo que utiliza sistemas digitales del TransPuls Synergic 5000 de Fronius.

La luz a diferencia de las chispas se mantenían durante un cierto tiempo, pero las barras se iban consumiendo y llegaba un momento en que cesaba el fenómeno. Con base a experiencia se construyeron aparatos destinados a la iluminación, provistos de un complicado sistema que mantenía las distancias de las barras. El arco estaba protegido de las corrientes de aire por un tubo de vidrio.

Otro inconveniente era la duración muy limitada de pilas y baterías, pero a partir de los años 1860 comenzaron a estar operativas las dinamos y problema quedó solucionado.

      No sería justo hablar de la luz sin nombrar a N. Tesla

Poco más tarde, 1880 y gracias a que el espabilado Edison se apropió de las ideas de Tesla, surgió y se impulsó la bombilla de incandescencia, dispositivo durable y de bajo coste de producir luz mediante la corriente. Ha sido el sistema que hemos conocido hasta nuestros días.

Podríamos seguir hasta llegar a lo que hoy es la Fisica, sin embargo, ni el sitio es tan extenso ni el tiempo lo permite.

emilio silvera