Han pasado algunos miles de años desde que los seres humanos vislumbraron que, además de la parte física, también estaba con nosotros, formando un todo, otra más trascendental que era la que generaba los pensamientos y nos permitía viajar más allá y con más rapidez de lo que podía hacerlo la parte material. Es cierto que el proceso ha sido lento y los avances, aunque a veces imperceptibles, han estado ahí siempre en una continuada evolución que, en cada época ha tenido un marcado signo.

Los físicos de la China antigua y de la medieval, por ejemplo, no atisbaron aspecto alguno de la teoría cuántica. Sin embargo, llevaron a cabo experimentos; sus conocimientos eran más empíricos que intuitivos. Quizá debido a esto la física china de otros tiempos es como un espejo de la física clásica de Occidente desde la época de Galileo hasta el comienzo del siglo XX, antes de que empezara la era cuántica. Las técnicas experimentales del mundo antiguo y del mundo medieval tenían que producir lógicamente unos resultados que se enmarcaran en la física clásica. Es cierto que los chinos, nunca elaboraron una teoría dinámica completa como hizo Newton.

Durante la atigüedad, los chinos, babilonios, mayas y egipcios se dedicaron a observar los movimientos planetarios; sin embargo, no fueron capaces de concluir por qué se producían. Más tarde, los filósofos griegos sacaron a la luz dos ideas sobre los elementos que componen el Universo, que se convertirían en algo trascendental. Uno fue el atomismo (postulado por el pensador griego Leucipo en el siglo IV a. C., que sería divulgado por su buen discípulo Demócrito) y otra, opuesta a la anterior, la teoría de los elementos, formulada por Empédocles un siglo antes.

Según algunos especialistas, los chinos antiguos, al igual que Aristóteles, consideraron el universo como algo continuo, y no como un conjunto de átomos. La dualidad del Ying y el Yang, que dominaba la Naturaleza, fue considerada como un movimiento de ascenso y caída, como las crestas y los valles de una onda, vagamente relacionadas con las mareas.

Un escritor chino del siglo  I d. C. dice: “Tras haber alcanzado su punto culminante, el yang se retira cediendo paso al ying; tras haber alcanzado su punto culminante, el ying se retira cediendo paso al yang”. Del mismo modo que las fuerzas básicas oscilan, también los objetos oscilan, individualmente en una red de “influencias mutuas”, reflejando la creencia china en los ritmos inherentes que tiene toda la materia.

El chí, el concepto chino de energía, alma o éter, no estaba formado por partículas, pero actuaba sobre los objetos y los conectaba entre sí. Hay quien ha llegado a decir que, esta influencia, actuaba a grandes distancias, vibrando según los ritmos específicos de la materia tangible y siguiendo la oscilación cósmica del ciclo del ying y el yang.

Los alquimistas chinos del siglo II d. C. utilizaban una expresión que se puede traducir como “polvo brillante de la ventana” -refiriéndose a las motas de polvo que se observan a la luz del Sol-, que era para ellos una metáfora del oro bebible y, al mismo tiempo, reflejaba su concepto de luz como emanación. (Algunos creían que el oro era una forma sólida de la luz solar.) En el siglo XII d. C. Wu Tsheng comentaba: “Si se llega a encontrar el elixir [de la vida], éste será un polvo impalpable como el polvo brillante de la ventana. ‹‹Si dicho elixir (tan lleno de movimiento, energía y vitalidad) se ingiere, irrigará el cuerpo del hombre (mediante un agua que da la vida)››

La estructura del átomo ha sido descubierta por la mente. Por consiguiente, la mente es más sutil que el átomo. Eso que está detrás de la mente, llamémosle el alma individual, es más sutil que la mente misma, es lo que trasciende, lo que siendo inmaterial puede salir del cuerpo y llegar, más lejos que nada en este mundo pudiera llegar nunca.

Las emanaciones luminiscentes se apoderaron de la imaginación de los chinos de la antigüedad y la Edad Media describen la electricidad estática, los organismos fosforescentes, las luces de los pantanos y el espato flúor (que se pone incandescente cuando lo frotamos). Según todos los indicios, los chinos de la dinastía Sung fabricaban fósforos artificiales. Un manuscrito del siglo XI habla de una pintura en la que se representa un buey ‹‹que durante el día aparecía comiendo hierba fuera de una cuadra, pero por la noche parecía estar echado dentro de ella››, un alquimista de la dinastía Song llamado Lu Tsan-Ning explicó que las secreciones de cierta ostra podían mezclarse con pintura para crear colores que sólo se veían en la oscuridad. Esta historia podría parecer fantástica si no fuera porque en 1768 John Canton describió la producción de un sulfuro de calcio fosforescente a partir de conchas de ostras (“fósforo de Cantón”). Cuando se mezcla con otras sustancias químicas, el fósforo puede crear una luminosidad de distintos colores.

Los chinos asociaban con sangre y muerte las luces que aparecían en zonas pantanosas (ignes fatuis p fuegos fatuos), las luces incandescentes que se veían sobre las ciénagas y sobre la materia en descomposición. (Tal vez la noción de ch´i como emanación vital en la sancge humana y también como vapor sugería esta asociación. Los aztecas y los hindúes establecían una relación similar entre la sangre y la energía) El Po Wu Chih (Registro de investigación de las cosas) del siglo II d. C. describe las luces de los pantanos y sugiere una relación entre éstas y la electricidad:

También las luciérnagas tienen luz, como muchos seres abisales en el fondo de los océanos

En pantanos, cuando pasados algunos días llegaba la noche, desde lejos, los lugareños veían el brillo luminiscentes de los muertos. Como ellos le solían llamar.

Estas luces se adhieren al suelo, a los matorrales y a los árboles como las gotas de rocío… los caminantes llegan a verlas a veces; luego se pegan a sus cuerpos y éstos se vuelven luminosos. Cuando intentan quitarlas con la mano, estas luces se dividen en otras innumerables, produciendo un suave crujido, como los guisantes cuando se tuestan…

Hoy en día sucede que cuando alguien se peina el pelo, o se viste o desviste, estas luces acompañan al peine, o aparecen en los botones cuando éstos se atan o se sueltan, acompañadas asimismo por un sonido crujiente.

También las ideas relativas al sonido se basaban en conceptos de onda. Durante los siglos I y II d. C., Wang Chong, en Discursos pesados en la balanza, comparaba la propagación del sonido con las ondas generadas en el agua.

Mucho más tarde, el experto Song Yingxing, que vivió durante la dinastía Ming (1368-1644), afirmaba: “El aire tiene sustancia…Cuando una flecha lo atraviesa, se produce el sonido porque la flecha golpea el aire; cuando se pulsa la cuerda de un instrumento musical, el sonido se produce por vibración…Cuando se arroja una piedra al agua…el lugar donde cae la piedra no es mayor que un puño, pero las ondas se propagan hacia afuera de manera circular. La vibración del aire es lo mismo.

Sí, el aire tiene sustancia y todo lo que con él choque, produce fricción. Lo podemos ver cuando las naves entran en la atmósfera terrestre, cuando los meteoritos quieren llegar hasta la superficie de la Tierra y, en las mismas estrellas figaces.

En China los conocimientos de acústica y sus aplicaciones iban asociados siempre con vibraciones y movimientos ondulatorios. Existe un conjunto de sesenta y cuatro campanas de bronce del siglo V a. C. que ilustra la tecnología china relacionada con la acústica. Desde el punto de vista de la Física, lo más interesante es que cada campana tenía “dos puntos de percusión” que emitían dos notas diferentes, lo cual exigía una distribución asimétrica de la masa (hay explicaciones de tal técnica escritas por el historiador Cheng-Yih Chem.

Más tarde llegaron las exploraciones teóricas. A diferencia de lo que sucedió con la luz y el sonido, los avances chinos, tanto en óptica como en mecánica, se basaban en gran medida en la lógica y la deducción, más que en una teoría armónica. Aquí tendríamos que entrar en la historia de A Mo Zi (c. 450 A. C.) al que se atribuye la fundación de la escuela mohista, un sistema lógico y filosófico del que os hablaré otro día.

Los chinos descubrieron conceptos interesantes sobre la luz y la imagen, el principio de propagación rectilínea y superposición de la luz y, la antigua tecnología china llegó a utilizar el concepto de centro de gravedad, como se refleja en algunos usos conocidos de la dinastía Chin (221-207 a. C.). Las tinajas de agua tenían su peso distribuido de tal forma que se sostenían derechas cuando estaban llenas de agua, pero se volcaban cuando estaban vacías.

Estas y otras muchas curiosidades nos llevan a pensar que, en todas las civilizaciones y en todos los tiempos, nuestras Mentes se fueron desarrollando al observar la Naturaleza con la que evolucionaban a medida que el ritmo del universo lo permitía.

¡La Mente! El misterio continúa.

emilio silvera

[?]

El laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, es posiblemente la institución científica más prestigiosa del mundo.  Desde su fundación, a finales del siglo XIX, el laboratorio ha sido responsable de algunos de los avances más innovadores y trascendentales de todos los tiempos: el descubrimiento del electrón  (1897), el descubrimiento de los isótopos de los elementos ligeros de la tabla periódica (1919), la división del átomo (1919), la revelación de la estructura del ADN (1953) y el descubrimiento de los púlsares (1967).  Desde la creación del premio Nobel en 1.901, más de veinte científicos del Laboratorio Cavendish o formados en él lo han ganado, ya sea en Física o en Química.

Fundado en 1871, el Laboratorio abrió sus puertas tres años después en un edificio neogótico de Free School Lane, que ostentaba una fachada de seis hastiales y una maraña de pequeñas habitaciones conectadas, en palabras de Steven Weinberg, “por una red incomprensible de escaleras y corredores.”

A finales del siglo XIX, poca gente sabía con exactitud a qué se dedicaban los “físicos”.  El término mismo era relativamente nuevo.  En Cambridge, la física se enseñaba como parte del grado de matemáticas.

En este sistema no había espacio para la investigación: se consideraba que la física era una rama de las matemáticas y lo que se le enseñaba a los estudiantes era como resolver problemas.

En la década de 1870, la competencia económica que mantenían Alemania, Francia, Estados Unidos, y Gran Bretaña se intensificó.  Las Universidades se ampliaron y se construyó un Laboratorio de física experimental en Berlín.

Cambridge sufrió una reorganización.  William Cavendish, el séptimo duque de Devonshire, un terrateniente y un industrial, cuyo antepasado Henry Cavendish había sido una temprana autoridad en teoría de la gravitación, accedió a financiar un Laboratorio si la Universidad prometía fundar una cátedra de física experimental.  Cuando el laboratorio abrió, el duque recibió una carta en la que se le informaba (en un elegante latín) que el Laboratorio llevaría su nombre.

Lord Kelvin uno de sus primeros miembros

Tras intentar conseguir sin éxito atraer primero a William Thomson, más tarde a lord Kelvin (quien entre otras cosas, concibió la idea del cero absoluto y contribuyó a la segunda ley de la termodinámica) y después a Hermann von Helmohltz, de Alemania (entre cuyas decenas de ideas y descubrimientos destaca una noción pionera del cuanto), finalmente se ofreció la dirección del centro a James Clerk Maxwell, un escocés graduado en Cambridge. Este fue un hecho fortuito, pero Maxwell terminaría convirtiéndose en lo que por lo general se considera el físico más destacado entre Newton y   Einstein.  Su principal aportación fue, por encima de todo, las ecuaciones matemáticas que permiten entender perfectamente la electricidad y el magnetismo.  Estas explicaban la naturaleza de la luz, pero también condujeron al físico alemán Heinrich Hertz a identificar en 1887, en Karlsruhe, las ondas electromagnéticas que hoy conocemos como ondas de radio.

Maxwell también creó un programa de investigación en Cavendish con el propósito de idear un estándar preciso de medición eléctrica, en particular la unidad de resistencia eléctrica, el ohmio.  Esta era una cuestión de importancia internacional debido a la enorme expansión que había experimentado la telegrafía en la década de 1850 y 1860, y la iniciativa de Maxwell no solo puso a Gran Bretaña a la vanguardia de este campo, sino que también consolidó la reputación del Laboratorio Cavendish como un centro en el que se trataban problemas prácticos y se ideaban nuevos instrumentos.

A este hecho es posible atribuir parte del crucial papel que el laboratorio iba a desempeñar en la edad dorada de la Física, entre 1897 y 1933.  Los científicos de Cavendish, se decía, tenían “sus cerebros en la punta de los dedos.”

                                     Rayleigs

Maxwell murió en 1879 y le sucedió lord Rayleigh, quien continuó su labor, pero se retiró después de cinco años y, de manera inesperada, la dirección pasó a un joven de veintiocho años, Joseph John Thomson, que a pesar de su juventud ya se había labrado una reputación en Cambridge como un estupendo físico-matemático.  Conocido universalmente como “J.J.!, puede decirse que Thomson fue quien dio comienzo a la segunda revolución científica que creó el mundo que conocemos.

                                                                                                                                  Joseph John Thomson

La primera revolución científica comenzó con los descubrimientos de Copérnico, divulgados en 1543, y los de Isaac Newton en 1687 con su Gravedad y su obra de incomparable valor Principia Matemática, a todo esto siguió los nuevos hallazgos en la Física, la biología y la psicología.

Pero fue la Física la que abrió el camino.  Disciplina en permanente cambio, debido principalmente a la forma de entender el átomo (esa sustancia elemental, invisible, indivisible que Demócrito expuso en la Grecia antigua).

En estos primeras décadas del siglo XIX, químicos como John Dalton se habían visto forzados a aceptar la teoría de los átomos como las unidades mínimas de los elementos, con miras a explicar lo que ocurría en las reacciones químicas (por ejemplo, el hecho de que dos líquidos incoloros produjeran, al mezclarse, un precipitado blanco).  De forma similar, fueron estas propiedades químicas y el hecho de que variaran de forma sistemática, combinada con sus pesos atómicos, lo que sugirió al ruso Dimitri Mendeleiv la organización de la Tabla Periódica de los elementos, que concibió jugando, con “paciencia química”, con sesenta y tres cartas en su finca de Tver, a unos trescientos kilómetros de Moscú.

Pero además, la Tabla Periódica, a la que se ha llamado “el alfabeto del Universo” (el lenguaje del Universo), insinuaba que existían todavía elementos por descubrir.

La tabla de Mendeleyev encajaba a la perfección con los hallazgos de la Física de partículas, con lo que vinculaba física y química de forma racional: era el primer paso hacia la unificación de las ciencias que caracterizaría el siglo XX.

En Cavendish, en 1873, Maxwell refinaría la idea de átomo al introducir la idea de campo electromagnético (idea que tomó prestada de Faraday), y sostuvo que éste campo “impregnaba el vacío “y la energía eléctrica y magnética se” propagaba a través de él” a la velocidad de la luz.  Sin embargo, Maxwell aún pensaba en el átomo como algo sólido y duro y que, básicamente, obedecían a las leyes de la mecánica.

El problema estaba en el hecho de que, los átomos, si existían, eran demasiado pequeños para ser observados con la tecnología entonces disponible.

                                             Max Planc, físico alemán

Esa situación empezaría a cambiar con Max Planck, el físico alemán que, como parte de su investigación de doctorado, había estudiado los conductores de calor y la segunda ley termodinámica, establecida originalmente por Rudolf  Clausius, un físico alemán nacido en Polonia, aunque lord Kelvin también había hecho algún aporte.

Clausius había presentado su ley por primera vez en 1850, y esta estipulaba algo que cualquiera podía observar, a saber, que cuando se realiza un trabajo la energía se disipaba convertida en calor y que ese calor no puede reorganizarse en una forma útil.  Esta idea, que por lo demás parecería una anotación de sentido común, tenía consecuencias importantísimas.

Dado que el calor (energía) no podía recuperarse, reorganizarse y reutilizarse, el Universo estaba dirigiéndose gradual e imparable hacia un desorden completo:

Una casa que se desmorona nunca se reconstruye así misma, una botella rota nunca se recompone por decisión propia.  La palabra que Clausius empleó para designar este fenómeno o desorden irreversible y creciente fue “entropía”: su conclusión era que, llegado el momento, el Universo moriría.

En su doctorado, Planck advirtió la relevancia de esta idea.  La segunda ley de la termodinámica evidenciaba que el tiempo era en verdad una parte fundamental del Universo, de la física.  Sea lo que sea, el tiempo es un componente básico del mundo que nos rodea y se relaciona con la materia de formas que todavía no entendemos.

La noción de tiempo implica que el Universo solo funciona en un sentido, hacia delante, nunca se está quieto ni funciona hacia atrás, la entropía lo impide, su discurrir no tiene marcha atrás. ¿No será nuestro discurrir lo que siempre marcha hacia delante, y, lo que tenemos por tiempo se limita a estar ahí?

emilio silvera

[?]