La aurora de la física

Capítulo 1

La aurora de la física

Es muy difícil rastrear el origen de la ciencia física, tan difícil como rastrear el origen

de muchos grandes ríos. Unas cuantas pequeñas fuentes que burbujean bajo el

verde follaje de la vegetación tropical o gotean bajo las verdes cubiertas de musgo

en el estéril país septentrional; unos cuantos arroyos que descienden alegremente

por las laderas de la montaña y se reúnen para formar riachuelos que a su vez se

juntan y forman corrientes bastante grandes para merecer el nombre de "río". Los

ríos se hacen cada vez mayores, alimentados por numerosos tributarios, y,

finalmente, se convierten en poderosas corrientes —sea el Mississippi o el Volga, el

Nilo o el Amazonas— que vierten sus aguas en el océano.

Las fuentes que dieron origen al gran rio de la ciencia física estaban diseminadas

por toda la superficie de la Tierra habitada por el homo sapiens, es decir, el hombre

pensante. Parece, sin embargo, que la mayoría estaban concentradas en la punta

sur de la península balcánica, habitada por el pueblo que ahora llamamos los

"antiguos griegos" o al menos así nos parece a los que heredamos la cultura de

estos primeros "intelectuales". Es interesante labor que, mientras otras naciones

antiguas, como Babilonia y Egipto, contribuyeron en gran medida al temprano

desarrollo de las matemáticas y la astronomía, fueron completamente estériles

respecto al desarrollo de la física. La explicación posible de esta deficiencia, en

comparación con la ciencia griega, es que los dioses de Babilonia y Egipto vivían

arriba, entre las estrellas, mientras los dioses de los antiguos griegos vivían en una

elevación de sólo unos 10.000 pies, en la cima del monte Olimpo y, por tanto,

mucho cerca de los problemas de tejas abajo. Según una legenda, el término

“magnetismo" proviene del nombre de un pastor griego, Maguno que quedó

sorprendido al observar que el regatón de hierro de su bastón era atraído por una

piedra (mineral de hierro magnético) que había en el borde del camino.

Análogamente el término "electricidad" proviene de la palabra griega hλεκτρον

(ámbar), a causa de que tal vez otro pastor helénico, al tratar de pulir un trozo de ámbar frotándolo sobre la lana de una de sus ovejas, observó que poseía la

misteriosa propiedad de atraer pequeños trozos de madera.

1. La ley pitagórica de las cuerdas

Mientras que estos legendarios descubrimientos difícilmente encontrarían base para

un litigio legal sobre la prioridad, el descubrimiento del filósofo griego Pitágoras, que

vivió a mediados del siglo VI antes de Cristo está bien documentado. Convencido de

que el mundo está gobernado por los números, investigó la relación entre las

longitudes de las cuerdas en los instrumentos musicales que producen

combinaciones armónicas de sonidos.

Figura 1. Ley pitagórica de las cuerdas

A este propósito empleó el llamado "monocordio", es decir, una sola cuerda cuya

longitud se puede variar y someter a diferentes tensiones producidas por un peso

suspendido a su extremo. Usando el mismo peso y variando la longitud de la

cuerda, vio que los pares de sonidos armónicos se producían cuando las longitudes de la cuerda estaban en relaciones numéricas sencillas. La razón de longitud 2:1

correspondía a lo que hoy llamamos "octava'"; la razón 3:2 a una "quinta", la razón

1:3 a una "cuarta". Este descubrimiento fue probablemente la primera formulación

matemática de una ley física y se puede muy bien considerar como el primer paso

en el desarrollo de lo que boy conocemos como física teórica. En la moderna

terminología física podemos formular de nuevo el descubrimiento de Pitágoras

diciendo que la frecuencia, e s decir, el número de vibraciones por segundo de una

cuerda determinada, sujeta a una tensión dada, es inversamente proporcional a su

longitud. Así, si la segunda cuerda (Figura 1 b) es la mitad de larga que la primera

(Figura 1a), su frecuencia será dos veces mayor. Si las longitudes de las dos

cuerdas están en la proporción de 3:2 ó 4:3, sus frecuencias estarán en la

proporción de 2:3 ó 3:4 (Figura 1 c, d). Como la parte del cerebro humano que

recibe las señales de los nervios del oído está construida de tal forma que una

sencilla relación de frecuencia como 3:4 proporciona "placer", mientras que una

compleja como 137:171 "desplacer" (hecho que tendrán que explicar los futuros

fisiólogos del cerebro), la longitud de las cuerdas que dan un acorde perfecto deben

estar en una relación numérica sencilla. Pitágoras intentó dar un paso más al

sugerir que, como el movimiento planetas "debe ser armonioso", sus distancias de

la Tierra deben estar en las mismas relaciones que la longitud de las cuerdas (bajo

la misma tensión) que producen las siete notas fundamentales de la lira, el

instrumento musical nacional de los griegos. Esta idea ha sido probablemente el

primer ejemplo de lo que ahora se llama a menudo "teoría física patológica".

2. Demócrito, el atomista

Otra importante teoría física que en la moderna terminología podría ser llamada

"una teoría sin ninguna base experimental" pero que resultó un “sueño que se torna

realidad", fue propuesta por otro griego antiguo, el filósofo Demócrito, que vivió,

pensó y enseñó hacia el año 400 antes de Cristo. Demócrito concibió la idea de que

todos los cuerpos materiales son agregados de innumerables partículas tan

pequeñas que no son visibles por los ojos humanos. Llamó a estas partículas

átomos o indivisibles (atomos) en griego, porque creía que representaban la

última fase de la división de los cuerpos materiales en partes cada vez más pequeñas. Creía que hay cuatro clases diferentes de átomos: los átomos de la

piedra, pesados y secos; los átomos de agua, pesados y húmedos; los átomos de

aire, fríos y ligeros, y los átomos de fuego, fugitivos y calientes. Por una

combinación de estas cuatro diferentes clases de átomos se suponía que están

hechas todas las materias conocidas. El suelo era una combinación de átomos de

piedra y agua. Una planta que crece desde el suelo bajo la influencia de los rayos

solares consistía en átomos de piedra y agua del suelo y los átomos del fuego

procedían Sol. Por esta causa los átomos de madera seca que han perdido sus

átomos de agua pueden arder, desprendiendo átomos de fuego (llamas) y dejando

átomos de piedra (cenizas). Cuando ciertas clases de piedra (minerales metálicos)

son puestas a la llama, los átomos de piedra se unen a los átomos de fuego

produciendo las sustancias conocidas como metales. Los metales baratos, como el

hierro, contienen muy pocos átomos de fuego y, por tanto, parecen bastante

apagados mientras que el oro tiene el máximo de átomos de fuego y, por esta

razón, es brillante y valioso. En consecuencia, si se pudiera añadir más átomos de

fuego al simple hierro ¡se podría obtener el preciado oro!

Un estudiante que dijera todo esto en su examen de química elemental

seguramente sería suspendido. Pero, aunque estos ejemplos particulares de la

naturaleza de la transformación química eran, desde luego, erróneos, la idea

fundamental de obtener un número casi ilimitado de sustancias diferentes, por una

combinación de unos cuantos elementos químicos básicos era indudablemente

correcta y ahora representa el fundamento de la química actual. Sin embargo, tardó

veintidós siglos, desde la época de Demócrito a la de Dalton, en demostrarse su

verdad.

3. La filosofía aristotélica

Uno de los gigantes del antiguo mundo griego fue un hombre llamada Aristóteles,

que se hizo famoso por dos razones: primera, porque era un, verdadero genio;

segunda, porque fue preceptor y más tarde protegido de Alejandro Magno de

Macedonia. Había nacido en el año 384 antes de Cristo, en la ciudad colonial griega

de Estagira, en el mar Egeo; su padre había sido médico de la Corte de la familia

real de Macedonia. A la edad de diecisiete años se trasladó a Atenas y se unió a la escuela filosófica de Platón, siendo un ardiente discípulo de Platón hasta la muerte

de éste en el año 347 antes de Cristo. Después siguió un período de extensos viajes

hasta que por fin regresó a Atenas y fundó una escuela filosófica llamada

"peripatética" que se reunía en el Liceo. La mayor parte de las obras de Aristóteles

conservadas, hasta nuestros días son los "tratados" que probablemente representan

los textos de las lecciones que explicaba en el Liceo sobre diversas ramas de la

ciencia. Son tratados de lógica y psicología, de la que fue el inventor, tratados sobre

ciencia política y sobre diversos problemas biológicos, especialmente sobre la

clasificación

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