CONCEPCIONES DE LOS ESTUDIANTES E HISTORIA DE LA CIENCIA: EL CASO DEL CONCEPTO DE VACÍO

CONCEPCIONES DE LOS ESTUDIANTES E HISTORIA DE LA CIENCIA: EL CASO DEL CONCEPTO DE VACÍO

Joan Josep Solaz-Portolés

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1.5.7. El siglo XIX.

Hasta el primer cuarto de este siglo la teoría de la luz con más adeptos era la corpuscular de Newton. Pero, a partir de las investigaciones de Thomas Young (1773-1829) y de Augustin Fresnel (1788-1827), fue mayoritaria la hipótesis del carácter ondulatorio. Young hizo resurgir hacia 1801 la teoría ondulatoria en la interpretación de varias experiencias con la luz, que consideró una vibración longitudinal que se propaga por el espacio lleno de éter. Fresnel (1788-1827) analizó los fenómenos luminosos considerando a la luz como un movimiento vibratorio transversal en el omnipresente éter. Por otro lado, muchos científicos de la primera mitad del siglo XIX aceptaban la identificación, en términos cualitativos, de luz y calor, por lo cual, acabó considerándose éste como un movimiento vibratorio a través del éter.

No obstante, el tratamiento de la luz como vibraciones transversales en el éter exigía a este último tener características de rigidez. Pero, también al mismo tiempo tendría que ser muy poco denso, para permitir el movimiento de los cuerpos celestes y de los átomos. Como posteriormente veremos, tuvieron que pasar bastantes años para zanjar el problema de la existencia y/o necesidad del éter en el espacio para describir los fenómenos físicos.

Para explicar las fuerzas que actúan entre las cargas eléctricas y los imanes, Michael Faraday (1791-1867) imaginó que el espacio intermedio estaba lleno de algún ente que pudiese estirar o empujar. A este ente, que conecta polos magnéticos y cargas eléctricas, lo llamó líneas o tubos de fuerza, y les asignó existencia real. Asimismo, introdujo en la física el concepto de campo, que desempeñaría en momentos posteriores un papel vital. Faraday, en un principio, entendió el campo como un espacio lleno de líneas de fuerza. Después llegó a pensar en el espacio como un campo, un lugar que permite todas las interacciones (gravitatorias, eléctricas y magnéticas), y que el éter no era sino el espacio tal y como él lo entendía. También comprobó que el campo magnético de un imán hace cambiar la orientación del plano de polarización de la luz, lo que le llevó a sugerir que la luz consistiría en vibraciones ondulatorias a lo largo de líneas de fuerza

James Clerk Maxwell (1831-79) trató de poner en forma matemática cuantitativa las ideas de Faraday sobre los fenómenos eléctricos y magnéticos. A partir de la hipótesis de un medio que sirve de soporte al campo electromagnético y llena el espacio, el éter, y de las leyes de la dinámica, dedujo que las interacciones o perturbaciones eléctromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz. De este resultado pudo inferir la identidad de las vibraciones luminosas y electromagnéticas, esto es, que la luz se comporta como una onda electromagnética propagándose en el éter. Cabe señalar, no obstante, que la eliminación posterior del éter como medio en el que se propagan los campos no invalida el resto de la teoría maxweliana.

A finales del siglo XVIII, ya se aceptaba por gran parte de los químicos que aquella substancia que no se descomponia en otras por cualesquiera de los medios fisicoquímicos conocidos, correspondía a un elemento químico. John Dalton (1766-1844) retomó y modificó la vieja hipótesis atómica, y basándose en los datos experimentales que recogía, la relacionó con el concepto de elemento químico. Imaginó a la materia constituída por átomos indivisibles, esféricos, pero los envolvió de una atmósfera de calórico; y sostuvo que los elementos químicos estaban formados por átomos de una misma clase. En cuanto a los gases, suponía que sus partículas están en reposo y sus capas de calórico en contacto. Esto es, no había vacío entre partículas gaseosas.

Otro estudioso de los gases, Amedeo Avogadro (1776-1856), modificó el modelo de gases de Dalton al defender que las partículas de gas sólo tienen una fina capa de calórico y son muy pequeñas frente a las distancia que las separa. De este modo, el volumen que ocupan las partículas gaseosas es mínimo respecto del volumen total del recipiente que las contiene. En definitiva, propone un modelo de gases que deja entrever zonas de espacio vacío, aunque no se pronuncia sobre si es estático o dinámico. Por otra oparte, Avogadro consideró que las partículas de los elementos gaseosos no eran átomos simples, como se venía aceptando hasta el momento, sino un conjunto de dos o más atomos semejantes.

Uno de los primeros científicos que abrió camino a la teoría cinético-molecular de los gases fue James Prescott Joule (1818-89), quien mostró que con la aceptación de una teoría cinética para el calor y de una teoría atómica para la materia, se podía dar cuenta de un amplio abanico de fenómenos físicos de los gases. El ya citado Maxwell, junto a Ludwig Boltzmann (1844-1906) y Rudolph Clausius (1822-88) se encargaron, mediante métodos estadísticos, de dar forma matemática a dicha teoría. Sin embargo, se ha de señalar una cierta resistencia de los científicos de este siglo a asumir que las partículas gaseosas pudiesen moverse libremente en el espacio vacío. Sólo John Herapath (1790-1868) se destacó en este aspecto, proponiendo una teoría cinética que desarrollaba la ideas de Bernouilli.