Imponderable: el primer modelo estándar de la física

Experientia docet

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Cuando los humanos nos enfrentamos a algo complejo usamos analogías con otra cosa que nos es familiar. Estas analogías cambian con el tiempo y la evolución de la técnica y nuestra familiaridad con nuevos dispositivos. Así, por ejemplo, el funcionamiento del encéfalo humano a mediados del siglo XX se asemejaba a una centralita de teléfonos, mientras que hoy se suele comparar con un ordenador. En el siglo XVIII y a comienzos del siglo XIX las semejanzas se hacían con dispositivos mecánicos en general. Fenómenos tan novedosos como la electricidad o el estudio del calor encontraron pronto acomodo en la analogía con las conducciones de agua.

Esta analogía para la electricidad puede trazarse hasta un momento preciso. En 1729 Stephen Gray descubrió que un hilo empapado conduce la electricidad, por lo que de ahí a asimilar el agente de la electricidad con agua corriendo por una tubería había un paso. Esta analogía se vería completada poco después por la comparación que hizo Benjamin Franklin entre las máquinas que se usaban para generar electricidad (en esta época poco más que cilindros y esferas de cristal que se frotaban, esto es, generadores electrostáticos rudimentarios) y las bombas impulsoras y entre las botellas de Leyden (los primeros condensadores) y los embalses.

Para aquellos que aceptaron la versión de Robert Symmer (1759) de la teoría de Franklin en la que las cargas negativas eran tan reales como las positivas, en la electricidad participaban dos fluidos que, dado que los cuerpos cargados pesados pesaban tanto como los neutros, se asumía que tenían un peso no medible, esto es, eran imponderables. Se iniciaba así la construcción de un modelo, el modelo imponderable, que llegaría al siglo XX.

Con objeto de explicar los fenómenos eléctricos más evidentes, los filósofos naturales adscribieron fuerzas atractivas y repulsivas a las “gotas” de los fluidos eléctricos; repulsivas entre las del mismo fluido y atractivas entre las de fluidos diferentes y entre un fluido y la materia ordinaria. Por otra parte, para dar cuenta de las diferencias en el grado de electrificación o la tensión que presentan los conductores aislados de diferentes formas y tamaños electrificados de la misma manera por la misma máquina, los filósofos atribuyeron una presión a el/los fluido/s y capacidades eléctricas específicas a los conductores. Estos conceptos los desarrollaron Johan Carl Wilcke y Alessandro Volta en la década de 1770.

En paralelo, la mayor parte de químicos y filósofos naturales del siglo XVIII atribuían la acción del calor, como en la electricidad, a una sustancia especial también imponderable que se consideraba que era un fluido expansivo ya que fluía de cuerpos calientes a fríos. También como la electricidad se asumía que sus componentes eran auto-repelentes para explicar la expansión de los cuerpos cuando se calentaban.

Las representaciones habituales del magnetismo y de la luz visible se adaptaron a la perfección a modelos imponderables. Por analogía con la electricidad (un fenómeno ya familiar) el magnetismo vino a considerarse como una fuerza a distancia que surgía de los fluidos magnéticos cuyas partículas seguían las mismas reglas de atracción y repulsión que regulaban las interacciones de los fluidos eléctricos. La principal distinción, a saber, que en el magnetismo no existía nada comparable a los conductores eléctricos, se consideró una cuestión de grado no de clase: los fluidos magnéticos permanecían en las sustancias magnéticas de la misma forma que los eléctricos se quedaban en los aislantes. Franz Aepinus fue el autor de estos paralelismos con cierto detalle en 1759.

En lo que respecta a la luz, su naturaleza corpuscular era la visión predominante basada en la sólida física newtoniana y sus teorías ópticas que atribuían a las partículas de luz con fuerzas de corto alcance por las que interactuaban con la materia para producir los fenómenos de reflexión, refracción e inflexión (difracción).

El impulso definitivo al modelo imponderable fue el descubrimiento por parte de William Herschel en 1800 del calor radiante más allá del extremo rojo del espectro de la luz visible. La luz infrarroja conectaba de forma elegante el calor con la luz ordinaria y, vía las analogías entre el calor y la electricidad, la luz con el magnetismo.

Otros filósofos naturales más especulativos añadían al modelo más imponderables (fuego, llama, flogisto, etc.) a los cinco aceptados generalmente. En cualquier caso, alrededor de 1800 el modelo imponderable se convirtió en el primer modelo estándar de las ciencias físicas. El siglo XIX vería su maduración y cómo el afán por completarlo llevó a una nueva física más allá del modelo estándar. Eso lo exploraremos en una próxima anotación.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Esta anotación es una participación del Cuaderno de Cultura Científica en la XLV Edición del Carnaval de la Física que acoge Cuantos y cuerdas.

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