De las leyes de conservación (I)

Experientia docet

De las leyes de conservación I

Los sistemas físicos y químicos aislados poseen ciertas propiedades que no cambian como, por ejemplo, la masa, la energía y si, además están en equilibrio térmico, la temperatura. Cuando hablamos de leyes de conservación nos referimos a un subconjunto de estas propiedades que se conservan cuando estos sistemas interactúan; así hablamos de conservación de la masa o conservación de la energía.

Los filósofos naturales hicieron explícitas estas leyes por primera vez en el siglo XVIII. Desde entonces las leyes de conservación han guiado el desarrollo de la teoría en las ciencias físicas. En el camino han estallado conflictos que han resultado ser muy instructivos sobre la identidad de la propiedad conservada y las condiciones de su conservación.

El descubrimiento y empleo de las leyes de conservación puede dividirse en tres etapas que denominaremos descubrimiento (siglo XVIII), primeros resultados (siglo XIX) y simetrías (siglos XX y XXI).

Descubrimiento

El primero de estos conflictos, a principios del XVIII, tuvo como protagonista a la “fuerza” de una partícula o sistema de partículas. Por “fuerza” podía significar la masa m de una partícula multiplicada por su velocidad v (momentum), mv2 ó mv2/2 (vis viva). Colin McLaurin, Gottfried Leibniz y Johann Bernoulli propusieron visiones de la conservación de la “fuerza” basadas en principios metafísicos desarrollados lógicamente y luego expresados de forma matemática. Los datos experimentales se incluían en alguna de las elucubraciones metafísicas. Los ánimos se exacerbaron con la competición organizada por la Academia de Ciencias de París en 1724, no sólo porque diesen a McLaurin como vencedor, sino por la descalificación de Bernoulli.

Prácticamente en paralelo surgió la discusión sobre la conservación del momento angular, que tuvo su momento álgido en 1749, en la que D’Alembert fue gran protagonista como editor de ciencias y matemáticas de la Encyclopédie. Finalmente los seguidores de las posiciones de D’Alembert basaron la mecánica racional en el concepto de velocidad virtual en vez de en el de conservación, para evitar disputas. Las condiciones físicas que separaban y relacionaban el momentum, la vis viva, la energía, la fuerza y demás se clarificaron sólo en el siglo XIX.

Otra propiedad conservada del siglo XVIII fue el peso, que se convirtió una referencia importante en la teoría química con el descubrimiento y la identificación de los distintos tipos de aire. La conservación del peso pasó a ser el fundamento de la química reformada de Antoine-Laurent Lavoisier.

La tercera ley de conservación que dio sus primeros pasos en el XVIII estuvo relacionada con la electricidad estática. La teoría de Benjamin Franklin de la existencia de electricidad positiva y negativa (1747) conservaba la carga de forma explícita y, lo que es más, hizo uso de esta ley para explicar el funcionamiento de la botella de Leyden. Los filósofos naturales posteriores a Franklin que usaban dos fluidos donde Franklin había usado uno, también asumían la conservación de la electricidad, aunque no explícitamente.

La mayoría de las teorías de los demás fluidos imponderables, como la del calórico, la materia sin peso que se suponía que se intercambiaba en los fenómenos del calor, asumían su conservación.

Las leyes de conservación estaban, pues, firmemente establecidas en las ciencias físicas para 1800.

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

4 comentarios

  • Avatar de iñaki

    Las leyes de conservación marcan uno de los puntos indispensables para la comprensión de la física y de la ciencia en general. Generalmente se nos muestran dichas leyes como leyes a aprender «de memoria» sin llegar a comprender y a razonar el porque de dichas leyes. Creo que es interesante conocer la historia de quienes descubrieron e enunciaron dichas leyes y que les movió a estudiarlas.

  • Avatar de Karem Montilla

    me parece interesante que den reseñas sobre los estudios que generaron las diferentes teorias, señalando las bases a partir de estudios metafisicos que estudiaron en profundida, para poder respaldar las teorias y leyes, que siempre se mantendran evolucionando,

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