El genio cegado por su propia teoría

Fronteras

Nos situamos en 1873. James Clerk Maxwell era uno de los miembros más distinguidos de la Royal Society de Londres, ya que, unos años antes había demostrado que electricidad y magnetismo son dos caras del mismo fenómeno, y que viajan de la mano en forma de onda a la velocidad de la luz. Ese mismo año publicó su magnum opus: el Tratado de Electricidad y Magnetismo, un compendio de todo su trabajo que predecía que la luz es, de hecho, una onda electromagnética.

Pero aquel tratado predecía otro fenómeno quizás más sorprendente: al igual que una masa empuja a otra masa al chocar con ella, las ondas electromagnéticas, por el mero hecho de ser ondas que transportan energía, serían capaces de transmitir movimiento al incidir en un objeto, de empujarlo. No en vano, hoy en día sabemos que este es el principio por el que funcionan las velas solares.

Por aquel entonces, William Crookes, que era químico y un gran experimentador, tenía fama por su gran habilidad creando tubos de vacío: tubos de vidrio de los que se extraía casi todo el aire con diferentes propósitos. De hecho, ha pasado a la historia por ser el creador del tubo de rayos catódicos: un tubo de vacío con dos electrodos que, años más tarde, se utilizó para descubrir los electrones y los rayos-X, e incluso sirvió para inventar el televisor.

Pero a pesar de su habilidad técnica, también tenía fama de no ser muy buen científico. O, al menos, en la Royal Society no estaba muy bien considerado, puesto que, como buen caballero victoriano, era espiritista. De hecho, durante aquel año, el buen hombre se hallaba buscando “fuerzas psíquicas”… Para ello, estaba realizando unas medidas de masa muy delicadas con talio dentro de uno de sus tubos de vacío cuando se dio cuenta de que, cuando el sol incidía en el dispositivo, las medidas salían distintas.

¿Cómo podía ser posible? Crookes lo vio claro: estaba ante una prueba empírica de la teoría de Maxwell. Esto le llevó a concebir el artilugio que conocemos como “molinillo de luz” o “radiómetro de Crookes”. Consta, cómo no, de un tubo de vacío, normalmente en forma de bombilla. En su interior hay unas aspas, con una cara negra y otra reflectante, unidas a un capuchón de vidrio que pende sobre una aguja, para evitar al máximo el rozamiento. Según Crookes, la teoría de Maxwell establece que la luz interactúa de forma diferente con la parte negra y la reflectante, lo que resulta en una fuerza neta que impulsa las aspas. Y lo cierto es que, cuando pones el molinillo a la luz… ¡las aspas giran!

Fuente: Wikimedia Commons

Maxwell recibió el artículo de Crookes que describía el experimento y se quedó maravillado con la elegancia de la prueba de su propia teoría. Alabó su trabajo, perdonando su pasado espiritista, y recomendó su inmediata publicación. Se realizó una presentación del artilugio en la Royal Society por todo lo alto, y las crónicas contaron que “la ciencia había hecho un agujero en el infinito”.

Pero finalmente resultó que uno de los mayores genios científicos de la historia, cegado por su propia teoría, seducido por la supuesta elegancia de la demostración, cayó presa de su propio sesgo. Y es que la teoría electromagnética, efectivamente, establece que la luz interacciona de forma distinta con las caras de las aspas, pero más concretamente dice que la parte reflectante recibe el doble de presión que la parte negra. Y, por tanto, ¡gira al revés!, ¡debería girar para el otro lado!

Ni que decir tiene que, a partir de ese momento, empezó una carrera para investigar el verdadero funcionamiento del molinillo. Entre otras cosas, se vio que, cuando había mucho aire dentro, no giraba; cuando había demasiado poco, tampoco; cuando se enfriaba, giraba en el otro sentido… todo parecía indicar que algo tenía que ver el poco aire que quedaba dentro del tubo de vacío.

Se especuló mucho hasta que Osborne Reynolds, en 1879, dio finalmente con la solución: se trata de un fenómeno denominado transpiración térmica. Resulta que, en las condiciones del tubo de vacío, las poquitas moléculas de aire que quedan en su interior ya no interaccionan entre ellas, lo que se denomina gas enrarecido. La cara negra de las aspas se calienta más que la cara reflectante, porque absorbe la radiación, y así se calienta el aire circundante. Lo que sucede entonces es que el aire frío tiende a trepar por el borde del aspa y pasa al lado caliente, y así se produce un empuje neto hacia el otro lado.

Simulación de la transpiración térmica en un molinillo de luz, por Moritz Nadler

Como epílogo, Reynolds escribió un artículo con esta explicación que revisó… Maxwell de nuevo. Pero Maxwell, quizás herido en su orgullo, decidió paralizar la publicación y escribir su propio artículo para criticar a Reynolds. Entonces Reynolds quiso publicar una crítica de la crítica de Maxwell al primer artículo suyo rechazado. Pero, entretanto, lamentablemente Maxwell murió, y de nuevo Reynolds se quedó sin publicación, esta vez por respeto al recién fallecido. Hoy en día, el molinillo es una baratija que se suele vender en tiendas de museos científicos como curiosidad.

Sobre el autor: Iñaki Úcar es doctor en telemática por la Universidad Carlos III de Madrid e investigador postdoctoral del UC3M-Santander Big Data Institute.

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