Revolución científica y el ocaso de la Alquimia en el siglo XVII

 

Rolando Delgado Castillo y Francisco Arturo Ruiz Martínez

Universidad de Cienfuegos. 


 

 

 

Contexto y avances en la formalización matemática 

 

La Europa que sirve de escenario al despegue de las ciencias y más particularmente a la Revolución de la Física en la Inglaterra de Isaac Newton (1643 –1727), conformó un complejo panorama político, económico y social.

 

Domina el acontecer político de la primera mitad del siglo, la guerra de los 30 años, (1618 – 1648) resultado de choques de intereses religiosos, políticos y económicos. A partir de la paz de Westfalia, Europa se convierte en un mosaico de estados nacionales que representan el fin del poder del Imperio y del Papado. A la secularización del estado correspondió una secularización del pensamiento que impulsó el progreso de las ideas científicas.

 

Hacia la segunda mitad se destacan los desarrollos de dos modelos políticos:

 

·        El esplendor de la monarquía absoluta de Luis XIV (1643-1715) que cristaliza el liderazgo francés.

 

·        El agitado paisaje de las sociedad inglesa con la guerra civil (1642) que conduce a la instauración y vida de la República de Cromwell (1649-1660), la posterior restauración de los Estuardos, y finalmente la abdicación de Jacobo II (1660 –1688) mediante la Revolución pacífica de 1688.  Esta revolución se considera el hito histórico que inaugura el dominio inglés de los mares, del comercio y de la Revolución Industrial. 

 

En lo económico se producen zigzageos, pero la tendencia expresa un incremento del comercio colonial reflejado en la constitución de las grandes compañías de la Indias en las tres potencias que emergen  como líderes, Holanda, Inglaterra y  Francia. Aparecen las instituciones que prefiguran el naciente capitalismo como la Bolsa de Amberes y la Banca nacional. El transito de la producción artesanal, doméstica, a la manufactura, se traduce en la creación de talleres, se incuban novedosas técnicas y proliferan las profesiones que gestan las propias instituciones de nuevo tipo.

 

No se puede decir que los científicos del siglo mostraron indiferencia por los reconocidos movimientos sociales que bajo el término de Reforma tuvieron lugar. Desde John Neper (o Napier, 1550 -1617) en Escocia hasta Newton en Inglaterra tomaron partido ante los acontecimientos que adoptaron un ropaje religioso. 

 

Es hacia mediados de este siglo que se crean, en los grandes polos de Europa, las primeras sociedades científicas. En 1662 abre sus puertas la famosa sociedad londinense “Royal Society”, uno de cuyos fundadores fue el más importante químico – físico del siglo, el irlandés Robert Boyle (1627 – 1691); poco después, en la próspera Florencia del Ducado de Toscana, comienza sus actividades la Academia de Cimento, actuando como su fundador el célebre físico Evangelista Torricelli (1608 – 1647); en 1666 el ministro de Economía y mecenas del arte y de las ciencias francesas Jean-Baptiste Colbert (1619 – 1683) inaugura la Academia de Ciencias de París,  y cierra el período la fundación de la Academia de Ciencias berlinesa, bajo la inspiración del pionero del cálculo, el matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 - 1716).

 

La aparición de grandes obras filosóficas en el siglo XVII,  repercuten en el camino que toman las Ciencias Naturales. En este marco es necesario destacar la obra del filósofo inglés Francis Bacon  (1561 - 1626). Bacon reclamaba para el trabajo científico la aplicación del método inductivo de investigación en lugar del viejo método deductivo en que se basaba la escolástica y defendía el experimento organizado y planificado como el procedimiento fundamental para conducir la investigación. Sus ideas tuvieron una amplia repercusión, primero en Inglaterra y luego en otros países.

 


Procedencia de la imagen:

The Royal Society. www.royalsoc.ac.uk/

royalsoc/index.html

 

Corresponde a esta etapa un momento singular dentro de la actividad científica: la fundación de las Sociedades que institucionalizan la profesionalización del hombre de Ciencia, posibilitan el intercambio y divulgación de los resultados, e intentan hacer coherente y uniforme el lenguaje naciente de las ciencias. En 1662, se inicia la Sociedad Real  (Royal Society), la Academia inglesa de las Ciencias, que tendría como su presidente  a partir de 1703, durante 24 años  a sir Isaac Newton.


 

 

La etapa de naciente formación en las Ciencias tal vez explique la inclinación abarcadora de los científicos de la época. Los grandes matemáticos incursionan con frecuencia en el campo filosófico, se esfuerzan por explicar los fenómenos en su totalidad, e intentan construir los instrumentos matemáticos requeridos para la formalización de los experimentos en el campo de la Mecánica.

 

La geometría analítica cartesiana, el cálculo diferencial e integral,  y la teoría matemática de la probabilidad constituyeron logros de las matemáticas que sirvieron en lo inmediato para apoyar el despegue de la Mecánica, y en el posterior desarrollo de la descripción matemática de las leyes de los objetos que son abordados.

 

Asombra pensar que ya a la altura de este siglo aparecen los primeros inventos modernos de sistemas mecánicos para efectuar cálculos aritméticos. Existen las pruebas documentales de que el matemático escocés John Neper ya a fines del XVI proyecta diferentes sistemas mecánicos para realizar cálculos aritméticos. Pero Neper alcanza la celebridad por la publicación, apenas tres años antes de morir, de sus tablas de logaritmos neperianos que fueran muy utilizadas en los siglos siguientes.

 

Además, fue Neper uno de los primeros en introducir la moderna notación decimal para expresar fracciones. En el plano social fue seguidor del movimiento de la Reforma en Escocia y años más tarde tomó parte activa en los sucesos políticos promovidos por los protestantes.

 

La invención de los logaritmos fue aprovechada por el matemático inglés William Oughtred (1574 – 1660), quién en 1632 descubrió que al disponer dos reglas juntas con las escalas logarítmicas impresas, y deslizar una regla sobre la otra, podían efectuarse cálculos mecánicamente por medio de logaritmos.  La regla de cálculo fue perfeccionada por en 1671, y se convirtió, con el paso del tiempo, en un instrumento imprescindible para los cálculos aproximados de ingenieros y técnicos. Sólo tres siglos más tarde la calculadora electrónica lo remitió al museo de instrumentos de cálculo.


 

La fijación en la memoria escrita de las prioridades en los descubrimientos, los informes presentados en las recién inauguradas Academias, el afán de alimentar el debate que ofreciera la necesaria luz en los temas investigados, constituyeron fuerzas motrices para  insertar en la matriz del tiempo la publicación de las revistas científicas periódicas. El nacimiento de tales revistas tuvo como escenario histórico el Londres de la Royal Society y el París de la Academié, en fecha de 1665, portando como título “Journal des Scavans” y “Philosophical Transactions”. La última llega hasta hoy como publicación de la Royal Society en dos series. La serie A dedicada a problemas de las ciencias matemáticas, físicas y de las ingenierías y la serie B a los problemas de las ciencias biológicas. 


 

 

 

La escuela de matemáticos franceses encuentra entre sus más altos representantes la monumental obra de René Descartes (1596 - 1650). Descartes nos lega la creación de la Geometría Analítica. Introduce la noción de plano cartesiano y combina el Álgebra y la Geometría de manera que a partir de sus trabajos los problemas geométricos podían resolverse algebraicamente y las ecuaciones algebraicas podían ilustrarse geométricamente. Se asiste así a una de las bases del cálculo moderno y por consiguiente un instrumento esencial para la formalización matemática de los fenómenos físicos.

 

Otro destacado matemático francés, considerado por algunos como el padre del cálculo diferencial,  fue Pierre de Fermat (1601 -1665). Esta afirmación se basa en el desarrollo alcanzado por este doctor en leyes en su obra “Métodos para encontrar máximos y mínimos y tangentes de líneas curvas”. El contacto inicial de Fermat con la comunidad científica parisina se produce precisamente a través de la correspondencia sostenida en 1636 con notables matemáticos de la capital francesa en la cual expone sus criterios sobre supuestos errores cometidos por Galileo al describir la caída libre. De entonces data su relación con Étienne Pascal (1588 – 1651, padre de Blaise) y sus controversias con Descartes que lastimaron el orgullo de este último y provocaron su improcedente reacción para,  haciendo uso de su autoridad, dañar la reputación del desafiante Fermat.

 

Casi veinte años después, en 1654, Blaise Pascal (1623 – 1662), conocedor por su padre de las sobresalientes habilidades de Fermat, le consulta por cartas, sus ideas sobre la probabilidad y de este breve pero fecundo intercambio epistolar quedaron sentadas las bases de la teoría de la probabilidad. Hoy Fermat y Pascal comparten la gloria de ser fundadores de esta disciplina. Una gran resonancia tuvo la teoría de las probabilidades en el desarrollo de las estadísticas matemáticas y sociales.

 

Sin embargo el episodio matemático de mayor trascendencia en este siglo fue el descubrimiento del cálculo diferencial e integral, al cual contribuyeron principalmente matemáticos británicos y franceses, pero que tiene en Newton y Leibniz a sus más brillantes constructores. Es la Física, la ciencia que en todo este período impulsa el desarrollo de la formalización matemática para describir las leyes de los objetos que estudia, en particular el movimiento de los cuerpos bajo un enfoque dinámico. No es casual que, como veremos a continuación, el nacimiento del Cálculo Diferencial estuviera vinculado con necesidades del propio crecimiento de las Ciencias Físicas. 


 La iniciación de René Descartes en el campo de las matemáticas y la Mecánica data de 1618, cuando tenía 22 años, residía en Holanda y era discípulo del científico Isaac Beckman que alimentó sus propósitos de buscar una ciencia unificada de la Naturaleza. Una década después escribió su primer tratado sobre física, Le Monde, ou Traité de la Lumière. Completaba este trabajo cuando conoció del juicio a Galileo y decidió no arriesgarse a publicar. No fue el único que adoptaría esta posición. Esta obra fue publicada, solo en parte, después de su muerte. No obstante en los años treinta

cedió ante la presión de sus colegas y publica en Leiden en 1637  un tratado sobre ciencia conocido como “El Discurso del Método” que incluye tres anexos en uno de los cuales “La Dióptrica” expone sus estudios sobre óptica que culminan con el descubrimiento de la ley fundamental de la reflexión: el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.   Su enfoque a través de la experimentación fue una contribución muy importante y su consideración de la  luz como un tipo de fuerza en un medio sólido preparó el terreno para la teoría ondulatoria de la luz.


 

Existen los registros históricos que dan fe de que Newton escribió en 1671 el “De Methodis Serierum et Fluxionum” conocido como “método de fluxiones” pero este no salió de la imprenta hasta 1736. El análisis newtoniano parte de la aguda percepción de que la integración de una función es el procedimiento inverso a su diferenciación. Produce entonces Newton métodos simples que unificaron técnicas desarrolladas para hallar áreas, tangentes, longitudes de curvas y los máximos y mínimos de las funciones.

 

Por su parte Leibniz había profundizado en el estudio de las Matemáticas sólo a partir de 1672, durante su estancia en París bajo la asesoría de Huygens,  y en los años que siguen avanza rápidamente en la creación de las bases de su versión del cálculo. 1684 marca la fecha de la publicación, en un diario de Leipzig, de su  “Nova Methodus pro Maximis et Minimis, itemque Tangentibus...”. En esta obra, Leibniz ofrece detalles de su cálculo diferencial, introduce la notación d, y las reglas para el cálculo de las derivadas de potencias, productos y cocientes.  Dos años más tarde, en el mismo diario de Leipzig aparecen sus desarrollos sobre el cálculo integral y por primera vez la imprenta reconoce la notación ∫.  Los Principia de Newton aparecieron el siguiente año.

 

Simplificando una multitud de casualidades históricas que pudieron determinar un retraso y que de hecho influyeron en el curso de los acontecimientos (la peste y las guerras locales constituyen dos buenos ejemplos) lo cierto es que la época debió generar  tal herramienta y dos genios de la segunda mitad del siglo integraron los antecedentes y construyeron “el nuevo producto”. Se enfrascaron luego en una larga disputa por la prioridad y la gloria. Con el Cálculo se inicia la alta Matemática y se parte en dos la historia de esta Ciencia.


La primera máquina calculadora fue fabricada en 1623 por el sabio alemán Wilhelm Schickard (1592-1635) como respuesta a una solicitud de Kepler para ayudarlo en sus cálculos.

Desafortunadamente la máquina antes de llegar a Kepler fue consumida por las llamas de un incendio pero las descripciones y diseños encontrados en su correspondencia son suficientemente detalladas para reconocer su autoría.

Aún sin haber cumplido los 19 años, Pascal reinaugura el camino de las invenciones de las máquinas calculadoras. Su máquina  podía sumar y restar  mediante un complejo mecanismo de ruedas dentadas, cada una marcada del uno al diez en su borde. Pascal debió resolver muchos problemas técnicos derivados de la moneda usada en la Francia de la época, una libra contenía  240 unidades (dinares) lo que tornaba el mecanismo mucho más difícil que si la división hubiera sido en 100 unidades. Sin embargo para 1652, casi una década después de su invención, se habían producido 50 prototipos de los cuales unos pocos se habían vendido. La manufactura de la máquina de Pascal cesó este año.   Este capítulo inicial vuelve a Alemania, o mejor decir a Leibniz. Durante una de sus numerosas visitas a Francia, Leibniz conoce una copia de la máquina de Pascal. Cuando él intentó agregar un engranaje extra para formar una máquina con la que podría multiplicar, descubrió lo que se llama hoy el principio del tambor escalonado de Leibniz. Sólo durante el verano de 1674, cuando contó con la ayuda de un relojero parisino, pudo construirse su máquina.   Fue su máquina el modelo de todos los perfeccionamientos mecánicos de calculadoras diseñadas en los tres siglos siguientes antes de aparecer en escena la calculadora electrónica. 



A Leibniz se deben también importantes aportaciones en el campo de las invenciones prácticas tales como el diseño de una máquina superior a la de Pascal que multiplicaba por repetición automática de la suma y dividía por repetición de la resta, y la invención de una máquina para el cálculo de tablas trigonométricas. Leibniz, redescubre el sistema de numeración binario ideado por los chinos 3000 a.C., que posteriormente sería fundamental en el campo de la Informática. 

Mucho menos conocido es su participación en un gran proyecto para la época (1678 – 1679) de desagüe de las minas de las

montañas Harz mediante el  empleo de la  energía eólica e hidráulica para accionar las bombas. Diseñó muchos tipos diferentes de molinos eólicos, bombas, engranajes pero la empresa terminó en fracaso. Se afirma que Leibniz consideró el revés como resultado de la traba impuesta por los administradores y por el temor de los trabajadores de que el progreso tecnológico les costara sus empleos.


Newton ingresó en el Trinity Collage de Cambridge en 1661 con la intención de graduarse en derecho (la misma meta había animado los primeros pasos, en otro contexto, de Descartes y Fermat). Pero hacia 1663 se ve atraído por las obras de Galileo y de Kepler. El cierre de la Universidad en el verano de 1665 con motivo de la peste que asolaba Inglaterra, lo obliga al retorno a su casa natal de Lincolnshire y allí desarrolla una actividad intelectual que   parece despertar su genio científico.

En menos de dos años, (Newton tenía todavía  menos de 25 años),

 comenzó revolucionarios avances en la física y la astronomía y sentó las bases para el cálculo diferencial e integral, varios años antes de su descubrimiento independiente por Leibniz. Muchos años después, hecho ya una leyenda de las ciencias, actuando como presidente de la Royal Society (desde 1703 hasta su muerte) designará una “comisión imparcial” para dirimir su controversia con Leibniz acerca de la paternidad del cálculo infinitesimal, cuya decisión final termina siendo redactado por el propio Newton. Semejante conducta estuvo dictada por su irracional obsesión por la  gloria de su obra.


 

Nuevos instrumentos y revolución en la Astronomía

 

Es también a partir del siglo XVII que se introduce sólidamente en las prácticas de las investigaciones el método experimental, con el cual se conduce una serie de grandes descubrimientos. El propio diseño del experimento físico impulsó el desarrollo de los instrumentos de medición.

 

Los instrumentos que resultan exigencia de la época son diseñados y construidos generalmente por los propios investigadores y generan una vinculación dialéctica entre teoría y práctica que representa el apoyo o rechazo de la teoría preconcebida o significa el nacimiento de la nueva ley sustentada por la data experimental. El propio Galileo estrena su pequeño telescopio de refracción y encabeza la revolución astronómica; Robert Hooke (1635 – 1702) y Christian Huygens (1629 -1695) se disputan el título de mejor mecánico del siglo y pretenden registrar el tiempo con la mayor exactitud posible; Torricelli inventa el barómetro y, al hacerlo, derriba el supuesto principio del “horror vacui”; von Guericke inventa la bomba de vacío con la que se abre un nuevo campo para la experimentación; y, de nuevo Hooke, que perfecciona  el microscopio y descubre un nuevo mundo, e inventa el primer higrómetro, un anemómetro, el barómetro de cuadrante y mecanismos de registros automáticos, que inauguran la meteorología como disciplina científica.

 

La astronomía telescópica tiene en Galileo Galilei a uno de sus fundadores. En alrededor de dos meses, entre diciembre de 1609 y el enero siguiente, Galileo, auxiliado de su estrenado telescopio de refracción hizo más descubrimientos astronómicos que los que nadie había hecho nunca antes. Descubrió las lunas de Júpiter, estructuras alrededor de Saturno, estrellas de la Vía Láctea, los cráteres de la Luna y las fases de Venus. Este último descubrimiento indicaba que este planeta gira alrededor del Sol lo que constituía una evidencia a favor de la teoría copernicana.  Sus hallazgos celestiales aparecen publicados en un pequeño libro “Mensajero Estelar”, editado en mayo de 1610 en Venecia.


Históricamente, la invención del telescopio óptico, que impulsa una verdadera revolución astronómica, se disputa entre varias personas. Hoy se reconoce que la solicitud de la patente del fabricante de espejuelos en la floreciente ciudad holandesa de Middelburg, Hans Lippershey (1570 - 1619) es el registro más temprano de fabricación de un telescopio (1608). Se narra que los chicos de Lippershey jugaban con las lentes desechadas y en estos juegos pudieron apreciar que al colocar dos lentes separadas una de otra a una cierta distancia y apuntar hacia la torre de la Iglesia que divisaban desde el patio ésta parecía acercarse. El descubrimiento sorprendió al padre que de inmediato comprendió el valor de un dispositivo así construido para su uso en el mar. Consultado de su invención al Conde Mauricio de Nassau, éste ordenó mantener en secreto el dispositivo por su valor en el escenario de la guerra.


Cuando Galileo estaba en Venecia en 1609  fue que indagó por el ingenio holandés. Comprendió entonces el valor comercial de este instrumento para los magnates de las embarcaciones de Venecia. Sin disponer de una copia del telescopio emprendió urgentemente la tarea de construir su propio instrumento de observación. Por este tiempo tenía en Padua un taller y con sus ayudantes, Galileo estuvo evaluando diferentes combinaciones de lentes convexos y cóncavos a lo largo de un tubo de plomo. Para el 20 de agosto de 1609  disponía de un tubo de observación con un aumento de 10. Pronto se organizó en Venecia la exhibición pública del instrumento que

pudo ampliar la vista de los buques que entraban en la bahía. Obtuvo entonces los mejores lentes de artesanos de Florencia y les dio un pulido final. Así llegó a construir sus instrumentos con una potencia de x 20. (En la imagen el telescopio de Galileo).


 

Alrededor del descubrimiento de las lunas de Júpiter, quizás se estableció la primera disputa de prioridad en el terreno astronómico. El litigio surge cuando el astrónomo germano Simon Marius (1573-1624), quién había viajado a Praga para aprender las técnicas de Brahe, y luego asistido a la Universidad de Padua,  publicó en 1614 "El Mundo Joviano o Mundus Iovialis descubierto en 1609 mediante el telescopio holandés".  Allí afirma haber hecho las primeras observaciones de las lunas de Júpiter, lo que motivó en 1623 la respuesta airada de Galileo en el "Analizador" acusándole  del robo de su descubrimiento. Sin embargo, Mundus Iovialis contiene otro hallazgo telescópico que no fue nunca cuestionado: el descubrimiento de la Nebulosa de Andrómeda, que por entonces no era resuelta como sistema de estrellas.

 

Nuevos registros astronómicos se suceden y el propio astro rey revela ahora un nuevo fenómeno. Aparecen manchas en su superficie y estas manchas observan un desplazamiento relativo.  En estas primeras observaciones sobre el fenómeno solar participaron notables astrónomos, amén de quién desde 1610 había revolucionado el conocimiento de la bóveda celeste. Galileo reportó la existencia de las manchas solares en su “Discurso sobre cuerpos flotantes” (1612) y, más detenidamente, en “Cartas sobre las manchas del sol” que aparece en 1613.

 

Con fecha de junio de 1611, con antelación suficiente para su presentación en la feria otoñal del libro de Frankfurt, Johannes Fabricius (1587 – 1616), hijo del astrónomo danés  David (1564 -1617), que en 1596  había descubierto la primera estrella variable, escribió un informe sobre las manchas solares impreso en Wittenberg. Al relatar las observaciones hechas, Fabricius no ofrece las fechas de observación ni muestra un esquema del desplazamiento de las manchas, pero defiende la idea de que estas manchas pertenecen a la superficie solar y sus desplazamientos revelan que el sol probablemente rota sobre su eje.

 

Por uno u otro motivo, las conclusiones del breve ensayo de Fabricius se eclipsan por la publicación del brillante astrónomo alemán Christopher Scheiner (1575-1650) en 1612, sobre las manchas solares, en la cual ofrece una medida de la inclinación del eje de rotación de estas manchas respecto al plano de la eclíptica, que se desvía sólo en unos pocos minutos del verdadero valor.  


Christopher Scheiner recibió educación en Colegios Jesuitas y ya en 1610 fungía como profesor de Matemáticas de la Universidad de Ingolstadt.  Por entonces comenzó a hacer cuidadosas observaciones y mediciones de las manchas solares, usando su telescopio como parte de una cámara obscura, según se aprecia en la imagen. Pero las manchas solares entraban en conflicto con la creencia de que los orbes celestiales debían ser perfectamente puros.

Seis años después fue ordenado como sacerdote y ante él se planteó el dilema de que a un cura se le prohibía publicar sus descubrimientos. De sus observaciones dedujo que Mercurio y Venus debían orbitar el sol y de nuevo esto chocaba con las creencias religiosas que debía apoyar. Decidió burlar la censura enviando su trabajo a un amigo que publicó sus cartas bajo un nombre falso y se aseguró de que copias de estas llegaran a manos de Kepler y Galileo. Galileo no vaciló en acusarlo de plagio lo cual constituyó una injusticia histórica. Con esta práctica, Galileo convertía a potenciales aliados en enemigos peligrosos cuando se viera perseguido más tarde por la Inquisición.


 

Convencido de que al menos algunos cuerpos no giraban alrededor de la Tierra, Galileo comenzó a escribir a favor del sistema de Copérnico. En febrero de 1632, luego de 6 años de trabajo, publica su “Diálogo concerniente a los dos sistemas principales del mundo: Ptolemaico y Copernicano”. Desafortunadamente, dentro de las verdades inobjetables a favor del sistema copernicano que la obra defiende, Galileo desarrolla una errónea teoría de las mareas, que ya había sido explicada correctamente por Kepler.

 

En rigor histórico, defender a Copérnico después de la obra de Kepler significaba desconocer la dinámica gravitacional y aceptar la santa circularidad de las revoluciones planetarias, pero resulta incomprensible la invisibilidad de los trabajos de Kepler ante la pupila de Galileo. Poco después de la publicación de la obra, la Inquisición prohíbe su venta y ordena a Galileo presentarse en Roma. Declarado culpable, su obra es considerada herejía y por consiguiente debe cumplir condena que en consideración a su edad se conmuta por arresto domiciliario.

 

En 1634, con casi 70 años y habiendo sido  juzgado como hereje dos años antes, Galileo reaborda y perfecciona las ideas no publicadas en 1590 en "De Motu" sobre los problemas relacionados con los ímpetus, momentos, y centros de gravedad, y escribe sus "Discursos y demostraciones  matemáticas sobre las dos nuevas ciencias". La obra fue enviada clandestinamente a Leiden, Holanda, dónde se publica. En los "Discursos" Galileo desarrolló sus ideas sobre el plano inclinado y más tarde describe un experimento con el empleo del péndulo para verificar su postulado sobre el plano inclinado, que le permite deducir el teorema sobre la aceleración de los cuerpos en caída libre. Allana así, al final de su vida, la construcción de lo que hoy todos reconocen como una parte integrante de la Física: la Mecánica.

 

Más tarde, con los trabajos de Newton se confirmaron y perfilaron estas ideas sobre el principio de relatividad galileano y solo con los trabajos de Einstein, en la Teoría de la Relatividad, se comprendió que este principio es limitado al caso de las pequeñas velocidades de los cuerpos.  


La inmensa figura de Galilei tal vez pueda resumirse para todos los tiempos por su célebre frase: " E pour si muove! " símbolo de la desesperada impotencia ante la ciega intolerancia de la Inquisición. Tenía 69 años cuando fue obligado a abjurar de su obra y se le impusiera la pena de cadena perpetua (condena que fuera conmutada por el arresto domiciliario) pero sus ideas y su pensamiento creativo, no pudieron ser  encerrados y aún publica en 1638 su última obra, que resumiría los resultados sobre el movimiento y los principios de la Mecánica.

En 1992, cuando se cumplían 400 años de la conferencia inaugural del joven profesor de matemáticas en la Universidad de Padua, el primer papa no italiano desde 1523,  Juan Pablo II (1920 - 2005), en nombre de la Iglesia Católica admitió que en el caso de Galileo se habían cometido errores por los consejeros teológicos, pero no reconoció explícitamente que se cometiera una terrible injusticia al condenar a Galileo como hereje por su creencia de que la Tierra rota alrededor del sol. Así declaró cerrado  el caso.


 

 

Antecedentes inmediatos de los Principia

 

Entre 1618 – 1621, Johannes Kepler (1571 -1630) concluye y publica su obra “Epitome astronomiae copernicarnae” que resume su colosal descubrimiento de las  leyes que rigen el movimiento planetario alrededor del sol. La santidad circular de las orbitas de Copérnico queda enterrada ante la evidencia kepleriana de que las orbitas planetarias describen una elipse con el sol en un foco. La segunda ley de Kepler, o regla del área, deja establecido que los planetas no giran con un movimiento circular uniforme sino que se desplazan con mayor velocidad a medida que se aproximan al sol, barren iguales áreas en igual período.

 

La importancia de esta ley reside en sustituir el movimiento uniforme “resultante de una perfección natural” por una uniformidad física (la conservación del movimiento angular), absolutamente acorde con la observación y que abre paso hacia una nueva formalización e interpretación dinámica. La ley de la elipticidad y la ley de las áreas relacionaron el movimiento de cada planeta con el Sol, pero la ley armónica que deduce en 1619 cuando ya está en imprenta su obra “La Armonía del Mundo” integra el movimiento de los planetas en un solo sistema. Los cuadrados de los tiempos empleados en las revoluciones de los planetas son entre sí, como los cubos de sus distancias medias al Sol, lo que está anunciando el nacimiento de la fórmula de la gravitación universal.

 

La función predictiva de la ciencia astronómica  ha sorprendido en toda época a la humanidad. La predicción de los tránsitos de Venus y Mercurio a través del Sol requieren un conocimiento profundo del movimiento orbital de estos planetas interiores y esta tarea fue cumplida por Kepler a inicios del siglo XVII.

 

Entonces, predijo  un tránsito de Mercurio en  noviembre de 1631 y un tránsito de Venus un mes después, sin que la vida le alcanzara para verlos. El tránsito de Mercurio fue observado por primera vez en la historia como una mancha que cruzaba la superficie solar en París, justo el mismo día predicho, por el astrónomo Pierre Gassendi (1592-1655), pero la predicción del tránsito de Venus no pudo constatarse ya que el evento ocurrió en la madrugada cuando aún era de noche en Europa.


Con la muerte en 1601 de Tycho Brahe, su asistente Kepler se convierte en su sucesor en el cargo de Matemático Imperial, y permanece en este puesto hasta 1612. En Praga, Kepler muestra la fecundidad de quién, al finalizar el pasado siglo, abordara los “Misterios del Cosmos” iniciando la profundización de la teoría heliocéntrica. Orientado  al estudio de Marte, le obsesiona una discrepancia entre cálculo y observación detectada en su órbita.  La divisa kepleriana de que «el origen de las discrepancias debe hallarse en nuestras hipótesis iniciales» le conduce a rechazar la   circularidad   de la  órbita  marciana  y  la   uniformidad del 

movimiento planetario.  En 1609 Kepler anuncia en “Astronomía Nova” que el movimiento de Marte describe una elipse teniendo al sol en uno de sus focos y que los radios vectores del planeta barren en tiempos iguales áreas iguales.  El resultado concuerda con los resultados modernos tan exactamente que la comparación tiene que tener en cuenta los cambios seculares en la órbita de Marte desde la época de Kepler.


 

El joven astrónomo Jeremiah Horrocks (1618 - 1641) corrigió los datos reportados por Kepler y auguró que el 4 de diciembre de 1639 sería observado desde Inglaterra un tránsito. Horrocks, no sólo observó el fenómeno celeste sino que, a partir de sus observaciones, dedujo la distancia de la Tierra al Sol en unos 94 millones de km, la más precisa estimación hasta entonces realizada, que hoy se ha calculado en casi 150 millones de km. Su obra Venus in Sole no fue publicada hasta 1662, había muerto 20 años antes, al cumplir los 23 años. Tres siglos después, un tránsito similar de Mercurio a través del sol, serviría para confirmar espectacularmente la teoría de la relatividad.    

 

Hacia 1641, Evangelista Torricelli, quién actúo como asistente de  Galileo en los últimos diez meses de la vida del pisano, había completado buena parte del trabajo que iba a publicar como Ópera Geométrica en 1644. En la segunda de las tres secciones de este libro, bajo el título de "De motu gravium", Torricelli profundiza en el estudio de Galileo sobre el movimiento de proyectiles desarrollando la teoría que describe la trayectoria parabólica de un proyectil lanzado a cualquier ángulo y ofreciendo tablas numéricas para ayudar a los tiradores a encontrar la correcta elevación de sus armas para el alcance del blanco. 

 

En esta obra también demuestra que el flujo de un líquido a través de un orificio es proporcional a la raíz cuadrada de la altura del líquido, resultado ahora conocido como el teorema de Torricelli. Esta fue una de sus sobresalientes aportaciones a la Hidrodinámica, por lo cual ha recibido el título de "padre" de esta disciplina. Además, fue Torricelli la primera persona en crear un vacío sostenido y descubrir el principio del barómetro.  En 1643 propuso un experimento, más tarde conducido por su colega Vincenzo Viviani (1622- 1703), que demostró que la presión atmosférica determina la altura a la cual un fluido se elevará en un tubo invertido sobre el mismo líquido. 

 

El repertorio de nuevas ideas desarrollado por Copérnico, Kepler y Galilei representa el principal arsenal con que cuenta Isaac Newton (1642 – 1727) para su trabajo de axiomatización de la Mecánica. Pero, alrededor de la segunda mitad del siglo y aún paralelamente con el trabajo de Newton, se vienen produciendo progresos notables en la expansión del conocimiento acerca del movimiento de los cuerpos.

 


Galileo no solo desarrolla el tratamiento matemático del movimiento acelerado de los cuerpos en la caída libre, sino que diseñó sus famosos experimentos de cuerpos deslizándose por planos inclinados para comprobar sus resultados matemáticos y, además, para obviar la dificultad que para la época significa la medición de pequeños intervalos de tiempo. Al estudiar el lanzamiento de proyectiles pudo desarrollar las ideas sobre la inercia. También pudo enunciar su famoso principio de relatividad del movimiento, relacionado con la imposibilidad de distinguir si un cuerpo está en reposo o en movimiento rectilíneo y uniforme, con experimentos realizados desde el propio cuerpo.

En forma totalizadora puede afirmarse que, aunque no vinculó sus estudios de la mecánica de los cuerpos en la Tierra con sus ideas sobre el movimiento de los cuerpos celestes, sus investigaciones pulverizan las ideas aristotélicas sobre el movimiento y demuestran la importancia de introducir el método matemático – experimental en las Ciencias Físicas.


 

 


De la correspondencia sostenida en 1632 por el joven asistente Evangelista Torricelli con Galileo queda claro que  se sentía fascinado por la astronomía. Pero, después del juicio seguido contra su maestro, entendió que iba a transitar un camino peligroso y decidió orientar sus estudios hacia otros problemas menos controvertidos. A juzgar por los resultados de su reorientación no perdió la ciencia nuevas contribuciones:   el Teorema de Torricelli se considera la página fundacional de la Hidrodinámica y, en 1643, fue la primera persona en crear un vacío sostenido y descubrir el principio del barómetro.

En 1647 Torricelli contrajo la fiebre tifoidea y, a los pocos días, murió a la edad de 39 años cuando solo había publicado su ópera prima.


 

Siete años después de la creación del barómetro por Torricelli, el gran experimentador alemán Otto von Guericke (1602 - 1686) inventó la  bomba de vacío que, aunque primitiva, proporcionó una importante herramienta para la experimentación. En 1657, Guericke condujo su famosa demostración en la que caballos tirando en sentidos opuestos eran incapaces de apartar dos hemisferios de una esfera en cuyo interior se había evacuado el aire. También demostró que usando un pistón en un cilindro cuando el vacío era creado en un lado de un pistón, la atmósfera podía mover el pistón y una considerable masa a lo largo de una determinada distancia, realizando así un trabajo. Este era el principio básico de trabajo de la máquina de vapor de Newcomen

que construida a principios del XVIII comenzó la transformación del mundo.


 

A poco de la muerte de Torricelli en 1647, Pascal publicaba “Nuevos experimentos concernientes al vacío” que provocó la duda de numerosos científicos de la época. Descartes escribió a Huygens “tiene demasiado vacío en la cabeza”. Pero Pascal continuó sus observaciones que le permitieron descubrir que la presión atmosférica decrece con la altura y le hizo suponer que por encima de la atmósfera existe el vacío. En otro ámbito que lo hermana con  Torricelli en  el  estudio  de la  Mecánica  de los Fluidos, escribe en

1653 su “Tratado sobre el equilibrio de los líquidos”, en  el  cual explica la ley de Pascal. Este tratado representa una descripción total de un sistema de hidrostática, el primero en la historia de la ciencia. 


 

Por esta época, la Real Sociedad londinense había incluido en su agenda como un tema de investigación, la colisión de los cuerpos elásticos. A esta convocatoria responderían en 1668, con informes o publicaciones de forma independiente, el matemático John Wallis (1616 - 1703), el profesor de astronomía y más tarde brillante arquitecto Christopher Wren (1632 – 1723) y  Huygens. El fruto de estos trabajos apunta al descubrimiento de la primera ley de conservación. En particular, Huygens demuestra experimentalmente que el momento de una dirección fija antes de la colisión de dos cuerpos es igual al momento en esa dirección tras la colisión.

Como una derivación de la ley de la fuerza centrípeta para el movimiento circular uniforme, Huygens comparte con Hooke, Edmund Halley (1656 – 1742) y Wren la formulación de la ley del cuadrado inverso para la atracción gravitatoria. Halley había mostrado que la tercera ley de Kepler implicaba la ley de atracción del inverso del cuadrado y presentó sus resultados en una reunión en la Royal Society en 1684. La discusión sostenida entre Wren, Hooke y Halley en 1684, durante la presentación del informe de Halley en la Sociedad Real, no llegó a demostrar que la ley del inverso del cuadrado implicara órbitas elípticas para los planetas. Halley no dudó en consultar a Newton en Cambridge y allí comprobó que Newton había logrado una solución para este problema, así como para otros, que no tenía intención de publicar.


Los historiadores coinciden que si no fuera por Halley, probablemente, la obra de Newton “Principia Matemática” no hubiera existido. Se reconoce en Halley la devoción que muestra por la obra de su colega, que le aparta de su propio trabajo, y le hace asumir  los gastos de impresión. Esta misión la asume, a pesar de que, con la muerte de su padre, se vio envuelto en asuntos legales, familiares y de propiedad que exigían de su atención. Desde 1695Halley emprendió un cuidadoso  estudio de la  orbita de

los cometas. Se atrevió a rechazar el criterio de Newton sobre el carácter parabólico de las órbitas de los cometas proponiendo que podían describir órbitas elípticas. Utilizando su teoría, calculó que el cometa de 1682 (ahora llamado cometa Halley) era periódico y era el mismo objeto que el cometa de 1531 y 1607. En 1705 publicó la predicción de que volvería en 76 años, indicando que aparecería en diciembre de 1758. Con cierto retraso, se haría observable la trayectoria del cometa, quince años después de la muerte de Halley. 

 

La obra de Newton: la Mecánica.

 

Ya en medio de la epidemia de la peste de 1665, que condujo a la clausura de la Universidad de Cambridge, apenas con  23 años, Newton comprendió que la fuerza responsable de la caída de la manzana era la misma que obligaba a la Luna a girar alrededor de la Tierra: la gravitación universal. Alrededor de 1666 Newton tenía versiones tempranas de sus tres leyes de movimiento. Había descubierto también la ley que permitía calcular  la fuerza centrífuga de un cuerpo que se movía uniformemente en una trayectoria circular. Sin embargo, no tenía una correcta comprensión de la mecánica del movimiento circular. La nueva idea de Newton de 1666 fue imaginar que la gravedad de la Tierra influenciaba a la Luna, contrarrestando su fuerza centrífuga. A partir de su ley de la fuerza centrífuga y de la tercera ley del movimiento planetario de Kepler, Newton dedujo la ley del cuadrado inverso. Pero estos progresos permanecían sin publicar hacia 1686, cuando Halley convenció a Newton de la necesidad de publicar un tratado completo de su nueva física y su aplicación a la astronomía. Un año después salía de la imprenta sus Philosophiae naturalis principia matemática.

 

La resonancia alcanzada por sus Principia no ha sido igualada por ningún otro libro científico. Newton analizó el movimiento de los cuerpos en medios resistentes y no resistentes bajo la acción de fuerzas centrípetas. Los resultados fueron aplicados a los cuerpos en órbita, proyectiles, péndulos, y a la caída libre cerca de la Tierra. Además, demostró que los planetas eran atraídos hacia el Sol por una fuerza que varía con el cuadrado inverso de la distancia y generalizó que todos los cuerpos celestes se atraen mutuamente unos a otros.

 

Una generalización posterior condujo a Newton a la ley de la gravitación universal “... toda la materia atrae a toda la otra materia con una fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos”. La capacidad de su teoría de integrar una amplia variedad de fenómenos  tales como las órbitas excéntricas de los cometas, las mareas y sus variaciones, la precesión del eje de la Tierra, y la perturbación del movimiento de la Luna por la gravedad del Sol,  convertiría con el tiempo a Newton en una leyenda de las ciencias.

 

Sin embargo, en su época, sus teorías no fueron universalmente reconocidas y no pocos  científicos rechazaban la idea de la acción a distancia, y continuaban creyendo en la teoría del vórtice de Descartes, en la que las fuerzas funcionan a través del contacto. Para el propio Newton, esta concepción sólo fue admitida como una necesidad resultante de la observación. La  idea sobre los campos físicos, ejemplo de los cuales es el campo gravitatorio, y de su carácter objetivo, no había sido aún desarrollada.

 

En particular, en el primer libro “El movimiento de los cuerpos” estudia los casos de las llamadas fuerzas centrales del tipo de dependencia con el inverso del cuadrado de la distancia, y la ley de las áreas, enunciada por Kepler, que le permitió establecer su Teoría de la Gravitación Universal y que llevó a las ideas sobre las propiedades inerciales y gravitacionales de los cuerpos medidas a través de las masas. En este primer libro también se trata el caso de los movimientos ascendentes y descendentes de los cuerpos y la teoría sobre el movimiento pendular. Concluye el libro con el estudio del movimiento de los cuerpos pequeños y con la explicación de las leyes de la reflexión y refracción de la luz considerando el rayo luminoso como un haz de pequeñas partículas.


Newton, el genio, fue una personalidad inestable que mostró un enfermizo recelo a la crítica que podrían recibir sus trabajos, motivo por el cual se retrasaba en publicar sus resultados. Ya con 45 años desde su cátedra universitaria se opuso a los designios del Rey Jacobo II  por convertir Cambridge en una institución católica. Esta posición le brindó relaciones con los dirigentes del régimen que sucedió a la Revolución Gloriosa de 1688, y ocupó durante los últimos 24 años de su vida la presidencia de la Royal Society. Sin embargo, desde 1693, tras sufrir una segunda depresión nerviosa, Newton se retiró de la investigación  y  solo intervino en la  controversia  con Leibnitz por la paternidad del

 cálculo infinitesimal. 


 

En el segundo libro “Movimiento de los cuerpos en medios resistentes” analiza el caso de las fuerzas viscosas, dependientes funcionalmente de varias formas, con la rapidez del movimiento de los cuerpos en dichos medios. También incluye la Hidrostática y la Dinámica de los Fluidos, las ondas en medios elásticos y el estudio de los vórtices o remolinos en fluidos. En el tercer libro “El sistema del mundo” presenta sus cuatro reglas para el “razonamiento filosófico” que son:

 

1.  “No se deben admitir otras causas que las necesarias para explicar los fenómenos.”

2.  “Los efectos del mismo género deben siempre ser atribuidos, en la medida que sea posible, a la misma causa.”

3.  “Las cualidades de los cuerpos que no sean susceptibles de aumento ni disminución, y que pertenecen a todos los cuerpos sobre los que se pueden hacer experimentos, deben ser miradas como pertenecientes a todos los cuerpos en general.”

4.  "En la filosofía experimental, las proposiciones sacadas por inducción de los fenómenos, deben ser miradas, a pesar de las hipótesis contrarias, como exactas o aproximadamente verdaderas, hasta que algunos otros fenómenos las confirmen enteramente o hagan ver que están sujetas a excepciones.”

 

Estas reglas tienen un incalculable valor epistemológico para la Ciencia. Las dos primeras están relacionadas con el método de la modelación,  que consiste en esencia en la acumulación de datos de la observación de un conjunto de fenómenos y al extraer lo esencial de ellos, proponer un modelo físico – matemático de esos fenómenos y de los sistemas donde ellos se producen y luego pasar al experimento, diseñado al efecto, para comprobar la validez del modelo.

 

De otro lado, estas dos primeras reglas expresan el pensamiento newtoniano sobre la relación causa – efecto, penetrado por el enfoque determinista emanado de su propia descripción de la Mecánica, pero, sin dudas, y la Ciencia lo ha demostrado plenamente, son válidas estas ideas para los casos de los sistemas macroscópicos. La tercera regla avanza un método para la generalización de las conclusiones científicas, lo que ha sido un poderoso instrumento en manos de la Ciencia.

 

Por último, la cuarta regla hace referencia a la objetividad del conocimiento, si este es levantado sobre una sólida base experimental y, a la vez, permite la adecuada combinación entre el carácter absoluto de ese conocimiento, en un momento histórico determinado, y su carácter relativo en el decursar del tiempo, fertilizando  la idea de lo que más tarde se conoció como el Principio de Correspondencia, que invalida la concepción del relativismo a ultranza. 


Robert Hooke (1635 – 1702), asistente de Boyle en Oxford, y primer director de experimentación de la Real Sociedad de Londres libró encendidas polémicas con Newton y con Huygens. Reclamó la prioridad y acusó de robo de sus ideas a Newton al publicar en 1672 su teoría de la luz, y reaccionó de igual manera al publicarse la primera edición de los Principia desatando una disputa sobre la paternidad de la ley de las fuerzas del cuadrado inverso. Newton respondió indignado eliminando toda referencia a Hooke en sus trabajos. Los historiadores han reconocido que, en todo caso, Hooke no supo convertir en teorías comprensivas sus ideas originales. 

En la década del 60 construyó un microscopio perfeccionado con lámpara y condensador, gracias al cual fue el primero en descubrir la existencia de células en tejidos vegetales, que reporta ya en 1665 en una de las obras magistrales del siglo XVII,  Micrographia. En 1660 había descubierto un caso de la ley de Hooke mientras trabajaba en los diseños de muelles de balance de relojes. Sin embargo, Hooke sólo anunció la ley general de elasticidad en su conferencia "De Resortes" dada en 1678.


 

La obra de Newton se destaca por haber erigido la Mecánica sobre la base de tres leyes básicas, capaces de resolver todos los casos de movimientos de cuerpos (macroscópicos) referidos a un sistema inercial de referencia. Para tener una idea del grado de validez de este núcleo teórico, para el caso macroscópico de bajas velocidades, bastará con saber que el diseño, control y corrección de las órbitas de los satélites terrestres y las naves cósmicas que el hombre utiliza en la actualidad, son realizados enteramente con arreglo a las predicciones de estas tres leyes. 

 

La principal crítica a las ideas newtonianas se relaciona con su concepción del espacio y el tiempo como receptáculos vacíos en los cuales se mueven los cuerpos. Pero se necesitaron 218 años para que Einstein pusiera en la palestra sus ideas sobre el carácter relativo de estas formas de existencia de la materia con su Teoría de la Relatividad Especial, y luego con la Teoría General de la Relatividad, que le permitiría actualizar las concepciones sobre la gravitación universal.

 

Progresos en los fenómenos luminosos y nociones de electricidad

 

No dejan de tener interés las ideas de Newton acerca de la naturaleza de la luz. Su explicación de las leyes de la reflexión y refracción de la luz considerando el haz luminoso como un haz de pequeñas partículas, encontró la contraposición de otros investigadores. Este debate estuvo precedido por un grupo de descubrimientos que serán brevemente considerados.

 

Se ha afirmado que la obra del profesor jesuita Francesco M. Grimaldi (1613 - 1653)  atrajo a Newton al campo de la óptica.  En 1666 aparece publicada la obra “Física-matemática de la Luz” en la cual se sugiere la naturaleza ondulatoria de la luz  y se formulan  las bases geométricas para una teoría ondulatoria de la luz. Grimaldi se considera el descubridor de la difracción de la luz, fenómeno al cual le dio su nombre: división en fracciones. Ofrece con su estudio las bases para la posterior invención de la red de difracción, tarea conducida a principios del siglo XIX, por el óptico alemán Joseph von Fraunhofer (1787-1826) que impulsó el nacimiento de la espectroscopia.  A Grimaldi corresponde también el mérito de ser el primero en nombrar los accidentes visibles de la luna en 1651.  Con  Giovanni Batista Riccioli  (1598 - 1671) compuso un muy preciso selenógrafo, publicado en la obra de Riccioli  "Almagestum Novum",  la mejor descripción de la superficie lunar construida por el hombre hasta esa época. 


Cuando en 1658 el célebre físico danés Christian Huygens (1629 -1695) publica los principios para la construcción de un reloj de péndulo, la relojería comenzó a perfeccionarse y la variable tiempo es atrapada por el hombre con mayor precisión. Gracias a la obra de Huygens en el terreno de la Mecánica fueron clarificados los conceptos primarios de la Física, como la masa, el peso, el momento, la fuerza y el trabajo.

En Inglaterra, Huygens participó en sesiones de  la Real Sociedad

donde conoció a Newton, y otros grandes de la Mecánica pero se ignora qué discusiones hubo entre ellos. Existen los testimonios que atestiguan  la admiración  que profesó hacia Newton, pero se sabe que calificó de absurda la teoría de la gravitación en el sentido de considerar la acción a distancia de las fuerzas. Por otra parte,   Huygens desarrolló la óptica ondulatoria como modelo opuesto a la teoría corpuscular desarrollada por Newton.


 

En 1669 el profesor de la Escuela de Medicina de la Universidad de Copenhague Erasmus Bartholin (1625 -1698) descubre el “insólito” fenómeno de la polarización de la luz al atravesar un cristal de espato de Islandia. En su “Experimenta crystalli Islandici disdiaclastici quibus mira & insolita refractio detegitur”  Bartholin describe la geometría de los cristales y la doble refracción que experimenta la luz a su paso.   Durante sus experimentos observó que, cuando los cristales del espato de Islandia son rotados sobre sus ejes, uno de las dos imágenes se mueve en un círculo alrededor de la otra, lo que constituye una fuerte evidencia de que los cristales dividen la luz en dos diferentes rayos. Bartholin creía que el cristal tenía dos conjuntos de poros por donde el rayo de luz se dividía y se propagaba. Es también reconocido por su trabajo en la medicina en particular por la introducción de la quinina en la lucha contra la malaria.

 

Los estudios sobre la electricidad en este siglo encontraron, a  29 años de la publicación de “De Magnete”,  una relativa continuidad con los trabajos del jesuita italiano Niccolo Cabeo (1596 – 1650).  En su obra “Philosophia magnetica” publicado en 1629, se describen  observaciones de que los cuerpos cargados eléctricamente podían atraer a objetos no electrificados y, también, notó que dos objetos cargados se repelen. Estos efectos eléctricos se atribuyeron a la liberación por el cuerpo electrificado por frotamiento de un efluvio que desplaza al aire alrededor del objeto ligero provocando su aproximación.  La repulsión no es vista como una nueva fuerza creada sino, simplemente, como la reocupación del aire original del espacio entre los cuerpos que separa al objeto ligero. La comprobación experimental de estas hipótesis debió esperar por mecanismos de creación de un vacío relativo. Y esto sólo ocurrió cuando el grupo de Oxford, encabezado por Boyle,  investigaba diversos fenómenos con el vacío creado por la bomba de Hooke.

 

La publicación de Boyle en 1675 “Experiments and Notes about the Mechanical Origine or Production of Electricity” da cuenta de que los fenómenos eléctricos eran igualmente observables en sistemas a presiones reducidas y rechazó así el efecto puramente mecánico del efluvio eléctrico de Cabeo.

 

Pero, por los tiempos que Boyle investigaba estos efectos, precisamente, el ya mencionado inventor de la bomba de vacío Otto von Guericke, no solo construyó la primera máquina que producía electricidad por fricción en 1672, sino que descubrió la atracción y la repulsión eléctrica.


Hasta la invención de la maquina de producir electricidad por fricción de Von Guericke, nadie había observado la transferencia de electricidad de un cuerpo a otro.  Sus experimentos demostraron que conectando a un globo de azufre electrificado un hilo de lino se ejerce su virtud eléctrica atractiva sobre un cuerpo. Además, Guericke reporta que la bola de azufre en la oscuridad, cuando era enérgicamente frotada, se hacía luminosa.

Da la impresión de que el propio Guericke no aprecia la trascendencia de sus descubrimientos, al no continuar profundizando sobre estos hechos y desviar su atención hacia otros campos de la investigación.


 

 

Su máquina eléctrica consistió en una esfera de azufre montada sobre un eje de hierro que, en cierto modo, imitaba la rotación de la Tierra. Cuando esta esfera se rotaba y frotaba con la mano manifestaba reacciones eléctricas, es decir,  toda suerte de pequeños fragmentos, como hojas de papel, oro o plata, se veían atraídos por el globo de azufre. Esta acción se observaba también con gotas de agua o el humo que pasaran cerca de la esfera. Von Guericke, a diferencia de Cabeo,   reconoció la repulsión como “una virtud expulsiva”.  Y estuvo a punto de describir la descarga eléctrica de los cuerpos cargados por contacto con algún otro objeto,  al apreciar que cuando esto ocurre, el objeto se siente re-atraído por el cuerpo electrificado.  Sus experimentos con el globo de azufre y una pluma revelan que una conexión existe entre la virtud expulsiva y el aire caliente procedente de una vela pues, al pasar la pluma a unas pulgadas del foco caliente, la conducta de la pluma cambia súbitamente y vuela hacia el globo en “búsqueda de protección”, como si la virtud expulsiva fuera disipada.

 

En la última década del siglo el astrónomo inglés Edmund Halley  sugiere que la Tierra consiste de esferas dentro de esferas, cada una de las cuales rota lentamente con respecto a la otra y es independientemente magnetizada. Era un primer intento de explicar por qué la declinación magnética varía con el tiempo.   

 


Correspondió a Santoro Santorio (1561-1635), en la Universidad de Padua, ser el primero en inscribir en la Medicina el precepto del padre de la nueva Mecánica, el pisano Galilei, “medir todo lo que sea medible”, cuando   introduce en la práctica médica instrumentos de medición como la primera versión del medidor del pulso (pulsilogium) sobre la base de la longitud del péndulo que se hacia isocrónico con las pulsaciones cardíacas, o versiones apropiadas del termoscopio galileano para la medición de la temperatura  de los pacientes en la mano, la boca o en el aire exhalado.


 

 En el otro extremo de la cuerda, en el ámbito de la Biología, los métodos cuantitativos y experimentales de la Mecánica no dejarían de tener una notable resonancia. No sorprende que fueran Padua y Bolonia los escenarios desde donde se iniciara este movimiento, como tampoco, que fuera la Medicina la disciplina escogida por la historia para producir esta nueva orientación.

 

En 1602, se doctoraba en Padua, centro promotor de la revolución anatómica del siglo XVI, un joven médico inglés, graduado en Cambridge, de nombre William Harvey (1578-1657). Harvey, en las próximas décadas, demostraría que la función del corazón en el cuerpo humano es bombear la sangre a través de un torrente circulatorio que cumple una trayectoria circular. Se abría paso una Revolución en la Fisiología que se apartaba de los designios sobrenaturales atribuidos a los procesos vitales y, en particular, al corazón.

 


En 1628, el médico inglés William Harvey (1578-1657), 26 años después de doctorarse en Padua, publica “De motus cordis”, donde concluye que, tanto en el hombre como en los animales, la sangre es mantenida en un circuito con un tipo de movimiento circular incesante, y que ésta es una actividad o función del corazón, que lleva a cabo por medio de su pulsación, y que en suma constituye la única razón para ese movimiento pulsátil.  

Se abría paso una Revolución en la Fisiología que se apartaba de los designios sobrenaturales atribuidos a los procesos vitales y en particular al corazón.


El fisiólogo italiano Marcello Malphigi (1628-1694) introduce el microscopio de Hooke para realizar observaciones de los tejidos y ello le permite, al tiempo que inaugura la Anatomía Microscópica, descubrir la red de capilares pulmonares que conectan las venas con las arterias, y que vienen a explicar el vacío dejado por Harvey en la explicación del ciclo circulatorio. No es Malpighi un representante aislado de los cambios generados  por  la  matriz  de la  época, a  partir  de  ahora,  los

planteamientos y soluciones de los problemas de esta disciplina se apoyan cada vez más en los logros de la Mecánica, de la Física y de la Química apartándose de explicaciones basadas en tendencias esenciales o en designios sobrenaturales.


El profesor pisano Giovanni Borelli  (1608-1679) se dedicó a preservar y hacer avanzar la tradición galileana en el ámbito de la fisiología. Borelli es particularmente recordado por sus investigaciones microscópicas de las células de los glóbulos rojos y sus observaciones precisas de la regularidad en el movimiento de las estomas en las plantas. Su más famoso trabajo,  “Sobre el movimiento de los animales”,  que no llega a ver publicado, sale de   imprenta  en  dos partes  entre 1680 y 1681, y,  en  esta  obra,

expone sus estudios fisiológicos basados en sólidos principios mecánicos que incluye el análisis del movimiento de los músculos, una ilustración matemática del salto y la carrera, y una explicación que anticipa las causas  de la fatiga muscular y  del dolor.   Se considera el  padre de la biomecánica.


 

El ocaso de la alquimia

 

En el terreno de la Química el siglo XVII marca:

 

1.      El renacer de un atomismo hipotético.

 

2.      El inicio, en Occidente, de la introducción de la balanza para estudiar las transformaciones químicas.

  

3.      Un cambio en el centro de interés del tipo de sustancias objeto de estudio desde los minerales y metales hacia los vapores  o espíritus.

 

4.      El nacimiento de instituciones dónde se enseñaban elementos de Química y en consecuencia la aparición de los primeros textos clásicos que pretendieron sistematizar los conocimientos teóricos y prácticos sobre esta disciplina.

 

5.      En la región fronteriza entre la física y la química se van dando los primeros pasos hacia una comprensión de la naturaleza del calor y la máxima galileana de “medir todo lo que es mesurable y pretender hacer mesurable lo que por ahora no lo es” va penetrando el pensamiento y la acción de los que investigan en este campo.


Se ha repetido que Newton dedicó ingentes esfuerzos a ensayos de transmutación alquimista, justamente cuando tales ideas estaban en pleno decaimiento a fines de este siglo XVII. Pero mucho menos conocido es que publicó un ensayo en 1700 "On the nature of acids" y dejó incompleta una teoría "de la fuerza química" que vino a conocerse un siglo después de su muerte, ambos privados del tinte alquimista  y en plena  correspondencia con su regla de oro para el razonamiento filosófico: "No se deben admitir otras causas que las necesarias para explicar los fenómenos".


  

Es por supuesto esta centuria todavía escenario histórico para la coexistencia de la alquimia, la iatroquímica y acaso los primeros pasos balbuceantes de una química para la industria. 

 

René Descartes (1596 - 1650), filósofo y fundador de la Geometría Analítica, hace renacer la atomística antigua. De manera hipotética Descartes planteó la singular idea de que las propiedades de las sustancias dependían de  la forma que adoptaban sus partículas constituyentes. Así el agua debía presentar como corpúsculos elementales partículas largas, lisas y resbaladizas;  partículas puntiagudas debían formar las sales; pesadas y redondas debían ser las del mercurio. Puede considerarse a Descartes el iniciador de la Estereoquímica o Química Espacial, pero sus ideas no podrían tener un ulterior desarrollo en esta época. Debía antes desarrollarse la Mecánica de Newton, para que Dalton, a inicios del XIX, pudiera  atribuir a la masa, la propiedad fundamental de los átomos.

 

Pero no es Descartes un exponente único de esta línea de pensamiento,  incluso antes el químico holandés Daniel Sennert (1572-1637), defendía la existencia de partículas elementales a las cuales llamó mínimas e intentó interpretar diferentes transformaciones físico- químicas como las condensaciones y destilaciones a partir de las mínimas. Su contemporáneo Joachim Jungius, (1587-1657) consideraba igualmente que numerosas transformaciones implicaba el cambio de los átomos.

 

La hipótesis de que el calor está asociado al movimiento interno de las partículas diminutas constituyentes de los cuerpos nos viene del filósofo inglés Francis Bacon (1561 – 1626), que arriba a la misma basándose en la observación común de que el martilleo sobre una lámina de metal produce su calentamiento.

 

Otra suposición engendrada a principios de siglo (1613) era defendida por Galilei al considerar el calor como una materia extraordinaria capaz de entrar y salir de todo cuerpo. Lo más original de sus ideas sobre el calor fue la predicción de que el calor (entendido como sustancia, cuerpo o fluido termógeno) no se produce ni se elimina, solo se redistribuye entre los cuerpos. Anteriormente Galilei había inventado el termoscopio (1592), instrumento simple e inexacto pero con el cual había dado nacimiento a la termometría y por consiguiente a la termodinámica. Fueron precisamente sus discípulos, los académicos florentinos los que convierten el instrumento de Galileo en el termómetro de líquido llenado al principio con agua, luego con alcohol y por fin, ya en el siguiente siglo con mercurio. Ellos descubrieron que la lectura dada por un termómetro para la temperatura de mezclas de agua y hielo es siempre la misma. La práctica demostraba que existían estados con temperaturas constantes, pero el desarrollo de una escala termométrica debió esperar por los trabajos del discípulo del gran químico holandés Hermann Boerhaave, el físico alemán Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736) en las primeras décadas del XVIII.      

 

En la línea de medir los cambios en la masa newtoniana durante las reacciones químicas aparece un personaje que es para muchos el más auténtico protagonista del período de transición de la alquimia hacia la química, el médico, y químico-físico flamenco Johannes Baptiste van Helmont (1577 –1644). Las contradicciones en las ideas de  este investigador saltan a la vista cuando se advierte que cree en la búsqueda de la piedra filosofal capaz de transmutar el mercurio en oro y por otra parte se ufana por introducir la balanza, adelantándose casi un siglo a las prácticas de la experimentación cuantitativa de la escuela francesa liderada por Lavoisier.

 

Pero fue también un pionero en el rechazo a la visión alquimista de la transmutación del hierro en cobre al depositarse una capa de cobre cuando un clavo era introducido en una solución de azul de vitriolo. Con el estudio de la disolución de los metales en los tres ácidos minerales y su posible recuperación por la acción de un segundo metal, van Helmont estaba pavimentando el camino hacia las series de afinidades de las sustancias, según su comportamiento en las reacciones de sustitución, emprendido a principios del siguiente siglo por el químico francés Etienne Francois Geoffroy (1672 – 1731).

 

Otro mérito que con justeza archiva Van Helmont es ser considerado como el padre de la química pneumática. Supo enfrascarse antes que cualquier otro en la penosa tarea de atrapar las sustancias  escurridizas que se escapan en numerosas transformaciones a las cuales bautizó con el término de gases, derivado del griego “chaos”. Y esto ocurrió antes de que el botánico y químico inglés Stephen Hales  (1677-1761) hiciera a principios del XVIII esa contribución esencial para el estudio de la química de los gases que fuera la invención de la cuba neumática para recoger los gases poco solubles en agua. Su concepción de los gases como “chaos” o como espíritus indomables emerge de sus numerosos estudios sobre diferentes transformaciones que conducidas en recipientes cerrados al liberar productos gaseosos dan lugar a violentas explosiones. Examínese el listado de reacciones investigadas por van Helmont: la carbonización de la materia orgánica, la fermentación, la acción de los ácidos sobre carbonatos y  metales, la quema del azufre y se comprenderá que tenía presente “espíritus desvastadores”, como el dióxido de carbono (al cual identificó y nombró como gas silvestre), el hidrógeno, el metano y óxidos de nitrógeno y de azufre.

 

La introducción de la balanza para el estudio del fenómeno químico debía conducir más tarde o más temprano a los fundamentos de la ley de conservación de la masa. Se atribuye a van Helmont la conducción de un experimento en que una masa definida de arena fundida con un exceso de álcali forma vidrio soluble, y cuando este producto es tratado con ácido, regenera la masa original de arena (sílice).


Un personaje que es para muchos el más auténtico protagonista del período de transición de la alquimia hacia la química, el médico, y químico-físico flamenco Johannes Baptiste van Helmont (1577 –1644) también archiva el mérito de ser considerado el padre de la química pneumática.  Se destaca en la vida de van Helmont su apasionada defensa de que el estudio de la naturaleza debía conducirse por los naturalistas y no por los sacerdotes así como su tesis de que las sagradas reliquias no constituían fuentes de cura para las enfermedades. La célebre Universidad de Lovaina (fundada en 1425) donde recibió su enciclopédica formación consideró sus ideas como herejía y presentó la correspondiente acusación ante la Santa Inquisición. Condenado a tres años de prisión, luego de ser liberado sufre un  régimen de arresto domiciliario y la prohibición de publicar sus trabajos sin previa autorización de la Iglesia.


En 1617, el autodidacta italiano de Química y Medicina, Angelo Sala (1576 –1637), reportaba la preparación del vitriolo verde a partir de cantidades pesadas del aceite de vitriolo, cobre y agua, y la recuperación de los ingredientes iniciales por descomposición de la sal. Sala se inscribe también en la temprana corriente que atribuye a los corpúsculos función esencial en las transformaciones y por el camino de la especulación teórica considera la fermentación como una reagrupación de partículas elementales que conducía a la formación de nuevas sustancias. En el terreno de la práctica, Sala es señalado como uno de los antecesores de la técnica fotográfica, pues publica en 1614 el ennegrecimiento del nitrato de plata bajo la acción de los rayos solares.

 

Otro médico, graduado en la Universidad de Montpellier (fundada en 1220), el francés Jean Rey (1583-1645) es considerado entre los pioneros de la química cuantitativa, llegando tan lejos en 1630, en sus “Essais sur la recherche de la cause pour laquelle l'étain et le plomb augmentent de poids quand on les calcine” (Ensayos sobre la búsqueda de la razón por la que los pesos del  estaño y plomo aumentan cuando son calcinados) que nos lega una primera formulación sobre la ley de conservación de la masa cuando escribe: “la pesantez está tan íntimamente relacionada con la materia básica de los elementos que estos cuando cambian de unos en otros, siempre mantienen el mismo peso”. Rey creyó firmemente que el «aumento» limitado y definido del peso, que había observado en el caso de las cenizas del plomo y del estaño, podía provenir solamente del aire que, según él, se mezclaba con las cenizas y se adhería a sus más pequeñas partículas. Van Helmont y Rey “rozaron” la fomulación de la ley de conservación la masa enunciada más de un siglo después por el químico ruso Mijaíl Vasílievich Lomonósov (1711-1765).

 

En realidad la idea de que el aire entraba a jugar parte esencial en numerosos procesos de gran importancia para el hombre no era una idea nueva. Ya los metalúrgicos de la Edad Media habían demostrado que cuando los metales eran calentados se convertían en una sustancia más pesada o calx, como fue llamada. Sin embargo ellos no trataron de explicarse el fenómeno de la combustión. Por su parte Paracelsus albergó la creencia de que el aire jugaba un misterioso rol en las cosas vivientes. La idea de Paracelsus fue mas elaborada por el alquimista escocés, Alexander Seton (? - 1604). Seton en su libro, Novum Lumen Chymicum, que fuera publicado después de su muerte por su sucesor el alquimista polaco Michael Sendivogius (1556? – 1636?), enfatizó que el aire contiene un espíritu vital que condiciona la vida. Este espíritu vital fue identificado con el espíritu esencial de la sal de nitro que hace explotar la pólvora. Esta fue otra idea que se inserta en la explicación de que los fenómenos naturales como rayos, relámpagos y temblores de tierra se deben a los espíritus del azufre y del nitro.


Aunque la más conocida contribución del químico-físico irlandés Robert Boyle (1627 – 1691) a las ciencias, sea la llamada ley de Boyle – Mariotte,  ley de compresibilidad de los gases, publicada en 1662 en la segunda edición de su obra “Elasticidad y peso del aire” y descubierta de manera independiente y hacia la misma fecha por el físico francés Edme Mariotte (1620-1684),  lo cierto es que Boyle representa lo más avanzado en el pensamiento químico de la época.   

En el balance del XVII hay que reconocer que Boyle fue una de las figuras centrales en el proceso de demolición del entramado alquimista,  en  el conocimiento de las relaciones entre las sustancias, en el fortalecimiento de la práctica de introducir la balanza en el examen de los fenómenos químicos, y en la reevaluación del papel del aire, a la luz de su participación en los importantes procesos de combustión y de respiración.


 

Contemporáneo con van Helmont, el alquimista holandés Cornelis Drebbel (1572 – 1633), ingeniosos inventor de la corte del rey británico James VI  ya para 1620 y en relación con el invento de un artefacto submarino,  obtuvo por pirolisis de la salpetre (nitrato de sodio) “un aire” que le permitió  subsistir un tiempo prolongado en el interior de su dispositivo “submarino”. Drebbel sacó ventaja en la disputa histórica de Scheele (1742-1786), Prietsley (1733-1804),  y Lavoisier (1743 – 1794) por el descubrimiento del oxígeno siglo y medio más tarde cuando se gestaba el parto de la Química como ciencia.

 

Sin desconocer los antecedentes ya mencionados, fueron los trabajos del químico irlandés Robert Boyle (1627 – 1691)  los que marcaron una nueva pauta.

 

Boyle actúa como figura central del llamado grupo de Oxford integrado además por el conocido como físico, pero también con aportaciones notables en el campo de la química y de la biología, el eminente científico Robert Hooke (1635-1703) y el médico y fisiologo inglés John Mayow (1641-1679). Los unía como objetivo común descifrar  el papel del aire en fenómenos aparentemente distantes como la combustión de materias orgánicas, la oxidación de metales, y la respiración.

 

Quizás la más conocida contribución de Boyle a la química – física,  fue la llamada ley de Boyle – Mariotte, descubierta de manera independiente y hacia la misma fecha por el físico francés Edme Mariotte (1620-1684), la ley de compresibilidad de los gases que establece que el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión aplicada cuando la temperatura es mantenida constante. Este resultado es publicado por Boyle en 1662 en la segunda edición de su obra “Elasticidad y peso del aire” 

 

En el campo de las transformaciones químicas:

 

·        Investiga la reacción de calcinación de los metales demostrando el aumento en peso del producto (cal) que explica admitiendo la adhesión de partículas de fuego ponderable.

 

·        Hacia la mitad del siglo emprende el estudio de los ácidos y utiliza los primeros indicadores de la acidez mediante el empleo de extractos de plantas que alteran su color en dependencia de la acidez (los primeros indicadores) llegando a establecer las diferencias entre soluciones ácidas y alcalinas.

 

·        Corre el 1665 cuando demuestra empleando una bomba de vacio que una vela no arde en el vacio y los animales no pueden vivir sin el aire, lo que traducido al pensamiento teórico origina el criterio de que la respiracion y la combustion son dos fenómenos similares.


Robert Hooke (1635 – 1702, discípulo de Boyle,  estuvo entre los primeros en construir una bomba de vacío, cuya invención se acredita a Otto von Guericke (1602 – 1686).

Su extraordinaria capacidad para inventar instrumentos lo convierte en el promotor del nacimiento de distintas disciplinas desde la meteorología hasta la Anatomía microscópica.   La supremacía sobre los mares, que conservaría Inglaterra en las generaciones futuras, debió mucho al genio inventivo de Hooke.


 

En la década de los setenta Boyle dedica sus últimas energías como investigador al estudio de las propiedades y los métodos de preparación del tercer no metal conocido hasta esa época, que había sido descubierto casualmente en 1669 por el último alquimista, Henning Brand (¿ – 169? ) calcinando los residuos de la destilación de la orina: el enigmático polvo luminiscente llamado fósforo.  Los resultados de este trabajo los entregó en sobre lacrado en la Sociedad Real de Londres, de la cual fue fundador, con la encomienda de que fuera publicado sólo después de su muerte.

 

En su obra “Origen de formas y características según la filosofía corpuscular” publicada en 1666 Boyle desarrolla el atomismo de sus predecesores y postula la existencia de partículas de materia primaria que se combinan de diversas maneras para formar lo que él llamó corpúsculos, de cuyo movimiento y estructura se derivaban todos los fenómenos observables.

 

Robert Hooke (1635 – 1702), asistente de Boyle en Oxford, compartía las ideas básicas de su mentor y en su obra “Micrographia”, publicada en 1665 consideraba el aire como una mezcla de partículas diferentes entra las cuales hay un tipo responsable de la combustión y otra clase que no se alteraba durante las reacciones químicas y daba cuenta de la elasticidad observada.

 

El médico e investigador John Mayow (1641-1679), integrante del grupo de Oxford, suma nuevas evidencias, perfeccionando las experiencias neumáticas de Boyle, de que el aire es una mezcla de componentes y que en la respiración al igual que en la combustión sólo participa una parte de él.

 

La expansión de los conocimientos en el ámbito de la Química y la importancia que en la práctica se derivan de este dominio vienen a explicar la emergencia de la enseñanza de esta materia ya en las primeras décadas de esta centuria.


La revocación en 1685 del Edicto de Dantes que otorgaba la libertad religiosa parcial a los hugonotes (protestantes franceses), deparó un destino semejante a dos de los más célebres boticarios, precursores de la toxicología, y fundadores de la enseñanza de la química. Maestro y discípulo, Moyse Charas (1619-1698) y Nicolás Lemery (1645-1715) conocieron ambos de la privación de sus derechos profesionales, de la confiscación de sus bienes y del obligado destierro a Inglaterra. Su renuncia a la fe y “conversión” forzosa al catolicismo le permitieron la restitución de su posición social en el país que los vio nacer, la gran Francia. A más de un siglo de la noche de San Bartolomé la intolerancia religiosa volvía a aparecer en el escenario del viejo continente.


 

La enseñanza de la química tiene como un hito la creación de una cátedra de Química en la primera Universidad protestante de mundo, la Universidad de Marburgo (fundada en 1525) cuando el médico Johannes Hartmann (1568-1631) es designado para impartir la asignatura de química médica y farmacéutica. Se inicia así la historia de la química como materia de instrucción en las Universidades. Hartmann estableció el primer laboratorio químico universitario para el trabajo práctico de los estudiantes. El profesor Hartmann es considerado un seguidor de Paracelso ante todo por el énfasis que pone en la enseñanza de las preparaciones farmacéuticas a partir de sustancias químicas. Hartmann preparó las ediciones de los textos clásicos del francés Jean Beguin (1550 -1620) y de su antecesor en Marburgo, el médico y eminente iatroquímico, uno de los más grandes propagandistas de la aproximación de la medicina a la Química, Oswald Croll ( - 1609), ambos con una gran acogida.

 

Begin puede considerarse un fundador de la tradición química francesa, pues sus lecciones públicas sobre alquimia y iatroquímica en París y la apertura de un laboratorio dónde enseñaba preparaciones farmacéuticas alcanzaron un nivel popular. En 1610 Begin escribió el primer verdadero texto de Química (Tyrocinium Chymicum) que llegó a ser un modelo para posteriores libros con su división de preparaciones minerales, animales y vegetales. Este texto fue reimpreso a través de todo el siglo y a menudo los editores le insertaron adiciones y comentarios de actualización.

 

Otro momento de estreno de la enseñanza de la química viene marcado por la fundación en 1635 por Jean Riolan (1580-1657), miembro eminente de la Facultad de Medicina de París, del Jardín del Rey. La institución es creada con el objetivo de cultivar e investigar el crecimiento de plantas medicinales pero una década después se va a transformar en un importante centro de enseñanza de la Química. Entre sus profesores destaca en el ejercicio de la docencia Nicolás Lefèvre (1615-1669), considerado uno de los fundadores de la enseñanza de la Química en los dos países más importantes de la Europa de la época: Inglaterra y Francia,  y su sucesor Christopher Glaser (1628-1672) que publicó en París su “Traite de la Chymie” estimada como una de las principales fuentes en que se basó su discípulo Nicolás Lemery (1645-1715) para culminar la tradición editorial de los franceses en este siglo con su obra “Cours de chymie” que aparece publicada a partir de 1675 hasta 1757 en numerosas ediciones y fuera traducida al latín, alemán, inglés y español.

 

Una tendencia observada durante el siglo XVII, relacionada con el desarrollo de la manufactura, centraba su interés en mejorar los procedimientos para obtener sustancias de aplicación práctica como los salitres, ácidos, bases y colorantes. Para cumplir estos propósitos se necesitó perfeccionar los útiles, y en particular los medios de calentamiento, hornos y equipos que aumentaron el arsenal de los laboratorios de la época. En esta dirección se destacaron los alemanes entre los que sobresale Johann Rudolph Glauber  (1604 – 1668).


Johann Rudolph Glauber  (1604 – 1668) vino a representar un pionero de la Química alemana interesada en el desarrollo de sustancias con una aplicación práctica que pudieran ser convertidas en manufacturas.  Por este camino  elaboró un nuevo método para producir los ácidos clorhídrico y nítrico y de paso aisló un producto  que exhibía una fuerte acción laxativa. El sulfato de sodio, conocido en la Farmacopea como sal de Glauber, llega hasta nuestros días.

 


 

Glauber publicó en Holanda hacia la mitad del siglo su obra “Furni Novi Philosophici”, con la descripción de sistemas y procesos aplicados en hornos y más tarde en Alemania  “Pharmacopea Spagyruca” destinado a la producción de productos iatroquímicos. La obra de Glauber demuestra que solo como tendencia puede hablarse de químicos prácticos y teóricos en todo un primer período de desarrollo de la Química.

 

Los trabajos de Glauber sobre las sales representan una importante aportación teórica ya que llega a la conclusión de que las sales poseen una parte derivada de los ácidos y otras de las “tierras del metal” (los óxidos). Por otra parte desarrolla los conceptos del amor y el odio de las sustancias reactivas con diversos metales, precursores del concepto de afinidad química. También demuestra que las sales naturales podían reaccionar con otras para producir nuevas sales, el fenómeno conocido como doble descomposición. De tales estudios irrumpe una invención de gran importancia práctica: se obtiene el ácido nítrico por la reacción del ácido sulfúrico con el nitrato de potasio.

 

Fueron también dos alemanes, ambos formados como médicos en la Universidad de Padua, quienes en el plazo de unos treinta años expandieron el conocimiento sobre la naturaleza de las sales. Fueron ellos el farmacéutico,  considerado entre los padres de la química -médica, Otto Tachenius (1630 – 1700?), y el médico, que pasara más de la mitad de su vida en Francia,  Wilhelm Homberg (1652-1715).

 

Tachenius en 1666 publica su obra “Hippocrates chimicus” donde deja establecido que estos compuestos son el resultado de la combinación de un ácido y una base.

 

Homberg que publica todos sus trabajos en forma de Memorias de la Academia Real de las Ciencias de París (1692 – 1714) se aproxima a la definición moderna de las sales cuando afirma que los ácidos se combinan con sales fijas para crear sales bivalentes de acuerdo con la naturaleza de los ácidos que fueran empleados. Siendo introducido en las ciencias por ese notable experimentador que fue el físico prusiano Otto von Guericke (1602 – 1686), y habiendo trabajado con Boyle en Inglaterra, no sorprende que se reconozca entre los pioneros en la construcción de diferentes instrumentos como su propio microscopio, su propia máquina neumática y un medidor de la gravedad específica de los fluidos con el cual se afirma fue el primero en medir la densidad del aire. Como Boyle se vió atraído por el trabajo con el no metal luminiscente descubierto por Brand, y describe por primera vez la conversión del fósforo blanco en fósforo rojo. En 1695 obtuvo el zinc en estado puro por reducción de la calamina.


En 1697 Stahl funda la revista de corta vida y largo título, “Observationum chymico – physico-medicarum curiosarum mensibus ...” desde dónde inicia la difusión de su visión teórica sobre la combustión y la calcinación de los metales que pondría su acento principal en las interpretaciones cualitativas dejando a un lado la importancia de las mediciones cuantitativas y renovando la idea de considerar el aire como receptáculo inerte, agente mediador de cierta sustancia clave transferida de una sustancia a otra, en los procesos, llamada flogisto.  No son pocos los que asocian el nacimiento de esta teoría y su capacidad para interpretar diferentes fenómenos químicos con el fin de un fecundo período que se resume en las aportaciones de Boyle y el grupo de Oxford. 

  


 

En este “frente germano” debe reconocerse la importancia de los trabajos del prusiano Franciscus Sylvius (1614 –1672), médico, anatomista y uno de los fundadores de la tradición forjada en la Universidad de Leiden. Sylvius no sólo es un convencido iatroquímico en el sentido de considerar la necesidad de atacar las enfermedades con las herramientas de la química sino que desarrolla una terapéutica basada en el equilibrio de las sustancias ácidas y alcalinas en el organismo. Asombra que un anatomista como Sylvius haya abordado la investigación del calor liberado cuando se mezcla un ácido con alambres de hierro dando los primeros pasos de la termoquímica desarrollada en el siguiente siglo por el británico Joseph Black (1728 – 1799). Su magisterio se exalta con la labor de mentor de Burchard de Volder (1643-1709), un entusiasta seguidor de Boyle que fundó el primer laboratorio de física de Leiden y que influye notablemente en el célebre médico, botánico, químico y  profesor  holandés, Hermann Boerhaave (1668-1738).

 

Otro médico alemán, interesado en ámbitos tan distantes como la teología, la economía y la química,  Johann Joachim Becher (1635-1682) se inscribe en la tendencia de los químicos prácticos cuando en la década de los sesenta reclama haber inventado un termoscopio para regular automáticamente la temperatura de un horno, un método para convertir la hulla en coque y en estos estudios descubre el etileno; posteriormente instala en Viena  un laboratorio de Química para manufacturar pigmentos así como para hacer trabajos con lana, seda y vidrio; y en 1681, a poco de morir  reclamó una patente sobre un proceso para extraer alquitrán de la hulla. Pero no son estos trabajos los que  convierten a Becher en una referencia obligada sino su visión ampliada de los principios paracelsianos de que a todos los cuerpos se les puede atribuir propiedades encontradas en el agua, el aire  o la tierra, consistente en advertir tres tipos de tierras, la vitrificable asociada a la naturaleza cristalina de algunas sustancias, la tierra mercurial que confiere la densidad y el brillo metálico, y por último la tierra grasa que le concede la combustibilidad. La tierra grasa según Becher se encontraba en elevada proporción en las plantas y materias vegetales y se evanecía durante la combustión de estos materiales orgánicos. Estas ideas abonaron el camino hacia la construcción por el médico y químico alemán  Georg Ernst Stahl (1660-1734) de la llamada teoría del flogisto.

 

Stahl influenciado a su vez por las ideas de la metalurgia extiende los conceptos de Becher aplicándolos a los sistemas inorgánicos y particularmente a los metales. En 1697 Stahl funda la revista de corta vida y largo título, “Observationum chymico – physico-medicarum curiosarum mensibus ...” desde dónde inicia la difusión de su visión teórica sobre la combustión y la calcinación de los metales que pondría su acento principal en las interpretaciones cualitativas dejando a un lado la importancia de las mediciones cuantitativas y renovando la idea de considerar el aire como receptáculo inerte, agente mediador de cierta sustancia clave transferida de una sustancia a otra, en los procesos, llamada flogisto. 

 

No son pocos los que asocian el nacimiento de esta teoría y su capacidad para interpretar diferentes fenómenos químicos con el fin de un fecundo período que se resume en las aportaciones de Boyle y el grupo de Oxford. Lo cierto es que en el balance del XVII hay que reconocer que Boyle demolió el sistema teórico alquimista,  la ideas sobre las afinidades comenzaron a abrirse paso, creció el conocimiento de las relaciones entre las sustancias, la práctica de los químicos se vio enriquecida con la introducción de la balanza,  y el papel de los aires comenzó a ser reexaminado a la luz de su participación en los importantes procesos de combustión y de respiración. La continuación de esta historia marca el inicio del próximo siglo.

  

Con la Revolución Científica inaugurada por Newton se abría paso el paradigma mecánico, que exigiría en este siglo, y propiciara en el XVIII, el desarrollo de un nuevo instrumental matemático. Un invento, aparentemente casual, y no atendido en este siglo, desplazaría la atención en el siguiente hacia los fenómenos electrostáticos. Mientras, la irrupción de los métodos de la experimentación cuantitativa hacia la Alquimia y otros campos de la Medicina, provocaría el fallecimiento de la primera y el nacimiento de nuevas áreas en la segunda.   

 

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