LA EDAD DEL PROGRESO

(El Siglo XIX)

El siglo XIX es el de la industrialización en gran escala en Europa y los Estados Unidos.

En Hispanoamérica se independizan las colonias españolas. Es la era de la consolidación

de Alemania y de Italia, aparece el gran proletariado industrial y el marxismo,

propiciando legislaciones para proteger al hombre común, contra los excesos del

capitalismo. Es la era de la colonización integral de Africa y de la exploración a fondo de

los últimos y mas recónditos lugares del globo. Para la ciencias el siglo XIX es la

aparición de las primeras teorías generales de la Biología y de la Química. Darwin

revolucionaria el pensamiento del hombre tan profundamente como lo habían hecho

Copérnico, Galileo y Newton, y los químicos mostrarían que la vida es un proceso donde

interviene exactamente las mismas leyes que ocurren en el mundo inanimado. Es la época

en que se establece la conservación de la energía y en el que los descubrimientos

científicos puros, cristalizan en una industria multimillonaria: la industria eléctrica. Un

monje descubriría las leyes fundamentales de la herencia, se descubriría la estructura de

la célula, Koch, Pasteur y Lister revolucionarían la salud pública, Sin embargo también

se libraría la primer guerra tecnológica, donde la ciencia y la tecnología, se usarían para

crear la ametralladora, el acorazado, el mortero, el fusil de repetición y otros

instrumentos de muerte, la guerra civil norteamericana.

La Energía

Al iniciarse el siglo XIX no existía aún el concepto de energía. Se intuía la existencia de

la energía gracias a descubrimientos en la Biología, la Química, y los problemas

resultantes del empeño en hacer mas eficientes las máquinas de vapor. James Watt había

ideado formas ingeniosas para utilizar eficientemente lo que se llamaba el poder del

vapor. Pero Watt ya mas dedicado a enriquecerse, dejó de prestar atención al problema y

el estudio del misterio del “poder del calor” pasaría a personas como Clausius, Sadi

Carnot y un fabricante de cerveza: James Prescott Joule. Para 1832 ya se sabia que el

calor no era una sustancia, gracias a los trabajos iniciados por Rumford que mostraron las

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 233contradicciones entre la idea del calor como sustancia, y los hechos observados

experimentalmente.

Sadi Carnot (1796 – 1832) profundizó en el estudio del calor pensando que era algo

parecido a un fluido, y descubrió dos cosas muy importantes, que había una máquina

ideal, que no se podía construir, pero que seria la máquina mas eficiente que podría

aspirar a construir el hombre, y que la eficiencia de esa máquina ideal, era la máxima que

se podía tener con cualquier máquina. Esa máquina ideal imposible de construir se llama

máquina de Carnot, y a partir de ella los ingenieros trabajan para construir las máquinas

reales. Carnot descubrió que todas las máquinas de vapor trabajan únicamente cuando

“algo” fluye desde un lugar mas caliente hasta un lugar mas frío, que aún su máquina

ideal no podía transformar todo el calor que recibía en trabajo mecánico, y que por lo

tanto hay una ley de la naturaleza, que nos dice que es imposible construir una máquina

con eficiencia de 100%. En 1824 Carnot abandonó la teoría del calórico, formuló la ley

de conservación de la energía, y calculó la equivalencia entre calor y trabajo, pero lo

publicó hasta 1878 después de que Joule y Mayer se le adelantaron.

Thomson había llegado a la conclusión que el calor era un cierto movimiento que de

alguna forma se desplazaba a través de los cuerpos desde los lugares mas calientes hacia

los mas fríos. Un médico alemán Julius Robert Mayer (1814 – 1878), en base a las

ideas de Rumford realizó un experimento amarrando un caballo a un mecanismo que

agitaba el agua en un recipiente, puso a caminar el caballo en círculos y verificó que

podía calentar agua. Mayer propuso que el trabajo y el calor deberían ser lo mismo, lo

que es la esencia del principio de conservación de la energía. Mayer era médico y muchas

de sus ideas nacían de la fisiología, al observar el consumo de energía en seres vivos. En

1841 y 1842 Mayer publicó dos tratados en los que describía sus descubrimientos y la

idea que la energía se conserva. Sin embargo poca gente entendió a Mayer. El usaba la

palabra fuerza para designar a la energía, y el no ser físico de profesión, le dificultaba

hacerse entender por los Físicos.

A finales del siglo XVIII Lagrange al estudiar el movimiento, analizó a fondo una

fórmula que ya había sido descubierta por Leibniz el gran rival de Newton, y que se

encontraba siempre asociada al movimiento, esa fórmula es 1

2mv2

(m = masa del objeto

233

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 234y v = velocidad del objeto). El producto mv ya había “aparecido” desde el siglo XVII

cuando Huyghens estudió la Física de los choques. Leibniz llamaba al producto mv “vis

viva”. Lagrange había ido mas allá descubriendo otra cantidad que el llamó U, y que

aparecía siempre unida a 1

2mv 2

, en la ecuación 1

2mv 2 + U y cuyo valor era siempre

constante, bajo ciertas condiciones en muchos problemas. La cantidad U aparecía

relacionada con los efectos de las fuerzas. El inglés Thomas Young (1773 - 1829)

propuso que se le llamara energía a todo fenómeno en el que se obtuviese trabajo. La

cantidad 1

2mv 2 siempre se había encontrado relacionada con el trabajo, y fue natural

llamarla energía, y en base a 1

2mv 2 + U era lógico que la función U fuese también

energía, una energía ligada a la interacción entre cuerpos, y que dependía de el trabajo

hecho para colocar dos o mas cuerpos que interaccionaban mediante una fuerza en una

cierta configuración. Esa es la energía potencial.

Un fabricante alemán de cerveza James Prescott Joule (1818 – 1889) investigó a fondo,

que pasa cuando el movimiento produce calentamiento. Joule hizo un experimento que

en principio es muy sencillo. Dejó caer objetos desde alturas cuidadosamente controladas

(fig. 15.1), y conectaba mediante mecanismos sencillos esos objetos a un recipiente con

agua perfectamente aislada, en cuyo interior unas aspas que se movían gracias a la caída

de las pesas, agitaban el agua, de manera que lo único que influyese en el resultado del

experimento fuese el efecto del movimiento causado por las pesas al caer. Joule midió la

temperatura del agua con un termómetro muy preciso antes de dejar caer las pesas y

después de dejar caer las pesas, y encontró que el agua se calentaba. Es decir el trabajo

mecánico hecho por las pesas al caer se estaba transformando en calor. Joule pudo medir

Figura 20.1

234

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 235exactamente cuanta cantidad de trabajo mecánico se necesitaba para elevar un grado un

gramo de agua.

Con ello Joule mostró que el trabajo mecánico es lo mismo que el calor, y dado que ya se

sabia que el trabajo mecánico es lo mismo que energía, Joule demostró con su

experimento que trabajo y calor eran lo mismo o sea Energía. Joule había descubierto

rigurosamente mediante un brillante trabajo experimental el principio de la conservación

de la energía. Joule siguió trabajando en el problema y para 1849 obtuvo un resultado

muy exacto, para la equivalencia entre calor y trabajo. Joule investigó también los

calentamientos debidos a la corriente eléctrica, y mostró que efectivamente en la

corrientes eléctricas se está transportando energía. Hoy la unidad de energía la llamamos

Joule en honor a ….. Joule

Ludwig Ferdinand Von Helmholtz (1821 - 1894) se aproximó al problema de la

energía de una forma mas teórica que Mayer y Joule, pero eso le permitió profundizar en

el problema y lo solucionó de manera brillante, y lo que el hizo es lo que se nos enseña

hoy en los libros de texto acerca de la conservación del energía. Helmholtz ya habla de la

energía potencial, y cuando establece la conservación de la energía, habla de la suma de

ambas. A Meyer, Joule y Helmholtz les debemos el concepto de la conservación de

energía. Clausius, Clapeyron,, Maxwell, Lord Kelvin etc. completaron la formulación de

la rama de la Física llamada termodinámica. En el último tercio del siglo XIX se obtuvo

la respuesta acerca del tipo de movimiento que se transmitía al observar el calor.

Aplicando las leyes de Newton y la teoría matemática llamada estadística, el Alemán

Ludwig Eduard Boltzmann (1844 – 1906), el Inglés James Clerk Maxwell (1831 –

1879) y el Norteamericano Josiah Willard Gibbs (1839 – 1903), dedujeron las leyes de

la termodinámica, a partir del estudio del movimiento colectivo de las moléculas,

fundando la rama de la Física llamada Mecánica Estadística, y con ello quedó establecida

la teoría contemporánea del calor.

La Teoría de la Evolución

Pocas teorías científicas han causado la discusión a todos los niveles, como lo ha hecho la

evolución. Las tradiciones religiosas cristianas, y la creencia de muchos grupos religiosos

acerca de la validez al pie de la letra de la palabra de Dios tal y como aparece en la Biblia

ha desatado todo tipo de controversias. Lineo fue el primero que se encontró con

235

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 236evidencias mas o menos claras de los hechos que constituyen la evolución, cuando diseñó

su sistema de clasificación de seres vivientes. Viendo con ojos desapasionados los

esquemas de clasificación que creó, era evidente que muchas especies estaban

emparentadas, como si en el pasado hubiesen tenido un antecesor común del cual

hubiesen arrancado.

El francés Jean Baptist de Monet Chevalier de Lamarck (1744 – 1829) inspirado por

lo que sugería el esquema de Lineo, y las observaciones de Buffon, propuso la primer

teoría de la evolución. Lamarck pensó que los animales evolucionaban desarrollando los

órganos que mas utilizaban y dejando atrofiar a los que no se usaban. La idea de Lamarck

está equivocada pues nunca se ha encontrado evidencia experimental, de que

características adquiridas por un ser durante su vida sean transmitidas mediante la

herencia a la descendencia. Por ejemplo una persona que asista a un gimnasio, puede

desarrollar músculos muy abultados, pero sus hijos no nacerán con esos mismos

músculos ya abultados. Georges Léopold Couvier (1769 – 1832) amplió la clasificación

de Lineo en base al estudio de la anatomía de diferentes especímenes, extendió sus

estudios a los fósiles dándose cuenta que se acomodan perfectamente en el esquema de

Lineo, y pudo apreciar directamente la evolución, pues los fósiles podían ordenarse

dentro del esquema de Lineo de manera tal, que era evidente que los seres vivientes

actuales, provienen de seres extintos. Cuvier tenia frente a el a la evolución, pero no la

aceptó. Propuso que periódicamente ha habido catástrofes como el diluvio universal, en

el que mueren miles de especies, que son sustituidas por nuevas.

En el siglo XIX existía la idea de que en los seres vivientes había algo especial, que los

hacia diferentes a lo inanimado. Sin embargo a lo largo del siglo XIX los químicos

fueron descubriendo la química de los seres vivientes, lo que llamamos ahora química

orgánica, y muy pronto fueron aislando una tras otra las sustancias de las que están

hechos los seres vivientes. Los Biólogos continuaron profundizando en el análisis de

órganos y tejidos de los seres vivos desarrollando la teoría celular, los geólogos fueron

dándose cuenta gradualmente de que la tierra era mucho mas antigua de lo que se

pensaba. Gradualmente se reunieron las evidencias que desembocarían en la evolución

236

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 237Charles Darwin y Robert Wallace

Charles Robert Darwin (1809 – 1882) trató de ser médico, pero sintiéndose mas atraído

por la Historia Natural (la Biología), hizo de ella su afición mientras estaba en la

Universidad y finalmente la hizo su profesión. El gobierno inglés organizaba

periódicamente expediciones a todos los confines del globo buscando recursos naturales

y tierras aún desconocidas. En 1839 el Barco H.M.S. Beagle inició un viaje alrededor del

mundo, y Darwin fue admitido como naturalista del viaje, que duraría 5 años. Darwin

pudo examinar seres vivientes a lo largo de Sud América, apreciar las variaciones en las

especies, y quedó especialmente impresionado con lo que observó en las Islas Galápagos,

muy lejos de la Tierra firme. La lejanía de la tierra firme y los recursos finitos de las

islas, mucho menores que los existentes en los continentes, había hecho que los seres

vivientes adoptaran soluciones muy especiales para la supervivencia. Darwin enfocó su

atención de manera muy especial sobre unos pájaros llamados pinzones, que resultaban

muy diferentes de los existentes en el continente. En las Galápagos hay 14 especies

diferentes de pinzones, contra una sola especie en el continente. Darwin observó que los

pinzones, habían desarrollado diferentes hábitos de alimentación y desarrollado picos,

patas y otros órganos, especiales para comer el tipo de alimentos de los que sobrevivía.

Los tamaños de los pinzones variaban e inclusive su organización.

A su regreso del viaje Darwin leyó el libro de Thomas Robert Malthus (1768 – 1834)

en donde se afirmaba que la producción de alimentos no aumentaba al ritmo de la

población y que esta en un momento dado debía de reducirse o controlarse mediante

guerras, epidemias o hambre, a fin de que pudiesen sobrevivir las especies. Los pinzones

de Darwin, podían sobrevivir, porque cada variedad e pinzón había desarrollado la

habilidad de alimentarse con un segmento de la comida disponible, que no era

aprovechada por otra variedad que a su vez se especializaba en otra fuente de alimento.

Mediante la disponibilidad de alimento la Naturaleza seleccionaba a los individuos mas

aptos para sobrevivir. A esto se le llama Selección Natural. Darwin experimentó criando

pichones, y estudio los métodos de los criadores de perros, caballos y otros animales.

Darwin posponía la publicación de sus resultados e ideas, que solo eran conocidas por sus

amigos, pero esas ideas también habían surgido en la mente de un joven investigador

Alfred Robert Wallace (1823 – 1913). Al igual que Darwin, Wallace viajó por Sud

237

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 238América, en 1854 viajó a Malasia y las Indias Orientales, donde quedó notablemente

impresionado por las diferencias entre los animales de Australia y el continente. Los

mamíferos de Australia son mas primitivos que los del continente. El análisis de esas

diferencias, llevó a Wallace a las mismas ideas que Darwin, e igualmente se inspiró en el

libro de Malthus. Wallace le escribió a Darwin una carta con sus ideas y Darwin se

encontró que eran sus mismas ideas. En 1858 ambos Darwin y Wallace publicaron sus

conclusiones en el “Journal of Preceedings of the Linnaean Society”. En 1859 Darwin

publicó su libro “El Origen de las Especies y la Selección Natural”, y se convirtió

instantáneamente en el libro de Biología mas importante de todos los tiempos, el mas

polémico y el mas discutido y disputado, aunque solamente se publicaron 1250 copias en

la primera edición. La teoría de Darwin fue la primer gran teoría de la Biología, y la

convirtió en una ciencia avanzada, útil y amplia, bajo la cual se da sentido a cosas que

eran un tanto independientes, como la taxonomía, la embriología o la paleontología.

Ante la virulenta oposición a la idea de la evolución del hombre por parte de las iglesias,

Wallace concluyó que el hombre estaba a salvo de la evolución. Por eso se recuerda a

Darwin siempre que se habla de la evolución y en segundo lugar a Wallace.

Una nueva oleada de descubrimientos, empezó a debilitar la posición de que el hombre

estaba a salvo de los hechos de la evolución. Jacques Boucher de Crevecour de

Perthes (1788 – 1868) descubrió artefactos muy primitivos y antiguos pero obra

indudable del hombre, por lo que se deducía que el hombre era mucho mas antiguo de lo

que se desprendía de lo que se interpretaba de la Biblia. El siglo XIX ve la aparición de

fósiles de dinosaurios y de los primeros hombres primitivos, y se empieza a descubrir

que el hombre es una especie que proviene de otras mas primitivas. En 1871 Darwin

publica su segunda obra de importancia capital “El Origen del Hombre” donde describe

indicios fisiológicos de la anatomía del hombre, que manifiestan cambios evolutivos

como son los siguientes:

i) El apéndice. Vestigio de un órgano que se usaba para almacenar comida

ii) Cuatro huesos de la columna vertebral que son el vestigio de una cola

iii) Músculos hoy inútiles que servían para mover las orejas.

Para esa época ya se había descubierto los restos fósiles del hombre de Neandertal y eso

reforzó la posición de Darwin.

238

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 239La Herencia

La teoría de Darwin no respondía a una interrogante fundamental: ¿De que manera se

transmitían características distintivas de padres a hijos? Eso era necesario para explicar

como se podían heredar de padres a hijos características vitales para sobrevivir. Ello fue

descubierto en un trabajo de ocho años, por un monje que investigó como se heredan las

características de padres a hijos, investigando con chícharos. Gregor Johann Mendel

(1822 - 1884) selecciono especies puras de dos variedades de chícharos, unos eran

plantas altas y otras chaparras. Cruzándolos en diferentes combinaciones, y sin permitir

la contaminación de otros plantas, Mendel que era aficionado a las matemáticas,

descubrió las leyes de la herencia y que se acomodan a un esquema matemático en base a

la teoría de la probabilidad. Mendel identificó correctamente que había una factor

responsable de los mecanismos de la herencia, que llamó “determinadores” y que hoy se

llaman genes. Mendel determinó que algunos genes son dominantes porque predominan

en la transmisión de las características de padres a hijos, mientras que otros sin dejar de

existir no se manifiestan en forma notable, permaneciendo ocultos pero que pueden

aparecer en cualquier momento y se llaman genes recesivos. Las leyes de Mendel

explican la manera en que se transfieren a la descendencia los caracteres de los padres,

pero aún quedaba un problema para la evolución, el descubrir como es que aparecen

variaciones en las características de plantas y animales que pudieran resultar en cambios

drásticos en su forma, tamaño e inclusive llegar a la diferenciación entre especies.

Mutación.-) Hugo de Vries ( 1848 – 1935) Estudiando flores en los Estados Unidos se

dio cuenta que aún descendiendo de razas puras, y obteniendo una inmensa mayoría de

flores idénticas, que provenían de los mismos padres, y padres de raza pura,

eventualmente nacían hijos totalmente diferentes, digamos de entre la descendencia de

dos plantas puras que producen plantas con flores amarillas sale un descendiente de color

rojo.

De Vries llamó a estos individuos anormales mutantes, y a lo ocurrido una mutación. Si

el ser mutante es afortunado y sobrevive, y además prospera, es altamente probable que

la mutación se manifieste mas y mas en la descendencia. Si la mutación es desfavorable,

el individuo morirá. La mutación es el mecanismo que explica la aparición periódica de

seres anormales que, si se ubican en un conjunto de condiciones muy favorable para sus

239

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 240características y habilidades, se reproducen adecuadamente y transmiten a su herencia la

característica deseable.

La Célula.-) A lo largo del siglo XIX los trabajos de Jacob Scheilden (1804 – 1881) y

Teodor Schwann (1810-1882), Max Schultze y Johannes Müller (1801-1858)consolidan

a la célula, como la unidad básica del funcionamiento de los seres vivos. Las

investigaciones descubren la manera en que estas funcionan, las similitudes y diferencias

entre células vegetales y animales. La fisiología animal y vegetal atrae la atención de los

investigadores, concibiéndose como procesos físico químicos. LA vida total de los seres

vivos se concibe como la suma de la vida de todas sus células. Al terminar el siglo XIX,,

Rudolf Virchow (1821-1902) estudia las lesiones celulares y define a las inflamaciones

como degeneraciones celulares.

La Química

Durante el siglo XVII, se desarrollo la idea de que la química de los seres vivos, era

diferente de la de los seres inanimados. Según la ciencia de esa época los seres vivos

tenían imbuido un “hálito de vida”, que los hacia diferentes a los minerales, gases, y

líquidos. Esta idea se llamó “el vitalismo”. Hasta ese momento las sustancias que

integran a los seres vivos, parecían ser diferentes de las que aparecían en la naturaleza

inanimada. Se había descubierto que en general las sustancias constituyentes de los seres

vivos ardían con cierta facilidad, aunque a finales del siglo XVII se observó que también

sustancias no obtenidas de seres vivos podían arder. La idea central del vitalismo se

centró en el hecho aparente que las sustancias constituyentes de los seres vivos, no

podían sintetizarse a partir de seres no vivos.

Sin embargo los químicos del siglo XIX descubrieron la manera de sintetizar las

sustancias que típicamente constituyen los seres vivientes, fundando la Química

Orgánica. En 1828 Friedrich Wohler , produjo por primera vez una sustancia propia de

los seres vivientes, la Urea. En 1845 Adolph Wilhelm Hermann Kolbe (1818 – 1884)

sintetizó ácido acético y en 1850 Pierre Eugene Berthelot (1827 – 1907) empezó a

sintetizar en forma rutinaria una buena cantidad de compuestos orgánicos. De ahí en

adelante la síntesis de compuestos orgánicos cada vez mas complejos fue haciéndose mas

y mas rutinaria, dándose cuenta los químicos que todos los compuestos orgánicos tenían

en común el elemento llamado carbono. En 1861 el Químico Alemán Friedrich August

240

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 241Kekulé von Stradonitz (1829 – 1886) definió a la química orgánica como el estudio de

los compuestos de carbono. Desde entonces la Química se divide tradicionalmente en

Orgánica e Inorgánica.

Hacia la Teoría Atómica

Como vimos al terminar el siglo XVIII había un consenso de que los átomos debían

existir, ya que era la única explicación a las leyes de proporciones. John Dalton (1766 –

1844) descubrió que dos elementos podían formar compuestos de diversas formas. Por

ejemplo el carbono y el oxígeno, se pueden combinar para formar dióxido de carbón o

monóxido de carbono, es decir 2 átomos de oxígeno y uno de carbón, o bien uno de

carbón y uno de oxígeno. Una vez mas se veía que en las combinaciones para formar

compuestos, no podía hablarse de medio átomo o un tercio de átomo, siempre entraban

números enteros de átomos. Dalton propuso la primer teoría atómica moderna. Para el los

átomos son pequeños e invariables, es decir no se podía hacer que un átomo se

transformarse en otro, y con ello “mataba” la posibilidad de la transmutación. Los

químicos de la época no podían medir las masas absolutas de los átomos, por lo que

procedieron a medir los volúmenes y pesos relativos de los compuestos, y utilizaron la

masa del hidrógeno como unidad de masa atómica, sin saber cuanto media en si. En 1806

William Nicholson (1753 – 1815) y Anthony Carlisle (1768 – 1840) utilizando la

recién descubierta electrólisis, descompusieron el agua y encontraron que por cada

volumen de oxígeno se colectaban dos volúmenes de Hidrógeno, sin embargo al medir

las masa de ambos gases encontraron que el oxígeno era 16 veces mas pesado que el

hidrógeno y de esa manera asignaron 16 al peso del oxígeno. Así, analizando los

compuestos se empezaron a colectar los datos del peso atómico de los elementos. Poco a

poco se fueron descubriendo los elementos básicos que constituyen la materia. Para

mediados de siglo ya se conocían unos cincuenta de ellos, así como su peso atómico.

EL italiano Amadeo Avogadro (1776 – 1856) analizando cuidadosamente la manera en

que se forman los compuestos hechos de gases, y midiendo cuidadosamente los

volúmenes y los pesos antes y después de las combinaciones, llegó a la conclusión que en

los gases igual número de partículas ocupan volúmenes iguales. Avogadro habló de

moléculas integrales y moléculas elementales o sea átomos. En 1828 Jons Jakob

Berzelius (1779 – 1848) publicó una tabla de pesos atómicos, con valores muy similares

241

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 242o iguales a los actuales. Berzelius fue el que inventó la nomenclatura para denotar a los

elementos químicos, utilizando el nombre en latín de cada sustancia, e inventó usar

subíndices para indicar el número de átomos que entran en los compuestos. Por ejemplo

en co2 el número 2 indica que en el compuesto hay 2 átomos de oxígeno. Berzelius

también propuso que la fuerza que une a los átomos para formar compuestos es de

naturaleza eléctrica, pero se equivocó en los detalles de la forma en que esa fuerza actúa.

En 1852 Edward Frankland (1825 – 1899) empezó a llamar esa capacidad de

asociación de los elementos para formar compuestos “poder de combinación”, y de ahí se

desarrolló el concepto contemporáneo de valencia.

La Tabla Periódica.-) Para mediados del siglo XIX, aunque ya se conocían unos 50

elementos así como sus propiedades, los elementos se manejaban en un completo

desorden. Faltaba un Lineo de la Química que inventase un esquema de clasificación que

permitiese, no solo ordenar en una forma lógica y sistemática los elementos conocidos,

sino también descubrir o al menos avizorar cuantos elementos había en la naturaleza.

Los químicos empezaron a notar ciertas afinidades en las propiedades de los diversos

elementos, inclusive cambios graduales en algunas propiedades que permitían definir

“familias” de los elementos. Friedrich August Von Kekule concibió la idea de que los

átomos podían ligarse unos con otros mediante la valencia. Kekule convocó a un

congreso internacional que se llevó a cabo en 1860 en Karlsruhe Alemania, para discutir

las soluciones a los problemas que enfrentaban los investigadores de la época. Este fue el

primer congreso científico internacional de la historia de Europa1. En ese congreso se

volvió a discutir la hipótesis de Avogadro por el italiano Stanislao Canizzaro (1826 –

1910), y esta se utilizaría para aclarar cosas vitales acerca de la estructura de los

elementos. Canizzaro organizó las memorias del evento les dio cuerpo y las escribió en

forma de carta. De esa carta partieron los investigadores para llegar a las ideas

contemporáneas de Atomo y Molécula

Quienes clasificaron adecuadamente a los elementos fueron Julius Lothar Meyer (1830

- 1895) y Dimitri Ivanovich Mendeleieff (1834 – 1907). Ambos arreglaron los

1 En Xochicalco hay una estela grabada en piedra, donde se describe un congreso de Astrónomos de toda mesoamérica, llevado a cabo poco antes de la llegada de los españoles, donde acudieron representantes de las principales naciones subyugadas por los aztecas, para unificar el calendario. Fue el primer congreso científico internacional del que se tiene noticia en América.

242

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 243elementos en una tabla que los organiza en forma lógica conforme a su peso y a

propiedades comunes. Mendeleieff publicó su trabajo en 1869 y Meyer en 1870, y es lo

que ahora llamamos la tabla periódica, pues divide a los elementos en periodos conforme

a propiedades afines, su valencia y su peso. La tabla permitió predecir la existencia de

elementos que aún no se conocían, así como las propiedades químicas básicas de los

mismos, permitió por primera vez avizorar cuantos elementos podía haber en forma

espontanea en la naturaleza.

La Medicina

Los médicos del siglo XVIII abandonaron poco a poco las prácticas primitivas de las

sangrías, los fomentos que se remontaban a la antigüedad, y empezaron a apoyar su

práctica en la Anatomía y la fisiología que es el conocimiento detallado del

funcionamiento de cada uno de los órganos del ser humano. Anteriormente los médicos

no operaban a sus pacientes, esa era una tarea para los barberos, sin embargo a partir del

siglo XIX los médicos se fueron encargando de las cirugías, y se estableció formalmente

la profesión de Médico Cirujano para los practicantes de la Medicina. En 1818 se efectúo

la primer transfusión de sangre, y el Médico James Simpson (1811 – 1870) empezó a

usar el cloroformo para mitigar el dolor. La teoría celular que estaba en pleno desarrollo

en esa época de inmediato fue usada por los médicos para analizar sus casos. Johannes

Muller (1801 – 1858) al establecer que la vida reside en procesos físico químicos alejó a

la medicina de las implicaciones míticas que venían de la antigüedad.

Louis Pasteur ( 1822 – 1895) juega un papel fundamental en la historia de la medicina al

descubrir en un brillante trabajo experimental que los microbios son la causa de una gran

cantidad de enfermedades, y Joseph Lister (1827 – 1912) introduce en la medicina la

esterilización sistemática de instrumentos, y de curaciones. A lo largo del siglo XVIII la

medición rigurosa y experimentación cuidadosa son introducidos en la medicina. Gracias

a los trabajos de Pasteur con las vacunas se inicia la medicina preventiva, que tendría el

efecto inmediato de alargar el periodo de vida media del hombre y disminuir la

mortalidad infantil.

El Electromagnetismo

Desde el inicio del siglo la electricidad y el magnetismo fueron estudiados con

intensidad, sin embargo hasta el año 1820, se pensó que los efectos eléctricos y los

243

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 244magnéticos eran cosas diferentes. En ese año Hans Christian Oersted aprovechando un

juego de las pilas que había inventado Volta, descubrió que una brújula, o sea un imán,

era desviada por un alambre donde se había establecido una corriente eléctrica. André

Marie Ampere se enteró y se puso a experimentar, descubriendo que las corrientes

eléctricas tienen efectos magnéticos, y que los alambres que acarrean corriente se pueden

atraer o repeler como lo hacen los imanes. George Simon Ohm descubrió la ley que

determina la intensidad de la corriente a través de los cables.

Sin embargo quien establecería los principios básicos que permitirían crear una teoría

unificada de la electricidad y magnetismo, seria a una persona sin preparación formal,

que debiendo trabajar para sobrevivir y por ello no pudo ir a la Universidad, aprendió el

oficio de encuadernador, aprovechaba ese oficio para leer los textos que encuadernaba y

así aprendió ciencia. Ese fue Michael Faraday el mas grande Físico experimental del

siglo XVIII. Faraday fue admitido como trabajador de Royal Society de Inglaterra en

1820, como mozo, ya que carecía de título universitario. Inicio sus labores como

ayudante de uno de los científicos mas destacados de su época, Sir Humprey Davy.

Desde el primer día empezó a investigar los fenómenos electromagnéticos, y a llevar un

diario donde anotaba todas sus observaciones. En ese diario se descubre un Físico

experimental extraordinario y un Físico Teórico extraordinario que no necesitó de las

matemáticas. Los descubrimientos fundamentales de Faraday versan acerca de la

inducción electromagnética. El experimento a fondo y encontró como es que las

corrientes producen campos eléctricos, como es que los campos magnéticos producen

(inducen) corriente eléctrica. La forma en que los campos eléctricos y magnéticos

producen movimiento. Como se pueden construir generadores de electricidad. Faraday

también descubrió que los campos magnéticos pueden desviar rayos de luz. Finalmente

Faraday se embarcó en la búsqueda de una teoría que unificara al electromagnetismo con

la Gravitación y fracasó. Esa misma idea sería seguida por Einstein y también fracasó, y

solo empieza a ser resuelta hoy al final del siglo XX, sin tener todavía una solución ni

satisfactoria ni comprobada.

Faraday se apoyaba en diagramas para ilustrar sus conclusiones acerca de los resultados

que obtenía en el laboratorio. El usaba líneas para ilustrar la forma en que el “Fluido

Magnético” actuaba sobre los conductores, y el “Fluido eléctrico en el espacio”, actuaba

244

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 245sobre los imanes. Las bases de la tecnología eléctrica están ahí, en el trabajo de Faraday.

Como construir motores, generadores, transformadores, redes de transmisión etc. estaba

formulado en los experimentos y diagramas de líneas de fuerza de Faraday. Sin embargo

faltaba una coordinación final de esos resultados en una teoría unificada.

James Clerk Maxwell seria quien ordenaría los resultados de Maxwell, Ampere, Ohm,

Coulomb y otros investigadores en una teoría unificada coherente y lógica. Maxwell era

un gran matemático. Maxwell afirmó que “Faraday con los ojos de su mente vio líneas de

fuerza atravesando el espacio, donde los matemáticos vieron centros de fuerza atrayendo

a distancia, Faraday vio un medio donde los matemáticos no vieron nada sino distancia”.

Maxwell sustituyó los ingenios de Faraday que hablaba de cilindros, conductos etc., de

fuerza en el espacio por una sustancia sutil que el pensaba era el medio de transmisión de

la energía electromagnética y que llenaba el espacio a la que llamó ether. Ese seria su

error. Maxwell establece las transferencias de energía como razón de ser de los

fenómenos electromagnéticos. Maxwell resuelve todo el problema del

electromagnetismo, en forma por demás brillante, resumiéndolo en cuatro ecuaciones o

fórmulas, una de las cuales es la ley de Coulomb, otra se debe a Ampere, pero el las

amplia y muestra mediante deducciones lógicas, como desde esas cuatro fórmulas se

explican los fenómenos electromagnéticos. Maxwell deduce la existencia de ondas

electromagnéticas y encuentra que la velocidad de las ondas electromagnéticas, es la

misma que la de la luz, con lo cual se reafirma la teoría de Huyghens de que la luz es una

onda, y a partir de ello se descubre todo un nuevo mundo para la tecnología. Maxwell

publica sus conclusiones en 1864 con una obra titulada “A Dynamical Theory of the

Electromagnetic Field”. Unos años después en 1888, el Alemán Heinrich Hertz (1857 –

1894) verifica experimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas. Guglielmo

Marconi (1884 – 1937) utilizó los descubrimientos de Maxwell para construir los

primeros telégrafos inalámbricos. Pocos años después de terminar la primera guerra

mundial, se inventó como usar las ondas de radio para transmitir voz y nació la radio, y

alrededor de 1929 se inventó como transmitir imagen y nació la TV. Einstein corregiría

el error de Maxwell, mostrando que no era necesario el ether, al postular su teoría de la

relatividad, pero las ecuaciones de Maxwell no cambiarían. El dominio teórico y

práctico del electromagnetismo permite el nacimiento de industrias super millonarias. Si

245

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 246el dominio de la energía del vapor ya había transformado las comunicaciones, la industria

y el modo de vivir del hombre, la teoría electromagnética se convirtió en uno de los

factores fundamentales de nuestra civilización.

El Norteamericano Thomas Alva Edison inventa la iluminación eléctrica, se hace rico e

inventa “la fábrica de invenciones”, el primer laboratorio industrial de investigación para

producir inventos que permitan hacer negocios. Las dos últimas décadas del siglo XIX

están llenas de resultados experimentales e inventos relacionados con la electricidad, la

óptica y la termodinámica. La fotografía en gran escala, el telégrafo, el teléfono, el motor

de explosión y los primeros automóviles, el cinematógrafo y los inicios de la radio

comunicación, son el resultado de teorías. La teoría científica se convierte en fuente

riqueza, y gracias a ella aparecen industrias gigantescas, y muchos hombres y naciones,

se hacen inmensamente ricos con los resultados de la investigación científica.

Nuevas Herramientas

El siglo XIX es la época de la revolución industrial en pleno y eso trajo consigo la

creación de nuevos instrumentos. Se inventaron las combinaciones de lentes para corregir

la aberración cromática de los microscopios. La invención de motores eléctricos permitió

construir mejores bombas de vacío, se perfeccionó el microscopio, y se inventó una

técnica fundamental para biólogos, físicos, astrónomos, y casi cualquier rama de la

ciencia: la fotografía. El alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824 -1897) se dio cuenta

que puestos en incandescencia o quemados cada elemento producía una combinación de

colores específica distintiva, lo que se llama espectro, y con ello se pueden identificar en

forma única cada elemento y compuesto. Esta es la técnica llamada espectrometría. Otros

desarrollos jugaron un papel fundamental en la integración de sistemas de medición,

como fue la disponibilidad en cantidades mas grandes de tornillos, tuberías, instrumentos

para moldear vidrio con facilidad, el mechero de gas inventado por Bunsen, compresoras,

el telégrafo, el teléfono, la luz eléctrica, las máquinas de vapor, eléctricas y el motor de

explosión cambiaron no solo la forma de experimentar, sino también los hábitos de

trabajo. A finales del siglo ya había máquinas de hacer hielo, y con ello médicos y

Biólogos pudieron conservar especímenes por tiempo prolongado. En 1885 Johan

Heinrich Geissler (1815 – 1879) inventó una bomba extractora de aire, particularmente

eficaz. Nadie ante había inventado una bomba tan efectiva, y con ella se pudieron

246

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 247efectuar los primeros estudios serios de la física del vacío. Los matemáticos crearon el

análisis vectorial, encontraron el concepto de límite y pusieron al cálculo integral sobre

una base lógica, desarrollaron a fondo la teoría de números complejos y las geometrías

no euclideanas. Con ello dieron herramientas matemáticas a los investigadores y

prepararon el terreno para la llegada del siglo XX.

El Final Del Siglo XIX

Un profesor de Física alemán Julius Plücker (1801 – 1868) entre 1858 y 1859 utilizó

una de las primeras bombas de Geissler, para hacer el vacío en grandes recipientes de

vidrio, dentro de los cuales colocó placas metálicas separadas por una cierta distancia,

que podía conectar a fuentes de electricidad muy energéticas, y descubrió que al hacer

pasar la electricidad, se veía una resplandor misterioso dentro del recipiente, que

arrancaba invariablemente de la placa metálica conectada al polo negativo que el llamó

cátodo. Este es el hecho que puede considerarse como el punto de arranque experimental

de la física contemporánea. Muy pronto los Físicos en Europa empezaron a experimentar

con recipientes parecidos. Eugen Goldstein (1850 – 1930) llamó al resplandor

misterioso Rayos Catódicos. Un alumno de Plücker J. W. Hittorf (1824 – 1914) metió

cuerpos sólidos dentro de los tubos y encontró que se veían sombras dentro del tubo. El

inglés Sir William Crookes (1832 – 1919) perfeccionó la fabricación de los tubos que

muy pronto fueron llamados tubos de Crookes. Los rayos eran un misterio que los Físicos

de la época no podían explicar. Hertz observó que los rayos atravesaban láminas de oro

muy delgadas. Jean Baptiste Perrin ( 1870 – 1942) observó en 1895, que los rayos

depositaban carga negativa sobre la otra placa.

El año nuevo de 1896 los periódicos de Europa reportaban que el Profesor Wilhelm

Conrad Röntgen de la Universidad de Wurnzburg en Alemania, había inventado un

aparato para obtener fotografías de los huesos de seres humano y animales. El aparato era

una variación de los tubos de Crookes, donde se colocaba una placa que interceptaba los

rayos catódicos y de ahí se desprendían los misteriosos rayos que permitían fotografiar

huesos. A esos rayos se les llamo “rayos X” porque nadie sabia que eran, y así los

conocemos hoy que ya sabemos que son. Después de leer los periódicos, el 20 de Enero

de 1896, los académicos de la Académie des Sciences en París produjeron la primer

radiografía hecha en Francia. Ahí un profesor de Física llamado Henri Beckerel

247

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 248presenció el experimento. Beckerel estudiaba el fenómeno de la fluorescencia, pensó que

los rayos X eran un componente natural de la fluorescencia, y obtuvo resultados idénticos

de una sustancia que contiene Uranio. Beckerel había descubierto que los rayos X o algo

parecido podía ser producido fuera de los tubos de Crookes, con una sustancia que

contenía Uranio, pero no con otras. Una joven Química de origen polaco llamada Marie

Curie, casada con un Físico francés llamado Pedro Curie, que había ganado fama como

investigador por sus resultados acerca de las propiedades de los sólidos, fue atraída por el

origen de esos rayos misteriosos que parecían venir del uranio. Pedro y Maria Curie

protagonizaron una historia de amor y colaboración sin igual en la ciencia. Entre 1896 y

1900, trabajaron incesantemente en un pequeño laboratorio donde refinando sin parar

toneladas de metal, aislaron tres elementos radioactivos: Torio, Polonio y Radio.

El Atomo no es Indivisible.-) En 1897 Joseph John Thomson (1856 – 1940) dirigió a

su equipo en el laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en Inglaterra, para

realizar un conjunto de experimentos, que el ideo pero que sus asistentes realizaron

porque el buen profesor Thomson era de manos torpes, y descubrió que los rayos

catódicos eran partículas sumamente pequeñas, portadoras de cargas negativas que no

podían ser átomos, sino partes de los átomos. En 1897 hace apenas poco mas de 100

años, Thomson descubrió el electrón y por primera vez después de que Demócrito

imaginara al Atomo como algo que ya no se podía dividir, el hombre encontraba que el

Atomo si es divisible.

En Cleveland Ohio, en los Estados Unidos, dos de los mas destacados físicos

Norteamericanos del siglo XIX, Albert A. Michelsón y Edward Williams Morley,

realizaron en 1887 un conjunto de experimentos para detectar el ether, el medio que

Maxwell propuso para transmitir las ondas electromagnéticas, y en particular de la luz.

Solo que sus resultados indicaban que no existía el ether. Ellos esperaban detectar

variaciones en la velocidad de la luz en diferentes épocas del año conforme variaba la

orientación de la Tierra dentro del Ether, que se suponía llenaba todo el espacio. La

conclusión de los resultados experimentales de Michelson y Morley era que no existe el

ether. Nadie tenia una explicación razonable acerca del resultado de Michelson y Morley,

que permaneció años en el olvido. La persona que resolvería el misterio estaba entonces

en la escuela, su nombre: Albert Einstein.

248

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 249A finales del siglo XIX había otro problema que sacudía a los científicos. Aplicando las

teorías mas recientes dos investigadores Rayleigh y Jeans, trataron de explicar la forma

en que los cuerpos calientes emiten energía. Si calentamos un metal, primero se pone

rojo oscuro, después rojo vivo y finalmente blanco incandescente. La forma particular en

que un cuerpo caliente emite energía, se le llama radiación de cuerpo negro. Sin embargo

aplicando la mecánica estadística y el electromagnetismo que eran las teorías que

describen los fenómenos relacionados al calor y la emisión de energía, las fórmulas

predecían que un metal caliente ¡actuaría al revés de como se observaba en los

experimentos!.

La Idea Cuántica.-) Quien solucionó el problema de la emisión de energía de los

cuerpos calientes o radiación de cuerpo negro fue un Físico alemán llamado Max Karl

Ernest Ludwig Planck (1858 – 1947). Plank supuso que la energía que emitía un cuerpo

caliente no salía del mismo, en forma de un chorro continuo de ondas, sino que salía en

forma de paquetes sumamente muy pequeños, como un chorro de pelotas de energía, que

el llamó cuantos. El 14 de Diciembre de 1900 ante la German Physical Society presentó

sus ideas en un artículo llamado “Acerca de la Teoría de la Ley de Distribución en el

Espectro Normal”. Las ideas de Planck serían el punto de partida de uno de los trabajos

de Einstein, quien también resolvería el misterio que encerraba el resultado del

experimento de Michelson y Morley creando la relatividad. Max Plank recomendaría en

1913 que Albert Einstein fuese aceptado en la Academia Prusiana de la Ciencia. Los

trabajos de Thomson, Michelson y Morley, los esposo Curie, y de Max Plank son los

últimos del siglo XIX, un siglo formidable para la ciencia.

La Educación Científica.-) El progreso que acarrea la ciencia da lugar a que durante el

siglo XIX, se establezcan en forma definitiva carreras especializadas, dedicadas a formar

científicos profesionales en Europa y los Estados Unidos. La enseñanza de la ingeniería

cobró importancia especial después de un siglo en el que el vapor había revolucionado al

mundo y que el dominio de la electricidad empezaba a crear industrias gigantescas.

Anteriormente los ingenieros se formaban en parte en la escuela y en parte trabajando

bajo la tutela de otros ingenieros hasta que sus colegas lo consideraban “jefe”. Desde

mediados del siglo XIX se fue integrando en las Universidades, trayectorias académicas

para formar sistemáticamente ingenieros. El último gran ingeniero práctico en

249

Aníbal Rodríguez Gómez EL SIGLO XIX 250Norteamérica, el último “jefe”, fue Thomás Alva Edison. A las profesiones con tradición

desde la antigüedad durante el siglo XIX, se unieron la de Filósofo Natural o sea Físico,

la de Naturalista o sea Biólogo y por supuesto la de matemático. En los Estados Unidos,

la mayoría de las Universidades que se crearon a finales del siglo XIX, desde que se

fundaron instituyeron carreras científicas y de ingeniería, al lado de las carreras en

Derecho, Medicina y otras disciplinas mas tradicionales. Desgraciadamente no sería sino

hasta la década de los años 30 del siglo XX, cuando en México se creo la primer facultad

de ciencias en la UNAM.

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