lunes, 11 de agosto de 2014

Un solo protón


Como los griegos establecieron que había cuatro elementos, y de eso hace muchos años, ¿por qué no seguir con esa idea?

 Si se lo cuentas a un niño de unos cuatro años, se lo cree: “Claro: el agua para mezclar todo, porque todo está hecho de tierra, que, si se calienta con fuego, se puede quedar duro, y lo que sobra... pues será aire”, replica mientras hace volar su avión de juguete por “lo que sobra”. Hemos de admitir que no interpretar el modelo de los cuatro elementos como una alegoría supondría caer en la falacia del historiador, pero interpretarlo hoy en día como un modelo explicativo de la naturaleza sería totalmente erróneo. 

Téngase en cuenta, además, que la palabra “elemento” procede del latino “elementum”2, posterior al griego clásico hablado por Tales de Mileto. Quien parece que fue el precursor de tales -no podía evitarlo- interpretaciones al suponer que el principio de todas las cosas (arché) era el agua3.

Pero hete aquí que llega Cavendish en 1781 y consigue producir agua a partir de otras dos sustancias (hidrógeno y oxígeno, bautizados ambos unos años más tarde por Lavoisier, aunque el hidrógeno ya fue identificado como sustancia discreta por Cavendish en 1766). ¿Qué pasa? –os preguntaréis– ¿qué el agua deja de ser uno de los cuatro elementos?

 Pues no; el agua sigue siendo uno de esos cuatro elementos “de toda la vida”. 

Como la astrología, los chacras, el tarot y los alienígenas que nos obsequiaron con las pirámides de Egipto (miles de páginas en Internet). Sí, amigos, erraréis si os creéis esa milonga de que la molécula de hidrógeno es un compuesto de dos átomos de hidrógeno, el elemento químico más “pequeño” conocido, y acaso el más abundante en el Universo –conocido–.

 Como se equivocó Julio Verne, pero, claro, es ciencia-ficción:“Sí, amigos míos, creo que el agua se usará un día como combustible, que el hidrógeno y el oxígeno que la constituyen, utilizados aislada y simultáneamente, producirán una fuente de calor y de luz inagotable y de una intensidad mucho mayor que la de la hulla4.


Pero, en realidad, este post no persigue convenceros de nada. No es este humilde servidor –no estoy hablando de hosting– quien habla de oscurantismo. Ahí tenéis a los astrofísicos de la NASA que sospechan que el Universo es oscuro5 en un 95 %.
Increíble, ¿verdad? Podéis creer e incluso soñar con lo que queráis, que los sueños, sueños son. Pues, como escribió Shakespeare (unos años antes que Calderón): “Somos de la misma sustancia que los sueños, y nuestra breve vida culmina en un dormir6

Frase que, al parecer, transformó John Huston sobre la novela de Dashiell Hammett para redondear el final deEl Halcón Maltés: Le preguntan al detective privado Sam Spade (Bogart) de qué es el halcón y este responde: “Del material con que se forjan los sueños”.

Esa figurita de incalculable valor estaba hecha de oro. 

Pero, como sabéis, no es oro todo lo que reluce: “(...) que unos son de oro, otros de alquimia (...)7, le dice don Quijote a su sobrina para prevenirla de los que no son verdaderos caballeros. Y probablemente, aunque confiéis a ciegas en los designios de las doce (o trece) constelaciones zodiacales, sí que habréis supuesto que hay muchas más estrellas en el Universo. Y que lucen y relucen, sin ser oro. Bien, pues allá vosotros si creéis que están compuestas básicamente de dos elementos mucho más ligeros como son el hidrógeno y el helio. ¡Cómo se puede afirmar siquiera que el hidrógeno constituye aproximadamente el 74 % de la masa bariónica8 del Universo? Cabe la posibilidad de que sea un complot iniciado precisamente por Cavendish: primero descubre el hidrógeno y luego urde un plan para calcular la densidad de nuestro planeta9, ¡cómo si eso fuera posible! El resto ya lo sabéis: ¡Hala, a pesar las estrellas y otros objetos siderales!10.

Mas lo que nos había traído hasta aquí no era conocer cuánto pesan los astros, aunque esté relacionado, sino conocer de qué materia (bariónica, recordad) está hecho el Universo. Si aún no habéis desechado la idea de los cuatro elementos de la Antigüedad, sabed que no era la única doctrina acerca de la composición de la physis (Naturaleza): Primero Leucipo, luego Demócrito y después Epicuro, fundamentalmente, sostuvieron que la materia estaba compuesta por átomos (“sin partes”, indivisibles, los objetos más pequeños). Nos podía haber dado por tomar ese camino, ¿verdad?

 Ya, pero ese camino, aunque igual de especulativo, no estaba tan en boga cuando el helenismo que precedió a Alejandro Magno entró en contacto con las religiones orientales y egipcias. Especialmente esta última. Así, en la dinastía ptolemaica es dotado de nuevas ínfulas esotéricas, a partir de la mezcla de diversas sustancias para ceremoniales religiosos (que ya se venía haciendo desde la época de Keops según algunos historiadores).

Quiero hacer un paréntesis importante porque acabamos de llegar a la piedra angular del post. Acabo de referirme al carácter esotérico que se va añadiendo al modelo aristotélico de los cuatro elementos. Bien, os presento otra palabra: “hermetismo”. ¿Asociáis alguna idea entre ambas? Fijaos a continuación en las siguientes definiciones11 que da el diccionario de la Real Academia (http://www.rae.es/):

hermetismo.esotérico, ca.
(De Hermes Trimegisto, nombre griego del dios egipcio Tot, al que la tradición griega acabó atribuyendo conocimientos esotéricos sobre magia, alquimia y astrología).(Del gr. ἐσωτερικός).
(έσώτερος [AFI /e'so:teros/]: «dentro, desde dentro, interior, íntimo»; unido al sufijo «–ismo»)
1. m. Cualidad de hermético (‖ impenetrable, cerrado).1. adj. Oculto, reservado.
2. m. Doctrina filosófico-religiosa basada en los escritos atribuidos a Hermes Trimegisto, sobre conocimientos esotéricos y de alquimia.2. adj. Dicho de una cosa: Que es impenetrable o de difícil acceso para la mente.
3. adj. Se dice de la doctrina que los filósofos de la Antigüedad no comunicaban sino a corto número de sus discípulos.
4. adj. Dicho de una doctrina: Que se transmite oralmente a los iniciados.

Sobre la superación de este tratamiento hermético o esotérico iré refiriéndome a partir de ahora. Pero confío en que ya habréis ido sacando alguna conclusión. Sigamos.

La dominación romana en los albores de nuestra Era sigue bebiendo de la tradición helena e incluso de sus últimas incorporaciones místicas orientales y egipcias. Pero lo que realmente marca el devenir del pensamiento desde entonces es la irrupción del cristianismo. 

En un esfuerzo por racionalizar la fe, los padres de la Iglesia recurren sobre todo a las ideas de Platón. Los presupuestos de otras escuelas filosóficas no serán santificados con igual fervor, incluida la aristotélica (o peripatética), y, en la mayoría de los casos, serán relegadas al paganismo. La tradición alquímica emigrará dentro del paquete peripatético hasta Persia, donde, con el nacimiento del Islam, seguirá su transmisión de manera secreta entre los intelectuales de la época. Y, de nuevo, con la expansión Omeya, regresará al continente europeo siglos más tarde para quedarse.

 El aristotelismo resurge en el medievo europeo de la mano de la Escolástica (Tomás de Aquino) y sentará su doctrina sobre la concepción del universo. Hasta el Renacimiento.

En esa dorada época de resurgimiento intelectual, impulsada con el perfeccionamiento de la imprenta por Gütemberg, la cultura reivindica a sus clásicos y busca nuevas interpretaciones a los textos que habían permanecido ocultos en monasterios. La Biblia incluso, hasta el punto de reivindicar una interpretación por parte de cada creyente, es traducida al alemán por Lutero. Fijaos hasta qué punto se trata de vencer el poder tradicional de las élites religiosas a lo largo de la Historia. Pero se siguen otros caminos, que no necesariamente implican una lucha contra el poder establecido, sino, “simplemente”, una búsqueda de explicaciones satisfactorias sobre la complejidad del mundo. La Física de Aristóteles no explica las nuevas observaciones de los astros celestes tan bien como la nueva física mecanicista y nuestro mundo dejará de ser el centro del Universo.

Mientras la alquimia mantiene su camino hermético, una de las magnas obras clásicas es rescatada de la reclusión monástica en forma de magnífico incunable (1473): De Rerum Natura (“De la Naturaleza de la cosas”), de Lucrecio (99 - 55 a. e. c.). Este autor, gran seguidor de Epicuro, compone un poema de gran valor literario y didáctico para que el hombre afronte una realidad en un universo sin dioses y así también intentar liberarlo de su temor a la muerte. Para lo cual propone la observación y el conocimiento:

¡Somos la diversión de unos terrores
Tan frívolos y vanos! Desterremos
Estas tinieblas y estos sobresaltos,
No con los rayos de la luz del día,
Sino pensando en la naturaleza”.12

Pero, como fiel reflejo de la doctrina epicúrea, en De rerum natura también se expone claramente la concepción de un universo constituido por átomos:

La extremidad de un átomo es un punto
Tan pequeño, que escapa a los sentidos;
Debe sin duda carecer de partes:
Él es el más pequeño de los cuerpos,
Ni estuvo ni estará jamás aislado;
Es una parte extrema, que juntado
Con otras y otras partes semejantes,
Forman así del átomo la esencia”.13

Esta obra sirve de inspiración a filósofos de la época y a los primeros científicos de la nueva ciencia (y hasta nuestros días), especialmente a empiristas como Francis Bacon, quien tuvo como principal “apoyo” (mutuo) a Robert Boyle (1627-1691). Este, considerado por algunos el fundador de la Química14 moderna (como ciencia), no se acoge sin más a la doctrina atómica. Aunque es el primero en referirse a los “elementos”, tampoco tiene a bien aceptar sin más la tétrada elemental de agua, aire, fuego y tierra. Boyle, denostado por el racionalismo europeo de la época (Leibniz, Spinoza...), fue sobre todo un experimentador nato, al que no le importaba tanto el descubrimiento de leyes universales (aplicando la matemática) como la exploración de fenómenos:

(...) el proceder más seguro consiste en aprender mediante experimentos particulares de qué partes heterogéneas constan los cuerpos particulares, y por qué medios, sea el fuego actual o potencial, se pueden separar de la manera mejor y más conveniente, sin pugnar infructuosamente por forzar a los cuerpos a más elementos de aquéllos con que la naturaleza los conformó o sin despojar a los principios separados, dejándolos tan desnudos que, haciéndolos exquisitamente elementales, se tornen laboriosamente inútiles”.15

De manera documentada, fueron Paracelso (1493-1541) y después Boyle anteriores a Cavendish en producir hidrógeno, pero, como apunté, no fue otro sino Cavendish el primero en identificarlo como una sustancia discreta. Boyle aportó la descripción por pasos y la voluntad de difundir sus experimentos en un lenguaje común. Cavendish supo interpretar que era un nuevo gas, pero no supo explicar por qué reaccionando con otro gas producía agua. Tuvo que llegar Lavoisier (1783) para desterrar la teoría del flogisto y dar una explicación convincente de la producción del agua a partir de esos gases (hidrógeno y óxígeno). Y para ello tuvo que hacer mediciones precisas contando con todos los intervinientes en la reacción: Cuánto pesan los reactivos, cuánto pesan los productos, en virtud de una ley científica que, como no podía ser de otra forma, venía corroborada por la experimentación: “En una reacción química ordinariala masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos”, dice la ley de la conservación de la masa de Lavoisier-Lomonósov (Este descubrió años antes (1745) que en una reacción química la materia se conserva, la masa inicial es igual a la masa resultante). Otro apunte necesario para este post (que se está alargando mucho) acerca de Lavoisier, fue el descubrimiento de que los elementos que participan en una reacción química, conservan cada uno de ellos su propia masa después de la reacción. Este hecho fue verificado por Dalton (1804) y sirvió para retomar definitivamente y para la ciencia que la materia está compuesta por átomos.

Ahora sí, la alquimia y los cuatro elementos de la Antigüedad pueden seguir en las bibliotecas privadas de aquellos que dicen tener el “secreto” y solo optan a compartirlo a cambio de la “voluntad”. Es decir, a cambio de someter la voluntad de miles de personas dispuestas a dejarse engañar a costa de enriquecer monetariamente a cualesquiera iluminados de la New Age.

Quizá os preguntaréis todavía el porqué del título de este post: “Un solo protón”. Si las sucesivas alusiones al hidrógeno no han sido suficientes, ahí van tres motivos que quizá sirvan para convenceros (pero solo del título):
  • Tradicionalmente uno de los sueños alquimistas era lograr la “transmutación” de metales: obtener oro a partir de otra sustancia, especialmente el plomo. Hasta el siglo XX no se ha sabido que es otro elemento casi tan denso y casi tan codiciado el que acaba siendo plomo: el uranio.
    Porque la transmutación de un elemento químico en otro obedece a unproceso físico, no químico; es decir, no es posible mediante reacciones químicas, en las que solo los electrones de las capas externas se intercambian; para cambiar de un elemento químico a otro hay que cambiar el número atómico; es decir, cambiar el número de protones. Hace falta al menos el cambio de UN SOLO PROTÓN.
  • Recurramos al más que discutible principio de la Navaja de Ockham: “En igualdad de condiciones, la explicación más sencilla suele ser la correcta”. Y quedémonos con esa “igualdad de condiciones”. Lo cual nos obliga a clamar por esa igualdad, por abominar del secretismo, del oscurantismo en que permaneció el conocimiento durante miles de años.
  • De ahí que nos sirva como metáfora para acabar hablando del elemento químico más sencillo, el hidrógeno, con UN SOLO PROTÓN, y decir: “No siempre lo más simple encuentra su sitio y a veces acaba escapando”.
    ¿Por qué hacemos este juego literario? Porque siendo el elemento químico más presente en el Universo, el hidrógeno representa un porcentaje inapreciable en la masa terrestre. Vale, supongamos que representa un porcentaje apreciable en lo que llamamos biosfera (10 %), sigue siendo bastante alejado del total del universo (74 %). Su principal presencia es en el agua (formando parte del compuesto agua y también disuelto en ella), y, por ende, también está en la mayoría de los seres vivos. También se encuentra en todos los compuestos orgánicos y en muchos inorgánicos, como algunos ácidos. Y, desde luego, también está en la atmósfera, como molécula, H2. Pero, dadas la características de nuestra atmósfera, se produce la fotodisociación del agua (vapor) en sus elementos atómicos, oxígeno e hidrógeno. Y a partir de los 60 km el hidrógeno atómico16 que no es ionizado escapa de nuestro planeta. Es poco, sí, pero esta vez no es UN SOLO PROTÓN.

Porque, en resumidas cuentas, parece triste quedarnos con viejas concepciones erróneas, por antiquísimas que sean, cuando en realidad, nuestro Universo es mucho más antiguo... y más amplio que todos nosotros. ('Star Size Comparison')


¿Por qué seguimos aferrándonos a supercherías? No tenemos respuesta, es algo que, como el hidrógeno, se nos escapa.

Esta entrada participa en la XI Edición del Carnaval de Humanidades,
cuyo blog anfitrión es SCIENTIA

1 Nos referimos al signo ortográfico que, salvo en poesía y por razones de métrica, solo debe situarse sobre la letra “u” en las sílabas “gue”y “gui”, para indicar que dicha vocal debe pronunciarse. Fuente: RAE, Diccionario panhispánico de dudashttp://lema.rae.es/dpd/?key=di%C3%A9resis

2 Se desconoce un origen seguro de la palabra “elementum”. Hay quienes sugieren su origen en el abecedario latino, partiendo de este orden “eLe”-”eMe”-”eNe”. Se puede ver una discusión curiosa en esta direcciónhttps://depalabra.wordpress.com/2007/01/23/elemento/ . En ese post no se comenta, pero hay quienes lo simplifican arguyendo el sentido de “abecé” actual, según el DRAE: “Conjunto de rudimentos o principios de una disciplina o ciencia”.

3 Al que luego le fueron rectificando: Anaxímenes defendiendo que era el aire, Heráclito, el fuego y Jenófanes, la tierra. Empédocles, en un alarde de eclecticismo, prefirió quedarse con todos esos archai, y eso le gustó a Aristóteles, quien, saltándose sus principios empíricos una vez más, redondeó la faena añadiendo la quintaesencia, a la que llamó éter. Sustancia física jamás encontrada (véase experimento de Michelson y Morley), salvo, quizás, por quienes antes han inhalado la sustancia química llamada éter etílico o etoxietano.

4 Verne, Julio: La isla misteriosa, edición html enhttp://www.librosgratisweb.com/html/verne-julio/la-isla-misteriosa/index.htm p. 217 (II. Parte. Capítulo 11. De nuevo el invierno. Discusión sobre el combustible: Respuesta del ingeniero Ciro Smith (o Cyrus Harding) a la pregunta de sus compañeros, el periodista Gedeon Spillet y el marino Pencroff, sobre lo que ocurriría con el progreso industrial y comercial cuando en el futuro se agotara el carbón)

5 Fuente: NASA, en http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_matter.html ('¿De qué está hecho el Universo?'): “La sonda espacial WMAP determinó que el universo es plano, de donde se deduce que la densidad media de energía en el universo es igual a la densidad crítica (dentro de un margen de 0,5% de error). Esto es equivalente a una densidad de masa de 9,9 x 10-30 g/cm3, que es equivalente a sólo 5,9 protones por metro cúbico. De esta densidad total, ahora (desde enero de 2013) conocemos las siguientes proporciones: 4,6% de átomos (…); 24% de materia oscura (…), y 71,4% de energía oscura (...)”.

6 Shakespeare, William: La tempestad. Edición pdf en http://www.mad-actions.com/docs/the%20tempest_esp.pdf P. 43 (Acto IV, esc 1: Pasaje en que Próspero, el legítimo Duque de Milán, trata de calmar a su hija Miranda y a su prometido, Fernando, hijo de su hermano Alonso, de quien se acaba de vengar con sus “poderes mágicos” por haberle usurpado el ducado).

7 Cervantes, Miguel de: Don Quijote de la Mancha (II parte). Edición html enhttp://cvc.cervantes.es/literatura/clasicos/quijote/edicion/parte2/cap06/default.htmCAPÍTULO VI (De lo que le pasó a don Quijote con su sobrina y con su ama, y es uno de los importantes capítulos de toda la historia).

8 “La materia bariónica es aquella en cuya masa predominan los bariones, la cual puede estar formada por átomos de todo tipo, y por tanto, ser casi cualquier tipo de materia. Su contrario es la materia no bariónica”, extraído de este enlace:http://es.wikipedia.org/wiki/Bari%C3%B3n#Materia_bari.C3.B3nica (véase el enlace de la cita #4)

9 Una proeza. Aquí podéis leer más:http://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_la_balanza_de_torsi%C3%B3n#Error_com.C3.BAn “Después de convertir a unidades del Sistema Internacional c.g.s., el valor obtenido por Cavendish para la densidad de la Tierra es 5,45 g/cm3”. ¡Vaya! Pues va a ser que no solo es agua (cuya densidad es 1,00 g/cm3). A quienes sigáis creyendo en la ciencia os recomiendo la lectura del capítulo correspondiente en el libro de Lozano Leyva, Manuel: De Arquímedes a Einstein, Debate, 2005

10 Si lo de Cavendish resultó una proeza, el camino abierto (aún con “guijarros y socavones”) es realmente arduo. En el post que os relaciono a continuación se describe con un lenguaje bastante comprensible, a partir, especialmente de la aplicación de las Leyes de Kepler. Aquí lo tenéis: http://infobservador.blogspot.com.es/2011/01/como-se-mide-la-masa-de-algo.html

11 He preferido mantener las categorías morfológicas diferentes (sustantivo y adjetivo) para comparar tal cual las acepciones en el DRAE y facilitar mi exposición (las definiciones de hermetismo-esoterismo o de hermético-esotérico no vienen tan bien relacionadas visualmente; sugiero al lector que haga la prueba)

12 Lucrecio (Traducción de José Marchena): De rerum natura (De la naturaleza de las cosas), 1913, en soporte digital html en Biblioteca Virtual Cervantes (Libro III, 128-131)http://bib.cervantesvirtual.com/servlet/SirveObras/01383808666915724200802/p0000004.htm#I_11_

13 Ibídem (Libro Primero, 755-762)

14 Asimov, Isaac: Breve historia de la QuímicaAlianza, Madrid (1985), p. 47: “Los estudios de Boyle marcan el final de los términos “alquimia” y “alquimista”. Boyle suprimió la primera sílaba del término en su libro El químico escéptico, publicado en 1661. Desde entonces, la ciencia fue la química, y los que trabajaban en este campo eran los químicos”.

15 De la recopilación, traducción y anotaciones de Carlos Solís Santos en Boyle, Robert:Física, química y filosofía mecánica. Alianza, Madrid (1985), p. 148

16 Extraído de Battaner López, Eduardo: Planetas. Alianza, Madrid (1991), p. 167

http://misterioeducacionyciencia.blogspot.com.es/