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Arqu íme de sa EinsteinLas caras ocultas de la

invención científica

Pierre~uillier

MÉXICO, D.F.

LOS NOVENTA

pone al alcance de los lectores una colección con los ,más variadostemas de las ciencias sociales. Mediante la publicación de un librosemanal, esta serie proporciona un amplio espectro del pensamien­to crítico de nuestro tiempo.

~ Consejo Nacionalpara laCultura y las Artes

AlianzAEDITORIAL

2 Ver The atomic debates, W. H. Brock ed., Leicester University

Un escepticismo muy difundido

331LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEOR(A ATÓMICA

en que se decidió a creer en ellos precisamente en unmomento en el que ya no se consideraban como peque­ños cuerpos indivisibles. En efecto, a finales del sigloXIX se había descubierto el electrón. Contrariamente a

lo que sugiere la etimología de la palabra, el átomo yano podía considerarse como un elemento último, abso­lutamente indisociable. La teoría atómica clásica, por su­puesto, no quedaba suprimida lisa y llanamente; en cier­to sentido, incluso quedaba confirmada. Pero cambiabade significado. Ya no resultaba posible, en adelante, to­mar al pie de la letra lo que Maxwell escribía en 1875en la Encyclopaedia Britannica: «el átomo (ato"!O~) esun cuerpo que no puede cortarse en dos».

El caso de Ostwald es un caso extremo; a menudo se

cita su escepticismo acerca de los átomos como un her­moso ejemplo de ceguera, e incluso como un escándalo.Si dirigimos la vista hacia atrás podemos tener la impre­sión de que todo químico razonable tuviese la obliga­ción, en el siglo XIX, de creer en la teoría atómica. ¿Noes, en efecto, esta teoría la que ha permitido perfeccionarlas nociones de masa atómica, valencia o estructura? Vis­to de lejos, resulta tentador suponer que la teoría deDalton ofrecía un marco «evidente» y «natural» para to­das las investigaciones químicas que se desarrollaron des­de 1808 a 1897. De hecho, la teoría atómica siempre

tropezó con la oposición más tenaz. Las reticencias deOstwald, históricamente, no tienen nada de excepcional.Hace solamente un centenar de años, los átomos aúnsuscitaban violentos debates 2. Cierto es que siempre

«Se puede ahora considerar la hipótesis atómica comouna teoría científicamente bien fundada». Así se expre­

saba el químico Wilhelm Ostwald en 1908, es decir, unsiglo después de la formulación de la teoría atómica porJohn Dalton 1. Durante mucho tiempo Ostwald habíadudado de la realidad de los átomos; la paradoja estriba

1 Dalton tuvO la idea de la teoría atómica en 1803. La primera parte

de su gran obra A new system 01chemical philosophy apareció en 1808.Sobre Dalton ver Harvard case histories in experimental science, and

the progress of science, D. S. L. Cardwell ed., Manchester UniversityPress, 1968.

330

La teoría atómica surgió a comienzos del siglo XIX.

Pero, durante mucho tiempo, tropezó con la resistenciade numerosos químicos. Muchas otras teorías le hacían lacompetencia: equivalentismo, átomos-remolino de Ke­vion, química matemática de Brodie ... ¿De qué modoacabó por imponerse la teoría atómica?

IX. La penosa ascensión de la teoría atómica

hubo defensores de la teoría atómica; pero vamos a ver

que muchos químicos importantes la rechazaban o lainterpretaban de forma muy poco ortodoxa. Más aún, sele enfrentaban otras teorías como la de los «remolinos>}de William Thomson o la química «matemática» de Bro­

die. En el siglo XX, estas concepciones ya se han olvida­do o parecen marginales. Tal vez sea una lástima ... por­que, además de tener un interés histórico, correspondena problemas fundamentales que todavía hoy no tienenuna solución perfecta.

Tomemos el caso de Francia. La teoría de Dalton, aycomienzo del siglo XIX, fue acogida con bastante frialdfd

por los científicos más influyentes de la época: Laplacey Berthollet. En 1837, el químico Jean-Baptiste Dumasdeclara: «Si estuviera en mis manos, borraría la palabraátomo de la ciencia, persuadido de que va más allá de la

experiencia}>. Wurtz, sucesor de Dumas en la Facultadde Medicina, es un atomista declarado. Pero, incluso des­

pués de 1860, tiene que luchar para que se admita la ideade átomos y moléculas. En la oposición se encuentra,entre otros, Sainte-Claire Deville: «No admito ni la ley

de Avogadro, ni los átomos, ni las moléculas; me resistoa creer en lo que no puedo ver ni imaginap>. MarcellinBerthelot se mantuvo largo tiempo en un rechazo obs­tinado. A causa de estos antiatomistas Francia adoptó lateoría atómica con mucho retraso. Sólo en 1893 se in­

cluyó oficialm~nte en los programas de enseñanza secun­daria; ahora bien, en 1893, la clasificación de Mendeleievtenía ya más de veinte años y los electrones iban a hacersu aparición en escena ...

Este fenómeno de «resistencia» fue especialmente no­

torio en Francia, pero no exclusivamente. Por ejemplo,al otro lado del canal de la Mancha, Edmund J. Mills

emprendía en 1871 un duro ataque. Los átomos, afirma­ba, son aún más increíbles que el flogisto, ese fluido

333LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORfA ATÓMICA

imaginario mediante el cual Stahal pretendía explicar lacombustión. De forma irónica hacía la observación de

que al carbono se le habían atribuido distintos pesos ató­micos: tan pronto 6, como 13 O como 12. Y firmemente

concluía: «la teoría atómica no tiene ninguna base expe­rimental». No todo el mundo iba tan lejos. El clan delos atomistas era importante, por 10 ~enos si se toma lapalabra «atomista}} en un sentido muy amplio. Es im­portante resaltar este. punto, ya que incluso los partida­rios de los átomos distaban mucho de ponerse de acuer­do entre ellos. Como dice Kekulé en 1867, el contenidode la teoría era incierto. Había, por ejemplo, al menoscuatro puntos de vista sobre la «atomicidad» (hoy diría­mos valencia 3). Unos consideraban que era una propie­dad fundamental y fija; otros pensaban que el misn\oelemento podía tener, según los casos, una «atomicidad»de 1, 2, 3, etc.; otros clasificaban los elementos en dos

grupos, los del primero con «atomicidades» pares y losdel segundo impares ... Kekulé observaba a propósito deesto que los matemáticos y físicos, ante esta disparidadde ideas, acababan considerando la química «con des­dén».

Press, 1967; Y sobre la controversia francesa de 1877: P. Colmant,«Querelle a I'Institut entre equivalentistes et atomistes>" Revue desquestions scientifiques, 143, 4, 493-519. El compendio de textos origi­nales editado por D. M. Knigth, Classical scientific papers, AmericanElsevier, 1968 resulta de gran utilidad. De forma general, consultar J.R. Panington: A history of Chemistry, 4 volúmenes aparecidos, Mac­millan, 1961-1970 ..

3 Sobre la noción de valencia, ver el interesante libro de C. A. Rus­

sel: The History oi Valency, Leicester University Press, 1971.

DE ARQufMEDES A EINSTEIN332

335LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORÍA ATÓMICA

El largo vagabundeo de la teoría atómica

El problema, por otra parte, quedaba oscurecido porla ambiguedad del vocabulario. Dalton hablaba de áto­mos simples y átomos compuestos; Avogadro no hablabamás que de moléculas. Para un bachiller de hoy, estosconceptos están claros. Pero hasta que no existió unateoría sólida sobre la valencia, las dificultades fueron nu­

merosas. La idea de que un gas tan sencillo como elhidrógeno pudiese ser diatómico (en el sentido modernode la palabra) no resultaba nada evidente. Para Dalton,el hidrógeno se escribía 0 ; en notación moderna esosignifica H, es decir, que el átomo de hidrógeno, paraél, se confundía con la molécula. Del mismo modo, elagua se escribía 0 O (es decir, HO). Esto provenía desu concepto sobre la sencillez: había enunciado diversasreglas que, a grandes rasgos, exigían que siempre se diesea un compuesto la fórmula más «sencilla» posible. En elcaso de dos cuerpos que puedan dar diferentes compues­tos, es evidente que este sistema presenta diversas difi-

cultades. El alcohol, por ejemplo, se escribía A (es

El sueco Berzelius (1779-1849) fue el primero que utilizó las letras para

representar los elementos químicos. Dalton empleaba un sistema de sig­nos cowuencionales que permitía representar los «átomos simples» y los«átomos compuestos». En esta lámina, tomada del New System of Che­mical Philosophy (1808), podemos ver varios ejemplos:1: hidrógeno; 2: nitrógeno; 3: carbono; 4: oxígeno; 5: fósforo; 6: azu­

fre; 21: agua; 22: amoníaco; 26: óxido nitroso; 31: ácido sulfúrico; 33:alcohol; 34: ácido nitroso; 37: azúcar.

Para Dalton, el hidrógeno y el oxígeno eran gases monoatómicos (en

lenguaje moderno). Se puede observar también que, en virtud de su

concepción de la simplicidad de los cuerpos químicos, Dalton da parael agua una fórmula que hoy se escribiría HO y para el alcohol lafórmula CHJ. (Colección Viollet.)

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DE ARQufMEDES A EINSTEIN334

decir, un átomo de hidrógeno y tres átomos de carbo­no). Y aparecía un verdadero obstáculo cuando era ne­cesario determinar los distintos pesos atómicos. Las «re­

glas de sencillez» de Dalton podían parecer perfectamen­te lógicas; pero su lógica, desgraciadamente, no era la dela naturaleza.

Hicieron falta varias decenas de años para que la si-tuación se aclarase. No resultó fácil y las famosas reglasa menudo fueron criticadas como uno de los principales

puntos débiles de la teoría de Dalton. La confusión au­mentó además con otro malentendido: Dalton jamas ad­

mitió la ley de Gay-Lussac sobre la combinación de vo­lúmenes ni la hipótesis de Avogadro. Sin embargo, lasolución venía de este lado: en 1858, Cannizzaro hizo laobservación de que la hipótesis de Avogadro constituíala clave del problema de los pesos atómicos. Desde en­tonces fue posible colocar en su sitio todas las piezas delrompecabezas. Para un químico del siglo xx, la soluciónde Cannizzaro es de una «evidencia» luminosa; y resultósencillo reconstruir la historia de una forma armoniosa

y lógica. En la realidad, las cosas sucedieron de otromodo. En 1860, en el congreso de Karksruhe, la situa­ción aún era confusa: no se llegó a ningún acuerdo sobre

los pesos atómicos, únicamente se admitió que cada quí­mico continuase empleando su propio sistema ... Sólo

hubo un punto positivo, aunque de una importancia ca­pital: Cannizzaro distribuyó un texto en el que se indi­caba la buena vía. Mendeleiev estaba allí (tenía veintiséis

años), así como Lothar Meier. Este último escribiría mástarde: «la venda cayó de mis ojos ... ». Como las relacio­nes entre la física y la química no siempre eran buenas,merece la pena destacar que Cannizzaro, por su parte,era resueltamente interdisciplinar (como diríamos hoy):«Debemos explicar y legitimar los diferentes criterios au­xiliares (calor específico, isomorfismo, analogía química)

Las entidades teóricas: ¿realidades o ficciones?

4 Clausius había deducido la hipótesis de Avogadro de la teoríacinética de los gases.

337LA PENOSA ASCENSiÓN DE LA TEORíA ATÓMICA

de los que nos valemos tomando primero como piedrala teoría de Avogadro y de Clausius» 4. Kekulé, por elcontrario, insistía en la. necesidad de distinguir «la mo­léculafísica de la molécula química».

Las dificultades que acabamos de mencionar se refie­ren al ajuste técnico, por decido así, de la teoría: ¿cómose pueden determinar los pesos atómicos, las valencias,etc.? Pero la misma noción de átomo también planteabaotros problemas: ¿son reales los átomos? ¿Cuál es elalcance exacto de la teoría atómica? Prácticamente, mu­chos químicos se convertían a la nueva teoría cuandoveían que traía ventajas. Pero la adopción práctica de lateoría no implicaba necesariamente la creencia en la exis­tencia real de los átomos. Existe en ello una ambigiiedadque conviene evidenciar: se puede utilizar una teoría deforma cotidiana sin admitir verdaderamente la realidad

de las «entidades teóricas» a las que remite esa teoría.Esta actitud estuvo muy en boga en el siglo XIX, tantoen Francia como en Inglaterra. Para designar estas for­mas atenuadas de la teoría atómica, los historiadoresBrock y Knight hablan de la «textbook tradition». Dehecho, muchos manuales presentaban «el átomo» comouna palabra cómoda para expresar diversos resultadosexperimentales; pero, hablando con propiedad, la exis­tencia de los átomos no estaba reconocida. Se utilizaba

la teoría atómica en un sentido muy restringido, comoun lenguaje útil o como un instrumento intelectual que

DE ARQufMEDES A EINSTEIN336

338 DE ARQufMEDES A EINSTEIN LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORfA ATÓMICA 339

provisionalmente podía prestar servicios 5. El qUlmlcoW. T. Brande escribía este típico texto: «La teoría ató­mica o teoría de las proporciones definidas se ha vistomezclada en muchas hipótesis; pero resultaría muy útil

y conveniente considerarla como una colección indepen­diente de hechos.»

Esto plantea una importante pregunta: ¿en qué los he­chos son independientes de las teorías? En el presentecaso, ¿se puede admitir que la ley de las proporcionesdefinidas y la ley de las proporciones múltiples no ex­presen más que h€fchos, contrastando así con el carácterespeculativo y arriesgado de la teoría atómica propia­mente dicha? La respuesta dada en 1832 a esta pregunta

por el irlandés Michael Donovan es del mayor interés:es falso, asegura, que las leyes de combinación sean sim­

plemente enunciados de hechos; encierran tantos presu­puestos teóricos como la teoría de Dalton, incluso aun­que no se hagan explícitos. En cierto modo Donovantiene toda la razón: las famosas «leyes» van más allá de

la experiencia y ya contienen mucha «teoría». Resultapor tanto algo inocente pensar que son meramente em­píricas y teóricamente neutras. Una vez reconocido esto,conviene también resaltar que eran posibles muchas in­

terpretaciones teóricas de esas leyes. La noción de «áto­mo» no era una noción bien definida; y en particular

(como se vio posteriormente) no había ninguna razónabsoluta para creer positivamente y sin reservas en laexistencia de átomos materiales, indisociables, diferentes

para cada elemento, etc. Ni que decir tiene que al dudarde los átomos se corría el peligro de retrasar investiga-

s Preferimos no hablar de «positivismo» y de «positivistas», ya queestos nombres se utilizan a menudo de forma equivocada, con sentidos

tan diversos como imprecisos. Histórica y conceptualmente, estos em­

pleos incontrolados pueden suscitar confusiones graves.

ciones que podían ser fecundas: la falta de fe de los quí­micos disminuía el valor heurística de la teoría atómica.

Pero el ejemplo del propio Dalton muestra que un com­promiso incondicional también puede conducir a blo­queos. De una forma ideal, se podría llegar a conciliarlas des-áctitudes: en el plano especulativo, desconfiar de

entusiasmos ciegos por ideas todavía dudosas y, en elplano práctico, tomar en serio esas mismas ideas parahacer que «den» todo lo que pueden dar. De hecho, ypor razones evidentes, este equilibrio entre la convicción

y la crítica resulta muy delicado. Una vez que el tiempoha transcurrido, resulta fácil reprochar a unos que nohan dudado lo suficiente, y a otros que fueron demasia­do escépticos. Pero en un principio, para hablar comoPopper, la investigación práctica consiste en proceder me­diante «conjeturas y refutaciones» sucesivas: resulta inú­til creer que se puede prescindir de esas oscilaciones di a-

John Da/ton (1766-1844)

fue conocido primeramen­te por sus trabajos sobre las

mezclas gaseosas, el vapor

y la expansión de los gasespor el calor. hte profesory conferenciante reputado.La idea de «átomo» no era

nueva, pero él supo utili­zar/a como base de una

teoría eficaz, apta para lle­

varla a la práctica de for­ma experimental. Median­

te varillas y bolas de ma­dera pintadas de diferen­tes colores construyó unos

modelos parecidos a los de

la estereoquímica moder­na. (Colección Viollet.)

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LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORfA ATÓMICA

En 1813, Willian Hyde realizópara los químicos una «escala si­nóptíca de equivalencia». En rea­lidad es una especie de regla decálculo: gracias a la parte centralmóvil, resulta fácil saber qué pesode cada componente está conteni­do en un peso cualquiera de uncompuesto dado. No se trata deátomos, sino sencillamente deequivalentes, es decir, de pesos ca­paces de combinarse. En la posi­ción indicada, la escala permitever, con una lectura directa, quealrededor de 60,7 gramos de óxi­do de hierro contienen unos 13,6?,ramos de oxígeno y 47,1 gramosde hierro.

/DE ARQufMEDES A EINSTEIN

(, K. R. Popper: Conjectures and refutatíons: the growth of scientificknowledge, Harper Torchbooks, 1968 (1' edición: 1962).

7 Ver The atomic debates, ya citado, págs. 7 y 8.

Incluso ateniéndose a las afirmaciones de Dalton, el

significado de la teoría no resulta evidente. Parece quese pueden dar dos interpretaciones diferentes: una drás­tica afirmando que la materia se compone de átomosindestructibles e irreducibles, y otra más moderada pre­sentando los átomos como unidades químicas que tal vezse puedan descomponer. En el primer caso, el átomo sedefine como «aquello que no puede ser disociado»; enel segundo, como «aquello que, si llega a ser disociado,daría algo cualitativamente diferente» 7. Dado que esta'distinción no parecía muy clara a sus contemporáneos,no hay que extrañarse de las vacilaciones consiguientes.

Esto explica el éxito que, en el siglo XIX, llegó a tenerel equival'áltismo. Era la versión prudente (e inclusoedulcorada) del atomismo. En lugar de hablar de áto­mos, se daban los pesos del cuerpo A capaces de com­binarse con un peso definido del cuerpo B. Unas tablasde «equivalentes» ofrecían las diversas combinaciones co­nocidas. Era comúnmente admitido que se trataba deuna simple descripción de la experiencia, sin connotacio­nes teóricas. Naturalmente, esta interpretación se puedediscutir; además, las fórmulas químicas apuntaban clara­mente a la existencia de átomos o moléculas en el sentidodaltoniano. El equivalentismo estricto, por añadidura,

Hasta en la teoría del propio Daltonexistían ambiguedades

lécticas entre la audacia especulativa y la prudencia críti­ca 6.

340

Opositores tenaces: los partidariosde la unidad de la materia

LÁ PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORrA ATÓMICA 343¡opusieron ~l sistema de Dalton, que juzgaban demasiadocomplicadq'.

William Prollt, por'ejemplo, había adelantado la hipó­tesis de que todos los pesos atómicos eran múltiplos delpeso atómico del hidrógeno: el hidrógeno era la «materiaprimera» de la que los demás elementos no eran más quecompuestos. Lo molesto era que, para obtener esos múl­tiplos, Prout debía de andar a empujones con cifras queeran generalmente aceptadas. Este tipo de atrevimientoa veces da resultado; en otros casos, como el presente,fracasa ... Dada la imprecisión de las medidas de la época,la tentativa de Prout no resultaba absurda en principio,pero aún así desató controversias. Berzelius afirmó que«en. ningún caso, cuando el peso atómico de un cuerposimple se aproxima al múltiplo del de otro cuerpo, sedebe hacer el número dado por la experiencia igual a esemúltiplo». Dumas, sin tomar partido a favor o en contrade Prout, hacía ver en 1843 que los pesos atómicos deloxígeno y del hidrógeno estaban efectivamente en la re­lación de un número entero. Pero en 1860 el químicobelga Jean Servais Stas hizo abandonar la hipótesis deProut: no era más que «pura ilusión». Hoy día, al pensaren los protones, electrones y nelltrones, podemos verque, en cierto sentido, la intuición «unitaria» conteníaun germen de verdad. Resulta sorprendente a este res­pecto que el propio Prout imaginase una posible des­composición del hidrógeno: este último podía estar com­puesto de pequeños cuerpos situados «más abajo en laescala». Más aún, consideraba la posibilidad de que las«submoléculas» pudiesen parecerse a «materias impon­derables como el calor». Uno es muy libre de ver en ellouna anticipación profética; en todo caso; en 1834 se tra­taba de especulaciones totalmente a priori.

A la corriente «unitaria» van unidos nombres como el

de H umphry Davy o Thomas Graham. Este último no

DE ARQUÍMEDES A EINSTEIN

Una de las ideas de Dalton era que los fenómenos

químicos se explicaban mediante la existencia de elemen­tos de tipos diferentes. Esto llevaba a admitir la existen­cia de decenas de átomos irreducibles: el átomo de oxí,..

geno es diferente al de hidrógeno, que a su vez es dife­rente del átomo de nitrógeno, sin encontrar nada que seacomún a estos constituyentes de la materia. Este puntofue rápidamente discutido por toda una serie de quími­cos a los que extrañaba esta diversidad. La naturaleza,según ellos, debía proceder por las vías más sencillas:tras esta aparente multiplicidad de elementos, debía exis­tir algo más simple y más fundamental. De diversas ma­neras, los partidarios de «la unidad de la materia>' se

privaba al «modelo» atómico de sus cualidades explica­tivas. A Dalton le gustaba construir «átomos compues­tos» (nuestras moléculas) mediante bolas y varillas; erauna orientación fecunda, en particular para poner de re­lieve el isomerismo, ya que para una equivalentista noexistía explicación al hecho de que cuerpos que tuvieranla misma composición presentasen propiedades diferen­tes. La noción de estructura, por el contrario, ofrecíauna solución. Pero Dalton no llegó muy lejos en estadirección, entre otras cosas porque pensaba que los áto­mos del mismo tipo se repelían. Unicamente en la se­gunda mitad del siglo XIX se hicieron progresos decisi­vos (trabajos de Kekulé y Couper en 1857-1858, de Van'tHoff y Le Bel en 1874). Resulta innegable que el éxitode la estereoquímica favorecía una concepción «realista»del átomo (y había sido posible gracias a ella).

342

345

M arcelin Berthelot(1827-1907)

Henri Sainte-Claire

Deville (1818-1881).

LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORíA ATÓMICA

Adolphe Wurtz(1817-1884).

velocidad que lleva». Edmund J. Mills, un químico bas­tante metafísico, criticaba la teoría atómica, en 1871, por­que estaba basada en la discontinuidad. Negaba que laley de las proporciones definidas y la de las proporcio­nes múltiples probasen la existencia de los átomos; y

En 1877 se desarrolló un agitado debate en la Academia Ciencias deParís entre atomistas y equivalentistas. Troost, equivalentista, desenca­denó la polémica al presentar una comunicación sobre un «nuevo mé­todo para establecer el equivalente en volumen de substancias vapori­zables». Wurtz, que estaba a la cabeza de los atomistas, refutó las ideasde Troost. Pero Sainte-Claire Deville había tomado partido por esteúltimo; y el 28 de mayo de 1877, Wurtz reaccionó con firmeza: «Elmantenimiento del principio de equivalencia en la notación químicaharía volver la ciencia a los tiempos de Dalton, de Wollaston y deRichter. Sería un anacronismo, más aún, un retroceso, y la ciencia noretrocede».

Berthelot voló en auxilio del equivalentismo; el atomismo, según él, noera más que una hipótesis arbitraria y muy discutible. En la mismaAcademia, la polémica se desvió pronto. Pero Wurtz pronto publicaríaen la editorial Masson, en 1879, un libro fundamental sobre la Teoríaatómica. Los equivalentistas librarían en adelante un combate de reta­guardia. No obstante hubo que esperar a 1891 para que Berthelot con­sistiese en emplear la notación atómica.

Lord Kelvin (/824-1907).

DE ARQUíMEDES A EINSTEIN

Friederich August Kekule( 1829-1896).

344

admitía más que un único. constituyente de la materia;todas las diferencias que podemos apreciar entre los ele­mentos venían de diferencias en las condiciones de mo­

vimiento de esta partícula última. Proponía un modelodinámico que también puede parecer moderno hoy endía: «cuando más rápido es el movimiento, mayor es elespacio ocupado por el átomo, de una forma algo similarál modo en que la órbita de un planeta depende de la

Edward Frankland fOl'muló la teoría de la valencia a mediados delsiglo XIX (1852-1860). Pero creía que la valencia de un elemento podíavariar. El químico alemán Friedrich August Kekulé pensaba por el con­trario que la valencia de un elemento era constante. En 1857-1858, deform,a simultánea con Archibald Scott Couper, atribuyó al carbono lavalencia 4. También es célebre por haber propuesto en 1865 la fórmulahexagonal del benceno.En 1867, Lord Kelvin propuso un modelo particular de átomos: el «áto­mo remolino». Pensaba que era difícil explicar la elasticidad de la ma­teria si se admitía que estaba compuesta de pequeñas partículas sólidasy compactas y planteó la idea de un átomo dinámico, formado por unaespecie de anillo tubular de fluido en movimiento. Este modelo sinduda llegaba demasiado tarde para que los químicos se interestlran porél.

De los remolinos a la química matemática

8 Como muchos otros químicos de esta época, Milis se refiere a los

átomos especiales que había inventado el jesuita Boscovich en el si­

glo XVll1: meros puntoS matemáticos dotados de inercia y susceptiblesde atraerse o repelerse según cierta ley.

347LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORíA ATÓMICA

9 Para saber más sobre el caso poco conocido pero interesante deBrodie, ver The atomic debates y los Classical scientific papers ya cita­dos.

los gases. Podía explicar mejor, según él, las vibracionespuestas de manifiesto por la espectroscopia y los fenó­menos de elasticidad. No parece que los químicos hayanprestado mucha atención a la nueva teoría cinética de lamateria; seguramente les pare~ía demasiado especulativa.

La otra teoría tuvo más repercusión; fue propuestahace algo más de cien años (1866-1877) por Sir BenjaminCollins Brodie 9. El cambio propuesto era radical: lasletras griegas empleadas por Brodie ya no representanelementos sino operaciones. Así, al efectuar cierta opera­ción sobre la «unidad de espacio» se obtiene hidrógeno:a. Mediante una segunda operación se obtiene agua: as.Este sistema se concibió deliberadamente para remplazara la teoría atómica. En adelante, resultaba inútil presu­poner unos átomos tal vez inexistentes; se designaba alas sustancias haciendo referencia a unas operaciones bienconocidas por los químicos. Otra ventaja, según Brodie:la nueva teoría se presentaba como un verdadero instru­mento de cálculo, como una álgebra. A menudo, porparte de los filósofos y los químicos, la ausencia de unaquímica matemática (y por lo tanto verdaderamente«científica» ... ) se había deplorado a menudo. Ahora sellenaba esta laguna -e incluso de forma refinada-o Bro­die había tomado su formalismo de Boole (cuyo Análisismatemático de la lógica se había publicado en 1847). Esteformalismo, a decir verdad, ofrecía no pocas dificultadestécnicas; además estaba muy alejado de los hábitos inte­lectuales de los químicos. Durante la década de 1870, lateoría atómica iba a adquirir una coherencia que explicael fracaso de Brodie.

No solamente no podía expljc:lr el isomerismo, sino

DE ARQufMEDES A EINSTEIN

Existen otras dos teorías que también merecen men­cionarse. Una de ellas es la de William Thomson (alias

Lord Kelvin): la teoría de los «átomos remolino» (vortexatoms, 1867). La idea se remontaba al menos a Male­branche: «Que la materia sutil o etérea está necesaria­mente compuesta de pequeños remolinos.» Para elaborareste nuevo modelo, Kelvin se basó entre otras cosas en

los trabajos de Helmholtz relativos a los movimientosde remolino en un fluido homogéneo e incomprensible.El átomo obtenido aparecía como una especie de remo­lino tubular que formaba un anillo. Kelvin proponía suteoría como una profundización de la teoría cinética de

bajo el estricto punto de vista de la lógica, no le faltabarazón. Empleaba .una analogía: al igual que en geometríase pueden producir puntos de discontinuidad al aunaren forma correcta varios movimientos continuos, tam­bién las discontinuidad es observadas en química pueden

muy bien derivarse de continuidades más profundas.Milis va aún más lejos: no solamente duda de los átomossino también de la materia. ¿No decía Leibniz que «losátomos materiales son contrarios a la razón»? Y Fara­

day, más recientemente, ¿no resaltó el carácter extrema­damente hipotético de los supuestos átomos? Más valever en ello una «ilusión materialista». La materia,-de he­

cho, no es más que «fuerza sometida a ciertas determina­ciones» 8.

346

Paradojas e historicidad de la investigación

10 Sobre los desarrollos filosóficos y teóricos importantes a los quedio lugar el pensamiento newtoniano de 1687 a 1815, ver la importanteobra de R. E. Schofield: Mechanism and materialism, Princeton Uni­

versity Press, 1970.

349LA PENOSA ASCENSIÓN DE LA TEORfA ATÓMICA

el papel de la electricidad, de las relaciones entre químicainorgánica y química orgánica, etc. Si se quiere hacerun recuento de las «influencias» de orden filosófico, sedebería mencionar la corriente alemana de la Naturphilo­sophie: Davy, Faraday, MilIs y Ostwald, por ejemplo,parecen haberle rendido tributo. Pero para la epistemolo­gía, la aventura de los átomos constituye, incluso bajo estaforma incompleta, un rico tema de reflexión, aunque nofuese más que por las paradojas que presenta. Para el quí­mico del siglo XX, resulta por ejemplo sorprendente queDalton no aceptara las ideas de Gay-Lussac y de Avoga­dro. La lógica de la historia no es la de los manuales: exis­ten retrasos sorprendentes, rodeos inesperados. Al finaldel siglo XIX, Mendeleiev no admitirá que los átomospuedan estar compuestos por partículas ri1áselementales;y no obstante nos parece que era el medio más sencillo ymejor para explicar las periodicidades de la famosa cla­sificación. En este aspecto, los químicos «retrasados» ad­quieren retrospectivamente una clara ventaja ...

Las relaciones entre las diversas disciplinas tambiénpueden constituir un tema de atención. La física (en par­ticular la teoría cinética de los gases) es la que ha pro­porcionado las claves esenciales; pero, en aquel tiempo,la síntesis no resultaba fácil. La astrofísica, como ya he­mos visto, también desempeñó su papel; y se podríancitar igualmente la lógica y la biología. Pero, de formamás general, la teoría atómica ofrece la oportunidad dereflexionar sobre el papel histórico de las teorías. La ideade los átomos, en sí misma, no era nueva: había sidosostenida sistemáticamente desde Leucipo y Demócritohasta las especulaciones corpusculares de Newton; ade­más, incluso se trataba de una idea «falsa» ya que losátomos pueden disociarse. Pero todo esto resulta acce­sorio. Lo que importa es que Dalton supo teorizar lanoción de átomo en el momento oportuno, de una for-

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DE ARQufMEDES A EINSTEIN

Ni que decir tiene que los casos que acabamos de men­cionar no ofrecen un panorama completo de la químicaatómica en el siglo XIX: no hemos hablado del problemade las «afinidades» químicas! de las investigaciones sobre

que su notación sugería por ejemplo que el cloro y elyodo eran compuestos: ax 2, aro 2. El propio Brodie in­terpretó además sus símbolos de operaciones como si setratase de elementos; y sugirió que «en un tiempo o unlugar alejado», era posible la existencia de «porciones demateria» más elementales que las que conocemos. Al re­ferirse a los trabajos de Miller y Huggins en espectros­copia astronómica, adelantaba la idea de que a muy altastemperaturas podían existir determinados constituyentessimples en estado aislado; lo que provocaba las combi­naciones que daban lo que llamamos cuerpos simples erael descenso de temperatura. Williams Crookes, en 1886,vuelve sobre esta idea. Al formular explícitamente unacomparación con el evolucionismo biológico, propusoun verdadero evolucionismo químico (uno de los prin­cipales argumentos era el descubrimiento del helio solarpor Norman Lockyer). Una vez más, una teoría que setenía como «falsa» daba origen a suposiciones ciertamen­te estimulantes. En todo caso resulta notable la variedad

de hipótesis que aparecieron. El éxito de la teoría ató­mica no debe ocultamos la diversidad y a veces el graninterés de las especulaciones no ortodoxas 10.

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ma que la hacía eficaz en el trabajo experimental. Alresaltar la importancia de la medida del peso, orientabala práctica de los químicos hacia la buena dirección: nohacia la Verdad absoluta, sino hacia trabajos precisos ydiscusiones igualmente precisas. Maxwell expresó muy~ien el carácter histórico de estas conjunciones favora­bles entre teorías y métodos: «En el progreso científico,se llega a un momento determinado en el que un métodoq~e corresponde a (una) teoría resulta útil.» Dalton fue

precisamente el hombre de una situación determinada:tuvo la suerte, teniendo en cu~nta las técnicas de su épo­ca, de lanzar la idea que debía revelarse operatoria yconstructiva. Qué importa si su átomo sufrió posterior­mente nuevas metamorfosis.

x. ¿ Era Darwin darwiniano?

Darwin se ha convertido en una especie de monstruosagrado. Porque es un «gran hombre de ciencia», un teó­rico «genial»; pero también porque modificó la imagenque los hombres se hacían de ellos mismos. Hoy resultaun tópico comparar la revolución darwiniana a la revo­lución copernicana. Una había desplazado nuestro pla­neta del centro del universo; la otra hizo perder al hom­bre la supremacía que se arrogaba sobre los animales.Además, Darwin, aunque no se lo haya propuesto, hasido el fiador dehdarwinismo social» (que pretende apli­car a la vida social el principio de la selección natural).Estas razones explican el que Darwin suscitara una cu­riosidad tan excepcional. Los historiadores de la cienciahan escudriñado los menores detalles de su vida, han in­

vestigado sobre sus «fuentes» y analizado sus concepcio­nes geológicas, biológicas y antropológicas. Nosotros ha­remos hincapié en la habilidad que supo desplegar paradar cierta coherencia a su teoría. Teoría que es más com­pleja de lo que generalmente se cree.

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