Charles Du Fay  (1698-1739)  Ver Biografía

H2.1. Ej 2 Explica este comportamiento de los trocitos de pan de oro utilizando las ideas actuales sobre las fuerzas entre cargas eléctricas. IC.4.
Aplicando este principio a varios experimentos de electricidad, se sorprende uno del número de oscuros y complicados hechos que aclara.
La casualidad ha puesto en mi camino otro principio más universal y notable que el precedente y que proyecta una nueva luz en la cuestión de la electricidad. Este principio es que hay dos clases de electricidad distintas, muy diferentes una de la otra, una de las cuales yo llamo electricidad vitrosa y la otra, electricidad resinosa. La primera es la del vidrio, cristal de roca, piedras preciosas, pelo de animales, lana y muchos otros cuerpos. La segunda es la del ámbar, copal, goma-laca, seda, madera, papel y un vasto número de otras sustancias. La característica de estas dos electricidades es que un cuerpo de la electricidad vitrosa, por ejemplo, repele a todos los de la misma electricidad y por el contrario atrae a todos aquellos de la electricidad resinosa; por tanto, un tubo de vidrio repelerá al vidrio, pelos de animales, etc. cuando se vuelve eléctrico y atraerá seda, madera, papel, etc. El ámbar, por el contrario, atraerá vidrio y otras sustancias de la misma clase y repelerá goma-laca, copal, seda, madera, etc. Dos cintas de seda, electrificadas se repelerán mutuamente; dos hebras de lana harán lo mismo; pero una hebra de lana atraerá a una cinta de seda.
H2.1. Ej 3 Indica cuáles de entre las afirmaciones anteriores tienen, preferentemente, el carácter de ley, cuáles de teoría y cuáles de hechos.
En orden a saber inmediatamente a cuál de las dos clases de electricidad pertenece un cuerpo, cualquiera que sea, necesitamos sólo volver eléctrica una hebra de seda, que se sabe que pertenece a la clase de electricidad resinosa y ver si el cuerpo, vuelto eléctrico, la atrae o la repele. Si la atrae, es de la clase de electricidad que yo llamo vítrea, si por el contrario la repele, es de la misma clase de electricidad que la seda, esto es, resinosa. Yo he observado así mismo, que la electricidad comunicada retiene las mismas propiedades: pues si una bola de madera o marfil, puesta en un pedestal de vidrio, se vuelve eléctrica por el tubo de vidrio, repelerá todas las sustancias que el tubo repela, pero si se vuelve eléctrica aplicando un cilindro de goma-laca, producirá efectos contrarios, precisamente los mismos que la goma-laca produciría.
Para tener éxito en estos experimentos, se requiere que los cuerpos que se ponen cerca uno del otro para hallar la naturaleza de su electricidad, se vuelvan tan eléctricos como sea posible; pues si uno de ellos no era sino débilmente eléctrico, sería atraído por el otro, aunque lo sería de tal suerte que luego sería repelido por él. El experimento ocurrirá perfectamente bien si ambos cuerpos son suficientemente eléctricos.
H2.1.Ej4 ¿Qué deberíamos observar para suponer que hay tres clases de carga?

Benjamin Franklin  (1706-1790)  Ver Biografía

Fig H2.2.3 Un modelo de distribución del fluido único

De aquí han surgido nuevos términos entre nosotros. Decimos que B (y cuerpos en las mismas circunstancias) está electrizado positivamente; A, negativamente; o mejor, B está electrizado más y A, menos. Y nosotros en nuestros experimentos electrizamos más o menos, según nos parezca apropiado. Para electrizar más o menos no se necesita saber más que esto; que las partes del tubo o esfera que son frotados, en el instante de la fricción atraen al fuego eléctrico y por tanto éste es tomado de la cosa que frota. Las mismas partes, inmediatamente, cuando la fricción en ellas cesa, están dispuestas a dar el fuego, que han recibido, a cualquier cuerpo que tenga menos. Entonces, este fuego puede hacerse circular, como lo ha demostrado Mr. Watson; también puede acumularse o sustraerse, en o desde cualquier cuerpo, como cuando se conecta ese cuerpo con la goma o con el receptor, estando cortada la comunicación con el almacenamiento.

Precisiones sobre la teoría del fluido único.
1- La materia eléctrica consiste en partículas extremadamente sutiles, puesto que puede penetrar la materia ordinaria, incluso los metales más densos, con tanta facilidad y libertad que no sufre resistencia alguna, perceptible.
3- Lo que diferencia la materia eléctrica de la materia ordinaria es que las partículas de esta última se atraen mutuamente, mientras que las de la primera se repelen.
4- Pero aunque las partículas de la materia eléctrica se repelen, son atraídas fuertemente por cualquier otra materia.
6- Así pues, la materia ordinaria es una especie de esponja para el fluido único. Una esponja no podría absorber agua si las partículas de agua no fueran más pequeñas que los poros de la esponja y la absorbería muy lentamente si no hubiera una atracción recíproca entre esas partículas y las de la esponja. Aún lo haría más deprisa si en vez de una tal atracción hubiera una repulsión entre las partículas de agua, que actuara en conjunción con la atracción de las mismas por la esponja. Esto es lo que ocurre entre la materia eléctrica y las materia ordinaria.
7- Pero la materia contiene en general, tanta materia eléctrica, cuanta puede contener. Si se le añade más, la añadida se coloca en la superficie y constituye lo que llamamos una atmósfera eléctrica: el cuerpo estará entonces electrizado.
9- Sabemos que un fluido se encuentra en la materia ordinaria porque podemos extraerlo de ella por medio del globo (la máquina) o del tubo.
15- La forma de la atmósfera es la del cuerpo al que rodea. Puede hacerse visible en le aire tranquilo por medio de humo de resina. que es atraído y se distribuye por todos lados, cubriendo y escondiendo al cuerpo.

18- Esas explicaciones me parecieron plenamente satisfactorias pero ahora tengo algunas dudas.
19- Pero no es muy importante para nosotros saber de qué modo cumple la naturaleza sus leyes: nos basta con conocer dichas leyes. Lo que verdaderamente es útil es saber que la porcelana abandonada al aire, cae y se rompe; pero saber cómo llega a caer y por qué se rompe es de interés especulativo. Es un placer para nosotros pero aun sin eso podemos proteger nuestra porcelana.

Hay todavía un experimento que nos sorprende y para el cual no tenemos explicación satisfactoria. Los cuerpos que tienen menos electricidad que la que les es normal (cargados negativamente), se repelen los unos a los otros, exactamente igual que los que tienen más electricidad que la que les es normal.

Fig H2.2.4 Un modelo de distribución del fluido único, más acorde con la información. A la vista de la precisión nº7, es más adecuada la representación de la Fig H2.2.4 que la de la Fig H2.2.3 para la distribución del fluido eléctrico

H2.2. Ej 1 Escribe un breve ensayo diferenciando las descripciones de hechos que se describen en el texto de Franklin y los aspectos más teóricos

H2.2. Ej 2 Explica las observaciones de Franklin utilizando las ideas actuales de cargas eléctricas y su comportamiento, conductores, aislantes, etc.

H2.2. Ej 3 Escribe un breve ensayo indicando dónde se muestra conducción de la electricidad en las experiencias descritas por Franklin.

H2.2. Ej 4 Explica con la teoría del fluido único la producción del arco voltáico mediante la pila de Volta.

H2.2. Ej5 La figura H2.2.4 representa mejor que la H2.2.3, las ideas de Franklin, después de conocer sus precisiones sobre la teoría del fluido único. Con estas precisiones trataba de explicar no sólo los fenómenos de descargas (chispas) sino también los de atracciones y repulsiones. Una manera de electrizar un pañuelo de seda y un tubo de vidrio es frotar el tubo con el pañuelo. Trata de hacer un esquema en el que representes dos pañuelos y dos tubos, con sus respectivas materias eléctricas, antes de ser frotados y después de ser frotados. Sabemos que después de frotarlos, los tubos se repelerán entre sí, los pañuelos se repelerán entre sí y los tubos atraerán a los pañuelos. Explica, en lo que se pueda, estas atracciones y repulsiones con la teoría del fluido único de Franklin. Puedes ver un esquema pinchando aquí.
Puedes hacer una comprobación experimental con dos globos de goma hinchados, en vez de tubos de vidrio y dos paños de lana, en vez de pañuelos de seda.

Jean Antoine Nollet  (1700-1770)  Ver Biografía

H2.3.Ej1 Utiliza la información sobre condensadores para explicar el comportamiento de la botella de Leyden.

H2.3.Ej2 Escribe un breve ensayo indicando donde se muestra conducción de la electricidad en las experiencias descritas por Nollet.

Jean Le Rond d'Alembert  (1717-1783)  Ver Biografía

Denis Diderot  (1713-1784)  Ver Biografía

Electricidad (1750 aprox)
Esta palabra significa en general los efectos de una materia muy fluida y muy sutil, diferente por sus propiedades de todas las otras materias que conocemos; que se ha reconocido capaz de unirse a casi todos los cuerpos, pero a algunos con preferencia; que parece moverse con una muy gran velocidad, siguiendo leyes particulares; y que produce por sus movimientos fenómenos muy singulares de los cuales vamos a dar una historia en este artículo.
Los sentimientos de los físicos están divididos sobre la causa de la electricidad: todos sin embargo coinciden en la existencia de una "materia eléctrica" más o menos recogida alrededor de los cuerpos electrificados, y que produce por sus movimientos los efectos de electricidad que percibimos; pero explican cada uno de una manera diferente las causas y las direcciones de esos diferentes movimientos. Ver "fuego eléctrico", donde damos cuenta de sus opiniones. Nos contentaremos aquí con exponer los principales fenómenos de la electricidad y las leyes que la naturaleza ha parecido seguir, produciéndolos.
Como no se conoce todavía la esencia de la materia eléctrica de otro modo que por sus principales propiedades. Aquella de atraer y repeler a cuerpos ligeros es una de las más notables, y que podría servir mejor para caracterizar la materia eléctrica ya que ella está junto a casi todos sus efectos, y que permite reconocer su presencia incluso en los cuerpos que contienen la más pequeña cantidad.
Se encuentra en los más antiguos monumentos de la Física que los Naturalistas de todo tiempo han reconocido al ámbar la propiedad de atraer pajas y otros cuerpos ligeros. Se ha percibido seguidamente que los cuerpos bituminosos y resinosos, tales como el azufre, el azabache, la seda, la resina, tenían también esa propiedad; que el vidrio, las piedras preciosas, la seda, la lana, la crin, y casi todos los pelos de animales, tenían la misma virtud; que era suficiente secar bien esos cuerpos y frotarlos un poco para ver volar hacia ellos. Sobre estos ejemplos se ha calentado después un poco más vivamente y frotado con más paciencia una infinidad de otros cuerpos, y se ha encontrado también la misma propiedad; de esta suerte, siguiendo más lejos con este examen se ha asegurado que todos los cuerpos de la naturaleza pueden llegar a ser eléctricos, siempre que sean secados y frotados perfectamente.
Sin embargo los metales se han sustraído constantemente a esta prueba; enrojecidos, frotados, golpeados, limados, no han dado jamás el menor signo de atracción eléctrica, de suerte que son una excepción a la regla general, así como el agua y todos los licores, que es imposible someter a frotamiento.
Posteriormente distingue entre diferentes grados de facilidad para electrizarse por frotamiento , los cuerpos.
a) Se llama cuerpos eléctricos a aquellos que se electrizan fácilmente al ser frotados: diamantes, vidrio, goma-laca, asfalto, azufre, seda, pelos de animales.
b) Se llama cuerpos no eléctricos a los que no se electrizan por frotamiento o lo hacen muy poco: agua y líquidos, metales, animales vivos, plantas vivas y muchos materiales que provienen de ellas.
É aunque los metales y líquidos no se electrifican por frotamiento, pueden llegar a ser eléctricos por simple aproximación de un cuerpo electrizado. la pierden (la virtud eléctrica) con la misma facilidad con que la reciben, si no se toma alguna precaución para fijarla.
Así una barra de hierro llegará a ser eléctrica por la aproximación de un tubo de vidrio frotado, si es sostenida horizontalmente por otros dos tubos de vidrio bien secos, o suspendida de cordones de seda, o finalmente, colocada sobre un pan de resina de algunas pulgadas de espesor.
Es igualmente necesario que los cuerpos que se quieren electrificar por frotamiento estén exentos de toda humedad. Esta condición no es más esencial que el frotamiento para la producción de electricidad: la humedad se lleva tras sí y desvía la materia eléctrica pero ello no impide que sea excitada; ella no nos arrebata más que la apariencia de sus efectos sin aniquilarlos verdaderamente.
La llama parece impedir más positivamente la electricidad; aproximando solamente una vela encendida a un tubo de vidrio frotado o a una barra de hierro electrizado por comunicación, se ve disminuir sensiblemente su virtud eléctrica.
Se ignora cuál es el más eléctrico de todos los cuerpos, a causa de la dificultad que hay para compararlos exactamente volumen a volumen.
Para evitar la fatiga del frotamiento y también para volver los fenómenos eléctricos mucho más fuertes y más aparentes se ha sustituido el tubo por un globo de vidrio de alrededor de un pie de diámetro y línea y media de espesor, que se hace girar muy rápidamente, mientras se aplican las manos en el ecuador del globo.
La aplicación de otros cuerpos eléctricos bien secos a la superficie del globo frotado no tiene como efecto disminuir su virtud sensiblemente. Por el contrario, la vecindad de cuerpos no eléctricos o su aplicación inmediata en el tubo, disminuye muy prontamente la electricidad que se ha producido con el frotamiento. Esta propiedad de los metales de apagar casi en un instante la virtud eléctrica no tiene lugar más que si se establece una comunicación entre el cuerpo eléctrico y la tierra por medio de la cual las emanaciones que extiende se dirigen y se transmiten prontamente a nuestro globo.

Luigi Galvani  (1737-1798)  Ver Biografía

Fig H2.5.2

La Fuerza de la Electricidad Animal en el Movimiento Muscular
Después de que hubiésemos investigado las fuerzas de la electricidad atmosférica durante las tormentas, nuestros corazones ardían en deseos de investigar también la fuerza de la electricidad en periodos de tiempo tranquilos durante el día.
Por consiguiente, como yo había sabido casualmente, que las ranas preparadas que estaban colgadas en un gancho de latón que pasaba a través de su médula espinal al enrejado de hierro que cerraba un pensil de nuestra casa, mostraban las contracciones usuales, no sólo cuando estaba relampagueando, sino cuando el cielo estaba claro y diáfano. Yo pensé que el origen de estas contracciones podría estar fundado en los cambios que, sin embargo continuaban en la electricidad atmosférica. Sin embargo, yo comencé, no sin esperanza, cuidadosamente a investigar la acción de esos cambios en el movimiento muscular y a montar experimentos en una dirección y otra. Entonces observé a diferentes horas y, naturalmente, días, animales convenientemente preparados, pero a penas tuvo lugar movimiento alguno de los músculos. Finalmente, cansado de esta espera inútil, comencé a apretar y estrujar los ganchos con los que eran sujetados por la médula espinal, de la reja de hierro para ver si tal artificio podía excitar la contracción de los músculos y si en lugar de eso, dependiendo de la condición de la atmósfera y de su electricidad, algún otro cambio y alteración podía tener influencia. Observé contracciones bastante a menudo, pero ninguna de ellas dependía de las condiciones de la atmósfera y de su electricidad.

H2.5.Ej1 Galvani supone que el origen de los fenómenos que observa en la rana son debidos a la “electricidad animal”. Utilizando las informaciones sobre la pila galvánica, indica cual es la explicación que damos actualmente.
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Para hacer la cosa más evidente, coloqué la rana en una placa no conductora, como de vidrio o de resina, y entonces, usando una varilla curvada, algunas veces conductora y otras veces en parte o totalmente no conductora, toqué con un extremo de ella, el gancho que atravesaba la médula espinal y con el otro extremo, los músculos de la pierna o el pie. En este experimento, cuando usamos el alambre conductor, mostramos que las contracciones ocurren, pero cuando usamos la varilla que era no conductora, no había contracciones. La varilla conductora era un alambre de hierro, el gancho era un alambre de latón. Después de estos últimos descubrimientos nos pareció que las contracciones a las que nos hemos referido, que ocurrían en la rana colocada en una placa metálica si el gancho en la médula espinal se presiona contra la placa, deben recorrer un circuito, parte del cual es la placa metálica, y por tanto ocurre que las contracciones no ocurrirán en ranas que se colocan en placas no conductoras, incluso cuando se emplea el mismo procedimiento.
Esta opinión nuestra ha explicado claramente un fenómeno inesperado y observado accidentalmente, si mi juicio es correcto.
Si la rana es suspendida con los dedos, por una pata, de modo que el gancho que atraviesa la médula espinal, toca una placa de plata y la otra pata libre puede entrar en contacto con la placa, si esta pata libre, toca la placa, los músculos se contraen repetidamente, y si la pata es levantada, pero, en seguida, cuando queda en reposo y cae a la placa de nuevo, entra en contacto con ella, y por lo tanto es elevada de nuevo y en breve vuelve a caer, así en cierto sentido parece un péndulo eléctrico al mayor asombro y deleite del observador.
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Antes de que terminemos nuestra discusión del uso de la varilla curvada y de sus fuerzas, no deberíamos dejar de hacer claro su significado y si puedo así decirlo, su necesidad para tales contracciones musculares. Esto ocurre más claramente y más rápidamente, no sólo con una sino con dos varillas curvadas, si son aplicadas y dispuestas de tal forma que el extremo de una de ellas toca el músculo y el extremo de la otra toca el nervio, y los otros dos extremos se ponen en contacto mutuamente o si es necesario se frotan mutuamente. En esta conexión es evidente que la electricidad que causa la contracción no es conducida fuera y disipada por el contacto de las manos con las barras o con el repetido contacto de las barras con las partes del cuerpo de los animales. Además nosotros hemos sido bastante afortunados de observar este notable y peculiar fenómeno, que el uso de más de una sustancia metálica y las diferencias entre ellas, contribuyen mucho a la excitación y también especialmente al incremento de la contracción muscular, bastante más que cuando se usa un sólo metal. Entonces, por ejemplo, si toda la varilla fuera de hierro o el gancho y la placa conductora también lo fueran, las contracciones, o bien no ocurrirían o si ocurrieran serían muy suaves.
Pero si uno de ellos fuera de hierro y el otro de latón o mejor, si fuera de plata (la plata nos parece el mejor de todos los metales para conducir la electricidad animal) ocurren repetidas y mucho mayores y más prolongadas contracciones. Lo mismo ocurre si se usa la placa no conductora. Si se disponen tiras de metales diferentes en la misma dirección, en dos puntos separados entre sí, como por ejemplo, si se pone una tira de cinc en un lugar y una de latón en el otro, las contracciones son usualmente mucho mayores que cuando se usan tiras del mismo metal, incluso cuando ambos lugares se ponen en contacto con plata.

H2.5.Ej2 Escribe un breve ensayo indicando donde se muestra conducción de la electricidad en las experiencias descritas por Galvani.

H2.5.Ej3 Galvani reconoció que los fenómenos que observaba en relación con las ranas podían explicarse de dos modos, bien el tejido animal contenía una fuerza vital que llamó “electricidad animal” y las influencias externas simplemente conducían a la manifestación de esa propiedad, o bien la electricidad se producía por el contacto entre dos metales (se producía pues por algo externo a las ranas) y los movimientos de las ranas eran un efecto del paso de la electricidad por ellas. Galvani se decidió por la primera explicación y Volta por la segunda.
Escribe una breve ensayo argumentando sobre las dos posturas, fundamentalmente sobre la de Volta, destacando experiencias que la apoyen.

Alessandro Volta  (1745 - 1827)  Ver Biografía

Fig H3.1

Fig H3.2

Montamos una hilera de varias tazas o bols, hechos de cualquier material, excepto metales. Tazas de madera, de concha, de arcilla, o mejor de cristal (pequeños vasos de bebida o copas son muy apropiados) medio llenas de agua pura o mejor de salmuera o lejía; y unimos unas con otras en una cadena por medio de arcos metálicos, de los cuales un brazo Aa o sólo el extremo A que está colocado en una de las copas es de cobre rojo o amarillo o mejor, de cobre plateado, y el otro Z, que está colocado en la próxima copa es de estaño o mejor de cinc. Yo puedo observar aquí, de paso que la lejía y otros líquidos alcalinos son preferibles cuando uno de los metales que están inmersos en ella es estaño; la salmuera es preferible, cuando es cinc. Los dos metales de los cuales cada arco está compuesto, están soldados en alguna parte, encima de la parte inmersa en el líquido y que debe tocarlo en una superficie suficientemente amplia: por ese motivo se deduce que esta superficie debe ser una pulgada cuadrada o muy poco menos; el resto del arco puede ser tan estrecho como queramos, y puede, incluso ser un simple alambre metálico. Puede también hacerse de un tercer metal diferente de los dos que están inmersos en el líquido de las copas; ya que la acción del fluido eléctrico resulta de los contactos entre metales que están en inmediato contacto, la fuerza don la que este fluido es conducido al final, es la misma absolutamente o casi, que aquella que debería haberse recibido por el inmediato contacto del primer metal con el último, sin ninguno de los metales intermedios, como yo he verificado por experimentos directos, de los cuales tendré ocasión de hablar en otra parte.
Así pues, un tren de 30, 40 o 60 de estas copas, unidas de esta manera y colocadas, bien en línea recta o en una curva o en círculo, forma el total de este nuevo aparato, que fundamentalmente y en esencia es el mismo que el otro de columna, descrito antes; la característica esencial, que consiste en la inmediata conexión de los diferentes metales que forman cada par y la conexión de un par con otro por el intermedio de un conductor húmedo, aparece en este aparato, así como en el otro.

H3.Ej1 Explica la pila descrita por Volta, utilizando las ideas actuales que se indican en la información.

H3.Ej2 Escribe un breve ensayo indicando donde se muestra conducción de la electricidad en las experiencias descritas por Volta.

Fig H3.3

La ilustración muestra la producción de un arco eléctrico, en el que se emitía gran cantidad de luz y que se conoció como arco voltáico. Esta demostración la hizo Humphry Davy en la Royal Institution en Londres. Para ello utilizó 2000 baterías voltaicas, situadas en el sótano. Los electrodos eran de carbón. Las financió mediante una suscripción pública. Hasta hace poco, el arco voltaico era la fuente de luz en los aparatos de proyección de los cines.

Georg Simon Ohm  (1789-1854)  Ver Biografía

H1 [En un tramo horizontal de la tira de cobre C´ de la figura H4.1 se mide la corriente mediante una balanza de torsión A, formada esencialmente por una aguja magnetizada de acero, b que experimenta la fuerza de la corriente eléctrica, y una tira de oro a, que produce la fuerza recuperadora cuando se retuerce.]

Para conseguir la diferencia de temperaturas necesaria para la batería termoeléctrica, se utilizan dos recipientes. En los huecos respectivos P y Q se introducen los tramos verticales m y m´ de cobre y bismuto, rodeados por una bolsa de seda que contiene polvo de vidrio para impedir cambios bruscos de temperatura, producidos por variaciones de la temperatura ambiente, y polvo de plomo para asegurar un buen contacto térmico con el recipiente. En el primer recipiente de la figura se introduce agua y se pone a hervir y en el segundo, se introduce hielo.

Había preparado ocho conductores que se distinguirán en lo sucesivo como 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, que tenían respectivamente 2, 4, 6, 10, 18, 34, 66, 130, pulgadas de largo, respectivamente y 7/8 líneas de grueso, cortados del espécimen llamado alambre de cobre plateado. Después que el agua hubo hervido durante media hora, esos alambres fueron situados en el aparato, uno después de otro. Entre cualesquiera dos conjuntos de experimentos, que duraban 3 — 4 horas, había siempre una pausa de una hora. Obtuve los siguientes resultados (de las fuerzas medidas en la balanza de torsión):

Parece que la fuerza disminuye perceptiblemente de un día a otro. La razón de esto la he buscado en un cambio en las superficies de contacto o quizás en el hecho de que el 8 y el 11 de Enero fueron días muy fríos y la caja de hielo permaneció en la ventana de una habitación pobremente calentada y mal protegida. No me atrevo a decidir.

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Los números anteriormente dados pueden representarse muy satisfactoriamente por la ecuación X=a/(b+x) donde X es la fuerza de la acción magnética, cuando el conductor usado tiene longitud x, y a y b son constantes que representan magnitudes que dependen de la fuerza de excitación y la resistencia del resto del circuito. Si por ejemplo, escogemos b igual a 20 1/4 y a, en las diferentes series, igual a 7285, 6965, 6885, 6800, 6800, obtenemos por cálculo los siguientes resultados:

Si comparamos esos números obtenidos por cálculo con el conjunto obtenido por experimento, parecerá que las diferencias son muy pequeñas y son del orden que uno puede esperar en investigaciones de esa clase. No nos detendremos en este punto pero procedemos a probar la corrección de la fórmula en casos extremos, un método que es más útil, estableciendo la general aplicabilidad de una ley que ha sido obtenida hace pocos instantes.
Con este fin hice cuatro conductores a, b, c, d, en orden de 2, 4, 8 y 16 pulgadas de longitud, de latón y 0´3 líneas de grueso, que ya había usado en mi investigación con el circuito hidroeléctrico; esto da en el circuito los números 111 1/2, 64 3/4, 37, 19 3/4, mientras el conductor 1 daba 305. De las anteriores ecuaciones, las longitudes pueden ser determinadas por correspondencia con estos números. Hallaremos entonces 40 3/4, 84 3/4, 163 1/2, 324, los cuales números, en general concordancia muestran que una pulgada de alambre de latón el equivalente a 20 1/2 pulgadas de alambre de cobre plateado. Después de este trabajo preliminar yo introduje en el circuito un conductor del mismo alambre de latón de 23 pies de longitud, que he designado como 5 en este conjunto; él da 1 1/4. Y nosotros actualmente obtenemos este número casi exactamente si nosotros usamos para x en la ecuación, 23. 12. 20 1/2 = 5658. Vemos por este ejemplo que la ecuación concuerda con el experimento muy precisamente, cerca de la extinción de la fuerza por la resistencia de los conductores.
Además yo mantuve un extremo del par cobre-bismuto a la temperatura de 0¼ por el uso de hielo, mientras que el otro extremo era expuesto a la temperatura de la habitación que se mostraba igual a 7 1/2 º R, de forma estacionaria, por un termómetro colgado cerca del aparato durante las observaciones. Los conductores fueron colocados en el circuito en el siguiente orden: 1,2,3,4,5,6,7,8,7,6,5,4,3,2,1, dando los números 27, 25, 23 1/3, 20, 15 1/2, 10 3/4, 6 1/2, 3 2/3, 6 1/2, 10 3/4, 15 1/2, 20, 23 1/2, 25 1/4, 27 3/4. Si nosotros fijamos en nuestra ecuación b = 20 1/4 y así determinamos a, que a 22 1/4 es 27 3/8, obtenemos por cálculo, números que en ningún caso difieren de los anteriores en más de media división; por lo cual parece que la ecuación se mantiene para cualquier valor de la fuerza de excitación. De esta última investigación son evidentes dos puntos adicionales importantes. Primero es la muy notable circunstancia que el valor de b permanece sin cambio mientras la fuerza es más de 10 veces inferior, mientras que a parece depender sólo de la fuerza de excitación y b sólo de la parte de circuito que permanece sin cambio. Segundo, parece seguirse de estos experimentos que la fuerza del circuito termoeléctrico es exactamente proporcional a la diferencia de temperaturas entre sus dos extremos.
No puedo evitar el mencionar aquí al final de la investigación, una observación que de un modo más directo, confirma la conclusión de Davy de que la conductividad de los metales se incrementa bajando la temperatura. Tomé un conductor de 4 pulgadas de latón y lo monté en el circuito; dio 159 divisiones. Cuando lo calenté en el medio con una llama de alcohol, la fuerza decreció gradualmente en 20 o más divisiones y la acción era la misma si yo movía la llama más hacia uno u otro lado del conductor; pero cuando coloqué en él una capa de nieve, la fuerza se incrementó en 2 divisiones. La temperatura de la habitación era 8 1/4 º Reamur. Este hecho no está fuera de lugar aquí porque puede dar lugar a ligeras anomalías.

IH.2 La conquista de los conceptos diferencia de potencial y fuerza electromotriz
La corriente que fluye en un circuito voltaico dado, evidentemente, depende no solo de los conductores que forman el circuito sino también del “poder-impulsor” de la batería. En orden a formar una completa teoría de los circuitos eléctricos era, por tanto necesario tomar en cuenta ese “poder-impulsor”. Este avance fue efectuado en Ohm (1826) en el artículo que acabamos de describir, aunque él, no llegó a comprender su naturaleza de un modo preciso. Ohm tenía una gran experiencia sobre estas cuestiones. Como señala Whittaker (1989) había descubierto que si un número de células voltaicas se colocan en serie en un circuito, la corriente es proporcional a su número si la resistencia externa es muy grande, pero es independiente de éste, si la resistencia externa es pequeña. Este y otros descubrimientos le impulsaron a buscar una teoría consistente que los combinase todos.
Para este propósito adoptó la idea de comparar el flujo de electricidad en una corriente al flujo de calor a lo largo de un alambre, cuya teoría era familiar a todos los físicos desde la publicación por Fourier de su “Teoría analítica del calor” en 1822.
La comparación entre el flujo de electricidad y el flujo de calor sugería la propiedad de introducir una cantidad cuyo comportamiento en problemas eléctricos se asemejara al de la temperatura en la teoría del calor. La diferencia entre los valores de una tal cantidad entre dos puntos del circuito podría proporcionar una medida del “poder-impulsor” que actuara sobre la electricidad entre los dos puntos. Para llevar adelante esta idea, Ohm recurrió a la teoría de Volta de la condición electrostática de la pila en circuito abierto. Era costumbre medir la “tensión” de la pila conectando un terminal a tierra y poniendo a prueba el otro terminal mediante un electroscopio.
Ohm supuso que cada célula voltaica posee una tensión definida, o discontinuidad de fuerza electroscópica, que debe ser vista como su contribución a la fuerza-impulsora de cualquier circuito en el cual pueda ser colocada. Esta suposición confiere un significado definido al término “fuerza electroscópica”; la fuerza en cuestión es idéntica al potencial electrostático. Pero Ohm y sus contemporáneos no comprendieron correctamente la relación de las concepciones galvánicas con las funciones electrostáticas que Poisson había establecido a finales del siglo XVIII, en diversas memorias, en las que se mostraba el concepto y diferentes características de lo que hoy conocemos como potencial electrostático y a lo que también contribuyeron decisivamente Lagrange, y Laplace en esa misma época.
La fuerza electroscópica en la pila abierta era generalmente identificada con la densidad superficial de la capa de carga eléctrica en el lugar puesto a prueba; mientras Ohm reconociendo que las corrientes eléctricas no estaban confinadas en la superficie del conductor, sino que penetraban su sustancia, parecía haber pensado que la fuerza electroscópica en un lugar de un circuito era proporcional a la densidad volumétrica de la electricidad en ese lugar. Esta idea resultaba coherente por la relación que, en la analogía que él utilizaba, existe entre la temperatura de un cuerpo y el volumen densidad de calor, supuestamente contenido en él.
Designando entonces por S la corriente que fluye en un alambre de conductividad γ, cuando la diferencia de las fuerzas electroscópicas entre los terminales es E, Ohm llegó a escribir
S = γE
A pesar de la confusión que estaba asociada a la idea de fuerza electroscópica, y que no fue aclarada por algunos años, la publicación de la memoria de Ohm constituyó un gran avance en la filosofía eléctrica. Se comprendía ahora, claramente que la corriente que fluye en un conductor depende solo de la conductividad inherente al mismo y de otra variable que guarda en electricidad la misma relación que la temperatura guarda en el calor; y más aún, se imaginaba que esta última variable es el lazo que conecta la teoría de las corrientes con la vieja teoría de la electrostática.
Fue posteriormente Gustav Kirchoff quien, en 1848 trató de armonizar los potenciales de la teoría electrostática con la ley de Ohm, pero fue Rudolph Kohlrausch, en el mismo año, como describe Whittaker (1989), “quien mostró que la diferencia de las “tensiones” eléctricas en los extremos de una célula voltaica, medidas electrostáticamente con el circuito eléctrico, era proporcional a la fuerza electromotriz, medida por los efectos electrodinámicos de la célula con el circuito cerrado; y posteriormente, que, cuando el circuito estaba cerrado, la diferencia de las tensiones, medida electrostáticamente, entre dos puntos cualesquiera del circuito externo, era proporcional a la resistencia óhmica existente entre ellos. Pero a pesar de todo lo dicho, era todavía desconocido cómo “tensión” o “fuerza electroscópica” o “fuerza electromotriz” deberían ser interpretados en el lenguaje de la teoría electrostática; recordemos la confusión entre densidad superficial de carga electrostática y fuerza electroscópica, que existía entonces. La incertidumbre fue finalmente despejada en 1849 por Kirchoff, quien identificó la fuerza electroscópica de Ohm con el potencial electrostático”.

James Prescott Joule  (1818-1889)  Ver Biografía

Fig. H5.1

A causa del relativamente largo tamaño del conductor rectangular de mi galvanómetro, las tangentes de las desviaciones de la aguja son muy aproximadamente proporcionales a las cantidades de electricidad fluyente. La pequeña corrección que es necesario aplicar a las tangentes la he obtenido por medio del procedimiento experimental riguroso que describí hace algún tiempo en los Anales de la Electricidad. He expresado mis cantidades de electricidad con las bases del gran descubrimiento de Faraday de electrolisis, y aventuro la sugerencia de que la cantidad de electricidad fluyente que es capaz de electrolizar a un equivalente, expresado en granos en una hora de tiempo, sea llamado un grado. Ahora, por unos cuantos experimentos, he establecido que la aguja de mi galvanómetro se desviaba 33´5 º de la tarjeta graduada, cuando estaba pasando una cantidad suficiente para descomponer 9 granos de agua por hora. Esa desviación, por tanto, indicaba un grado de electricidad fluyendo, en la escala que he propuesto que sea adoptada. Veremos a continuación algunas de las ventajas prácticas que he obtenido usando este método. El termómetro que yo usaba tenía su escala graduada en el vástago de vidrio. Las divisiones eran amplias y precisas. Tomando temperaturas con él, yo removía el líquido suavemente con una pluma y así, suspendiendo el termómetro por su parte más alta de su vástago para conseguir que adoptara la posición vertical, llevé mis ojos a un nivel con el extremo superior del mercurio, de este modo, un poco de práctica me ha capacitado para estimar temperaturas de una décima parte de grado Fahrenheit, con certeza. En orden a determinar el poder de calefacción de un alambre metálico dado, lo pasé a través de un delgado tubo de vidrio y luego lo bobiné apretadamente en él. Tiramos un poco de los extremos de cada bobina para dejar un pequeño espacio entre cada vuelta; y si esto no fuera suficiente, se interponía un pequeño trozo de algodón. El aparato así preparado era colocado en un recipiente de vidrio conteniendo una cantidad de agua dada quedando listo para el experimento. La figura explica las disposiciones: A es la bobina de alambre; B, el recipiente de vidrio, llenado en parte con agua; T representa el termómetro. Cuando la electricidad voltaica se transmite, no pasa una cantidad apreciable de ella a través del alambre, tomando el camino más corto por el agua. No hay trazas de corriente tal que pueda detectarse ni por la evolución del hidrógeno ni por la oxidación del metal.
Previamente a cada uno de los experimentos se tomaba la necesaria precaución de llevar el agua del recipiente y el aire de la habitación a la misma temperatura. Cuando esto se hace con precisión, los resultados de un experimento llevan la misma proporción que los de cualquier otro, como si no estuvieran presentes agentes extraños de enfriamiento, como la radiación, pues sus efectos en un tiempo dado son proporcionales a la diferencia de temperaturas de los cuerpos enfriante y enfriado y por tanto si bien de acuerdo con la conclusión de algunos experimentos este efecto de enfriamiento es muy considerable, son afectadas las cantidades absolutas de calor, no las proporciones generadas en el mismo tiempo (ver la tabla de calores producidos durante media hora y una hora).

Experimento 1- Tomé dos alambres de cobre de dos yardas de largo cada uno, uno de ellos de 1/28 de pulgada de grueso, el otro, de 1/50 y preparamos estos alambres en bobinas, del modo que he descrito. Se sumergieron en dos recipientes de vidrio, cada uno de los cuales contenía nueve onzas avoirdupois de agua. Por las dos bobinas, consecutivamente, pasó una corriente de cantidad media 1´1ºQ (coloco Q al final de mis grados para distinguirlos de la tarjeta graduada) y al final de una hora, observé que el agua en la que estaba sumergido el alambre delgado había ganado 3´4º, mientras que la del grueso había aumentado en sólo 1´3º.
Ahora, por experimento directo, establecí que tres pies de alambre delgado conducirán exactamente tan bien como ocho pies del alambre grueso; y de aquí es evidente que las resistencias de dos yardas de cada uno están en la razón de 3´4 a 1´27, que se aproxima muy estrechamente a la razón de los efectos de calentamiento exhibidos por el experimento.

Experimento 2- Ahora sustituimos el alambre de cobre grueso por otro de hierro de 1/27 pulgadas de grueso y dos yardas de longitud y coloqué cada bobina en media libra de agua. Una corriente de 1´25º Q se hizo pasar a través de ambos durante 1 hora y el aumento de temperatura causado por el hierro fue de 6º mientras que el del cobre fue de 5´5º. En este caso se estableció que las resistencias de los alambres de hierro y de cobre, estaban en la relación de 6 a 5´5.

Experimento 3- Una bobina de alambre de cobre se comparó con una de mercurio, que fue realizada encerrando el último en un tubo curvado de vidrio. En este propósito sumergí cada una en media libra de agua, 11 1/4 pies de alambre de cobre de 1/50 de pulgada de grueso y 22 3/4 pulgadas de mercurio de 0´065 pulgadas de diámetro. Al final de una hora, durante la cual se hizo pasar la misma corriente de electricidad a través de ambos, el primero causó un aumento de temperatura de 4´4º; el último, de 2´9º. Las resistencias, se estableció cuidadosamente que están en razón de 4´4 a 3. Otras pruebas se hicieron con resultados del mismo carácter precisamente. Todas contribuyen a confirmar el hecho de que cuando una cantidad de electricidad voltaica se hace pasar a través de un conductor metálico, durante un intervalo de tiempo dado, la cantidad de calor desarrollada por él es siempre proporcional a la resistencia que presenta, cualquiera que sea la longitud, grosor, aspecto o clase de conductor metálico.
Considerando la anterior ley, pienso que el efecto producido por el incremento de la intensidad de la corriente eléctrica iría como el cuadrado de ese elemento; por ello es evidente que en este caso, la resistencia sería aumentada por un motivo doble, proviniendo del incremento de la cantidad de electricidad que pasa en un tiempo dado y también de la velocidad de la misma. Veremos inmediatamente que esta opinión es sostenida por el experimento.
Tome la bobina de alambre de cobre, usada en el experimento 3 y establecí las diferentes cantidades de calor ganadas por media libra de agua, en la cual estaba sumergida, por el paso de electricidades de diferentes grados de tensión. Mis resultados están ordenados en la tabla mostrada en la página 528.

Las diferencias entre los números mostrados en las columnas 3 y 4 y en las columnas 5 y 6, son muy considerables, tomando en cuenta la naturaleza del experimento, y son, principalmente debidas a la dificultad que existe para mantener el aire de la habitación en el mismo grado de quietud, de higrometría, etc. durante los diferentes días en los cuales se hicieron los experimentos. hay mucha menos cuando se usa una mayor cantidad de agua y, por tanto se reducen los efectos de enfriamiento.
Nosotros vemos, por consiguiente, que cuando una corriente de electricidad voltaica, se propaga a través de un conductor metálico, el calor producido en un tiempo dado es proporcional a la resistencia del conductor, multiplicada por el cuadrado de la intensidad eléctrica.
La ley anterior es de gran importancia. Nos enseña el correcto uso de esos instrumentos que tienen como finalidad medir corrientes eléctricas por las cantidades de calor que producen. Si tales instrumentos son empleados (aunque en su estado actual son bastante inferiores en lo que respecta a precisión a muchos otros tipos de galvanómetros), es obvio que las raíces cuadradas de sus indicaciones son sólo proporcionales a las intensidades que pretenden medir.

H5.Ej1 Representa gráficamente en papel milimetrado el calor en media hora frente a la corriente en unidades Q (para representar más puntos puedes contar en los huecos la mitad del calor en una hora). Para cada par de valores calcula el cociente calor / corriente al cuadrado.

IH.4 Consideramos de interés mostrar unos fragmentos de textos sobre los fenómenos eléctricos conocidos en la antigüedad como son los rayos y relámpagos. Utilizaremos textos de Plinio (Historia Natural ), Lucrecio (De rerum natura, Vol II Bosch. Pág.225), Séneca (Cuestiones Naturales, C.S.I.C. Vol I, pág. 11) y S Isidoro de Sevilla (Etimologías, Biblioteca de Autores Cristianos, Vol II, pág. 135) No es que estas ideas influyeran en las modernas de un modo directo, pero resulta interesante compararlas y conocerlas en sí mismas para un conocimiento más completo de la antigüedad clásica y del avance que se ha producido en el conocimiento de la naturaleza

IH4.Ej1 Comparar los textos de Plinio, Lucrecio ... con los de Du Fay, Volta, Galvani... en los siguientes aspectos:

Precisión de las observaciones
Aspectos teóricos utilizados para interpretar las observaciones
Seguridad en las afirmaciones, sobre todo en las de tipo teórico

IH4.Ej2 L´Encyclopédie de Diderot y D´Alembert y Las Etimologías de S. Isidoro de Sevilla fueron dos textos de carácter enciclopédico que tuvieron una gran influencia en su tiempo. Comparar los dos textos en los siguientes aspectos:

Precisión de las observaciones
Aspectos teóricos utilizados para interpretar las observaciones
Seguridad en las afirmaciones, sobre todo en las de tipo teórico

Cayo Plinio Segundo  (23-79)  Ver Biografía

De los truenos y relámpagos. Cap. XLIII
Pero no contradiré poder también caer fuegos de lo alto (*) de las estrellas en estas nubes, como muchas veces los vemos estando el cielo sereno, con cuyo golpe es cierto moverse y sacudirse los aires y sonar como cuando suenan las saetas arrojadas. Pero cuando llegan a la nube, engendran un vapor disonante, así como un hierro encendido y ardiente metido con presteza en el agua, y ceñir alrededor una humosa rueda. De aquí nacen las tempestades; y si en la nube lucha el viento o vapor, se forman los truenos, y si sale ardiendo, los rayos, y si por largo espacio vuela, los relámpagos, con estos se hiende la nube, con aquellos se rompe: y son los truenos las percusiones de los fuegos encerrados, y por esto luego resplandecen las márgenes encendidas de las nubes. Puede también tronar el aire que se había levantado de la tierra, detenido en la nube, oprimido con la repulsión de las estrellas, ahogando naturaleza el sonido mientras pelea, y formando el estruendo cuando rompe como una pelota de cuero, hinchada con el viento. Puede también aquel espíritu sea el que fuere, encenderse ludiendo mientras es llevado con violenta furia. Puede también salir fuego con la opresión contraria de las nubes, como salen centelleando, las chispas de dos piedras: pero todas esas cosas suceden acaso. De aquí viene los rayos brutos y vanos, como cosas que vienen sin alguna razón de naturaleza. Con estos son heridos los montes, los mares y todos los otros lugares que son heridos en vano. pero aquellos rayos que son llamados fatídicos, vienen de lo alto y de causas determinadas y de particulares estrellas. De la misma manera, no negaré poderse engendrar los vientos, mejor los flatos de la exhalación árida y seca de la tierra, y poder también engendrarse de las aguas que expiran aire, el cual ni se condensa en niebla ni se engruesa en nubes. También puede agitarse con el impulso del sol, porque el viento no se entiende ser otra cosa sino olas de aire. También se puede engendrar de otras muchas maneras, porque también vemos levantarse de los ríos y de las nieves y del mar, y estando muy tranquilo, y levantarse otros vientos que llaman altanos de la tierra. Los cuales cuando tornan del mar se llaman tropeos, y caminando hacia él apogeos.
(*) Esta opinión fue de los epicúreos, pero quién hay que no conozca ser falsísima, porque las estrellas no caen ni el fuego, antes, naturalmente sube. Aristóteles. Meteor.

San Isidoro de Sevilla  (560-636)  Ver Biografía

“De fulminibus”. Sobre los rayos
Fulgor y fulmen (rayo), saetas lanzadas desde el cielo, derivan de ferire (herir), pues fulgere significa “herir” y “golpear”. El rayo lo producen las nubes al entrar en colisión. Es sabido que el rozamiento de todas las cosas provoca el fuego, como vemos que sucede con las piedras, con el roce de las ruedas o en los bosques cubiertos de árboles. De igual manera se produce el fuego en las nubes. En consecuencia, primero son las nubes y después el fuego. Por causa del viento y del fuego, se originan los rayos en las nubes, que son lanzados a impulso de los vientos. El fuego del rayo tiene mayor potencia que el nuestro normal y es mucho más penetrante porque está compuesto de elementos más sutiles. Tres son sus nombres: fulgus, fulgor y fulmen: fulgus porque toca; fulgor porque incendia y quema y fulmen porque hiende. Por ello se lo representa simbólicamente con tres rayos.

H6.Ej1 Escribe un breve ensayo comparando el tipo de explicaciones (etimológicas) de S.Isidoro con las explicaciones de L´Encyclopédie. Utiliza la información sobre explicación de Características de la Ciencia 3.

Lucio Anneo Séneca  (4 adC-65)  Ver Biografía

Cuestiones Naturales
Libro Primero

Sobre los fuegos celestes
Tanta distancia media, Lucilio, mi mejor amigo, entre la filosofía y el resto de las ciencias, cuanta creo que media dentro de la filosofía en sí, entre la parte que atañe a los hombres y la que atañe a los dioses.... Por mi parte es claro que doy las gracias a la naturaleza, no precisamente cuando la contemplo bajo el aspecto que es común a todos, sino cuando me he introducido en sus penetrales, cuando aprendo cuál es la materia del universo, quién es el responsable y guardián de él, qué es dios, si se repliega en sí mismo por entero o si también lanza su mirada alguna vez sobre nosotros; si es parte del mundo o es el mundo; si hace algo todos los días o si lo hizo de una vez por todas, si le es posible, incluso hoy en día, decretar o derogar algo fijado por la ley del hado, o bien supone una mengua de su soberanía y reconocimiento de error el haber hecho mutable el universo...
Y ahora, para entrar ya en la materia propuesta, escucha qué opino de los fuegos que cruzan la atmósfera. Prueba de que son lanzados por una fuerza considerable los es el hecho de que se desplazan oblicuamente y a una velocidad extraordinaria; da la sensación no de que marchan, sino de que son proyectados. Múltiple y variado es el aspecto de los fuegos. Aristóteles llama “cabra” a un tipo determinado de ellos. En el caso de que me preguntes el por qué, conviene que antes me des razones de por qué se les llama “cabrillas”. Y si llegamos al acuerdo , cosa lo más conveniente, de que uno no pregunte al otro aquello que sabe que aquel no puede responder, será mejor investigar sobre el problema en sí, que extrañarse de porqué Aristóteles haya llamado cabra a un globo de fuego. En efecto, tal fue la forma de un fuego, del tamaño de la luna, que se hizo visible mientras Paulo llevaba a cabo una guerra contra Perseo. Hemos visto también nosotros, y no una sola vez, una llama del aspecto de una bola inmensa que, sin embargo, se disipó en su mismo recorrido. Hemos visto que, por la época de la muerte del divino Augusto, se manifestó un prodigio semejante. Lo hemos visto en el momento en que se tomó una decisión sobre Sajano; y la muerte de Germánico no acaeció sin un aviso de este tipo. Me dirás: “Entonces, ¿tú participas de errores, tales como considerar que los dioses envían, por adelantado, indicios de las muertes.... Veremos si los asuntos humanos constituyen una preocupación para los dioses; si la sucesión misma de los acontecimientos, advierte, con síntomas precisos, lo que va a suceder. Entretanto considero: que se originan fuegos de este tipo a partir de una masa de aire, sometida a intensas fricciones, cuando se ha producido una desviación de la misma hacia el lado contrario y esta otra no ha cedido sino que se ha entablado una lucha interna. Como resultado de este choque surgen las vigas, los globos, las antorchas y los resplandores...
Aristóteles da la siguiente razón: el orbe de la tierra emite múltiples y diversas sustancias, unas húmedas, otras secas, otras calientes, otras adecuadas para provocar fuegos... Es necesario, por tanto, que entre la gran cantidad de corpúsculos que la tierra emite y conduce hacia las zonas superiores, lleguen hasta las nubes como alimento de los fuegos algunos que no solamente son susceptibles de arder al entrar en colisión, sino también al recibir el impacto de los rayos solares; en efecto, también entre nosotros las ramas secas rociadas de azufre se prenden a distancia...
En efecto es una soberana estupidez considerarlos estrellas que caen, que cruzan o algo que se quita o se recorta a éstas. Pues si hubiera sido así, incluso hubiesen dejado de existir...

Tito Lucrecio Caro  (96 adC - 55 adC)  Ver Biografía

El relámpago y sus fenómenos
Esto sucede también cuando la fuerza ardiente del rayo cae de una nube a otra; si la que lo recibe va cargada de agua, el fuego se extingue de súbito, dando un grito terrible, como chirría el hierro candente cuando desde el horno lo sumergimos directamente en agua helada. Si, al contrario, la nube que recibe el fuego está seca, inflamada de súbito, se consume con estrépito ingente, como cuando por montes coronados de laurel se extiende la llama empujada por los torbellinos del viento y los incendia con fuego irresistible; pues no hay ningún otro cuerpo que tan terriblemente crepite entre las llamas como el délfico laurel consagrado a Febo.
En fin, muchas veces la prolongada rotura del hielo y el desmenuzarse del granizo, produce ruido en lo alto, dentro de las grandes nubes; pues las montañas de nubes, congeladas y mezcladas con granizo, se quiebran bajo la presión del viento en las angosturas.
Asimismo relampaguea cuando las nubes descargan muchos átomos de fuego al chocar entre sí como hace el pedernal si se golpea con un hierro o con otro pedernal; también entonces salta una chispa y el fuego se esparce en brillantes centellas.
Pero si el trueno es percibido por nuestros oídos después de haber visto el fulgor del relámpago, es porque los elementos sonoros siempre tardan más en llegar al oído que los que impresionen la vista. Puedes observarlos también en otro caso: si miras desde lejos a uno que con el hacha está cortando un árbol corpulento, verás el golpe antes de que el sonido llegue a tus oídos; así también veremos el relámpago antes de percibir el trueno, aunque los dos se producen a un tiempo, por la mima causa y nacidos del mismo choque...
También por la causa siguiente el rápido y áureo color del fluido fuego desciende volando a la tierra: porque las nubes deben contener en sí mismas muchos átomos de fuego. En efecto, cuando carecen totalmente de humedad, por lo común ostentan un color y brillo de llama; y es natural, pues fuerza es que reciban muchos elementos luminosos del sol, causa suficiente para que enrojezcan y emitan fuegos. Así, cuando el viento las empuja y aprieta, amontonándolas en un solo lugar, exprimidas derraman estos gérmenes que hacen fulgir los colores de la llama.
Relampaguea también cuando en el cielo se enrarecen las nubes. Pues mientras el aire las va diseminando suavemente y disolviendo en su marcha, es inevitable que caigan por sí mismos los gérmenes productores del relámpago. Entonces relampaguea en silencio, sin oscuro terror y sin tumulto.

Naturaleza y efectos del rayo
Por lo demás, cuál sea la naturaleza del rayo lo declaran sus efectos: las señales de quemaduras impresas en los cuerpos y el fuerte olor a azufre que exhalan en el aire. Estas son señales de fuego, no de aire ni de agua. Además, muchas veces el rayo llega a incendiar los techos de las casas, y su rápida llama se enseñorea de todo el edificio. Este fuego, como ves, es el mas sutil de todos los fuegos, y la naturaleza lo ha formado de elementos tan sutiles y vivos, que nada puede oponerse a su paso. Pues el poderoso rayo atraviesa una casa amurallada como el sonido y la voz; pasa las peñas, el bronce; en un instante liquida el bronce y el oro; en un momento disipa el vino de un vaso dejando a éste intacto, sin duda porque, al introducirse su calor en las paredes del vaso, las afloja fácilmente y las hace más porosas y, metiéndose luego en el vaso mismo, rápidamente desintegra los principios del vino y los dispersa, lo cual el calor del sol parece incapaz de hacer, ni en el curso de una vida, con todo y la potencia de su fuego centelleante. Hasta tal punto es más rápida e irresistible la fuerza del rayo.

Formación de los rayos
Ahora, ¿cómo se engendran los rayos y con ímpetu tan irresistible, que de un golpe pueden hender torres, derribar casas...
Debemos creer que el rayo se engendra en las nubes espesas y altamente apiñadas, pues ninguno es disparado nunca desde un cielo sereno o desde nubes de escasa densidad. La experiencia manifiesta lo declara sin lugar a dudas, porque, entonces, tan espesas se condensan las nubes en toda la extensión de la atmósfera, que se diría que todas las tinieblas han dejado el Aqueronte para llenar la inmensa cavidad del cielo...
Allí arriba, pues, todo está lleno de vientos y fuegos; por eso salen de todos lados truenos y relámpagos. En efecto, como antes he señalado, las cóncavas nubes contienen muchos átomos de calor, y necesario es que los reciban en gran número de los rayos del sol y del calor de éstos. Así, cuando el mismo viento que amontona las nubes en un paraje cualquiera ha exprimido de ellas muchos átomos de calor y se ha mezclado él mismo con fuego, hecho un torbellino se insinúa en la nube, gira sobre sí mismo en angosto espacio y en el interior de esta fragua ardiente aguza la punta del rayo. Pues el viento se inflama de dos maneras: por el calor de su propio movimiento y por contacto del fuego. Después, cuando la fuerza del viento se ha calentado bastante y se le ha añadido el grave impulso del fuego, entonces el rayo, como llegando a su madurez, desgarra de repente la nube y estalla rápida su llama, derramando por todas partes su luz coruscante.

Puedes completar la información sobre la historia de la electricidad en las siguiente páginas:
Científicos que han desarrollado el electromagnetismo
Historia de la electricidad

La característica mas destacada de la ciencia actual es que sirve para el control de la naturaleza pero también actualmente y desde hace muchos años es y ha sido un sistema de pensamiento para intentar comprender el mundo natural.
Hay una serie de preguntas que debemos responder ante cada época si deseamos comprender su ciencia.
¿Qué preguntas se hacían los hombres en esa época concreta?
¿Qué tipo de respuesta aceptaban como válida?
¿Qué factores limitaban sus avances científicos?: método de observación, carencias técnicas, factores sociológicos, filosofía.
Estas dos primeras preguntas, se organizan perfectamente en la pregunta ¿cuál es el paradigma de esta época o cuál es el núcleo central y su cinturón de hipótesis en esta época?.
También tiene interés preguntarnos por la carga teórica que llevan unas determinadas observaciones, si las observaciones han sido sugeridas por una teoría o bien son ellas las que han sugerido la teoría. Si una teoría es claramente falsable; cuáles son las hipótesis tanto principales como auxiliares y condiciones iniciales que se ponen a prueba en una posible falsación. ¿Una determinada hipótesis que se introduce para explicar una anomalía es ad hoc?. ¿Hasta qué punto es seguro un enunciado observacional?; comparar las características de la ciencia de las diferentes épocas en calidad de las observaciones, uso de argumentos de autoridad, utilización de mediciones, experimentación, uso de las matemáticas, etc.
No todas estas preguntas, se proponen explícitamente en cada una de las informaciones que veremos a continuación, pero el lector puede proponérselas por su cuenta en muchos de ellos. A veces con la simple información que demos no se podrán responder y se deberá investigar la respuesta por otras vías.

La ciencia en la antiguedad: Mesopotamia y Egipto

Código de Hammurabi  (1790 - 1750? adC)

Pirámides de Gizeh   (2500 adC)

La ciencia tal y como la entendemos, comienza en Grecia, al menos no hay pruebas de que comience antes, pero podemos encontrar en Mesopotamia y Egipto ciertos rasgos que pueden calificarse como antecedentes. Algunos de estos rasgos influenciaron a los filósofos griegos que, por otra parte, se consideraban a sí mismos herederos de estas culturas.
La agrimensura y la administración hicieron surgir una matemática en ambos países con múltiples tablas de suma, resta, multiplicación, senos, etc., sobre todo en Mesopotamia. En una sociedad con un grado de organización alto, se plantean muchos problemas que requieren cálculo, por ejemplo, la cantidad de materiales que se precisan para construir un gran edificio, o la cantidad de alimento que se precisa para dar de comer a un ejército en campaña, áreas, volúmenes, potencias, raíces, etc. Todo aspectos prácticos. También hicieron muchas observaciones en astronomía, donde han dejado multitud de listas de nombres, periodos de visibilidad de astros, trayectorias de los planetas, eclipses, etc. Análogamente los egipcios, aunque no se preocuparon de los astros. En ambas civilizaciones, las observaciones astronómicas se utilizaron para calcular el tiempo, de gran importancia en la agricultura. En Mesopotamia se utilizó además para interpretar los astros, en conexión con las ciencias ocultas, que adquirieron un enorme desarrollo. Hay que notar que existe una cierta base para la astrología, pues los fenómenos celestes tienen gran influencia en la Tierra: la sucesión de las estaciones, de la luz y oscuridad, las mareas, etc.
Podemos considerar estas cuidadosas observaciones de los movimientos celestes como la primera constatación de una regularidad matemática en la ordenación de los fenómenos del Universo. Esto dio al hombre un ejemplo de lo que luego se conocerán como leyes de la naturaleza. Sin embargo no hay pruebas de que intentaran explicar los fenómenos del Universo según un sistema de tales leyes.
Otro rasgo antecedente de la ciencia es el desarrollo que adquirieron muchas técnicas establecidas empíricamente, en agricultura, quesería, alfarería, cristalería, tejidos, barcos, carpintería, corte y pulido de piedras, metalurgia del bronce, etc. Sin embargo, tampoco hay pruebas de que intentaran organizar científicamente, desde la técnica, una rama particular del saber.
Por último, otra aportación a la cultura occidental, que pudo estimular la tarea de desarrollar la ciencia fue la imagen de unas culturas armónicamente desarrolladas bajo un módulo espiritual. En Mesopotamia existía la concepción de que los cielos, la tierra y los abismos infraterrenos no se hallaban cósmicamente distanciados sino que constituían un universo. Cada parte tenía sus dioses, y todo lo terreno era reproducción del mundo celeste. Esta idea explica los sucesos observados, no científicamente, sino mediante unas causas sobrenaturales, pero introduce cierto orden en la concepción del universo y presenta la necesidad de una explicación para las observaciones.
Esta penetración reflexiva en el mundo, se acentúa en Egipto, pues una característica fundamental de su cultura es el concepto del orden del mundo o Maat, siendo tarea fundamental del hombre asegurar este orden, el cual provenía del dios Ra, mediante el rey, su hijo.
La dependencia de la civilización griega, respecto a las de Egipto y Mesopotamia, fue olvidada por la civilización cristiana occidental durante muchos años. El motivo parece estar en la idea de que lo necesario no es conocer al mundo sino a Dios, y para conocerlo, no es necesario estudiar la naturaleza sino la Sagrada Escritura. Todos los demás conocimientos deben subordinarse a ese fin y no se consideraba así orientado, el estudio de estas culturas.

Los griegos

Partenón de Atenas  (447 - 432 adC)

Opuesto al fatalismo de la astrología caldea, es la concepción del hombre como rector de su propio destino, que ya se advierte en la Ilíada. Este humanismo creado por Homero es otra de las condiciones necesarias para es desarrollo de la ciencia.
Las circunstancias más adecuadas para este desarrollo se dieron en Mileto, ciudad costera de Asia Menor, que estuvo en contacto con las civilizaciones orientales, había albergado a los creadores de una brillante literatura lírica y épica, y fue un centro colonizador muy activo.
Tales de Mileto fue el primero que ofrece una explicación de la naturaleza sin invocar a nada sobrenatural. Su teoría es que todas las cosas son en última instancia, agua. Para justificarla recurre a la experiencia de cada hombre, no pidiéndole a nadie que la acepte si no la encuentra verdadera.

Los romanos 

Panteón de Agripa (Roma)  (Siglo I adC)

Los romanos no alcanzaron la altura intelectual de los griegos, seguramente por motivos sociológicos y no hicieron contribuciones importantes a la ciencia. Destacaron en aspectos organizativos, como en derecho, servicio médico público, calendario y también en ingeniería civil como en la construcción de presas, acueductos calzadas etc.
La mayoría de los romanos trataron de asimilar de una u otra forma la filosofía griega y así, Séneca continuó el estoicismo, que además se adaptaba bien a las creencias tradicionales, heredadas de los etruscos. Lucrecio se adhirió al epicureismo, particularmente los aspectos de la filosofía atomista. Los romanos no supieron combinar los aspectos teóricos y prácticos como lo hicieron los griegos. La obra fundamental de Lucrecio, De rerum natura tiene un carácter más bien teórico, mientras que la Historia Natural de Plinio el Viejo es una basta compilación de obras anteriores, aunque añade cosas que había observado él. Es conocido que murió por acercarse demasiado a observar una erupción del Vesubio.

La Antigüedad tardía

Basílica de San Juan de Baños de Cerrato (Palencia)  (Siglo VII)

Llamamos así al periodo que va del siglo IV al siglo VIII y que ha sido considerado, de un modo excesivamente simple como un periodo decadente. Hay que tener en cuenta que es el periodo en el que se producen las migraciones de pueblos bárbaros, sobre todo germánicos, que provocan la transformación de las instituciones políticas y sociales tradicionales. Otra característica es la creciente importancia del cristianismo que contribuyó también a trastocar los valores y los objetivos culturales vigentes hasta entonces. Como ejemplo citamos a S. Ambrosio de Milán, maestro de S. Agustín (354-430), de gran influencia en los siglos próximos, que dice “discutir la naturaleza y la posición de la Tierra no nos ayuda a confiar en la vida futura”
S. Isidoro de Sevilla, que llegó a obispo de esta ciudad hacia el año 600 escribió entre otras obras “Las Etimologías”, que ejercieron una influencia considerable durante la alta Edad Media, siendo enormemente citada, por su carácter de enciclopedia que recoge gran parte de los saberes antiguos, por su método, etimológico, por el cual explica los términos, por procedimientos lingüísticos, buscando en la forma y en la historia de las palabras un modo de conocer mejor el vocablo y el ser al que designa.

La Edad Media

Catedral de Chartres  (Siglos XII - XVI)

La novedad que introduce el pensamiento cristiano y que se añade al racionalismo griego es la consideración de la naturaleza como símbolo de verdades espirituales. Durante la alta Edad Media, los hombres se preocuparon más por conservar el legado clásico que por realizar aportaciones originales. Sin embargo, a partir de la situación social de esta época se despertó una actitud que inició una época de desarrollo de técnicas que tendrían consecuencias posteriormente en el desarrollo de aparatos científicos. Cambios en el arado, más pesado y con necesidad de una mayor fuerza de tracción condujeron a la necesidad de la collera en vez del yugo, para que el caballo no se ahogara tirando y del arnés para poder utilizar caballos en fila. La rueda hidráulica, que se aplicó a la molienda del grano supuso también una descarga en la necesidad de fuerza humana, que se podía destinar a otras actividades. Mejoras en los timones llevaron a un desarrollo de la navegación y el comercio por mar. En el campo textil se desarrolló el torno de hilar y se utilizó energía hidráulica para abatanar con lo que se conseguía una mayor duración y densidad de los tejidos. El papel y la pólvora también contribuyeron a una transformación de la sociedad.
En el siglo XII y principios del XIII se recuperan la ciencias griega y árabe, particularmente las obras de Aristóteles y Euclides y, de la unión del empirismo de la técnica con el racionalismo de la filosofía y la matemática, nace una nuea ciencia que intentará descubrir la estructura racional de la naturaleza. Se fue percibiendo que esta ciencia no estaba en conflicto con la idea de la Providencia Divina y esto llevó a una serie de actitudes respecto a las relaciones entre razón y fe que aun podemos percibir en nuestros días.

El Renacimiento

Hombre de Vitrubio  Leonardo da Vinci (1486)

Como todas las épocas de la historia, el Renacimiento tiene en sí unas características propias, pero también participa de otras que se han venido desarrollando en los tiempos anteriores y es el punto de partida del tiempo siguiente.
Ya en el siglo XIV se perfilan las monarquías europeas, declina el feudalismo y asciende la importancia de las ciudades, aparece la burguesía que imprime nuevas características a la vida cultural y controla la economía, surgen la mayoría de las actitudes intelectuales que caracterizan al mundo moderno. Las Universidades son también una herencia medieval que recibe el Renacimiento, herencia que la ciencia abandona en el siglo XVII. La invención de la imprenta contribuyó a difundir las nuevas ideas.
Otra de las características del Renacimiento es la vuelta a las fuentes de la antigüedad greco-latina. Hay que recordar que desde la Alta Edad Media, se luchó por conservar este legado, y son ejemplos de esto las obras de Boecio, Casiodoro, S. Isidoro, etc. A lo largo de los siglos, principalmente los XII y XIII, se van recopilando en occidente estas obras, principalmente mediante traducciones del árabe en Sicilia y Toledo. Con la caída de Constantinopla en manos de los turcos, acontecimiento que se toma convencionalmente como indicador del comienzo de la Edad Moderna, vinieron nuevos manuscritos griegos.
Las guerras de Italia y la de los treinta años marcan el fin de una época y Europa sale de ellas con esa conciencia, quedando definitivamente muerto el sueño medieval de una cristiandad como agrupación de pueblos bajo la autoridad del papa y del emperador, por unas divisiones religiosas y nacionales muy fuertes.
Una característica del Renacimiento que influye en el desarrollo de la ciencia, es el individualismo. El escolasticismo intentaba unir los espíritus en una verdad universal, para ello, proponía el tipo de problemas que había que resolver y el método que había que seguir para resolverlos. El individualismo concede la primacía a la experiencia personal, la experiencia inmediata, el encuentro con lo real. El sabio renacentista es un solitario. En su ayuda aparece la figura del mecenas, enriquecido en algunos casos gracias a las nuevas relaciones económicas.
Temas renacentistas característicos del estudio del mundo natural son el renacimiento del saber, el cuestionamiento de Aristóteles, la búsqueda de textos de la antigüedad clásica y la creencia en el poder humano sobre la naturaleza.
Durante la edad media, las obras de Aristóteles tuvieron una importancia especial y formaban la base de la mayor parte de las discusiones que se planteaban sobre física y cosmología. La condenación de algunas de sus doctrinas por el obispo de París en 1277, tuvo como consecuencia que los filósofos se cuestionaran su autoridad y como consecuencia la de las explicaciones físicas en general. Trataron de mostrar que había alternativas a la doctrina de Aristóteles que eran plausibles y así, a la vez que mostraban esas varias explicaciones, acentuaban la falta de certeza de todo conocimiento natural. Por ejemplo Nicolás de Oresme expuso que del mismo modo que se explicaban las observaciones astronómicas con una teoría geocéntrica, se podían explicar con otra heliocéntrica. Concluyó que la elección de una u otra era cuestión de fe.
También es destacable el interés en los siglos XV Y XVI por el control de la naturaleza a través de la magia natural, utilizando conocimientos y poderes ocultos. Se pensaba que la naturaleza cedería sus poderes mediante la revelación divina, más que por el estudio de textos paganos. En este sentido fue considerada antiaristotélica. En el renacimiento se legitimó al ser recuperados unos textos de Hermes Trimegisto, traducidos por Marsilio Ficino. Se consideraba que Hermes era el depositario de una sabiduría muy antigua.
Se pensaba que había una analogía entre el el hombre, microcosmos y el universo, macrocosmos. Mediante la aplicación de agentes espirituales, por medio de la magia natural y la alquimia, el hombre podía controlar los poderes del universo.
Las analogías y correspondencias entre los poderes activos de la naturaleza se inferían mediante simples observaciones. Por ejemplo una semejanza entre una planta y un órgano podía ser considerada como reveladora del poder medicinal de dicha planta respecto a aquel órgano. Piedras, fósiles, rocas son clasificados según semejanzas superficiales de forma o de color. Esta creencia en las analogías y correspondencias que podían ser usadas para manejar los poderes ocultos del universo se daba en todas las clases sociales y contribuyó a la aceptación muy generalizada de la existencia de las brujas, manipuladoras de los poderes ocultos con propósitos malignos.
También fue un ingrediente importante de la magia renacentista la creencia en armonías numéricas. Esto resultó crucial en las obras de Copérnico y Kepler.
El desarrollo de la magia natural, principalmente la obra de Paracelso, ejerció una considerable influencia en el desarrollo del empirismo, que subrayaba el papel de la experiencia en la adquisición de conocimientos.
Algunas características diferenciadoras de la ciencia en la nueva época son:
*El papel de las ideas mágicas o herméticas.
*La influencia de los conceptos cristianos de la divinidad del origen del universo y de su gobierno. Se pensó también que el estudio de la naturaleza era complementario y no contrapuesto al estudio de la Biblia.
*Aumento de la matematización de la física.
*Influencia de los conocimientos técnicos y artesanales.
*Influencia de las teorías baconianas sobre el papel de la observación y del experimento.
* Un mayor interés por el conocimiento intuitivo y experimental del hecho individual frente al conocimiento universal, buscado por Aristóteles.
Estas características están muy relacionadas entre sí.
Ya hemos hablado de la magia natural y de las ideas herméticas. Fue el humanista florentino del siglo XV, Masilio Ficino quien descubre a Hermes Trimegisto. El mismo fue un gran impulsor del neoplatonismo, tendencia que se generalizó en el XVI. Esta tendencia filosófica induce más a dominar la naturaleza que a contemplarla y comprenderla, además destaca la importancia de las matemáticas en la comprensión del mundo. La actitud de Aristóteles en estos dos aspectos, búsqueda de la comprensión y papel asignado a las matemáticas fue opuesta.
Los conocimientos técnicos y artesanales ganaron en importancia. Esto se relaciona con la propuesta de Ockam de buscar el conocimiento intuitivo del hecho individual y también con la fundamentación de la inducción por Bacon, todo lo cual tuvo una influencia de tipo general pues sirvió para dirigir la atención a los hechos y poner en su lugar el papel del experimento. En algunos casos concretos esta atención a los hechos no fue decisiva, incluso constituyó un obstáculo momentáneamente. Por ejemplo, la aparición del cañón no ayudó, inicialmente al nacimiento de una nueva mecánica, pues los esfuerzos de Leonardo da Vinci, Tartaglia y Benedetti contradecían, aparentemente, la experiencia de los artilleros. Aquí, como en tantos otros puntos, la ciencia debe llegar a un compromiso para poder fructificar, pues la observación irreflexiva de un hecho concreto es un obstáculo para poder llegar a la abstracción simplificadora, necesaria a su vez para la elaboración de teorías con posibilidades de éxito. En la misma línea de aumento de la importancia de lo técnico, el siglo XVI debe mucho a Arquímedes, que además suministra un modelo de una ciencia de la naturaleza, exacta, y a Herón y Vitrubio, que inspiraron también a los prácticos aunque no a los teóricos, salvo en la doctrina del vacío.
Francis Bacon tuvo un gran papel en la rehabilitación del científico de laboratorio, pero no comprendió la importancia que las matemáticas debían tener en la nueva ciencia. Khun hace una clasificación de las ciencias físicas en baconianas y no baconianas. Las primeras, calor, electricidad, magnetismo, no alcanzarán su pleno desarrollo matemático, hasta el siglo XIX, siendo hasta entonces empíricas y descriptivas.
Otros aspectos no racionales son los místicos que también influyen en muchos de los autores. Por ejemplo Para Copérnico y para Képler tuvo mucha importancia la necesidad de colocar el sol, imagen de Dios, en el centro del universo.
Por último la principal finalidad del conocimiento científico en la Edad Media era, fundamentalmente, religiosa, pues ofrecía técnicas intelectuales para clarificar los misterios del cristianismo, así como los de cambio, orden, armonía bajo el caos. etc. Además, así como no podía concebirse un mundo sin Dios, tampoco podía distinguirse un acontecimiento natural de una intervención divina sin consideraciones de tipo teológico. Esta situación se prolongó por bastantes años después de la Revolución Científica.
Por lo que respecta a la experimentación, en este período, la investigación experimental inspiraba tan poca confianza, que se ocultaba muchas veces deliberadamente. Con todo hay excepciones, por ejemplo, De Magnete de William Gilbert contiene muchos experimentos con hierro, muchos instrumentos destinados a sus propósitos, refutaciones objetivas de ideas erróneas, como la posibilidad de obtener movimiento perpetuo con máquinas magnéticas, etc.

Newton y la Revolución Científica

Sir Isaac Newton  (1642-1727)

Con él alcanza su punto culminante la revolución científica. Justifica plenamente la confianza de Galileo y Képler en la estructura matemática de la naturaleza y probó que los principios mecánicos eran una base suficiente para explicar universalmente la ciencia física. Se hace así mismo manifiesta la unidad de la naturaleza en una gran síntesis que reveló que los mismos principios, las mismas leyes eran aplicables en los cielos y en la tierra.
Su ciencia era teórica y experimental, matemática y mecanicista. Por ejemplo, compara cuidadosamente sus conclusiones con las observaciones en muchos puntos: la velocidad del sonido en el aire; los periodos de los satélites de Júpiter, relacionándolos con la 3» ley de Képler y con las predicciones de la gravitación; los movimientos de los cometas; las mareas; el movimiento de la luna; la forma de la tierra, etc.
Newton lanzó un ataque demoledor contra la teoría de los vórtices de Descartes que evidenció la antítesis que existe entre las fuerzas de atracción newtonianas y las hipótesis cinemáticas cartesianas.
Newton había demostrado que un vórtice solar continuo era incompatible con las leyes del movimiento planetario de Képler. Logró un modelo matemático de un vórtice fluido, que según él podía experimentarse. Supuso que la resistencia viscosa aumenta proporcionalmente a la velocidad. Supuso que la extensión del fluido era infinitamente grande. Con todo esto probó que los tiempos periódicos de las porciones de fluido del vórtice o de los cuerpos transportados por él serían como los cuadrados de los radios. En el universo son siempre como las potencias 3/2 de los radios.
Leibniz se propuso evitar las críticas de Newton dividiendo el vórtice en capas separadas deslizándose unas sobre otras sin fricción y conteniendo cada una un planeta. Eran las esferas ptolemaicas, fluidas en vez de sólidas. Es un mecanismo ad hoc nada plausible para salvar la teoría de los vórtices.
Otra gran aportación metodológica que Newton hizo a la ciencia fue la idea de explicar el comportamiento de los cuerpos macroscópicos mediante el de los cuerpos microscópicos, entre los que actúan fuerzas, análogas a las que actúan entre los cuerpos grandes. Una consecuencia de esto es el programa de actuación que propuso Newton implícitamente a sus sucesores "investiguen las fuerzas".
En la época de Newton habían alcanzado una gran fuerza las ideas de Descartes, que rechazaba toda la parafernalia escolástica como mecanismo aceptable de explicación. Newton sabía que podía ser acusado de resucitar esas ideas, con sus fuerzas, por eso su gran interés por explicar la diferencia que existe en su método. Por ejemplo, en el prefacio de los Principia escribe:
"Los modernos, rechazando formas sustanciales y cualidades ocultas han procurado sujetar los fenómenos de la naturaleza a las leyes de las matemáticas, yo he cultivado en este tratado las matemáticas hasta donde se relacionan con la filosofía."
En otro lugar pronuncia su famosa frase: "No hago hipótesis".

Lo característico de la ciencia Newtoniana, que es en gran medida la ciencia moderna, es el modo en el que se combinan las matemáticas y el experimento o la observación. Por ejemplo, en el caso de la fuerza de gravitación universal, postuló una fuerza, la fuerza gravitatoria entre dos partículas, y luego, dedujo, lógicamente, una serie de proposiciones, según las cuales, los movimientos de los planetas, debían tener unas características determinadas, los movimientos de los proyectiles también, las mareas también, etc. Todas esas características se pueden comprobar mediante la observación.
Con este modo de proceder, en el que se postulan las características matemáticas de un concepto, en este caso, la fuerza, no se precisa dilucidar ningún mecanismo que explique en detalle las características de ese concepto, o sea, no hace falta decir qué es realmente la fuerza, ni cómo puede actuar a distancia, ni nada por el estilo. A pesar de esto, no puede decirse, como él decía, que no hacía hipótesis, porque la fuerza de gravitación que postuló es una hipótesis.
Otro modo de actuar es partir de axiomas probados experimentalmente, método que adoptó en su obra Opticks. Esto, de algún modo, contribuyó a establecer una división artificial de la filosofía natural de Newton en una rama matemática y otra experimental, lo que iba en contra de la idea del propio Newton.
Algunos científicos decían que los Principia también podrían probarse experimentalmente, lo que constituye la negación del método newtoniano. De éste modo, pretendían que se podría comprender toda la filosofía newtoniana sin tener que demostrar los teoremas y lemas, bastante complicados, por otra parte.
Newton propuso a la posteridad un programa de investigación de la naturaleza que se podría resumir en una frase: " busquen la fuerzas entre partículas". La experiencia ha venido a demostrar lo acertado del programa aunque históricamente tuvo sus altibajos, dependiendo de la madurez de la ciencia en determinadas parcelas del saber. Por ejemplo, en química, la obra de Dalton cambió durante bastante tiempo todo el debate filosófico entre los químicos, al sustituir el empeño, entonces infructuoso de encontrar las características de las fuerzas responsables de los mecanismos químicos, por la cuantificación del peso de las unidades químicas, cuya utilidad se ha demostrado tan evidente.

La Ilustración

François-Marie Arouet Voltaire  (1694-1778)

En el Renacimiento aparecen muchas de las actitudes que configuran el mundo moderno. En lo que respecta a la ciencia, muchas de las características propias de esta época van a contribuir a su modernización, pero en sí mismas no son modernas. Por ejemplo la creencia en una magia natural contribuyó a destacar el interés por el control de la naturaleza pero se pensaba que estos poderes provendrían de una revelación divina. Asimismo seguían siendo decisivos ciertos argumentos de autoridad. También tuvieron importancia las ideas cristianas del origen del universo y su gobierno.
La Revolución científica promovió el abandono de todo esto, en la ciencia. La Ilustración pretendió de una manera generalizada que el hombre se librase de prejuicios, supersticiones, y dogmas, pretendiendo que fuera la razón y no la tradición, la última fuente de autoridad. Pero ¿cuál es la razón de los ilustrados?. Para los grandes sistemas metafísicos del siglo XVII, como los de Descartes o Leibniz, la razón es el terreno de las verdades eternas, de lo suprasensible. La razón de los ilustrados es la del empirista que analiza las ideas y las reduce a la experiencia. Un ejemplo paradigmático es la Física de Newton: no se pregunta por ejemplo cuál es la causa o la esencia de la gravedad, no se pierde en conjeturas sobre la naturaleza última de las cosas, por el contrario, en continuo contacto con la experiencia, busca las leyes e intenta contrastarlas con ésta.
Voltaire, en su Tratado de Metafísica escribe: "Nunca debemos apoyarnos en meras hipótesis; nunca debemos comenzar inventando principios con los que más tarde explicar todas las cosas. En cambio debemos empezar por una exacta descomposición de los fenómenos que nos son conocidos. Si no recurrimos a la brújula de la matemática y a la antorcha de la experiencia, no podremos avanzar ni un solo paso." Actualmente se da gran importancia en la metodología científica a la teoría como guía de la experimentación. Parece que esta afirmación de Voltaire contradice esto. Hay que situar la afirmación en su tiempo para comprender que su intención era defender la importancia de la experimentación y atacar el cartesianismo que había montado un sistema completo de explicaciones sin apenas hechos.
En los primeros años del siglo XVIII, el neocartesianismo imperaba en el continente europeo con Leibniz y Malebranche. Todo cambio apreciable en la ciencia, respecto a épocas anteriores podía ser atribuido a Huygens y Leibniz. Medio siglo después, las tradiciones empírica y matemática inglesas, en particular la física newtoniana aparecía por todas partes como portadora de la verdad. La metodología científica de este siglo es pues claramente continuación de la implantada por Newton en sus Principia.
En Holanda, Gravessande, Boerhaave y Musschenbroek difundieron la obra de Newton.
En Francia contribuyó grandemente a la credibilidad de esta obra, las expediciones francesas de Maupertuis y Clairaut al golfo de Botnia y la de La Condamine y Bouguer al Perú, para medir ambos la longitud de un grado de latitud para comprobar si la Tierra era achatada por los polos, como Newton había predicho.

La tradición experimental newtoniana fue cultivada en el siglo XVIII por varios estudiosos de la electricidad, como Gray, Du Fay, Franklin, etc. Estos científicos eran neocartesianos, que utilizaban las características hipótesis de fluidos, de forma cualitativa. Esto se pone claramente de manifiesto en los textos que mostramos. Al final fueron los franceses los que impusieron el orden matemático newtoniano en la ciencia de la electricidad. Esto último se podría apreciar profundizando en los aspectos señalados en la información

La conquista de los conceptos diferencia de potencial y fuerza electromotriz
La corriente que fluye en un circuito voltaico dado, evidentemente, depende no solo de los conductores que forman el circuito sino también del “poder-impulsor” de la batería. En orden a formar una completa teoría de los circuitos eléctricos era, por tanto necesario tomar en cuenta ese “poder-impulsor”. Este avance fue efectuado en Ohm (1826) en el artículo que acabamos de describir, aunque él, no llegó a comprender su naturaleza de un modo preciso. Ohm tenía una gran experiencia sobre estas cuestiones. Como señala Whittaker (1989) había descubierto que si un número de células voltaicas se colocan en serie en un circuito, la corriente es proporcional a su número si la resistencia externa es muy grande, pero es independiente de éste, si la resistencia externa es pequeña. Este y otros descubrimientos le impulsaron a buscar una teoría consistente que los combinase todos.
Para este propósito adoptó la idea de comparar el flujo de electricidad en una corriente al flujo de calor a lo largo de un alambre, cuya teoría era familiar a todos los físicos desde la publicación por Fourier de su “Teoría analítica del calor” en 1822.
La comparación entre el flujo de electricidad y el flujo de calor sugería la propiedad de introducir una cantidad cuyo comportamiento en problemas eléctricos se asemejara al de la temperatura en la teoría del calor. La diferencia entre los valores de una tal cantidad entre dos puntos del circuito podría proporcionar una medida del “poder-impulsor” que actuara sobre la electricidad entre los dos puntos. Para llevar adelante esta idea, Ohm recurrió a la teoría de Volta de la condición electrostática de la pila en circuito abierto. Era costumbre medir la “tensión” de la pila conectando un terminal a tierra y poniendo a prueba el otro terminal mediante un electroscopio.
Ohm supuso que cada célula voltaica posee una tensión definida, o discontinuidad de fuerza electroscópica, que debe ser vista como su contribución a la fuerza-impulsora de cualquier circuito en el cual pueda ser colocada. Esta suposición confiere un significado definido al término “fuerza electroscópica”; la fuerza en cuestión es idéntica al potencial electrostático. Pero Ohm y sus contemporáneos no comprendieron correctamente la relación de las concepciones galvánicas con las funciones electrostáticas que Poisson había establecido a finales del siglo XVIII, en diversas memorias, en las que se mostraba el concepto y diferentes características de lo que hoy conocemos como potencial electrostático y a lo que también contribuyeron decisivamente Lagrange, y Laplace en esa misma época.
La fuerza electroscópica en la pila abierta era generalmente identificada con la densidad superficial de la capa de carga eléctrica en el lugar puesto a prueba; mientras Ohm reconociendo que las corrientes eléctricas no estaban confinadas en la superficie del conductor, sino que penetraban su sustancia, parecía haber pensado que la fuerza electroscópica en un lugar de un circuito era proporcional a la densidad volumétrica de la electricidad en ese lugar. Esta idea resultaba coherente por la relación que, en la analogía que él utilizaba, existe entre la temperatura de un cuerpo y el volumen densidad de calor, supuestamente contenido en él.
Designando entonces por S la corriente que fluye en un alambre de conductividad γ, cuando la diferencia de las fuerzas electroscópicas entre los terminales es E, Ohm llegó a escribir
S = γE
A pesar de la confusión que estaba asociada a la idea de fuerza electroscópica, y que no fue aclarada por algunos años, la publicación de la memoria de Ohm constituyó un gran avance en la filosofía eléctrica. Se comprendía ahora, claramente que la corriente que fluye en un conductor depende solo de la conductividad inherente al mismo y de otra variable que guarda en electricidad la misma relación que la temperatura guarda en el calor; y más aún, se imaginaba que esta última variable es el lazo que conecta la teoría de las corrientes con la vieja teoría de la electrostática.
Fue posteriormente Gustav Kirchoff quien, en 1848 trató de armonizar los potenciales de la teoría electrostática con la ley de Ohm, pero fue Rudolph Kohlrausch, en el mismo año, como describe Whittaker (1989), “quien mostró que la diferencia de las “tensiones” eléctricas en los extremos de una célula voltaica, medidas electrostáticamente con el circuito eléctrico, era proporcional a la fuerza electromotriz, medida por los efectos electrodinámicos de la célula con el circuito cerrado; y posteriormente, que, cuando el circuito estaba cerrado, la diferencia de las tensiones, medida electrostáticamente, entre dos puntos cualesquiera del circuito externo, era proporcional a la resistencia óhmica existente entre ellos. Pero a pesar de todo lo dicho, era todavía desconocido cómo “tensión” o “fuerza electroscópica” o “fuerza electromotriz” deberían ser interpretados en el lenguaje de la teoría electrostática; recordemos la confusión entre densidad superficial de carga electrostática y fuerza electroscópica, que existía entonces. La incertidumbre fue finalmente despejada en 1849 por Kirchoff, quien identificó la fuerza electroscópica de Ohm con el potencial electrostático”.

El siglo XIX

Crystal Palace (Londres)  Sir Joseph Paxton (1851)

Hay cuatro aspectos importantes a considerar, en lo que a relaciones con la ciencia se refiere. Por una parte la diferente importancia de países como Francia, Gran Bretaña y Alemania en la hegemonía y en las características propias de la ciencia que elaboraban. En segundo lugar, la creciente influencia que ejercieron las que podríamos llamar sociedades científicas; en tercer lugar, la creciente complejidad de los conocimientos científicos, que condujo a la creciente profesionalización de la tarea científica y por último el papel de la industria y sus necesidades en la expansión de los conocimientos científicos.

Puedes completar la información sobre historia de la ciencia pinchando aquí.

IH.Ej.1 Situar a cada científico, en el intervalo temporal que corresponda a su vida, utilizando la siguiente línea del tiempo.

Gray 1666-1736
Du Fay 1697-1739
Franklin 1706-1790
Nollet 1700-1770
Diderot 1713-1784
D´Alembert 1717-1783
Galvani 1717-1798
Volta 1745 – 1827
Ohm 1789-1854
Joule 1818-1889

IH.Ej.2 Elegir uno de los científicos de IH.Ej.1 y describir el contexto político social y cultural en el que se desarrolló su vida, esto es, los acontecimientos más importantes relacionados con su país, las circunstancias de la sociedad de su tiempo, las principales ideas filosóficas que imperaban y las características del arte es su época, citando también algunas de las principales obras de literatura, música, pintura, escultura y arquitectura. Puedes utilizar la información histórica que viene en www.monografias.com.

IH.Ej.3. Cada dos alumnos elaborarán un póster explicando la vida de uno de los científicos de IH.Ej.1. Incorporarán en él unas frases del texto que hemos proporcionado, en el idioma del científico, y lo situarán en su país, tal como era en su época.

IH.Ej.4 La construcción de la ciencia es una tarea colectiva. Hemos visto una ejemplo de ello en los científicos que hemos presentado, relacionados con la electricidad. Utiliza los mapas de la página www.nationalgeographic.com para situar el lugar de nacimiento del personaje. Para insistir en la importancia de esta variedad de contribuciones te mostramos un ejemplo de los idiomas de los científicos que hemos presentado: francés, inglés, italiano, alemán, junto con el latín, que es el idioma de los siguientes.

IH.Ej.5 Los siguientes personajes no han tenido una importancia en el desarrollo de la electricidad, pero sí en el de la filosofía o la cultura, en general.
Lucrecio 96 adC - 55 adC
Séneca 4 adC-65
Plinio 23-79
Isidoro de Sevilla 560-636

Se pueden desarrollar las mismas actividades que con Gray...Joule.