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ANÁLISIS HISTÓRICO DE LA FÍSICA: La
Evolución del Mundo Físico

Rolando Delgado Castillo y Francisco Arturo Ruiz.

Universidad de Cienfuegos

INTRODUCCIÓN

En la actualidad, un gran interés despierta el conocimiento y laEn la actualidad, un gran interés despierta el conocimiento y la comprensión del proceso socio-histórico comprensión del proceso socio-histórico
que ha conducido al desarrollo de la ciencia. Las relaciones entre la Ciencia, la Tecnología y la Sociedadque ha conducido al desarrollo de la ciencia. Las relaciones entre la Ciencia, la Tecnología y la Sociedad
se han convertido en un amplio campo de estudio [1].se han convertido en un amplio campo de estudio [1].

Paradójicamente, en medio de los avances que supone vivir los tiempos de “la sociedad de laParadójicamente, en medio de los avances que supone vivir los tiempos de “la sociedad de la
información”, una gran confusión se advierte cuando se pretende juzgar la responsabilidad de la cienciainformación”, una gran confusión se advierte cuando se pretende juzgar la responsabilidad de la ciencia
en los peligros y desafíos que caracterizan nuestra época histórica y se vinculan los grandesen los peligros y desafíos que caracterizan nuestra época histórica y se vinculan los grandes
descubrimientos científicos casi exclusivamente con el genio de determinadas personalidades.descubrimientos científicos casi exclusivamente con el genio de determinadas personalidades.

Compartimos la convicción, basada en el análisis de la historiografía de los principales hitos del avanceCompartimos la convicción, basada en el análisis de la historiografía de los principales hitos del avance
científico, de que los logros de las ciencias tienen un carácter temporal, que se insertan en la matriz delcientífico, de que los logros de las ciencias tienen un carácter temporal, que se insertan en la matriz del
tiempo de acuerdo con las necesidades de la época y de las propias tendencias que impulsan con ciertatiempo de acuerdo con las necesidades de la época y de las propias tendencias que impulsan con cierta
autonomía su desarrollo específico.autonomía su desarrollo específico.

Al inscribirse en los marcos del enfoque histórico-cultural este trabajo reconoce la importancia de lasAl inscribirse en los marcos del enfoque histórico-cultural este trabajo reconoce la importancia de las
personalidades y las instituciones científicas que promuevenpersonalidades y las instituciones científicas que promueven la construcción la construcción de las ciencias pero insiste de las ciencias pero insiste
en que el orden del día de sus conquistas está profundamente marcado por el repertorio de realizacionesen que el orden del día de sus conquistas está profundamente marcado por el repertorio de realizaciones
materiales y espirituales de la sociedadmateriales y espirituales de la sociedad en un momento históricamente condicionado. en un momento históricamente condicionado.

Las fuerzas motrices de las ciencias no pueden encontrarse fuera de las necesidades de la sociedad enLas fuerzas motrices de las ciencias no pueden encontrarse fuera de las necesidades de la sociedad en
cuyo seno transcurre su construcción. Al mismo tiempo se reconoce que el edificio teórico creado porcuyo seno transcurre su construcción. Al mismo tiempo se reconoce que el edificio teórico creado por
cada disciplina científica tiene sus especificidades y autodeterminación relativa, según las regularidadescada disciplina científica tiene sus especificidades y autodeterminación relativa, según las regularidades
y complejidad de la realidad que persigue reflejar, lo cual le concede a cada ciencia su propio tiempo, suy complejidad de la realidad que persigue reflejar, lo cual le concede a cada ciencia su propio tiempo, su
manera peculiar de aparecer, madurar y desenvolverse en la Historia.manera peculiar de aparecer, madurar y desenvolverse en la Historia.

La especie humana al apostar al desarrollo científico no lo ha hecho exclusivamente para satisfacer unaLa especie humana al apostar al desarrollo científico no lo ha hecho exclusivamente para satisfacer una
curiosidad epistémica, para explicar o interpretar este u otro fenómeno de la naturaleza o la sociedad, locuriosidad epistémica, para explicar o interpretar este u otro fenómeno de la naturaleza o la sociedad, lo
ha hecho ante todo para transformar el mundo en función de las necesidades que un contexto socio-ha hecho ante todo para transformar el mundo en función de las necesidades que un contexto socio-
cultural impone en un escenario históricamente condicionado.cultural impone en un escenario históricamente condicionado.

La inmensa figura de Galilei tal vez pueda resumirse para todos los tiempos por su célebre
frase: " E pour si muove!” símbolo de la desesperada impotencia ante la ciega intolerancia
de la Inquisición. Tenía 69 años cuando fue obligado a abjurar de su obra y se le impusiera
la pena de cadena perpetua (condena que fuera conmutada por el arresto domiciliario) pero
sus ideas, su pensamiento creativo, no pudieron ser encerradas y aún publica en 1638 su
última obra que resumiría los resultados sobre le movimiento y los principios de la
Mecánica. Cuando en la primavera de 1 642 muere nacería su mejor heredero: Isaac
Newton.(2).

Imagen: The Galileo Project Web Site http://galileo.rice.edu/bio/index.html

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Siguiendo los principios esbozados arriba, deseamos subrayar que el credo que orienta este trabajo seSiguiendo los principios esbozados arriba, deseamos subrayar que el credo que orienta este trabajo se
sintetiza en:sintetiza en:

•• El rechazo a la retrógrada intención, recordada tristemente por la Historia, de satanizar los resultadosEl rechazo a la retrógrada intención, recordada tristemente por la Historia, de satanizar los resultados

de las ciencias, y a cualquier retoque académico que pretenda desplazar hacia el progreso científicode las ciencias, y a cualquier retoque académico que pretenda desplazar hacia el progreso científico
la responsabilidad de los enajenantes problemas de la sociedad contemporánea.la responsabilidad de los enajenantes problemas de la sociedad contemporánea.


•• El reconocimiento al importante papel desempeñado por las personalidades científicas que, con elEl reconocimiento al importante papel desempeñado por las personalidades científicas que, con el

talento propio de los genios y una perseverancia a toda prueba, son protagonistas de la expansión deltalento propio de los genios y una perseverancia a toda prueba, son protagonistas de la expansión del
universo de lo conocido tanto en la esfera material como espiritual de la sociedad.universo de lo conocido tanto en la esfera material como espiritual de la sociedad.


•• La admisión de la notable influencia que ha de ejercer la dotación genética en el complejo procesoLa admisión de la notable influencia que ha de ejercer la dotación genética en el complejo proceso

de formación de un genio, pero el desconocimiento a cualquier intento de atribuir a sexo, raza ode formación de un genio, pero el desconocimiento a cualquier intento de atribuir a sexo, raza o
región geográfica, el monopolio del talento.región geográfica, el monopolio del talento.


•• La confianza en la utilidad enaltecedora de la virtud solidaria frente a la egoísta y decadente moralLa confianza en la utilidad enaltecedora de la virtud solidaria frente a la egoísta y decadente moral

del éxito.del éxito.

•• La creencia firme de que una sociedad mejor es posible, y que su construcción dependerá en buenaLa creencia firme de que una sociedad mejor es posible, y que su construcción dependerá en buena

medida de las conciencias que se abonen a través de una universal batalla de ideas, en la que jugarámedida de las conciencias que se abonen a través de una universal batalla de ideas, en la que jugará
un importante lugar el discurso que se haga de la Historia.un importante lugar el discurso que se haga de la Historia.


Por consiguiente, nos interesa especialmente contribuir a:Por consiguiente, nos interesa especialmente contribuir a:

•• Entender la ciencia no sólo como un resultado sino también como un proceso que se renueva yEntender la ciencia no sólo como un resultado sino también como un proceso que se renueva y

amplia por la actividad de individuos que se organizan en comunidades científicas, en interacciónamplia por la actividad de individuos que se organizan en comunidades científicas, en interacción
permanente con las coordenadas económicas, políticas y éticas de su propio escenario socio-permanente con las coordenadas económicas, políticas y éticas de su propio escenario socio-
histórico. histórico.



•• Humanizar la imagen de los genios que escriben la historia de las ciencias.Humanizar la imagen de los genios que escriben la historia de las ciencias.

•• Comprender los momentos más trascendentes de expansión del universo de los conocimientosComprender los momentos más trascendentes de expansión del universo de los conocimientos

matemáticos, físicos y químicos, aquellos que emergen de profundas crisis en el campo de las ideasmatemáticos, físicos y químicos, aquellos que emergen de profundas crisis en el campo de las ideas
y que constituyen verdaderas revoluciones científicas.y que constituyen verdaderas revoluciones científicas.

Marie Sklodowska - CurieMarie Sklodowska - Curie recibió dos Premios Nóbel. En 1903 recibió el Premio Nobel de recibió dos Premios Nóbel. En 1903 recibió el Premio Nobel de
Física, compartido con su esposo Pierre (trágicamente desaparecido tres años después), y elFísica, compartido con su esposo Pierre (trágicamente desaparecido tres años después), y el
segundo, en el ámbito de la Química por sus investigaciones con el radio y sus compuestos.segundo, en el ámbito de la Química por sus investigaciones con el radio y sus compuestos.
El Laboratorio Curie, fundado en 1914 se convirtió bajo su dirección en un modeloEl Laboratorio Curie, fundado en 1914 se convirtió bajo su dirección en un modelo de de
institución científica moderna que actuaba como centro de una red estrechamente vinculadainstitución científica moderna que actuaba como centro de una red estrechamente vinculada
con la industriacon la industria y la Medicina. Quien dio inició a la radioterapia, murió víctima de un y la Medicina. Quien dio inició a la radioterapia, murió víctima de unaa
anemia perniciosa causada por las largas exposiciones a las radiaciones.anemia perniciosa causada por las largas exposiciones a las radiaciones. [3] [3]

Imagen: The Center for History of Physics. http://www.aip.org/history/curie/



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sus construcciones, que hoy se denominan grupo de Galois, cuerpos de Galois y teoría de Galois,
permanecen como conceptos fundamentales en el Álgebra moderna.

En 1854, el matemático inglés George Boole (1815-1864) al emprender la investigación sobre las
leyes del pensamiento, logra relacionar la Matemática con los argumentos lógicos y da origen a la
Lógica Simbólica. El Álgebra de Boole es fundamental en el estudio de las Matemáticas puras y en
la programación de las modernas computadoras.

El estadounidense Herman Holleritch (1860-1929) en 1880 inventa la calculadora electrónica y
luego funda la Tabulating Machine Company (1896), que está considerada como una antecesora
de la IBM (International Business Machines Corporation). Alrededor de medio siglo antes el
matemático e inventor británico Charles Babbage (1792-1871) había concebido una máquina que
debía funcionar con tarjetas perforadas como lo hace un telar, y que fuera capaz de almacenar
respuestas parciales, utilizables posteriormente en otras operaciones.

En el año 1874, apareció el primer trabajo revolucionario de Georg Cantor (1845-1918) sobre la
teoría de conjuntos. El estudio de los infinitos por parte de Cantor fue considerado por Leopold
Kronecker (1823 -1891), una autoridad en la materia, como una locura matemática. Por este
supuesto atacó vigorosamente a Cantor que mostró fragilidad y terminó a los 39 años en un
manicomio. No obstante, en sus momentos de lucidez siguió trabajando, obteniendo en este
periodo sus resultados más interesantes. La teoría de Cantor, forma hoy parte de los fundamentos
de las Matemáticas y de la Lógica Matemática. Nuevas aplicaciones ha encontrado su teoría en el
tratamiento de sistemas fluidos turbulentos. Murió en el manicomio de Halle en 1918.

El joven Galois, tendría una convulsa vida y trágica muerte. Rechazado su
ingreso en la Escuela Politécnica de París; calificados sus trabajos como
incomprensibles; expulsado de la Escuela Normal por su actividad política al
lado de la República; y perdido su genio en duelo caballeresco, es Galois, en
solo un lustro de actividad científica, uno de los gigantes de las Matemáticas del
siglo XIX. Poco antes de su muerte, a la edad de 21 años, escribió de forma
precipitada algunas de sus teorías algebraicas. Una década más tarde serían
alcanzados sus manuscritos y alcanzado la inmortalidad.


Transcurridos más de dos mil años de las ideas de Euclides sobre el espacio, en el siglo XIX el
matemático ruso Nikolai Lobachevski (1793-1856) formuló la Geometría no euclidiana
(Hiperbólica), suponiendo que por un punto exterior a una recta pueden pasar infinitas paralelas,
y no una sola como suponía Euclides. Bernhard Riemann (1826-1866), por su parte, fundamentó
la nueva geometría esférica en el supuesto que por un punto exterior a una recta no exista ninguna
paralela. El impacto de estas nuevas Geometrías con sus grandes abstracciones fue decisivo para
el desarrollo de la Física Teórica Moderna.

La potencia motriz del calor y los nuevos ingenios para el transporte

En el universo de la Física los estudios sobre “la potencia motriz” del calor se apuntaron en la
agenda del siglo XIX con el desarrollo de nuevas leyes y principios, y una desconocida hasta
entonces mirada estadística hacia los sistemas moleculares.

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La Escuela Francesa de físicos – matemáticos que aplican novedosas herramientas matemáticas al
desarrollo de una teoría sobre el calor cuenta entre sus más sobresalientes representantes de
inicios del siglo a Joseph Fourier (1768 – 1830). Fourier empleó una nuevas series trigonométricas
(series de Fourier) en su tratado “Teoría analítica del calor” publicado dos años antes de la obra
clásica de Carnot. En 1824 el joven ingeniero francés Sady Carnot (1796 - 1832), el mismo año del
nacimiento de Lord Kelvin, publica su famosa memoria “Reflexiones sobre la potencia motriz del
calor y sobre las máquinas apropiadas para desarrollar esta potencia”, en donde se dedicó a
razonar sobre la pregunta general de cómo producir trabajo mecánico (potencia motriz) a partir
de fuentes que producen calor. Carnot, en momentos en que se trabaja en el perfeccionamiento de
estas máquinas, demuestra que no puede concebirse una máquina térmica más eficiente operando
entre dos temperaturas prescritas que la suya y anuncia una de sus proposiciones fundamentales:
La fuerza motriz del calor es independiente de los agentes usados en producirla; su cantidad está
determinada unívocamente por las temperaturas de los dos cuerpos entre los cuales ocurre,
finalmente, el transporte del calórico.

Antes de los trabajos del ingeniero y físico francés Émile Clapeyron (1799-1864) la obra de Carnot
era poco conocida en los círculos científicos. En 1834 aportó su primera contribución a la creación
de la termodinámica moderna, al publicar una memoria titulada Force motrice de la chaleur
(Fuerza motriz del calor). En esta publicación Clapeyron desarrolló las ideas de Carnot sobre el
calor de forma analítica, con la ayuda de representaciones gráficas. Sus trabajos ejercieron una
notable influencia en las ideas de Thomson y Clausius que derivaron en el segundo principio de la
Termodinámica.


Acaso la figura de Clapeyron refleje los intereses de la época en que el
nacimiento de la locomotora por una parte empuja el desarrollo de ingenios
térmicos más eficientes y por otra, demanda transformaciones en la
construcción de puentes y caminos. Egresado en 1818 de la École
Polytechnique parisina, Clapeyron asiste a Rusia, contratado durante diez años,
para la formación matemática e ingenieril de los especialistas que debían
levantar los ferrocarriles y puentes en esta gran nación. A su regreso,
participa en el diseño de líneas férreas y de locomotoras en

Francia. Entretanto elabora la formulación matemática del ciclo de Carnot, y publica obras
fundacionales de la termodinámica.
Imagen: http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Mathematicians/Clapeyron.html


Paralelamente con los trabajos iniciales que pretendieron analizar la eficiencia de las máquinas
térmicas, el problema de la interrelación entre trabajo y el calor fue abordado por el médico
alemán Julius Robert von Mayer (1814 – 1878). Mayer estableció, en 1842, que si la energía, en sus
formas de energía cinética y potencial, se transformaba en calor, este debía poder transformarse
en esas dos formas de la energía sentando las bases del principio de conservación en los fenómenos
biológicos y en los sistemas físicos. Mayer fue capaz de encontrar una relación cuantitativa entre el
calor y el trabajo basándose en los resultados de las mediciones de las capacidades caloríficas de
los gases.


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