Galileo trató por primera vez la resistencia de los cuerpos a su ruptura (flexión, por ejemplo, de una viga). Sobre la elongación, torsión de un cuerpo, comportamiento elástico de barras, etc., se ocuparían Hooke, en 1660 y Mariotte, en 1680. Hooke enunció la ley que relaciona la elongación con la fuerza aplicada, dando origen al estudio de la elasticidad. Mariotte aplicó la ley de Hooke al estudio de “la viga de Galileo”. Euler trató la elasticidad como “una línea de partículas que resisten la flexión”. Pero, el primero en considerar el efecto de la torsión fue Coulomb; formuló el problema de la resistencia al movimiento debida al rozamiento y la fricción. Navier desarrolló las ecuaciones de equilibrio y las vibraciones de un sólido elástico. Louis Cauchy (1789-1857) generalizó la ley de Hooke. Poisson formuló las ecuaciones de un cuerpo elástico en términos de integrales y propuso por primera vez que en un sólido elástico sólo hay dos tipos de ondas, longitudinales y transversales. George Green (1703-1841) incorpora las corrientes desarrolladas en Francia y Alemania y formula la ecuación del movimiento de un cuerpo elástico en términos de la energía potencial elástica. Augustus E. Love (1863-1940) propuso los fundamentos de la teoría de la elasticidad y sus aplicaciones a problemas geofísicos, como la propagación de ondas superficiales transversales, llamadas hoy “ondas Love”. Ya se conocían como “ondas Rayleigh” las generadas en la superficie libre de un medio elástico. La teoría de la elasticidad y los aparatos de medida (sismógrafos, italianos) permitieron el desarrollo de la sismografía. Emile Wiechert (1861-1928), Kart Zöppritz y Bero Gutenberg (1889-1960), sismólogos alemanes, pudieron estudiar las ondas generadas por los terremotos. En 1906 Richard Oldham (1885-1936) descubre la existencia de un núcleo en el interior de la Tierra con distintas propiedades elásticas y posiblemente líquido. Y en 1914 Gutenberg deduce la naturaleza líquida del núcleo y su profundidad a 2.900 km. En 1936 Inge Lehmann, sismóloga danesa, descubre la existencia de un núcleo interno sólido. Los geofísicos británicos Harold Jeffreys y Keith Bullen proponen un modelo en el que la velocidad de las ondas sísmicas varía con el radio. H. Nagaoka aplica en 1923 al estudio de los terremotos y sus focos los primeros modelos de Lamb y A. E. Love basados en las fuerzas y las dislocaciones en un medio elástico.
Prout, William (1785-1850) daría lugar a pensar por primera vez (1815) que los átomos eran divisibles y a su vez originarios unos de otros. Basó su hipótesis en la idea de que todos los pesos atómicos eran múltiplos enteros del peso del hidrógeno, por cuanto todos los elementos estaban compuestos de átomos de hidrógeno, algo así como la “materia prima” de los griegos. La idea fue desechada a partir del momento en que Berzelius, J. B. A. Dumas (1800- 1884) y Stas, entre otros, comprobaron que los pesos atómicos no eran múltiplos enteros exactos del hidrógeno. Prout se había basado en los valores primitivos de Dalton. Más de un siglo después (1935), Arthur Jeffrey Dempster, utilizando el dispositivo con el que Francis William Aston indagó la existencia de los isótopos estables, pudo reivindicar definitivamente la teoría de Prout. Se
demostró que los elementos estaban construidos por bloques estructurales uniformes; que si no eran átomos de hidrógeno, sí, por lo menos eran unidades con masa de hidrógeno.
En 1821 se publicó la primera lista con el hidrógeno (H) como unidad. En 1900 se cambió, tomando como unidad 1/16 del peso del oxígeno (O). En 1961 se tomó como unidad 1/12 del Carbono 12 (el peso atómico del hidrógeno es ahora 1,008)
Faraday, Michael (1791-1867)), uno de los fundadores de la teoría de la electricidad, experimentando durante 10 años descubrió la relación dinámica entre la electricidad y el magnetismo. Una revista, “Anales de Filosofía”, le encargó escribir sobre los experimentos realizados en 1820 por Oersted. Haciendo prácticas al respecto, observó cómo mediante acciones mecánicas podían generarse por “inducción” acciones eléctricas y a la inversa. Pensó que el vacío podía componerse de líneas de fuerza (un concepto que había planteado W. Gilbert en 1600), e incorporó a la física el concepto revolucionario de campo, es decir, un nuevo modelo para las interacciones: los campos de fuerza en un medio “cartesiano” contrario a las acciones a distancia newtonianas, pero que era decir, sin intermediación de medio alguno. En 1832 logró producir el efecto de la inducción eléctrica: Haciendo pasar una corriente eléctrica a través de una bobina rodeada por otra bobina conectada a un galvanómetro, observó que al conectar o desconectar la primera bobina se producía una corriente en la segunda. De este experimento pasó a generar una corriente eléctrica en una bobina en cuyo interior movía un imán, consiguiendo el mismo efecto si el imán estaba quieto y movía la bobina. De esta forma demostró el efecto buscado durante tanto tiempo de generar una corriente eléctrica por el movimiento de un imán, poniendo de este modo el fundamento de lo que sería el motor eléctrico. Explicó el fenómeno magnético de Arago, al demostrar que se podía generar una corriente eléctrica haciendo girar un disco de cobre entre los polos de un imán muy potente. Observó por primera vez que el plano de polarización de la luz giraba haciendo pasar un rayo de luz polarizada por un medio transparente en presencia de un campo magnético, demostrando así la relación de la luz con la electricidad y el magnetismo.
“Las varias formas, bajo las cuales están hechas las fuerzas de la materia -escribe Faraday- manifiestan que tienen un origen común”. Faraday explicó la electricidad y el magnetismo abandonando la teoría de los fluidos (imponderables) y propuso el concepto moderno de líneas de fuerza: entidades físicas que llenan el espacio en torno a un conductor o un imán. Con esta interpretación se apartaba también de la teoría newtoniana, mantenida por Ampère y Coulomb, de la acción entre cargas y corrientes como una acción a distancia, similar a la de la gravitación. En el campo de la electrólisis, propuso sus dos leyes que relacionan la corriente eléctrica con su acción química y la cantidad de material depositado en los electrodos. Faraday comprendió enseguida la sinrazón de pretender reducir los fenómenos electromagnéticos a la interacción a distancia. Pensó que si un cuerpo electrizado atrae o repele a un segundo, esto sucede mediante una acción intermedia determinada; el
primer cuerpo crea en el espacio circundante inmediato un determinado estado, el cual se expande a partes más lejanas del espacio conforme a una ley espacio-temporal determinada (estos estados que se dan en el espacio es lo que hoy llamamos campos). Faraday se figuraba estos campos físicos (*) como estados de tensión “mecánica” del medio que llena el espacio, al igual que los estados de tensión en un cuerpo elástico estirado. Quedaba por resolver -y lo haría Maxwell aunque matemáticamente y según su visión de las cosas-- la forma de concatenar la teoría de los medios continuos con el concepto de campo.
(*) Campos físicos: el concepto de campo (eléctrico o magnético) lo introdujo
Faraday; campo (región del espacio finita o infinita donde interactúa una fuerza):
campo electromagnético, gravitatorio, de fuerza nuclear, campo cuántico… Fueron reconocidos por la teoría de la relatividad como una realidad física primaria. Pueden existir como “partículas” y manifestarse, libre e independientemente de las fuerzas que los generaron, por cuya razón es necesario considerarlos como una fuerza peculiar de la materia. Y se representan como un sistema físico con una cantidad infinita de grados de libertad… La teoría moderna de las partículas elementales se construye como una teoría de campos cuánticos en interacción. Igualmente, los campos cuantificados describen la aniquilación (o formación) de partículas y al mismo tiempo la creación (o aniquilación) de antipartículas (**)
(**( Antipartículas: predichas por Dirac en 1930; dos años después, Carl Anderson descubriría el “antielectrón” al que denominó “positrón”’. Existen el
“antiprotón” descubierto entre 1955 y 1956, de masa igual a la del protón y carga igual, pero de signo opuesto, y el antineutrón, partícula neutra de masa igual a la del neutrón, pero de signo contrario y de momento magnético idéntico (un neutrón cuyo movimiento rotatorio se ha invertido)
Faraday explicó en la década de 1820: 1º) la experiencia de Peregrinus (Maricourt); cómo, en una hoja de papel situada encima de un imán, las limaduras tendían a alinearse alrededor de unos arcos que iban del polo norte al polo sur del imán, dando lugar a pensar que estas líneas magnéticas de fuerza constituían un campo magnético; 2º) las conclusiones de Oersted, al observar que cuando una corriente atraviesa un cable y desvía la aguja de una brújula situada en la proximidad, la corriente debía formar líneas magnéticas de fuerza en torno al cable, y; 3º) la comprobación de Ampère (de que dos cables paralelos se atraían, si la corriente circulaba en la misma dirección, o se repelían si circulaba en dirección opuesta), deduciendo que era similar a lo que ocurría con los polos norte y sur de un imán: un polo norte atraía a un polo sur y los norte y sur se repelían...
Faraday realizó un experimento en 1831 que cambiaría el curso de la historia: para demostrar el principio de la inducción eléctrica, empleó un imán permanente, que introducía una y otra vez en el interior de una bobina de cable, para sacarlo luego del mismo; comprobando que pese a que no existía fuente alguna de electricidad, se establecía corriente siempre que las líneas de fuerza del imán atravesaban el cable... Así se podía comprender que lo que creaba la corriente era el movimiento de las líneas magnéticas de fuerza a
través del cable, y no el magnetismo propiamente dicho. Años más tarde (1879), Edwin Herbert Hall (1855-1938) descubriría que cuando se aplica un campo magnético perpendicularmente a una placa de metal por la que circula una corriente eléctrica, aparece un campo eléctrico perpendicular: (efecto Hall), confirmado experimentalmente muchos años después (1980) por Klaus von Kittzing. Con estos descubrimientos, la investigación y el laboratorio pasarían a constituirse en base de la industria científica, se estaban forjando las condiciones para la creación de la dinamo generadora de electricidad, la energía revolucionaria que sustituiría a la primitiva rueda hidráulica, a la fuerza eólica y al vapor. Acababa de nacer la ingeniería electromagnética que abriría las puertas a una nueva Revolución industria complementada con el desarrollo de nuevos tipos de semiconductores para láser o de transistores de efecto de campo más rápidos.
Faraday fue un gran popularizador de la ciencia. En 1826 inició en la Royal Institution la realización en Navidad de ciclos divulgativos sobre temas científicos para niños, que continua en la actualidad. Hijo de un herrero tuvo que abandonar la escuela a los 13 años. Sobre Faraday, Maxwell escribió: “... con los ojos de su mente, vio líneas de fuerza donde los matemáticos sólo vieron centros de fuerza de atracción a distancia; Faraday vio un medio donde ellos no vieron más que distancia”. En cierta ocasión, interrogado por un político de turno acerca del valor “práctico” de la electricidad, Faraday respondió: “un día, señor, podrá gravarla con impuestos”... Y así fue realmente, pues la interacción misma entre imanes y corriente se convirtió muy pronto en un factor productivo beneficioso y de repercusiones sociales impensables. Suyas son las frases siguientes dignas de recordar:
“Es degradante ofrecer premios por el trabajo intelectual y el que academias y sociedades o monarcas lo hagan no quita su aspecto
degradante”. Faraday
Morse, Samuel F. B. (1791-1872) desarrolla la telegrafía y crea el primer código que lleva su nombre (morse). Alexander G. Bell (1847-1922), Thomas A. Edison (1847-1931) y Edwing Huhes perfeccionaron instrumentos, modelos de transmisión y micrófonos.
Lobachévski, Nikolái Ivánovich (1792-1856) se anticipa a Bernhard Riemann (1826-1866) proponiendo en 1826 que se podía construir una geometría coherente perfectamente dialéctica en la que no se cumpla el postulado euclidiano de las líneas paralelas.
Carnot, Nicolás Léonard Sadi (1796-1832), uno de los fundadores de la termodinámica, que aceptaba todavía la doctrina del “calórico”, explica que el trabajo debido a una fuente de calor sólo puede obtenerse por el traslado del calor de un cuerpo más caliente a uno más frío: “el calor no puede producir trabajo sin el empleo de dos fuentes térmicas con temperaturas distintas”, y añade de modo ingenuo que “semejante al agua, el calor sólo produce trabajo cuando cae de un cierto nivel a otro inferior”.