la teoria del progreso

Historia de las Ciencias de Stephen F. Mason

A continuación se reproduce parte del capítulo 3 La teoría cuántica y la estructura del átomo del libro Historia de las ciencias de Stephen F. Mason (Alianza Editorial)

La teoría cuántica y la estructura del átomo

En las postrimerías del siglo diecinueve, en unos cuantos campos que anteriormente se habían visto dominados por la idea de lacontinuidad de la materia y el cambio, hicieron su aparición teorías en términos de partículas y cambios discontinuos. Tales teorías las desarrollaron principalmente, aunque no exclusivamente, los alemanes, quienes a lo largo del siglo diecinueve mostraron una cierta inclinación hacia las teorías corpuscularistas. La teoría de que la célula era la unidad de las criaturas vivas había sido casiexclusivamente alemana; otro tanto se puede decir de la teoría según la cual la herencia operaba mediante un mecanismo corpuscular de un germoplasma autónomo, al menos por lo que respecta a sus. primeros estadios especulativos con Nageli y Weismann. Los alemanes Fechner, Weber, Riemann, Kirchoff y Clausius consideraban la electricidad en términos de partículas cargadas, mientras que los inglesesFaraday, Kelvin, Maxwell y Fitzgerald consideraban los fenómenos eléctricos como consecuencias de la tensión en un éter continuo. Como hemos visto, Maxwell fracasó a la hora de desarrollar la idea de partículas de electricidad que estaba implícita en su modelo del éter. El alemán Helmholtz, comentando las leyes de Faraday de la electrolisis, decía en 1881:

Ahora bien, el resultado más sorprendente delas leyes de Faraday quizá sea el siguiente: si aceptamos la hipótesis de que las substancias elementales están compuestas de átomos, no podemos dejar de concluir que también la electricidad, sea positiva o negativa, está dividida en porciones elementales que se comportan como átomos de electricidad.

La implicación no le había pasado desapercibida a Faraday, pero la rechazó junto con la teoríaatómica de la materia, prefiriendo la opinión según la cual "la materia está presente en todas partes, sin que haya espacios intermedios que no están .ocupados por ella".

Aparte del estudio de la electricidad, otro campo en el que se estaban desarrollando las teorías en términos de partículas era el de la investigación sobre la luz, el calor y otras radiaciones electromagnéticas, en el quedurante el siglo diecinueve había tenido un considerable éxito la teoría ondulatoria continua. El punto de partida fue un problema planteado en el estudio de la luz y el calor emitidos por los cuerpos negros, los cuales suministran un espectro continuo de radiación, frente a los espectros de líneas de los elementos químicos. Los experimentos demostraban que cuando un cuerpo negro se calentaba hastauna temperatura dada, emitía una cantidad máxima de energía radiante con una longitud de onda particular, disminuyendo la longitud de onda del máximo a medida que aumenta la temperatura. A las temperaturas de laboratorio, el máximo estaba en la parte visible del espectro, emitiendo el cuerpo primero un brillo rojo, luego luz anaranjada, amarilla, blanca y finalmente azul, a medida que aumentaba latemperatura.

Tales fenómenos no podían explicarse en términos de la teoría ondulatoria de la luz. Lord Rayleigh mostró en 1900 que si las radiaciones electromagnéticas fuesen emitidas por vibradores naturales, no habría una longitud de onda a la que se emitiese una cantidad máxima de energía: la cantidad de energía emitida aumentaría indefinidamente a medida que decreciese la longitud de onda dela radiación. Un vibrador natural, como pueda ser una cuerda tensada, tiene unos cuantos modos de vibrar. El primer modo de vibrar en el caso de la cuerda es aquél en que la longitud de la cuerda es igual a media longitud de onda, produciéndose modos subsiguientes cuando la longitud de la cuerda es igual a 2, 3, 4, 5 semilongitudes de onda, y así indefinidamente, de manera que existe un número...