© Libro N° 8913. La Constante Gravitatoria. Sabadell, Miguel Angel. Emancipación. Agosto 7 de 2021.
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La Constante Gravitatoria. Miguel Angel
Sabadell
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Miguel
Angel Sabadell
La Constante Gravitatoria
Miguel Angel Sabadell
CONTENIDO
Introducción
Cronología
1. Un niño de alta cuna
2. Un hombre peculiar
3. El químico tímido
4. De hidrógeno y CO2
5. A vueltas con la electricidad
6. Creando agua
7. Escuela de calor
8. El peso del mundo
Lecturas recomendadas
Introducción
Henry Cavendish es una de esas figuras de la historia de la ciencia que
se encuentra indisociablemente unida a un gran experimento. En nuestro caso se
trata de uno de los más sutiles, difíciles y elegantes; la determinación de la
constante de la gravitación universal. Algún otro lector, más aficionado a la
química, lo recordará como el descubridor del hidrógeno, hecho que también
recogerá esta biografía de quien el físico francés decimonónico Jean-Baptiste
Biot —un nombre bien conocido entre los estudiantes de electromagnetismo— dijo
que fue el «más sabio de los ricos y el más rico de entre los sabios».
Christa Jungnickel y Russell McCormmach, coautores de la monumental
biografía Cavendish: the Experimental Life, lo definieron como «uno
de los grandes científicos del siglo XVIII, uno de los hombres más ricos del
reino, vástago de una de las más poderosas familias aristocráticas, un fanático
de la ciencia y un neurótico de primer orden». De las pocas biografías que hay
sobre su persona, la gran mayoría de ellas lo describen como un genio
atormentado. George Wilson, en su obra The Life of the Honourable Henry
Cavendish, lo describía como un hombre sin pasión alguna; sir Edward
Thorpe, editor del volumen Scientific Papers of the Honourable Henry
Cavendish, dejó escrito que «no fue un hombre como los otros hombres, sino
simplemente la personificación y la encamación de una intelectualidad fría y
desapasionada».
Pero dejando a un lado la peculiaridad de su carácter, su timidez
extrema —hasta el punto que se comunicaba con el servicio doméstico mediante
notas escritas—, su completa honradez y su amor por la investigación, lo más
llamativo de su vida como científico es que se supo muy poco de su trabajo, ya
que publicó muy poco de lo que investigó. Incluso hoy en día muchos de sus
cuadernos de notas se mantienen inéditos. De lo que ha salido a la luz hemos
descubierto que, si hubiera publicado el resultado de sus experimentos, la
ciencia se hubiera beneficiado de varias décadas de adelanto. Por ejemplo, tal
y como pudo comprobar James Clerk Maxwell cuando editó los cuadernos de
Cavendish con sus experimentos sobre electricidad, este descubrió la ley que
gobierna la fuerza electrostática antes que Coulomb y la ecuación que relaciona
la resistencia con la intensidad de corriente y la diferencia de potencial
antes que Ohm.
Para comprender el trabajo de Cavendish es necesario entender cómo era
la ciencia en su época. Para empezar, lo primero que hay que saber es que en el
siglo XVIII no existía tal vocablo, era un concepto absolutamente desconocido;
la ciencia era filosofía natural, Ahí quedaban englobadas la física y la
química, así como cualquier otra rama relacionada con la tecnología. Por otro
lado, estaba la historia natural, relacionada con lo que hoy llamamos biología
y geología, entre otras disciplinas. Cavendish fue, sin lugar a dudas, un
filósofo natural.
El tiempo que le tocó vivir fue, en realidad, el de la Revolución
Industrial. No fue el momento de los científicos, sino de los tecnólogos. La
máquina de vapor y los diferentes procesos industriales asociados a ella han
sido los que han definido esa época en la historia. La ciencia había conocido
sus momentos de gloria, primero con Copérnico, Galileo y Kepler, y luego con
Newton. El siglo XVIII seguía mirando al genio de Woolsthorpe Manor; de hecho,
después de cien años, las enseñanzas de la Universidad de Cambridge seguían
teniendo por modelo de excelencia sus Principia.
Para Newton la investigación científica tenía un nombre, query, el
hecho de preguntarse, de indagar, un asunto sobre el que inquirir, examinar
cuidadosamente algo. Durante largo tiempo, en el siglo XVIII esta idea fue una
poderosa fuerza directora en el mundo académico de la filosofía natural.
Preguntas, interrogantes y apasionadas búsquedas de la verdad —un colega de
Cavendish dijo de él que «el amor a la verdad era suficiente para llenar su
mente»— quedaban substituidos bajo una de las palabras favoritas de los
filósofos naturales ingleses, inquiry, el acto de preguntar o
cuestionar.
En la época de Newton la ciencia estaba en su infancia Nadie tenía ni la
más remota idea de dónde podía llegar, si se convertiría en un ente bondadoso o
en un monstruo. Newton se esforzó en explicar lo que era la ciencia y en intuir
cuál podía ser su futuro. Escribió sobre los métodos de investigación, las
reglas de pensamiento y las preguntas que le habían motivado a investigar. No
es de extrañar que los científicos de la centuria siguiente, la de Cavendish,
lo llamaran el Sabio. Y eso que la importancia del gran hombre
empezaba y terminaba en la óptica y la mecánica. Pero sus queries, sus
preguntas huérfanas de respuesta, muchas de las cuales ocuparon las últimas
páginas de su gran obra experimental, Opticks, sirvieron de
motivación y acicate para quienes llegaron a la ciencia después de él.
Cavendish siguió este rumbo.
La ciencia es una creación humana curiosa. Por lo general, tenemos miedo
a las preguntas: en la escuela el maestro nos bombardeaba con preguntas, los
médicos nos aterran por lo que pueden llegar a significar nuestras respuestas y
en un juicio los abogados pueden mortificarnos sin piedad. Pero en ciencia las
preguntas son el estímulo para un trabajo productivo. Y las preguntas correctas
nos llevan a las teorías. En el lenguaje coloquial teoría puede
significar desde mía simple conjetura a algo que no podemos ver directamente.
Pero en ciencia significa mucho más: una teoría científica es aquella que
explica todo un conjunto de fenómenos de manera coherente y predice otros que
aún no se han observado; significa el culmen de un programa de investigación.
El siglo XVIII marcó el inicio de la búsqueda de esas teorías que explicarían
fenómenos tan dispares como la electricidad o el calor.
Todo ello sucedió en una Europa que atravesaba un período de conmoción
intelectual, social y política. Era la época de la Ilustración, la época en la
que las ideas que habían ido madurando un siglo atrás empezaron a convertirse
en la guía para un cambio global. Las ideas políticas de John Locke, Thomas
Hobbes y otros conducirían a una noción de democracia que acabaría por eliminar
el absolutismo monárquico implantado en el Continente. Y a finales de ese siglo
las ideas económicas de Adam Smith proporcionarían la base intelectual para el
desarrollo del capitalismo moderno.
Fue en esta época de intenso dominio de la razón cuando la ciencia se
convirtió en una pieza central del discurso público. En ciencia dominaba el
cálculo y la mecánica, mientras la química intentaba despojarse de los ropajes
místicos de la alquimia, y la geología y la biología no pasaban de ser unos
meros infantes. La mecánica dominaba el pensamiento científico en un mundo en
el que el máximo interés intelectual era eliminar todo rastro de creencias y
doctrinas no basadas en la razón. En el siglo anterior se crearon dos
importantes organizaciones, la Académie des Sciences de París y la Royal
Society de Londres, dos instituciones cuyo propósito principal era la
investigación científica y la diseminación del conocimiento. A ellas le
siguieron la Academia de Berlín, la de San Petersburgo, la Sociedad de
Turín..., todas ellas bajo el patronazgo de un rey y sometidas, por tanto, a
los devaneos políticos del momento, pero que constituyeron un fenómeno que se
fue propagando con diferente intensidad por toda Europa.
El siglo XVIII fue el momento en que nació lo que sería una de las
piedras angulares de la investigación en siglos venideros: las revistas
científicas. La primera fuePhilosophical Transactions of the Royal Society, seguida
de Mémoires de la Academia de París, y otras no ligadas a
ninguna institución. Muchas de estas nuevas revistas iban dirigidas a una
amplia audiencia, más allá de la propia comunidad científica. En cierto
sentido, podrían considerarse como las primeras revistas de «ciencia popular»,
un instrumento para explicar a los no especialistas los resultados de las
investigaciones experimentales y las especulaciones teóricas. El siglo XVIII
llama también la atención por ser la época en que los tratados científicos
podían convertirse en best sellers. Uno de los libros del
matemático Leonhard Euler, Lettres á une princesse d’Allemagne (Cartas
a una princesa alemana), vio hasta 38 ediciones en nueve idiomas y se
mantuvo en imprenta durante todo un siglo. Claro que este matemático y físico
suizo fue una persona muy prolífica: el historiador de la ciencia Clifford
Truesdell ha calculado que Euler da cuenta del 25% de toda la producción
científica del siglo XVIII él solito.
Si hay que resaltar con grandes letras de neón a los dos grandes
científicos ingleses del Siglo de las Luces, estos serían Henry Cavendish y
Joseph Priestley (al que conoceremos también en esta biografía). Ambos
estuvieron embarcados en la que podría considerarse como la gran aventura
científica de la época: el estudio de la materia. Un camino iniciado el siglo
anterior por el gran empirista Robert Boyle, cuya obra The Sceptical
Chymist (El químico escéptico) es a la química lo que los Principia de
Newton fue para la física.
El mundo de Cavendish estaba regido por una profunda curiosidad que
abarcaba todas las ramas del conocimiento. Se buscaba entender la naturaleza,
el ser humano, la sociedad, la historia. Ese fue el entorno en el que se movió
nuestro protagonista. Un hombre que, como lo describió un familiar cercano, el
quinto duque de Devonshire, « no es un caballero. Él trabaja».
Cronología
|
1731 |
El 31 de octubre nace en Niza, Francia, Henry Cavendish. |
|
1733 |
A los veintisiete años
muere su madre, lady Anne. |
|
1742 |
Entra en la Academia Hackney. |
|
1749 |
Ingresa en St Peter’s
College, en la Universidad de Cambridge. |
|
1753 |
Acaba sus estudios universitarios sin obtener un título, cosa común
entre los estudiantes de su estatus social. |
|
1760 |
Es elegido miembro de la
Royal Society de Londres y poco después del Royal Society Club. |
|
1765 |
Elegido miembro del consejo de la Royal Society. |
|
1766 |
Publica «Tres artículos
que contienen experimentos con el aire facticio», donde da cuenta del
descubrimiento del hidrógeno. |
|
1767 |
Publica en Philosophical Transactions «Experiments on
Rathbone-Place water», en el que hace un minucioso análisis de la composición
del agua. |
|
1771 |
Publica, como siempre
en Philosophical Transactions, «An attempt to explain some
of the principal phaenomena of electricity by means of an elastic fluid», un
artículo dedicado casi exclusivamente a consideraciones teóricas. |
|
1775 |
Publica «An account of some attempts to imítate the effects of the
torpedo by electricity», en el que demostraba el carácter eléctrico del pez
torpedo. |
|
1783 |
Muere su padre, lord
Charles, a los setenta y nueve años de edad. |
|
1784 |
Publica «Experiments on air», mediante los que consigue sintetizar
agua. |
|
1785 |
Henry alquila la casa de
Clapham Common, un lugar tranquilo apartado de la gran ciudad, que
convertiría en su gran laboratorio. |
|
1786 |
Adquiere la casa de Bedford Square. |
|
1798 |
Publica «Experiments to
determine the density of the Earth», en el que explica los experimentos que
realizó hasta poder medir con garantías el valor de la constante de
gravitación universal, G, y por el que pasaría a la historia
de la ciencia |
|
1800 |
Es elegido miembro del consejo de gobierno de la Royal Institution. |
|
1809 |
Publica «On an
Improvement in the Manner of dividing astronomical Instruments», sobre la
forma de hacer las divisiones en instrumentos astronómicos. |
|
1810 |
El 24 de febrero muere Henry Cavendish en Clapham Common, según su
amigo Blagden, a causa de una inflamación en el colon. |
Capitulo 1
Un niño de alta cuna
Descendiente de dos de las más importantes familias inglesas, Henry
Cavendish nació con todas las papeletas para acabar siendo un noble al uso de
la época. Sin embargo, se sintió atraído por un campo que estaba completamente
alejado de su condición: la ciencia. Y todo gracias a la influencia de su
padre.
El 9 de enero de 1727 dos jóvenes pertenecientes a las mayores fortunas
de Inglaterra contraían matrimonio. El hombre era lord Charles Cavendish, hijo
del duque de Devonshire, y la mujer lady Anne de Grey, hija del duque de Kent.
Charles se casó a los veintidós años, antes de lo esperado para las personas de
su rango, que solían hacerlo sobre los treinta; ella tan solo era dos años más
joven. Con todo, es muy posible que se tratara de un matrimonio concertado,
pues mantenía la unión existente entre estas dos importantes familias desde
hacía varias generaciones: en el siglo XVII, Henry Grey, conde de Kent, se
había casado con Elizabeth, nieta del sir William Cavendish de Chatsworth.
Charles era un joven de complexión delgada, cara alargada y estrecha,
gran nariz, ojos prominentes y una expresión casi perpetua de alerta. Anne era
una mujer esbelta de ojos inquisitivos, nariz recta, y de cara y cejas altas y
redondeadas. Los retratos de Anne muestran a una mujer de aspecto frágil y
esbozando una tímida sonrisa, casi imperceptible.
Para- desgracia de los enamorados, no sabemos si, además de un enlace
tan conveniente para las familias, hubo algo más que una cordial convivencia
entre los esposos. De lo que sí podemos estar seguros es que no sufrieron
ninguna estrechez económica. Charles, como todos los hijos más jóvenes de la
aristocracia, recibía una pensión de 300 libras al año, alrededor de 40000
euros de hoy en día
En aquella época tener unos ingresos anuales de 50 libras era «más de lo
que requieren las necesidades de la vida», en opinión del poeta y ensayista
Samuel Johnson, considerado por el diccionario biográfico de Oxford el mejor
crítico literario de lengua inglesa de la historia. Su padre tenía la intención
de subirle la asignación a 500 libras a su muerte, pero la boda adelantó esta
decisión. Además, también le adjudicó tanto los intereses generados por 6000
libras como el capital en sí. El acuerdo de matrimonio, de igual forma,
mencionaba algo que era muy importante para la sociedad del siglo XVIII: las
tierras. «La medida de un hombre son sus acres», se decía por entonces. Nada da
más sensación de independencia que la posesión de bienes raíces. El segundo duque
de Devonshire siguió con Charles una costumbre más arraigada en el siglo XVII
que en el suyo propio: le cedió los diezmos, rectorías y tierras de
Nottinghamshire y Derbyshire, lo que significaba que en los primeros años de
casado recibía un añadido de 1000 libras anuales. Por ser el cuarto de cinco
hijos (y seis hijas) no recibió ningún título nobiliario, aunque a lo largo de
toda su vida fue conocido como lord Cavendish.
El joven matrimonio compró una propiedad situada al norte de Londres y a
medio camino de Cambridge: una mansión, Putteridge, y algunas tierras. La idea
de Charles y Anne era formar una familia allí.
Charles llevaba una vida muy activa en la capital, en la Corte y el
Parlamento, tal y como se esperaba de un hombre de su posición, pero también
mostraba interés por algo, quizá, menos aristocrático: la ciencia. Ya en el
momento de casarse pertenecía a diversos comités de la Royal Society de
Londres, la más afamada organización científica de la época.
Desafortunadamente, la suerte no estuvo de su lado. Al año de su boda
Anne enfermó. Algunos de sus familiares pensaron que podía ser a causa de los
nervios. Un año más tarde, durante el crudo invierno de 1730-1731 (según los
registros de la Royal Society, más duro que el de 1716, cuando el Támesis se
congeló), los Cavendish estaban de viaje por Europa. En Calais, Anne escribió a
su padre contándole que se había sentido muy enferma y con un «gran resfriado».
No esperaba ver mucho en París pues temía resfriarse, pero, fuera como fuere,
pensaban dejar la ciudad y viajar a Niza, el corazón de la Riviera francesa. En
aquella época la ciudad aún no se había convertido en el destino turístico de
las fortunas inglesas, algo que ocurriría a partir de la mitad del siglo XVIII.
La combinación de buen tiempo y mar, además del indiscutible encanto de
la Costa Azul, hizo de Niza un destino obligado para todas aquellas personas
pudientes con problemas (o supuestos) respiratorios. Pero en 1731 las cosas aún
no eran así y seguramente Charles Cavendish era el único caballero inglés que
estaba en Niza por otros motivos que no fueran los negocios o asuntos
diplomáticos. El único inglés con residencia permanente en Niza era el cónsul,
quien además aprovechaba gran parte de su tiempo para dedicarse al apasionante
mundo del espionaje.
Anne, tres meses después de salir de París, se quedó embarazada, y el
domingo 31 de octubre de 1731, día de Halloween, en una adormecida ciudad
mediterránea de 16000 habitantes rodeada de olivos, dio a luz a su primogénito,
que recibió el nombre de su abuelo materno: Henry.
«Gracias a Dios mi hijo está muy bien y su fortaleza y salud me
proporcionan un placer que me siento incapaz de expresar.»
Anne Cavendish, madre de Henry.
Al año siguiente, Anne había recobrado la salud y el humor y ese mismo
verano, desde Lyon, escribió a su padre contándole lo dichosa que era Se sentía
totalmente recuperada y marchaba con su marido a Ginebra para unas
minivacaciones de tres días y, si seguía sintiéndose bien, luego viajarían a
Leiden. Terminaba la carta con unas cálidas palabras sobre Henry.
La razón para viajar a Leiden era visitar al botánico, químico y médico
neerlandés Herman Boerhaave (1668-1738). Su fama en el ámbito de la medicina
era notable: príncipes de todas partes de Europa enviaban a estudiar a sus
hijos bajo su tutela, y personajes como Voltaire, Linneo o Pedro I el Grande
fueron a Holanda exclusivamente para visitarlo; hasta un noble chino escribió
una carta dirigida al «ilustre Boerhaave, médico en Europa» que llegó a sus
manos. Pese a que en 1729 tuvo que dejar su plaza en la universidad, su fama no
había desaparecido. Y mucho menos entre los ingleses, dada la admiración del
neerlandés por Isaac Newton, cuyos principios aplicó a la química (a esto hay
que añadir que durante doce años fue el único defensor de las leyes de Newton
en el país de los tulipanes). Así pues, no es de extrañar que lord Charles
decidiera viajar a verlo, habida cuenta de que en 1730 había sido elegido
miembro de la Royal Society. Lady Anne escribió a su padre diciéndole que
esperaba que Boerhaave les recibiera pronto «para poder recibir un diagnóstico
acertado de mi enfermedad». Por desgracia no ha sobrevivido ninguna otra
referencia a lo que Boerhaave dijo o prescribió, pero como la tuberculosis era
reconocida como una enfermedad incurable, no es de esperar que pudiera ir más
allá de lo que ya hubieran dicho el resto de los médicos del continente.
En algún momento de aquel período el matrimonio decidió regresar a
Inglaterra. Tres meses después de su visita a Boerhaave, lady Anne debía
sentirse recuperada, pues concibió un segundo hijo que nació el 24 de junio de
1733: Frederick, llamado así en honor a su mentor, el príncipe de Gales. Lo que
sucediera después permanece oculto a la mirada de la historia hasta el 20 de
septiembre, cuando se registra su fallecimiento. Tenía entonces veintisiete
años de edad, dejaba dos hijos, Henry con dos años y Frederick con escasos tres
meses, y un marido de veintinueve años. Lord Charles se mantuvo viudo hasta su
muerte medio siglo después, ya que las segundas nupcias en aquella época no se
consideraban algo apropiado en personas del estatus de la familia Cavendish.
§. El padre viudo
Cinco años después de la muerte de lady Anne, en 1738, lord Charles
Cavendish vendió Putteridge junto con el resto de las propiedades. Sin duda
deseaba estar en Londres, centro de la vida política, científica y social. Los
Cavendish se mudaron a una propiedad en Westminster, en la esquina de Oxford
Road con Great Marlborough Street. Sus vecinos eran caballeros y comerciantes,
y la calle, muy diferente a las habituales en Londres: larga, recta y ancha. Su
casa, unos antiguos establos reconvertidos (algo habitual entonces), estaba
situada en el número 13. Aunque en realidad deberíamos hablar de dos edificios
que habían sido unidos y convertidos en una única casa por su antiguo
propietario. Detrás tenía un jardín por el que se podía acceder a la casa y,
junto a ella, las cocheras y establos. Dos años después de mudarse a
Marlborough, Charles fue elegido para el órgano de gobierno de la parroquia de
St James, en Westminster. En este trabajo nada era insignificante: se
organizaban desde las patrullas nocturnas de vigilancia hasta el tipo de
paraguas que el párroco debía llevar cuando oficiaba un funeral. Cavendish
asistió a todas las reuniones de la parroquia durante treinta y tres años,
hasta el momento de su muerte. También formó parte del comité que impulsó la
construcción del puente de Westminster, el segundo sobre el Támesis, gracias al
cual los londinenses dejaron de apelotonarse en sus orillas para pasar por el
único que existía hasta entonces, el famoso Puente de Londres.
Pero la vida de Charles no era solo política y sociedad, la ciencia
ocupaba un lugar prominente. Todo le interesaba y a todo se dedicaba: desde
observaciones astronómicas a experimentos con la electricidad e incursiones en
el campo de las matemáticas.
En la época en que Charles compró su casa, la sexta parte de toda la
población de Inglaterra vivía o había vivido en algún momento en Londres, una
población que ascendería hasta el millón de almas en vida de Henry. Pero a
pesar de ser una metrópoli, la sensación que tenían sus habitantes era, como
diría el afamado crítico literario Samuel Johnson, que «un hombre está siempre
muy cerca de su madriguera». Londres significaba riqueza, poder y negocio, una
oportunidad para triunfar económicamente. Era desde donde se dirigía el país,
el puerto más importante de Inglaterra, el centro del Imperio, la capital
financiera del mundo. Y si alguien, por cuna, ya se encontraba en la cima de
ese mundo, como los Cavendish, podía decirse que todo estaba a su alcance. Y no
teman que irse muy lejos: Westminster podía jactarse de alojar casi 400 tipos
diferentes de negocio, entre los que se encontraban aquellos que eran de
especial predilección de Charles Cavendish: los constructores de instrumental
científico y las tiendas de compraventa de libros.
Para los Cavendish, vivir en Londres significaba estar en el centro de
la actividad científica de Gran Bretaña. Incluso a mediados del XVIII, cuando
las universidades escocesas y las ciudades industriales como Birmingham y
Manchester despuntaban en investigación, Londres seguía manteniéndose
«intelectualmente preeminente», «un imán para los hombres con intereses
técnicos y científicos». Casi la mitad de los científicos de Gran Bretaña del
siglo XVIII trabajaban cerca de Londres y era seguro que quien estuviera
interesado en alguna particularísima rama del saber iba a encontrar un grupo
que compartiera sus intereses.
Y, desde luego, el centro de todo el universo científico se encontraba
en dos casas situadas en Crane Court: la sede de la Royal Society.
El gran Londres
En el siglo XVIII, Londres estaba creciendo con rapidez. Dos eran las
causas principales. Por un lado, estaban las Actas de Cercado, que convertían
las tierras de pastoreo en cultivables al dividir los pastos en terrenos más
pequeños y cercarlos con vallas, lo que dejó a muchos pequeños ganaderos, que
dependían de sus ovejas y vacas, sin trabajo, obligándoles a marchar a las
ciudades. Por otro lado, las ciudades ofrecían más oportunidades de trabajo y
mejor pagadas que servir como criado en algún latifundio. El mejor salario y el
atractivo de vivir en una gran urbe llevaron a muchos jóvenes a abandonar sus
casas en los pueblos y buscarse la vida en la ciudad. De este modo a finales
del XVIII, Londres se había convertido en la metrópoli más grande de Gran Bretaña,
con más de un millón de almas.
Una ciudad prodigiosa
Londres era una ciudad que dejaba al visitante boquiabierto: podían
encontrarse todo tipo de comercios mientras los barcos arribaban al puerto del
Támesis a diario, trayendo cargas exóticas provenientes de todos los puntos del
Imperio; los negocios florecían; no en vano, la City era el centro financiero
de Gran Bretaña.
El puente de Westminster desde el norte (1746), obra de Canaletto.
Las coffee-houses, o cafeterías, un fenómeno surgido en
ese siglo y que podían encontrarse en casi todas las calles de Londres, eran el
lugar de reunión de sus habitantes, donde almorzaban, bebían, cenaban,
charlaban y cerraban negocios. Otro de los lugares favoritos de los londinenses
era «la nave o centro de la ciudad», el Royal Exchange, reconstruido tras el
gran incendio de 1666 y convertido en un gran centro comercial. Viviendo en la
abundancia que proporcionaba ser en ese momento la nación más poderosa del
mundo, en Londres todo estaba en venta. Sus tiendas elegantes, con productos
venidos no solo de toda Inglaterra, sino del más lejano Oriente, fascinaban a
propios y extraños. La noche no hacía abandonar las calles a los londinenses, a
pesar de los obvios riesgos que pasear por ellas suponía. El recién estrenado
alumbrado de aceite convirtió parques como Vauxhall y Ranelagh en lugares para
escuchar música o bailar, o para pasear, charlar y coquetear, y los teatros
competían entre sí por ofrecer el espectáculo más llamativo o el último estreno
de una gran obra. Sin duda, a mediados del siglo XVIII, Londres se estaba
convirtiendo, como diría el Astérix de Goscinny y Uderzo, en la ciudad más
prodigiosa del universo.
§. Algo más que ciencia en Londres
Aunque la Royal Society estaba abierta a cualquier científico del mundo,
era, sin duda alguna, la Royal Society de Londres. Para Charles era su centro
de actividad científica y social, hasta el punto que casi todos sus amigos
eran fellows de la Sociedad, y al igual que él pertenecían a
una organización asociada, el Royal Society Club, del que lord Charles fue
presidente en 1752. Siguiendo la tradición de los elitistas clubs ingleses, sus
miembros se reunían para cenar, charlar y cabildear. Se reunían en el club el
jueves por la tarde, el mismo día en que lo hacían en la Royal Society. Los
miembros del club no tenían por qué serlo de la Sociedad, aunque era lo
habitual, y su presidente solía ser el de la Sociedad.
El número máximo de miembros se había fijado en cuarenta, aunque cada
uno podía llevar sus invitados. En invierno solían juntarse para cenar
alrededor de una veintena y en verano unos quince. Y no pensemos que se trataba
de cenas ligeras; lo habitual era que desfilaran por la mesa pescados, aves de
caza, carne roja, pudín, pastel, queso y alcohol. Todo un ejemplo de cena de
pub inglés, como era el lugar donde se reunían, el Mitre Coffee House de Fleet
Street. Era una ocasión en la que sus miembros se reunían y hablaban libremente
de ciencia, literatura, política o cualquier otra materia que llamara su
atención, además de ser un excelente lugar para cultivar interesantes
amistades. De hecho, el Royal Society Club era sin lugar a dudas el más
prestigioso de todos los clubs de intelectuales que proliferaron durante el
siglo XVIII.
A pesar de que las abundantes cafeterías y tabernas ofrecían a los
parroquianos la posibilidad de reunirse en salones privados, los ruidos, voces
y griterío —que iban aumentando a medida que transcurría la tarde a causa del
continuo trasiego de pintas y otras bebidas espirituosas— no los convertían en
el mejor lugar para discutir ciertos temas, ya fueran complejos o más
delicados. Por este motivo, los socios del club también solían reunirse en
grupos más pequeños de amigos íntimos en ciertas casas particulares. Lord
Charles, al que solía acompañar su hijo Henry, pertenecía a un grupo que se
reunía en una casa en The Strand, en Westminster, una de las principales calles
del centro de Londres. Poco sabemos de tal grupo salvo el nombre de sus
miembros, de los que la mayoría eran médicos.
Lord Charles también ofrecía cenas en su casa de Great Marlborough:
sabemos que dio 15 cenas entre 1748 y 1761, con un total de 32 invitados. Está
claro que sabía cultivar sus amistades e incluso les apoyaba cuando querían
ingresar como miembros de pleno derecho en la Sociedad.
La real sociedad de la ciencia
En la década de 1640, un grupo de médicos y filósofos naturales (la
palabra científicos aún tardaría un par de siglos en aparecer)
comenzaron a reunirse de manera informal en el Gresham College de Londres para
discutir sobre ciencia y sus investigaciones.
Este no era un hecho único de la capital, sino que también sucedía en
diferentes localidades por toda Gran Bretaña. De dispares intereses, lo que les
unía era la «nueva ciencia» que Francis Bacon había promovido en su novela
utópica inconclusa New Attantis.
Las reuniones fueron a más, convirtiéndose en semanales. Y, finalmente,
el 28 de noviembre de 1660 el bautizado como Comité de los 12 —entre
los que se encontraba el insigne químico Robert Boyle—, decidió crear una
sociedad dedicada a «promover el conocimiento físico-matemático experimental».
En 1661, el grupo resolvió que había que encontrar un nombre para esta
nueva organización: sería el de «Royal Society de Londres», aunque muy pronto
se la conocería como Royal Society.
The Meeting Room of the Royal Society at Somerset House, obra pintada por
Frederick Wllliam Fairholt hacia 1844.
Los miembros de derecho serian elegidos y se les llamaría fellows de
la Royal Society (FRS). Su primera sede, evidentemente, sería el Gresham
College. En 1662 el Gobierno les concedió licencia para publicar libros. Tres
años más tarde la Sociedad empezó a publicar su revista de referencia, Philosophical
Transactions, que. a día de hoy, es la revista científica más antigua
publicada sin interrupción.
De todas formas, un hombre de la posición de Charles Cavendish, por
mucho que le apasionara la ciencia, no podía descuidar sus otras actividades
públicas propias de su estatus. Su habilidad en los asuntos administrativos,
algo que no heredó su hijo Henry, le fue de gran valor en círculos fuera de la
ciencia y la política. Participó, por ejemplo, en la creación y puesta en
marcha de diversas organizaciones, como un hospicio para hijos no deseados, el
Foundling Hospital, donde los mejores (y más caros) médicos de Londres, del
prestigio de Hans Sloane, presidente de la Royal Society, ofrecían sus
servicios desinteresadamente. Lord Charles también tenía entre sus intereses el
Museo Británico, con su colección de historia natural y su biblioteca. En aquel
entonces no había muchos lugares públicos donde poder consultar libros, y
Charles Cavendish, que a su vez poseía una envidiable biblioteca, pasaba mucho
tiempo en la del museo, que él veía como una especie de servicio público. De
hecho, Cavendish estuvo involucrado en cada paso de la preparación para la
inauguración del museo en 1759.
§. Todo tiene un comienzo
Henry fue iniciado en los misterios de la investigación científica por
su padre, algo que hizo desde muy joven. Por supuesto, y como correspondía a un
Cavendish, la primera educación la recibió de sus tutores: sabemos que al tutor
de uno de sus primos le pagaban la suma de 100 libras anuales (unos 16000 euros
de hoy en día), así que podemos suponer que esa era la paga que recibían los
del joven Henry. Pero los tutores no son para siempre y con los años Charles
tuvo que escoger un colegio para su hijo. Él había estudiado en el
aristocrático Eton College, donde se educaba la mayoría de los jóvenes de la
nobleza, pero también estaba el de Westminster, que había ido adquiriendo una
excelente reputación, sobre todo como cantera de hombres de estado. Un simple vistazo
de dónde fueron a estudiar los de la clase social de Henry a su misma edad nos
da una idea de la situación: 53 acudieron al Eton College y 78 a Westminster.
Lord Charles quizá viera que sus hijos, Henry y Frederick, no tenían madera de
estadistas, o quizá no guardaba un buen recuerdo de su paso por Eton, o
simplemente puede que fuera partidario de cierta novedad educativa que se
estaba poniendo de moda entre los padres de la época, la cuestión es que se
interesó personalmente por la educación de sus hijos en lugar de encomendársela
a otros para desentenderse de ella. Así pues, decidió enviarlos a un private
college, un tipo de escuela que funcionaba de manera independiente a
las que estaban bajo la batuta del Gobierno, con sus propios planes de estudio y
dirigidos por un consejo rector. Lord Charles tenía a su disposición diversas
buenas escuelas y se decantó por la más moderna de todas las de su estilo, la
Academia Hackney, fundada en 1685. Tenía, además, fama de ofrecer un tipo de
vida sana a sus estudiantes y poner coto a lo que era la habitual queja de las
escuelas públicas (algo que no ha cambiado con el tiempo): la presencia de una
sexualidad desenfrenada. Moderna, saludable y segura, era la educación que
Hackney ofrecía.
Por supuesto, Charles no iba a enviar a sus hijos a cualquier escuela; a
Hackney acudían exclusivamente hijos de la alta sociedad inglesa, en particular
los de adineradas familias whig, simpatizantes o miembros del
Partido liberal. Pero más importante era que la familia que dirigía Hackney,
los Newcome, eran conocidos de lord Charles. De hecho, uno de ellos, Peter
Newcome, compartía su afición por la ciencia y Charles recomendó su ingreso en
la Royal Society en 1742, justo el año en que envió a su hijo Henry a la
Academia. Habitualmente, Hackney admitía a sus estudiantes cuando habían
cumplido los siete años, pero Henry ingresó con once en un curso avanzado donde
le proporcionaron una educación en matemáticas, ciencias naturales, francés y
latín. A los diecisiete años abandonó la Academia para ir a la universidad.
Como no podía ser de otro modo, su elección fue Cambridge.
§. En Peterhouse
Cuando Henry llegó a la estudiantil ciudad de Cambridge para completar
su educación, por sus aulas ya habían pasado desde el siglo XIV una veintena de
Cavendish. Sin embargo, el primero de los duques de Devonshire que recibió
educación universitaria fue el tercero, el hermano mayor de Charles, y lo hizo
en Oxford, aunque luego renegaría de ella enviando sus hijos a Cambridge.
Henry, con los dieciocho años recién cumplidos, entró en el St Peter’s
College, también conocido como Peterhouse, en noviembre de 1749, donde estuvo
tres años y tres meses. Este no era un college que solía
escoger la nobleza, pero estaba de moda entre la clase alta de la época.
En aquel tiempo el rector de Cambridge era el duque de Newcastle, un
familiar lejano de los Cavendish. El director de Peterhouse era Edmund Keene, y
siguiendo con la tradición iniciada en Hackney de seguir de cerca la educación
de sus hijos, lord Charles se convirtió en amigo de Keene.
Lord Charles Cavendish, en un retrato de Enoch Seeman.
Por entonces, la universidad iba perdiendo alumnos a pesar de que la
proporción de estudiantes de alta cuna estaba aumentando. En particular, los
estudiantes de Cambridge se clasificaban en función de su extracción social:
los sizars, hijos de pequeños granjeros y comerciantes o
clérigos pobres, dependían de la caridad del college para
mantenerse mientras estudiaban gracias a una matrícula reducida y becas para el
alojamiento o la manutención, que solían devolver haciendo algún tipo de
trabajo; después estaban los que componían la mayor parte de la población
estudiantil de la universidad, los pensioners, hijos de
familias adineradas (vicarios con recursos, grandes comerciantes...) pero sin
ningún tipo de distinción por nacimiento.
Retrato de lady Anne de Grey, la esposa de Charles Cavendish, pintado por J.
Davison.
Después estaban los fellow-commoners, que pagaban el
doble de la matrícula de los pensioners y disfrutaban de más
privilegios, tales como comer con los fellows (profesores) de
la entidad. Finalmente, estaban los nobles, que pagaban las tarifas más
elevadas, pero como no obtenían mayores privilegios que los fellow-commoners no
solían aceptar este rango y se establecían como ellos. Henry Cavendish se
matriculó en Cambridge como fellow-commoner.
St. Peter's College visto desde Trumpington Street, obra realizada por
Rudolph Ackermann en 1815.
Este estrato social constituía el 10% de la población estudiantil de
Cambridge en el siglo XVIII, pero se dejaban notar: vestían los trajes más
finos y solían aparecer acompañados de sirvientes que en ocasiones contrataban
entre los estudiantes más pobres. Tenían los mismos privilegios que los fellows: comían
en la Sala Común y tenían acceso a la bodega, donde podían fumar pipas de
arcilla y beber vinos de origen español y francés.
También solían estar excusados de realizar los ejercicios destinados al
resto de los estudiantes y de asistir a las clases de los tutores del college. En
definitiva, Cavendish disfrutó del privilegio de su rango para disponer de la
mayor parte de su tiempo como mejor le convenía.
Cuando Cavendish ingresó en Peterhouse, este terna entre treinta y
cuarenta estudiantes, pero no todos vivían en él. Durante los años que estuvo
allí, entre 1749 y 1753, el college admitió a poco más de
cincuenta nuevos estudiantes, de los cuales trece fueron fellow-
commoners, que acabaron en la política; del resto, entre sizars y pensioners, muchos
terminarían su vida como sacerdotes de la Iglesia anglicana. Ninguno, salvo
Cavendish, se convirtió en científico.
La vida en un college era de lo más distendida. Thomas
Gray, el famoso poeta prerromántico inglés conocido por sus meditaciones
melancólicas sobre la mortalidad, los «cráneos y los ataúdes, los epitafios y
los gusanos» (como describiera al grupo de los poetas de cementerio al
que pertenecía el escocés Robert Blair) era profesor de historia en Cambridge.
En la época de Cavendish describía a sus colegas como adormilados y borrachos,
y a los fellow-commoners como sus inapreciables imitadores. En
realidad, la apatía que cundía entre el profesorado era casi inevitable pues
tenían muy pocas cosas que hacer: si en épocas pasadas debían dar sus clases,
en el siglo XVIII esta obligación había disminuido en gran medida Podríamos
decir que ser profesor de Cambridge era una sinecura: cobrar sin tener casi que
trabajar. Algunos aún daban clases magistrales, pero cualquier posibilidad de
realizar clases prácticas hacía tiempo que había desaparecido. Únicamente
aquellos profesores que eran, además, tutores se salvaban de la quema de una
universidad en la que se contribuía poco o nada al conocimiento y la
instrucción. Peterhouse tenía dos tutores que habían sido sizars y
ambos eran vicarios. Lo más probable es que a Cavendish se le asignaran ambos
tutores, además de tener uno personal, como había sucedido con un primo suyo.
Si un fellow-commoner quería obtener el grado en la
universidad debía enfrentarse a la Senate House Examination (el
antecesor del famoso mathematical tripos que tanto prestigio
adquirió en los siglos siguientes), pero como obtener la graduación no iba a
tener un efecto importante en su vida, la mayoría dejaba la universidad sin
obtenerlo. Eso mismo hizo Henry en febrero de 1753, al igual que el resto de
sus compañeros de Peterhouse: durante toda la estadía de Cavendish solo cinco
obtuvieron el grado.
§. El camino de la ciencia
Mientras que su padre había aprendido matemáticas gracias a lecciones
privadas que recibió de colegas de Newton, Henry las aprendió en Cambridge —no
sabemos si yendo a clase o con la ayuda de su tutor personal—, pero lo cierto
es que durante tres años estuvo expuesto a la tradición matemática de Cambridge
y los libros que componían la guía de estudiante de la universidad.
Aquí es donde descubrimos al Cavendish excepcional, al hombre que
recibió una instrucción fuera de lo habitual: por un lado experimental, de la
mano de su padre y los conocidos de su padre, y por otro, la matemática de la
escuela de Cambridge.
En esta universidad es donde fue adoctrinado en la revolución científica
que significaron los Principia de Newton. Cambridge, que había
sido creada para preparar a futuros sacerdotes de la Iglesia anglicana pero que
acabó convirtiéndose en la formadora de los lujos de los llamados tatitudinarians, o
tolerantes de la Iglesia anglicana (los teólogos y párrocos que no veían como
importante toda la parafernalia ritual, litúrgica y de organización eclesial),
y los whigs: para ambos grupos Newton era lo que necesitaban
para demostrar que todo el universo había sido diseñado por un creador. Durante
tres años Cavendish bebió de los posos del mundo newtoniano.
Cambridge estaba entonces dominada por los college, y
la educación, por los tutores de estos últimos y no por su pequeño número de
profesores. Si Cavendish iba a las clases no lo sabemos, pero lo cierto es que
conocía los libros de texto y compartía la devoción por las matemáticas como
forma de comprender la naturaleza, tal y como había demostrado Newton al
publicar sus Principia en 1687. Pero más que en ese libro, el
poder de la experimentación lo dejó bien claro Newton en su Opticks
(Óptica), un texto que terminaba con una serie de especulaciones —que
aumentaba su número de páginas con cada nueva edición— y cuyo propósito era
estimular a los futuros lectores para que hicieran sus propios experimentos.
Cavendish tenía en su biblioteca todas las ediciones de estos dos libros.
Los Principia dieron alas a la astronomía, que se hizo
muy popular entre los aficionados a la ciencia Lord Charles adquiría cada uno
de los volúmenes de la serie de libros publicados bajo el título común deAstronomy por
Roger Long, director de Pembroke Hall, el tercer college más
antiguo de Cambridge. La descripción que hacía Long de la astronomía podía
decirse que era grandiosa, dedicando muchos capítulos a la inmensidad de las
distancias estelares en lugar de destinar un único capítulo a las estrellas fijas,
como hacían otros autores. Colocó la astronomía dentro de la filosofía natural,
con la química y la física, y defendía que era una ciencia cuantitativa tanto
desde el punto de vista experimental como teórico. Seguramente Henry pudo ojear
sus libros en la biblioteca de su padre y, tras salir de Cambridge, disfrutó de
su propio observatorio, desde el que estudió los cielos. Igualmente, tuvo
cierto interés por la música, influido por la rama materna de su familia, los
duques de Kent. Se conserva un manuscrito suyo sobre una investigación
matemática de la música titulado On musical interval y entre
los muebles de su casa había un gran fortepiano, antecesor del piano del XIX.
Lamentablemente, de su época estudiantil no tenemos ningún registro, ni
anécdota, ni carta que nos cuente cómo discurrió, salvo un poema, no muy
inspirado, dedicado a la muerte del lujo mayor del rey Jorge III y mentor de su
madre, Frederick, príncipe de Gales, en 1751. Su prematura muerte de un absceso
en los pulmones, que algunos creen que fue provocado por un golpe de una pelota
de cricket al que tanta afición tenía, dio al joven Henry una oportunidad para
reflexionar sobre la fragilidad de la vida, y afirmar que las lágrimas son
estériles, pues el cardo y la azucena florecen por igual y la muerte no tiene
favoritismos. Pero también tuvo un momento para la ciencia: mientras la
naturaleza puede burlarse del ser humano, «pone ante nosotros las causas ocultas
y los caminos errantes de las estrellas». Es más que probable que esta, la
primera publicación de Cavendish, fuera su último poema- descubrió que prefería
escribir sobre las causas ocultas de la naturaleza en el nada adornado lenguaje
de la ciencia
Capítulo 2
Un hombre peculiar
Cavendish fue un hombre sin vida privada, si es que puede decirse eso de
alguien que vivió exclusivamente por y para la ciencia. Tímido hasta el
extremo, misógino, callado, taciturno y solitario, este hombre que nunca se
casó y jamás tuvo relaciones con mujeres, vivía su vida alejado de la pompa y
el boato de los de su condición. Su vida social la vivió como hizo con su vida
privada: destinada a la ciencia.
Un retrato en tonos de grises —hecho sin su conocimiento— es la única
imagen que tenemos de un Henry Cavendish ya entrado en años. Un hombre de
aspecto adusto, caminando hacia algún lugar, con el brazo izquierdo doblado
tras la espalda y el derecho sobre el pecho, sujetándose el cuello del abrigo
con la mano. Sobre su cabeza, un sombrero de tres picos cubre una peluca con
coleta, símbolos ambos pertenecientes a una moda y una época ya pasada.
Henry fue un aristócrata orgulloso de su linaje en una época en la que
pertenecer a la nobleza significaba estar en la cúspide social y moral, y
aceptaba su preeminencia en una sociedad que se creía la mejor y más civilizada
del mundo. Su única peculiaridad fue su devoción por la ciencia, pasión que
adquirió de su padre —científico experimental consumado y administrador de la
Royal Society—. Gracias a su padre recibió una educación formal en la
universidad, y a su regreso le ayudó a introducirse en los círculos científicos
de Londres. Pero no por ello dejó de lado los valores y comportamiento éticos y
morales que se esperaban de una persona de su cuna y posición, cuyo trabajo y
dedicación debían estar dirigidos en gran medida al servicio público, un servicio
que Henry encarriló hacia la ciencia.
La vida social de Cavendish discurría principalmente en los clubs,
cafeterías y tabernas de Londres, el lugar donde los científicos ingleses soban
reunirse desde la Restauración. Por sus misivas, sabemos que acudía al Cat
& Bagpipes, en Downing Street, y al King’s Head, probablemente el lugar
frecuentado por Robert Hooke —el gran científico experimental del siglo XVII— y
otros fellows de la Royal Society. No podemos asegurar que se
trate de esa misma taberna situada en Chancery Lañe, pues era un nombre común a
muchas otras de Londres. También solía acudir al Monday Club, llamado así por
el día de la semana en que se reunían en la cafetería George & Vulture,
cerca de Lombard Street, al que fue regularmente durante más de quince años y
donde acostumbraba cenar. De una de aquellas noches da cuenta en su diario su
amigo —quizá su único amigo íntimo— y colega de experimentos Charles Blagden
(1748-1820), un hombre de modestos recursos, que consiguió vivir de la ciencia
en una época en la que era prácticamente imposible hacerlo, aunque no dejó nada
escrito sobre las opiniones de Henry.
Pero, sin lugar a dudas, su club de referencia fue el Royal Society
Club, al que empezó a ir invitado por su padre. Las reuniones se celebraban en
el Mitre Coffee House de Fleet Street. En noviembre de 1757, el presidente del
Club, que como ya hemos señalado solía ser el presidente de la Royal Society,
propuso su admisión como socio. Desde aquel momento su vida social se centró en
este club.
§. Relaciones fraternales
Poco sabemos de su época en la universidad, como ya hemos dicho: ni qué
estudió, ni si se examinó alguna vez. Por su carácter, podemos imaginamos al
joven Henry sentado en su habitación —quizá en el propio college —,
leyendo, ignorando al resto de sus compañeros y dejando pasar todas las
reuniones estudiantiles. Eso sí, cumplió con lo que los jóvenes nobles ingleses
tenían por norma hacer: pasar allí tres años para luego irse al Grand Tour, un
viaje por la Europa continental. La idea (o la excusa) era que de este modo
ampliaban su conocimiento más allá de su propia cultura y les sema para crecer
como personas que, en un futuro, ocuparían importantes cargos públicos. Su
padre, por ejemplo, había estado fuera tres años y medio recorriendo diferentes
países, y muy posiblemente Henry proyectaba hacer algo parecido. Pero no lo iba
a hacer solo; le iba a acompañar su hermano Frederick, o Fredy, como le
llamaban familiarmente.
Fredy siguió los pasos de su hermano, pero con dos años de diferencia,
primero en Hackney y luego en Cambridge. Pero poco tiempo después de llegar a
la universidad, a finales de julio o principios de agosto de 1754, un fatal
accidente cambió la vida de la familia: Fredy se cayó por una ventana que daba
a los jardines de Peterhouse, golpeándose la cabeza. ¿Qué hacía encaramado
allí? Será siempre un misterio que no podremos responder; probablemente tuvo
que ver con los más que comunes alborotos estudiantiles de Peterhouse,
altercados que en muchas ocasiones obligaban a los estudiantes a cambiarse
de college. O quizá quiso emular a su padre, que repitió los
experimentos de Franklin con los relámpagos. Sea como fuere, la caída fue muy
grave y Fredy se debatió entre la vida y la muerte durante mucho tiempo. No
solo le quedó un recuerdo en forma de profunda marca en la cabeza, sino que
también el cerebro quedó dañado para siempre.
No tenemos noticia de lo que hizo Frederick los años siguientes al
accidente; lo que sí sabemos es que el dinero no debió de ser un problema: su
madre, a su muerte, le había dejado la cuarta parte de la finca que tenían en
Steane, que, posteriormente, fue vendida y el dinero puesto en manos de los
administradores. Los beneficios fueron gestionados por su padre, quien
consideraba que era «manifiestamente impropio pagarle dinero» a una persona
como Fredy, debido a su minusvalía. Incluso cuando llegó a los treinta y nueve
años, su padre seguía pensando que «no era prudente hacerlo». Lord Charles
gastó una gran cantidad de dinero en la «educación y mantenimiento» de
Frederick, mucho más que las rentas que cobraba de las propiedades de su hijo.
No ha quedado constancia de que Fredy se sintiera mal o infeliz con el trato
que recibiera de su padre. Sí sabemos, ciertamente, que lord Charles creía que
su hijo Frederick estaba incapacitado.
Y llegó el momento del Grand Tour. Henry y Fredy viajaron a París; es
posible que la inclusión del hermano pequeño se debiera a un intento por
mejorar sus mermadas capacidades. Fue de este viaje del que tenemos la primera
anécdota conocida de Henry: estando en un hotel de Calais, los dos hermanos
pasaron casualmente junto a una habitación donde estaban preparando un cadáver
para su entierro. Ninguno dijo una palabra. Sin embargo, al día siguiente,
camino de París, Fredy le preguntó: «¿Viste el cadáver?», y Henry respondió:
«Lo vi». No sabemos si cruzaron muchas más palabras el resto del viaje. El
Grand Tour se limitó a París, pero esta anécdota nos deja claro que Henry era
un hombre reservado y taciturno. Algo que, posiblemente, le venía de familia.
Su padre había realizado su Grand Tour acompañando a su hermano James. A
pesar de que este era mayor, a su regreso dejó en manos de Charles todos los
asuntos familiares, incluyendo la herencia que le correspondía de su madre, con
plenos poderes para poder gobernarla a su antojo. Dedicado a la vida militar,
viajó donde el servicio le reclamaba y acabó sus días como miembro del
Parlamento, muriendo en 1714 a la edad de treinta y ocho años. Pero Henry no
solo tuvo en común con su padre realizar el Grand Tour con uno de sus hermanos,
la ciencia también acercó a Charles a su hermano mayor, William, futuro
heredero del título de duque de Devonshire. William fue elegido miembro de la
Royal Society en 1747 y, al igual que Charles, adquirió los libros de
matemáticas de De Moivre en 1730 y el de Colin Maclaurin en 1748. Ambos fueron
miembros del Parlamento y durante un tiempo Charles fue su mediador político,
pero acabó abandonando su carrera pública en favor de la que realmente le
interesaba, la científica. William, como primogénito de los Cavendish, no podía
hacerlo aunque lo hubiera deseado, cosa que desconocemos. Tras la muerte de su
padre, el abuelo de Henry, en 1729, el entonces tercer duque de Devonshire,
William se sentó en la Cámara de los Lores. Allí prácticamente pasó
desapercibido: hablaba poco y cuando lo hacía su voz era un susurro que nadie
escuchaba. Sin madera de líder ni de avezado luchador político, aceptó el
puesto que le correspondía sin ambición alguna. Un viejo amigo de su padre, y
también suyo, le hizo Lord del Sello Privado y Lord Teniente de Manda, es
decir, el representante del rey y jefe del Gobierno en Irlanda, un trabajo
bastante lucrativo que desempeñó competentemente durante siete años. William
confió plenamente en su hermano Charles, a quien con veintisiete años nombró
albacea de la herencia de sus siete hijos. Cuando murió en 1755, su testamento
estuvo perdido durante algún tiempo y fue Charles quien lo encontraría más
tarde, escrito en un pedazo de papel casi totalmente desgastado.
Si así fue la relación entre el padre y los tíos de Henry, de la suya
con su hermano, como parece ser una constante en casi todos los aspectos de su
vida, sabemos muy poco. Diríase que fue cordial pero distante. En las pocas
cartas que han sobrevivido Frederick le saludaba con un «Querido hermano» y se
despedía con «tu afectuoso hermano». De ellas se desprende que ambos estaban
muy preocupados por la salud del otro. Cuando Henry sabía de buena fuente que
Fredy estaba enfermo, él le aseguraba que se sentía bien, salvo por la gota que
le mantenía ocupado y le impedía escribirle más a menudo.
§. Fredy, el hermano
Fredy vivió hasta los cuarenta años en Market Street, primero en casa de
un clérigo y luego en otra de su posesión atendido por dos «criados de
confianza». Market Street era entonces un pueblecito tranquilo en
Hertfordshire, cerca del monasterio benedictino de St Albans. Pasaba mucho
tiempo visitando a sus vecinos, que lo consideraban un noble excéntrico e
inofensivo. Excelente dibujante, disponía de una bien nutrida biblioteca de
literatura inglesa y de los imprescindibles clásicos griegos y romanos. También
era un alma de Dios y solía pedir dinero a su hermano para socorrer a quienes,
a su vez, acudían a él pidiéndole ayuda económica Y es que, a pesar de
disfrutar de unas buenas rentas, Fredy siempre gastaba más de la cuenta y tenía
que pedirle a su hermano.
Por su parte, era plenamente consciente de los trabajos de Henry: «Como
creo que estás dedicado a tomar mediciones de la presión atmosférica» le envió
un detallado informe de las lecturas de su barómetro durante aquella mañana. En
otra ocasión había leído una noticia que decía que el gran astrónomo William
Herschel había predicho un fin de verano pasado por agua Henry, que también
había leído la noticia, le escribió para decirle que el astrónomo, al que
conocía desde hacía tiempo, «tenía demasiado buen criterio para hacer
predicciones sobre el tiempo».
Frederick sobrevivió a su hermano dos años, los mismos que él le
llevaba. Resulta curioso que la duración de la vida de esta rama de la familia
Cavendish fuera tan exacta; parecía que hasta hubieran estado programados para
morir, el padre y los dos hijos, en tomo a los setenta y nueve años.
§. A propósito de Henry
Que Henry Cavendish fue un hombre solitario, parece evidente: su vida
transcurrió entre su biblioteca y su laboratorio. Algunos han llegado a decir
que la palabra pasión estaba fuera de su vocabulario tanto
como de su vida, pero no fue así. Terna una, y le duró todo el tiempo que
estuvo sobre este mundo. Su amigo Blagden lo dejó claro de manera meridiana:
Cavendish amaba la verdad.
Durante un curso de química impartido en el National Medical College en
1855 por Lewis H. Steiner acerca de la polémica sobre el descubrimiento de la
composición del agua, el conferenciante se hizo esta pregunta: podemos hablar
con cierta fiabilidad de Cavendish como hombre de ciencia, ¿pero y de Cavendish
como hombre? Steiner contestó a esta pregunta con un rotundo no. Y siguió:
La personalidad de Cavendish no puede ser sujeto de admiración, ni para
imitar, sino como un aviso para todos los hombres que cultivan el intelecto de
que no deben despreciar la parte social de su naturaleza.
El conferenciante catalogó a Cavendish como una «máquina de calcular»,
influido como estaba por la lectura de la biografía de George Wilson The
Life of the Honourable Henry Cavendish. Wilson describía al científico
como un hombre sin rastro de piedad, familia, filantropía y poesía, separado de
la humanidad y cuyo único interés y preocupación era la ciencia. Aunque en lo
según do acertaba, Wilson erraba en lo primero: aquello que le unía al mundo,
aquello que le permitía tener relaciones sociales, era la propia ciencia.
Este es el único retrato que existe de Henry Cavendish, y se debe
Si hay un adjetivo que sus colegas usaban cuando se referían a Cavendish
era «peculiar». Todos estaban intrigados sobre su personalidad.
Blagden anotó el día 4 de julio de 1795 en su diario que habían estado
hablando «sobre el Sr. Cavendish, y una explicación de su personalidad».
«Probablemente dijo menos palabras en toda su vida que cualquier otro
que haya llegado a los ochenta años, sin exceptuar a los monjes trapenses.»
— Lord Brougham, acerca be Henry Cavendish.
Por desgracia, no anotó las conclusiones a las que llegaron. Cuando
escribía sobre él, Blagden utilizaba palabras como «melancolía», «severo»,
«raro» y «seco», pero la que más utilizaba era «mohíno» (sulky).
Los historiadores de la ciencia Christa Jungnickel y Russell McCormmach
definen el carácter de Cavendish con tres adjetivos: taciturno, solitario y
tímido. Lord Brougham lo describió como un hombre parco en palabras. El
matemático y geólogo escocés John Playfair, durante una visita a Londres en
1782, se expresó en parecidos términos aunque menos coloristas: «Habla con
dificultad y titubea, y eso que solo lo hace en muy raras ocasiones».
Para Wilson, su biógrafo, la más fascinante de las peculiaridades de
Cavendish era su amor por la soledad. De la misma opinión era el químico
inventor de la lámpara de seguridad de las minas Humphry Davy: «Vivió su vida
como un solitario». También lo consideraba extremadamente tímido, «temeroso de
los extraños y parecía, cuando se avergonzaba, que era incapaz de articular
palabra alguna». Otros encontraban su timidez casi patológica y según el
químico y mineralogista escocés Thomas Thomson: «No soportaba que le
presentaran a nadie, ni que le señalaran de forma alguna como un hombre
notable». Thomson cuenta una anécdota que describe perfectamente el carácter de
Cavendish. Una noche, en casa del naturalista Joseph Banks, presidente de la
Royal Society, le presentaron a un famoso filósofo austríaco y por cortesía se
vio obligado a escuchar una conversación muy halagadora hacia él.
Cavendish y el dinero
Henry fue un hombre orgulloso de su linaje pero poco interesado en el
dinero. Cuidó de la fortuna que había heredado como su padre le había enseñado,
y la fue engrosando hasta el día de su muerte, cuando pasó a la familia.
Algunos se han preguntado por qué a su muerte no dejó algo de dinero para la
ciencia, en forma de becas, cátedras universitarias o laboratorios de
investigación, pues esa había sido la pasión de su vida. Pero posiblemente
Cavendish no lo entendía así. Él había podido trabajar sin preocupaciones
económicas gracias a sus sustanciosas rentas, pero ese dinero pertenecía a la
familia, no a la ciencia, y a ella debía volver. Cavendish no era avaro con su
dinero. Ayudó generosamente a Davy cuando necesitaba financiación para sus
investigaciones electroquímicas, y cuando se le solicitaba una donación para
alguna obra de caridad, miraba cuál había sido la más alta, sacaba su dinero, y
la superaba. Lo que sí le enfurecía era que le molestaran por asuntos
económicos, Una vez los gerentes del banco, viendo la cantidad de dinero que
acumulaba en su cuenta, mandaron a un subordinado para que le recomendara que
invirtiera al menos una parte. Podemos imaginar el estallido de protestas que
se pudo escuchar en su casa cuando el criado le dijo que un empleado del banco
estaba allí para verle. «¿Y a qué ha venido? ¿Qué quiere de mí?» Cuando el
asombrado banquero le contó su propuesta, Cavendish, sin ningún atisbo de
amabilidad, le espetó; «Si el dinero es un problema para usted me lo llevaré
del banco, no venga aquí a molestarme». Pocas personas hay más insistentes que
los banqueros a la hora de procurarse beneficios con el dinero de los demás, e
insistió en su propuesta. Cuando Cavendish le preguntó la cantidad de la que
estaba hablando, el banquero le contestó que 40000 libras (unos 4 millones de
euros actuales). Cavendish, todavía muy enfadado, respondió: «¡Hágalo! Hágalo y
no venga aquí a molestarme o me llevaré el dinero».
Cavendish no dijo una palabra pero se quedó ahí de pie, mirando el
suelo, muy avergonzado y contrariado. Al final descubrió un hueco entre la
gente, salió huyendo a toda la velocidad que dieron sus pies y no paró hasta
subirse a su carruaje, que le llevó directamente a casa.
Quizá debido a su timidez, o a lo mejor su timidez podía ser producto de
ello, la voz de Cavendish era chillona y aguda, además de tener dificultad para
articular las palabras. No solía formar parte de las conversaciones y le
repelía que le hablasen, a pesar de que le encantaba escuchar todo lo que se
decía. En una reunión en casa de Banks a la que asistió el artesano de
instrumental quirúrgico William Hasledine Pepys, este lo encontró «muy atento a
lo que estaba describiendo. Cuando lo miré a los ojos se retiró
apresuradamente, pero pronto lo vi escuchándome de nuevo». Banks había
aleccionado a Pepys respecto a Cavendish: debía evitar hablarle porque se
sentiría ofendido, pero si él le hablaba debía mantener la conversación hasta
que se diera por satisfecho. Quienes le conocían bien daban toda una retahíla
de consejos a los novatos, como que para charlar con él no había que mirarle
directamente, sino hablar al vacío, y aun así no era improbable que se marchara
dejándote con la palabra en la boca.
La colección de anécdotas sobre el pintoresco comportamiento social de
Henry Cavendish es abultada y todas ellas inciden en lo mismo: su miedo a las
personas. En una cena del Royal Society Club alguien lo miró mientras mantenía
una conversación con un grupo de sus colegas; Cavendish se calló de inmediato
«y lo que pude ver en su cara fue una expresión de completo horror».
Wilson escribió que la prueba más palpable de su timidez patológica fue
cierto incidente en casa de Banks que le fue referido por un fellow:
Lo vi estar largo tiempo en el rellano, evidentemente dejando pasar el
tiempo para acumular el arrojo suficiente para abrir la puerta y enfrentarse a
los que estábamos en la casa. No la abrió hasta que escuchó a alguien subir las
escaleras; entonces no timo más remedio que entrar.
De Cavendish se ha dicho, con total acierto, que era fácil de ver pero
difícil de encontrar. Se ponía muy ansioso si algún extraño se interesaba por
él; rehuía las conversaciones y si se veía atrapado en una de ellas, huía. Sus
formas eran tensas y su discurso apresurado, parecía un pájaro a punto de echar
a volar por miedo a los predadores. Desconfiado, reservado, apocado, torpe y
cohibido en la relación con personas que le eran extrañas, era mucho peor
cuando estaba ante mujeres. Un ejemplo de lo que podría tildarse de misoginia
sucedió en una reunión del Royal Society Club: cuando uno de los socios llamó
la atención a sus compañeros sobre la belleza de una muchacha que pasaba en ese
momento por la calle, Cavendish, que no había oído el comentario, se acercó
pensando que sus colegas estaban admirando la Luna. Cuando descubrió que el
motivo de su obnubilación era algo mucho más terrenal, se alejó mostrando
repugnancia.
En su casa tenía prohibido a la servidumbre cruzarse con él por los
pasillos y para indicar la hora de servir la cena (cuyo plato favorito era la
pierna de cordero asada) dejaba una nota a su ama de llaves, su método estándar
de comunicación con el servicio. El origen de este terror hacia el sexo
femenino no está muy claro, pero, viniera de donde viniera, si lo unimos a la
muerte prematura de su madre, la ausencia de hermanas y el haber asistido a una
Academia solo para chicos, esa falta de contacto con el sexo femenino no iba a
mejorar ese miedo.
Su deseo de soledad era tal que para evitar cualquier contacto humano
hizo construir en su casa una puerta que solamente podía usar él. La cruzaba
diariamente para dar sus paseos que, al igual que el filósofo Immanuel Kant,
realizaba siempre a la misma hora Cuando dos de sus vecinas se dieron cuenta de
este hecho, y él descubrió que estaba siendo observado, cambió su rutina y
empezó a pasear de noche.
Cavendish también era muy ansioso, algo que reflejaba en su forma de
hablar: a trompicones, como titubeando, y un tono que revelaba un gran
nerviosismo. Podría pensarse que era propenso a la depresión, pues es algo que
suele acompañar a la timidez extrema; Cavendish nunca dio muestras de ello: si
un depresivo suele perder el gusto por todo y sumergirse en la apatía, Henry
era todo lo contrario. Se volcaba en su trabajo, al que dedicaba horas sin
descanso. Su colega y amigo Joseph Priestley le escribió en cierta ocasión para
que le excusara por no haberle podido enviar irnos datos que le había
prometido. Y añadió: «No tengo la energía que usted posee, por lo que me temo
que no podré enviárselos en breve».
Una personalidad como esta hace que los de tu alrededor te miren como un
bicho raro. Y así sucedía. En el Monday Club pensaban que era un hombre sin
cariño; un coetáneo lo describió como « el más frío e indiferente de
los mortales».
Con los ojos del biógrafo
A mediados del siglo XIX el químico escocés George Wilson publicaba la
primera biografía de Cavendish. Titulada La vida del honorable Henry
Cavendish tenía bien poco de «vida»: solo ocupaba cincuenta páginas
repartidas en dos capítulos de un total de casi quinientas. El resto del libro
tenía por objetivo acabar con la polémica sobre quién había sido el primer
descubridor de la composición del agua, Pero en esas pocas páginas nos dejó una
vivida descripción de quien fue una de las figuras más rutilantes de la ciencia
inglesa del siglo XVIII:
No amó; no odió; no albergó esperanza de ningún tipo; no tuvo miedos; no
veneró nada ni a nadie. Se apartó de los demás y, aparentemente, de Dios. No
había nada apasionado, entusiasta, heroico o caballeroso en su naturaleza, y
tampoco había nada mezquino, sórdido o innoble. Carecía prácticamente de
pasiones. [...]
Todo lo que descubro al leer sus diarios es una mente puramente intelectual,
unos ojos maravillosamente agudos que observan y un par de manos muy diestras
que experimentan o toman notas. Su cerebro parece haber sido una máquina de
calcular; sus ojos, puros instrumentos de visión, no fuentes de lágrimas; sus
manos, instrumentos para la manipulación que jamás temblaron de emoción, ni se
juntaron para adorar, dar gracias o desesperarse; su corazón no fue más que un
órgano anatómico, necesario para la circulación de la sangre.
Cavendish no se sentía por encima de los demás, con un espíritu orgulloso o
altanero, negándose a considerarlos sus semejantes. Se sentía separado de ellos
por un enorme abismo que ni él ni ellos podían cruzar. [...] Era como un
sordomudo que se sentía aparte de los demás, y cuyas expresiones y gestos
muestran que esa gente está diciendo algo y escuchando música y palabras
elocuentes, que él es Incapaz de producir ni recibir, [.,.]
No fue poeta, ni sacerdote, ni profeta, sino simplemente una Inteligencia fría
que emitía una pura luz blanca e iluminaba todo lo que tocaba, pero sin
calentar nada.
Si a todo ello sumamos su forma de vestir, que Davy calificó como la
moda de vestir de sus abuelos, todo queda dicho. Siempre se le podía ver con un
abrigo de terciopelo descolorido, chaleco y unas deslucidas calzas violeta,
camisa de cuello alto y volantes en los puños y su sempiterno sombrero de tres
picos. Tampoco asistía a ningún oficio religioso, por lo que es imposible
conocer de sus creencias y comprobar si no iba por motivos ideológicos o por no
estar rodeado de tanta gente.
Cavendish fue, por decirlo en dos palabras, un «ser asocial».
Capítulo 3
El químico tímido
Su primer trabajo científico tuvo que ver con la química, en particular
con uno de los temas más candentes de esta disciplina durante el siglo XVIII:
identificar qué eran esos gases que se desprendían en ciertas reacciones. De
este modo, Henry Cavendish entró de pleno en una ciencia que estaba intentando
liberarse del lastre de la alquimia y necesitaba con urgencia una
reorganización y redefinición de conceptos e hipótesis.
Charles Cavendish fue elegido miembro de la Royal Society cuatro años
antes del nacimiento de su hijo Henry, en junio de 1727, cuando tenía
veintitrés años. Isaac Newton había muerto hacía tres meses, lo que significaba
que Charles iba a codearse con aquellos que habían estado compartiendo comidas,
charlas y ciencia con el gran hombre. Tenía muy claro que no iba a desperdiciar
la oportunidad de aprender de ellos.
Aquel año había un fenómeno que intrigaba a los miembros de la Sociedad:
el de la conducción eléctrica, la «cualidad eléctrica» que aparece al frotar un
pedazo de cristal y puede comunicarse a cualquier objeto a través de un hilo.
Este hecho llamó la atención de lord Charles, que empezó a aprender todo lo que
pudo del tema y a realizar experimentos junto a su hijo Henry.
No obstante, la disciplina que más le atraía era la meteorología Tal era
así que la Sociedad le concedió la medalla Copley en 1757 «por su curiosa
invención de termómetros que muestran, respectivamente, un elevado grado de
calor y otro de frío que han sucedido en algún momento y en ausencia de un
observador». Los miembros de la Sociedad premiaban la aparición del primer
termómetro meteorológico de máximas y mínimas, si bien es cierto que también
tuvo que influir en su elección otras variables: su elevada posición social y,
sobre todo, la esforzada dedicación con la que había estado sirviendo a la
Sociedad desde 1736, año en que fue nombrado miembro del consejo, un puesto en
el que se mantuvo hasta 1769, cuando sirvió con su hijo Henry. Además, durante
muchos años también fue vicepresidente de la Sociedad, que para él era su
tercer hogar. Para hacemos una idea: en los casi cinco años que van de enero de
1748 a noviembre de 1752 no faltó a ninguna de las 27 reuniones del consejo, y
en los ocho años que transcurrieron de diciembre de 1753 a noviembre de 1761,
de las 87 reuniones solo faltó a nueve. Solo su hijo Henry iba a superarlo en
tal dedicación, y entre ambos acumularon un total de setenta y tres años de
trabajo continuado para la Sociedad, con algunas breves interrupciones.
Era costumbre entre los fellows de la Royal Society
llevar a sus hijos como invitados a las reuniones: la primera se consideraba
algo así como su puesta de largo. La primera vez que lord Charles llevó a su
hijo fue en junio de 1758, el año anterior a que recibiera la medalla Copley.
Henry pudo saludar personalmente a un buen número de ellos, pues ya los conocía
de las cenas informales en las que acompañaba a su padre o que él mismo ofrecía
en Great Marlborough Street. Por entonces, lord Charles era el vicepresidente
de la Sociedad y presidía la mitad de las reuniones a las que llevaba como
invitado a su hijo. Henry no podía sentirse más cómodo. Ni mejor arropado,
porque el 31 de enero de 1760 fue propuesto como fellow por
Robert Bertie, 16º Barón de Willoughby de Eresby, el astrónomo George Parker,
segundo conde de Macclesfield y presidente de la Sociedad, y James Bradley,
astrónomo real. Una apropiada combinación de rango y ciencia En los tres meses
siguientes su recomendación fue firmada, además, por otros seis fellows, todos
ellos habituales en las cenas de Great Marlborough. Con semejantes apoyos Henry
fue confirmado como miembro el 1 de mayo de 1760 por «tener una gran
consideración por el Conocimiento Natural» y porque era «un estudioso dedicado
a aumentar tal conocimiento».
Dos años antes, el 10 de noviembre de 1757, lord Macclesfield había
propuesto a Henry como miembro del Royal Society Club. Una vez aceptada su
propuesta, debía ponerse «a la cola» para esperar su ingreso, que normalmente
se demoraba dos años. Ni siquiera adrede podía haberse preparado tal
coincidencia en el tiempo: Henry fue elegido miembro del Club el 31 de junio de
1760, dos meses después de ser nombrado fellow de la Sociedad.
Asistió a su primera cena el 14 de agosto, donde pagó la membrecía, una libra y
un shilling, y tres shillings por la cena. Se sentó a las 4 de la tarde en la
Mitre Tavern donde le ofrecieron las sugerencias del día: nueve platos de
carne, ave de corral y pescado, dos pasteles de frutas, pudín de ciruela, queso
y mantequilla, vinos varios, oporto o limonada. Desde entonces y durante
cincuenta años la ciencia de la Royal Society y la cena del Mitre fueron la
parte más importante, y casi única, de su vida social.
§. Los primeros trabajos
Su arraigada timidez también alcanzaba su trabajo científico. Publicó
muy poco de todo lo que investigó. Nunca escribió mi libro, solo artículos que
enviaba a una única revista, la centenaria Philosophical Transactions de
la Royal Society. Cavendish estaba acostumbrado a las formas de la revista,
pues llegaba a casa desde sus tiempos de estudiante. Además, el año que regresó
de Cambridge su padre pertenecía al comité que juzgaba la validez de los
artículos antes de ser publicados, en lo que hoy en día se conoce como peer
review o revisión por pares.
Su primer contacto con la experimentación científica fue ayudando a su
padre en la medida de las temperaturas, algo que comenzó a hacer en 1757. La
recogida de datos estaba lejos de estar normalizada y las temperaturas se
medían en los grados holandeses Fahrenheit, los franceses Réaumur o por
referencia al calor de la sangre humana. Esto era algo que no pasaba solo en la
meteorología: cualquier campo de la ciencia adolecía de esta falta de
estandarización. Por ello, lord Charles realizó un cuidadoso estudio
comparativo de los diferentes valores de pesos y medidas usado en los países de
la Europa continental, que por aquel entonces estaban a la vanguardia
científica en ciencia.
El lío de los nombres
Leer un texto químico de antes del XVIII —e incluso del propio XVIII—
puede ser un trabajo hercúleo, dada la falta de un lenguaje común.
Primera página de la obra de Lavoisier Chymical Nomenclature.
Podemos encontrar palabras hebreas, griegas, latinas o árabes, además
del uso de la analogía a la hora de poner nombre a los nuevos compuestos y
procesos químicos. De este modo, nos podemos enfrentar a toda una colección de
nombres, a cual más florido:Aquila coelestis para el amoniaco,padre
y madre para el azufre y mercurio,gestación para hablar de
reacciones,verde de España para el acetato de cobre, piedra
infernal para el nitrato de plata... Los nombres también podían
basarse en colores, olores, sabores, consistencia, propiedades o usos. En 1797,
Lavoisier y sus colegas decidieron sistematizar la nomenclatura basándose
solamente en lo que se conocía sobre la composición de la sustancia. Como su
teoría de la composición estaba basada en su «principio oxígeno», los
partidarios del flogisto, con Cavendish entre ellos, rehusaron utilizarla y por
ello tardó más tiempo en implantarse. Lo más llamativo de esta nueva
nomenclatura es que suponía que aquellas sustancias que no se podían
descomponer eran consideradas elementos, y sus nombres, la base de toda esa
nomenclatura. Por ejemplo, el oxígeno y el azufre, al combinarse, podían dar
ácido sulfuroso o sulfúrico en función de la cantidad de oxígeno involucrada, y
al combinarse con óxidos metálicos se generaba todo un grupo de sales: los
sulfitos y sulfatos.
Poco a poco fue aprendiendo de las sutilezas de la experimentación
científica Comprendió lo importante que era tomar siempre medidas
cuantitativas, el cuidado que hay que tener en el diseño y desarrollo de un
experimento, la toma exhaustiva de notas para que cualquiera —incluido él
mismo— pudiera repetir su trabajo y así poder comparar resultados y, sobre
todo, la necesidad de controlar y eliminar todas las causas de error que
pudieran empañar el resultado. En todos y cada uno de estos principios, Henry
Cavendish brilló por encima del resto.
Los primeros manuscritos científicos de los que tenemos constancia datan
de 1764, cuatro años después de haber sido elegido miembro de la Royal Society.
Tenía entonces treinta y tres años. Entre ellos encontramos su primer trabajo
de química, del que se piensa que se conserva el registro completo de sus
investigaciones: 59 páginas numeradas con sus notas de laboratorio, índice
incluido, una versión, quizá definitiva, de su investigación en 25 páginas, y
19 no numeradas de lo que parece ser un borrador. El tema: el arsénico.
§. Arsénico sin compasión
Su primer encuentro con la química experimental fue un estudio del
arsénico, o más correctamente, del óxido de arsénico. El informe está dirigido
a un anónimo «usted» y según un cínico comentarista de su obra eran « notas
de algunos experimentos con arsénico para uso de sus amigos».
No sabemos por qué escogió este tema, pero su punto de partida fue el
descubrimiento del arseniato de potasio por el químico francés Joseph Macquer,
que lo bautizó con el nombre de sal neutra de arsénico y que
describió en dos artículos publicados en las Mémoires de la
Academia de Ciencias de París en 1746 y 1748.
Cavendish empezó por repetir la preparación de esta sustancia calentando
una mezcla de óxido de arsénico y nitrato de potasio, para después hacerla
cristalizar en agua caliente. También encontró una nueva forma de producirla:
disolviendo arsénico en «espíritu de nitro» (ácido nítrico) para luego añadir
ceniza de perlas (carbonato potásico). Así demostró que esta sal no era neutra,
como Macquer suponía, sino que se disolvía en carbonatos alcalinos y mostraba
una debilísima reacción ácida hacia el «jarabe de violetas» (KH2AsO4).
Igualmente, Cavendish estudió el efecto del calor en el trióxido de
arsénico tratado directamente con ácido nítrico. Después de evaporar el residuo
hasta secarlo completamente, lo calentó «todo lo que el homo dio de sí»,
obteniendo pentóxido de arsénico.
El interés de Cavendish por todas estas reacciones estaba muy alejado
del que se suele tener por el arsénico, un medio para eliminar competidores o
enemigos. Cavendish quería conocer la química de esta sustancia de forma
cuantitativa, pesando los productos iniciales y finales. Así, sometió a
diferentes ensayos el pentóxido de arsénico, mostrando que era soluble en agua
y no contenía ácido nítrico: «También parece que posee todas las propiedades de
un ácido (a menos que quizá fallara respecto al sentido del gusto, un hecho que
no consideré apropiado probar)». Esta última frase revela uno de los aspectos
más característicos y peculiares de la forma de trabajar de Cavendish: a lo
largo de toda su vida investigadora, su cuerpo era un instrumento más de su
laboratorio.
Lo curioso de este trabajo es que Cavendish estuvo muy cerca de
descubrir que el método de preparación usado era una oxidación, a pesar de que
aún no se conocía el oxígeno.
Pienso que estos experimentos muestran muy claramente que la única
diferencia entre el simple arsénico y el ácido de arsénico es que el segundo
posee mucho menos flogisto que el primero.
Si Cavendish hubiera publicado esta investigación se le habría
reconocido como el descubridor del método de síntesis del ácido arsénico en
lugar de haber ido a parar a manos del sueco Carl Wilhelm Scheele, cuyo trabajo
apareció en 1775. Claro que podemos ser condescendientes con Scheele: Isaac
Asimov lo llamaba Carl mala suerte Scheele, pues fue el
primero en hacer numerosos descubrimientos químicos (por ejemplo, en aislar el
oxígeno y el nitrógeno), aunque al final los parabienes fueran a parar a otros
(en este caso, al inglés Joseph Priestley).
§. De la alquimia a la química
La idea de la indestructibilidad de la materia (y de su no-creación
espontánea) se había ido asentando en la mente de los investigadores desde que
el científico flamenco Van Helmont lo demostrara
a principios del siglo XVII. Esta creencia incluso se enunciaba de
manera explícita. Por otro lado, la ley de la gravedad formulada por Newton
implicaba que el peso de un cuerpo no era constante, sino que dependía de la
distancia que lo separaba del resto. Pero la segunda ley del movimiento,
también de Newton, nos decía que había cierta propiedad de la materia, la masa,
que era igual para todo cuerpo que sufriera los mismos cambios en el momento
lineal bajo la acción de las mismas fuerzas. De este modo, Newton introdujo la
sutil distinción entre masa y peso: la masa
de un cuerpo era proporcional a la fuerza que le producía una aceleración; esta
fuerza, en el caso de caer libremente, era el peso. Como todos los cuerpos que
caen en el mismo lugar tienen la misma aceleración, sus masas son
proporcionales a sus pesos en el mismo lugar.
«Está suficientemente claro que todas las cosas cambian y nada
desaparece realmente, y que la suma de la materia se mantiene siempre igual.»
Francis Bacon, acerca de la indestructibilidad de la materia.
Esta doctrina, que podría llamarse de la constancia del peso en el mismo
lugar (dando por supuesto que el resto de los cuerpos permanecen inmóviles),
era fundamental para poder describir de forma cuantitativa cualquier cambio en
la materia. Esto era especialmente importante en la química, pues toda
investigación, como ya había dicho Nicolás de Cusa, pasaba por el uso de la
balanza, que medía el peso de las sustancias. Sin esta hipótesis que permitía
afirmar una equivalencia entre peso y masa, el avance en química hubiera sido
imposible. La concepción newtoniana del mundo abría las puertas a una química
que tenía por delante mucho que hacer.
La investigación de los procesos químicos en los siglos XVII y XVIII no
era más que una acumulación continua de hechos sin ninguna teoría aceptable que
los explicara, ni de un sistema de clasificación que pusiera orden. Un concepto
muy utilizado era el de la antítesis, como la del ácido y las bases (o álcali);
se inventaban categorías tales como las sales (que eran solubles, sápidas y
cristalizaban), tierras (desmenuzables, resistentes al fuego y sin sabor) y las
cales (el residuo pulverulento que quedaba al calentar minerales). También
existían diversas sustancias aeriformes, llamadas gases, que
se podían condensar para formar cuerpos sólidos y liberarse mediante algún
cambio químico.
El nacimiento de una ciencia
La aparición de la química como ciencia cuantitativa se la debemos a
tres personajes: Nicolás de Cusa, Paracelso y Van Helmont. Nicolás de Cusa
(1401-1464) estableció las bases, sugiriendo que si se quería realizar un
verdadero descubrimiento químico debía utilizarse la balanza. Theophrastus
Phillippus Aureolus Bombastus von Hohenheim, o Paracelso (1493-1541),
experimentador perfecto y vividor incurable, es el fundador de la atroquímica,
la medicina química.
Siguiendo la estela de Cusa, Paracelso proclamó simbólicamente la
primacía del poder del experimento sobre el argumento de autoridad quemando
públicamente, en la plaza de Basilea, las obras de los referentes médicos
medievales: Galeno y Avicena, «La mente humana no sabe nada sobre la naturaleza
de las cosas por rumiarlas previamente.»
El verdadero maestro del médico es «lo que ven sus ojos y lo que tocan
sus manos». Por desgracia, su pasión experimentadora se hallaba viciada por una
clara postura animista donde los espíritus, archei, lo
gobernaban todo y estaban en todas partes.
El médico y alquimista suizo Paracelso.
El tercero en discordia fue Johann Baptista van Helmont (1580-1644), un
noble seguidor de Paracelso. Gracias a su matrimonio con una mujer rica, pudo
dedicarse por entero y sin preocupaciones a perfeccionar los procedimientos de
análisis químico. Su máxima, «los medios para obtener la Ciencia son únicamente
rezar, buscar y golpear», manifestaba no solo su empirismo, sino las
influencias de san Agustín. Helmont, siguiendo las indicaciones de Cusa,
utilizó sistemáticamente la balanza y demostró la existencia de una ley en
apariencia trivial, la conservación de la materia. Fue él el que acuñó el
término gases, una palabra que viene del griego chaose. Para
Helmont no eran nada más que impurezas, materia térrea arrastrada por el
espíritu del aire. De hecho, consideraba que no existía nada más que un gas, una
forma adoptada por el agua, el origen de toda la materia.
En definitiva, que la teoría química en vigor en tiempos de Cavendish
era una confusa masa de conceptos, doctrinas y tradición alquímica. Pero para
poder entender las investigaciones de Cavendish resulta del todo necesario
detenerse un momento y echar un vistazo a las teorías químicas de la época Una
de estas era la del flogisto.
§. Flogisto
A mediados del siglo XVII, gran parte de la actividad científica comenzó
a centrarse en tomo a los procesos afines a la combustión, la calcinación y ¡a
respiración —que se entendía, correctamente, como un modo peculiar de
combustión—. El aire también suscitó un interés considerable. Uno de los
grandes científicos del XVII, Robert Boyle, había demostrado que era una
sustancia material con peso y casi consigue probar que contiene «algo» esencial
para la combustión y que convierte en roja la sangre arterial: «una pequeña
quintaesencia vital (si así puede llamarse) que sirve para refrescar y
restaurar nuestros espíritus vitales». A muy pocos se les escapó que el aire y
la combustión debían estar relacionados.
Los contemporáneos de Boyle no se dieron cuenta de que el aire podía ser
una mezcla de gases distintos; el misterio de su composición no podría ser
resuelto si no se comprendía primero el fenómeno de la combustión, y al revés,
la combustión no quedaría perfectamente explicada sin aceptar que en el aire
había «algo» que la producía. La idea aristotélica era que la combustión
liberaba el mítico elemento «fuego». Durante gran parte del siglo XVII se creyó
que era un «elemento sulfuroso»: no azufre natural, sino una especie de azufre
místico, de tal manera que materialmente había una clase distinta de azufre
para cada objeto. En 1669 un químico alemán llamado J.J. Becher afirmó que se
trataba de terra pinguis, una tierra oleaginosa. Según esto,
la combustión implicaba la descomposición de las sustancias y la pérdida de
cierto principio aceitoso inflamable.
Robert Boyle (1627-1691)
Boyle fue el decimotercer hijo y séptimo varón del primer conde de Cork,
un feroz y afortunado acaparador de tierras. Pasó su adolescencia respirando la
puritana atmósfera de Ginebra, lo que le incitó a emplear la ciencia en apoyo
de la religión.
Como muchos pietistas, deseaba mostrar la gloria de Dios revelada en la
naturaleza, pero a diferencia de ellos mostró ser tremendamente práctico.
Inválido durante largo tiempo, llevó una vida ascética entregada a elaborar una
visión de la ciencia empirista en exceso.
Experimentos en el vacío
Otro campo de trabajo fueron las propiedades de las cosas en el vacío.
Descubrió que el sonido no se propagaba, mientras que la luz y el magnetismo no
se veían afectados; comprobó que la vida y la combustión eran imposibles en él,
pero la pólvora seguía disparándose; observó que el agua caliente hervía
furiosamente en el vacío y que las sustancias desprendían un gas normalmente
imperceptible que, aparentemente, se encontraba oculto o fijo en
su interior, Unas observaciones que desencadenarían violentas tempestades en el
futuro. Para Boyle la ciencia era observar, anotar, archivar, comprobar y
volver a comprobar: resulta fácil deducir que este tipo de pensamiento influyó
mucho en Henry Cavendish y, en general, en toda la ciencia del siglo XVIII. El
camino a una nueva ciencia acababa de ser abierto, y lo había hecho un hombre
dedicado a la investigación que rehusó el título de par y el cargo de preboste
del célebre Eton College. Un epitafio irlandés evoca su peculiar carácter:
«Padre de la química y tío del conde de Cork».
A principios del siglo XVIII, el médico del rey de Prusia Georg Ernst
Stahl (1659-1734), heredero de la tradición del misticismo químico enraizada
por Paracelso y Van Helmont, lo bautizó con el nombre de flogisto, el
principio activo de la llama. Dedicó varios años a elaborar su teoría hasta que
en 1731 la presentó al mundo.
Había llegado a la conclusión de que el flogisto era una sustancia
física y real, de aspecto sólido y grasiento pero imposible de aislar, que se
desprendía de los cuerpos al quemarlos y de los metales al calcinarlos, y
surgía en forma de llamas para combinarse con el aire o depositándose en forma
pura como hollín. De sus experimentos al calentar metales calcinados (cabe) junto
a carbón, dedujo que estos recuperaban el flogisto perdido y se volvían a
transformar en metales puros como al principio. Por tanto, el carbón debía
poseer una gran cantidad de flogisto en su interior, mientras que otras
sustancias, como por ejemplo el cobre, tenían muy poco.
El flogisto constituyó la primera base sólida sobre la que los químicos
consiguieron explicar gran parte de los fenómenos observados. La idea central
era que todos los procesos podían explicarse mediante una flogistización y
una desflogistzzación. Los metales y el carbono eran
considerados sustancias ricas en flogisto, mientras que las sales y los óxidos
estaban en el grupo de las desflogistizadas.
Una desventaja del flogisto era que llevaba implícita la idea, duramente
criticada por Boyle pero aún amarrada con fuerza en las mentes de los químicos,
de que nada que pudiera ser quemado o calcinado podía ser un elemento químico,
pues la combustión era sinónimo de descomposición. Eso quería decir que
aplicando el proceso inverso a los metales calcinados —por ejemplo, calentar un
óxido de plomo en presencia de carbón para liberar el oxígeno y recuperar el
plomo— implicaba que los metales no eran elementos sino compuestos. En un
sistema de ideas como este no iba a ser tarea fácil resolver la naturaleza de
los elementos químicos.
La objeción más grave al modelo del flogisto era algo conocido desde los
tiempos de los químicos árabes: durante la incineración, los metales aumentan
de peso. En el siglo XVI diversos autores lo interpretaron como un proceso de
combinación, todavía desconocido, mediante el cual, al quemarse, las sustancias
extraían alguna cosa del aire. Por el contrario, la teoría del flogisto no
podía dar cuenta de este hecho. ¿Cómo podían ganar peso al desprender algo?
Lo primero que uno piensa es que en el modelo del flogisto había algo que
andaba mal, muy mal. Sin embargo, aquí surge el momento en que nos encontramos
con esa notable capacidad del ser humano para adaptar los hechos a las teorías.
Cuanto menos se ^justaban las observaciones, más se torturaba a la teoría para
conseguir que quedara acorde con lo observado. Una de estas piruetas lógicas
fue admitir que el flogisto poseía un peso negativo y, en consecuencia,
levitaba. Idea retorcida donde las haya, fue un curioso precedente a la cavorita de
H.G. Wells.
Ante esto, los químicos no se arredraron y propusieron diferentes
soluciones. Una vino de Inglaterra, donde un químico de nombre Elliot replicó
que la presencia de flogisto en un cuerpo «debilitaba las fuerzas de repulsión
entre sus partículas y el éter, disminuyendo su gravitación mutua». Lejos de
lucubraciones tan alambicadas, Pott, un químico alemán, propuso que el hecho de
desprender el flogisto aumentaba la densidad de la sustancia que lo había
contenido. Pero la opinión más aceptada era que existía un proceso secundario
aún no descubierto que compensaba la pérdida de peso ocasionada por la pérdida
de flogisto.
§. Aire fijo
El primer científico que demostró lo que se puede conseguir en química
con una balanza fue un médico escocés, aunque nacido en Burdeos, de nombre
Joseph Black (1728-1799). Su interés por esta rama de la ciencia nació gracias
a las clases que recibió de William Cufien, un científico apasionado por
aplicar la ciencia a la industria tal y como se estaba haciendo en Alemania y
los Países Bajos. Este trabajo, que Black publicó en 1756, constituye el primer
estudio serio y riguroso de una reacción química, y solo por este motivo merece
que figure entre los grandes químicos de la historia. Titulado Experiments
upon Magnesia Alba, Quick-Lime, and Other Alcaline Substances, posiblemente
no exista en toda la historia de la química un ensayo tan breve que introduzca
tantos conceptos y resultados novedosos. Lo curioso es que su investigación,
como tantas veces ha ocurrido en la ciencia, partió con un objetivo bien
diferente: buscar una explicación a un conocido remedio para eliminar los
cálculos renales, una enfermedad habitual entre los grandes bebedores del siglo
XVIII.
Los indomables espíritus silvestres
Este nombre tan poético fue el que Van Helmont usaba para referirse a
los gases, la principal preocupación de los mineros. El temible grisú y los
«aires inflamables» de minas y pantanos empezaron a llamar la atención de los
científicos de mediados del XVIII, que los almacenaban en vejigas para luego
quemarlos. El reverendo Stephen Hales (1677-1761) había demostrado en 1727 que
los gases podían ser «fijados» a líquidos o sólidos y que este proceso se
llevaba a cabo de continuo de manera natural en animales y plantas. Así pudo
encontrar una manera de recogerlos del agua para luego medir su volumen. Una
vez aislados, no le fue difícil comprobar que presentaban diferencias
cualitativas con el aire y pudo demostrar que los gases o aires, como
él los llamaba, eran distintos unos de otros en cuanto a color, olor o
solubilidad en agua. Con todo, Hales no lo interpretó como lo que eran,
compuestos de sustancias distintas, sino que, siguiendo la línea de
razonamiento clásico, afirmó que era un mismo aire pero «infectado» o
«mancillado» por humos y vapores extraños.
Lomonósov
La semilla estaba sembrada. Ya era tiempo de aplicar el enfoque
cuantitativo pregonado por Boyle. El avance químico más efectivo consistió en
ampliar la técnica del pesaje de las sustancias a todos los
La Cámara de los Comunes había entregado un premio de 5000 libras a una
mujer llamada Joanna Stephens por encontrar un tratamiento válido: ingerir
conchas de caracol calcinadas y mezcladas con miel; Black estudió y pesó el gas
liberado por las conchas, la caliza y la magnesia al ser calentadas y lo llamó,
siguiendo la notación de Hales, aire fijo, pues volvía a ser
absorbido por agua con cal. De esta manera Black había descubierto el dióxido
de carbono.
Aunque no llegó a aislarlo ni pudo describir todas sus características,
demostró que se podía encontrar libre en la naturaleza y ser transferido de un
cuerpo a otro.
La tabla muestra la correspondencia entre la terminología de la química
del siglo XVIII y la actual en los compuestos protagonistas de esta historia.
En la última columna se ubica una representación moderna (usando el modelo
atómico planetario) de esas moléculas, donde aparecen los electrones que
comparten para formarlas.
También descubrió dos resultados que cambiarían profundamente todo lo
creído hasta entonces: primero, que era diferente al «aire» producido al
disolver un metal con ácidos, y segundo, se parecía al aire que había sido
«ensuciado» por la combustión.
Termómetros que lord Charles usó para sus mediciones meteorológicas,
aparecidos en la revista Philosophical Transactions (1757).
Lo que realmente Black había probado era que podía existir un «aire»
distinto del «aire vulgar», y que este tomaba parte activa en ciertos procesos
químicos. El gas, o deberíamos decir los gases, eran materia (ya lo afirmó el
griego Empédocles), reaccionaban con ella y podían ser parte integrante de los
sólidos sin necesidad de imponerle ninguna característica mística.
Estas investigaciones de Black fueron la inspiración que necesitaba
Henry Cavendish para su primer gran trabajo científico.
Y así, en 1766, a la edad de treinta y cinco años, envió el primero de
una serie de artículos a la Royal Society con el intrigante título de «Tres
artículos que contienen experimentos con el aire facticio».
Lámina que acompañaba el artículo «Three Papers, Containing Experiments on
Factitious Air» (1766) para ilustrar los diferentes experimentos que había
realizado sobre el aire facticio.
El primero fue leído el 29 de mayo, el segundo el 6 de noviembre y el
último el 13 de ese mismo mes, y posteriormente publicados en Philosophical
Transactions. Lo peculiar es que hubo una cuarta parte que, por alguna
razón desconocida, decidió no publicar.
Todo este trabajo tenía que ver con la preparación de diversos gases y
cómo reaccionaban entre ellos. El nombre de aire facticio lo
aplicaba, decía, a «cualquier tipo de aire contenido en otros cuerpos en estado
inelástico y que se desprende de ellos por medio de artes». Lo que se esconde
tras esa frase tan oscura es que se trata del aire producido artificialmente en
el laboratorio, distinto del aire «normal». Entre otras cosas, Cavendish
descubrió que disolviendo mármol en ácido clorhídrico obtenía el aire
fijo de Black y disolviendo cinc, hierro y estaño en ácido clorhídrico
y aceite de vitriolo (ácido sulfúrico) se producía un gas concreto, peculiar y
altamente combustible que llamó aire inflamable ; un gas que
se obtenía siempre al hacer reaccionar un metal con un ácido sin importar el
tipo de ácido usado: había descubierto el hidrógeno. Cavendish se sintió
tentado de identificarlo como el flogisto, pero si fuera así, realmente, se
hallaba ante un grave impedimento. Teniendo en cuenta que el flogisto era una
sustancia que se desprendía de los cuerpos al arder, ¿cómo podía desprenderse
de sí mismo?
Capitulo 4
De hidrógeno y CO2
Con el descubrimiento del hidrógeno, que bautizó como aire inflamable, y
su análisis del dióxido de carbono, que había sido descubierto por el escocés
Joseph Black, Cavendish demostró sus especialísimas dotes como investigador
experimental. Su trabajo estableció también los pasos que debían seguir todos
los científicos si querían caracterizar cualquier sustancia gaseosa nueva.
Además, fue el primero que hizo un análisis de aguas que tuviera cierta
validez. >
El primero de los trabaos, titulado « Containing Experiments on
Inflammable Air», estudiaba lo que sucedía cuando exponía cinc, hierro y
estaño a los ácidos clorhídrico y sulfúrico. Cavendish se dio cuenta de que el
volumen de aire inflamable (hidrógeno) liberado dependía del tipo de metal
utilizado y no del ácido, y registró el volumen de gas obtenido por cada onza
de metal usado. Para ello, la manera que tenía de medir cualquier «cantidad de
aire» producida era recogiéndola en una botella y observar una marca en el
lateral de la misma: esta le daba el peso del agua necesaria para llenar la
botella hasta ese nivel. Después señaló que el ácido sulfúrico reaccionaba
débilmente con el estaño, pero ese metal «se disuelve lentamente en espíritu de
sal fuerte (ácido clorhídrico concentrado) mientras está frío: con la ayuda del
calor se disuelve moderadamente más rápido». También encontró que:
Estas tres sustancias metálicas se disuelven de inmediato en ácido
nítrico y generan aire; pero ese aire no es inflamable en absoluto. También se
unen de inmediato en presencia de calor y se diluyen en aceite de vitriolo
(ácido sulfúrico).
Cavendish pensaba que el hidrógeno se derivaba no de los ácidos, sino de
los metales, y encontró diferencias entre la acción del ácido sulfúrico y del
ácido clorhídrico diluidos con los ácidos oxidantes, el nítrico y el sulfúrico
concentrado.
Parece probable que si cualquiera de las sustancias metálicas antes
mencionadas se disuelven en espíritu de sal o vitriolo diluido, su flogisto
echa a volar, sin que el ácido cambie su naturaleza, y forma aire inflamable;
pero cuando son disueltas en ácido nítrico, o calentadas en vitriolo, el
flogisto se une a parte del ácido usado y sale volando con él mientras pierde
su propiedad inflamable. Los vapores sulfurosos volátiles producidos por la
unión de estas sustancias metálicas por calentamiento en vitriolo mostraban claramente
que, en este caso, su flogisto se une al ácido; de hecho es bien sabido que el
ácido vitriólico sulfuroso es simple ácido vitriólico con flogisto... Y del
aire inflamable, producido al disolver estas sustancias en espíritu de sal o
vitriolo diluido, tengo importantes razones para pensar que no contiene nada de
ácido en su composición.
Lo que Cavendish había encontrado, si suprimimos su interpretación
dentro de la teoría del flogisto, es que la disolución de metales en ácidos
hidrácidos (sin oxígeno en su composición química) viene acompañada por la
formación de productos de reducción de tales ácidos. Este párrafo nos indica
esa parte conservadora de la mentalidad de Cavendish: aceptaba la teoría del
flogisto a pesar de sus evidentes fallas, incluso experimentales. Algo
llamativo, pues en el campo de la física Cavendish no tuvo reparos en enmendar
la plana al mismísimo Newton cuando consideraba que sus conclusiones no eran
acertadas.
El siguiente paso de Cavendish fue determinar las propiedades de su aire
inflamable. Realizó diversos experimentos de combustión mezclándolo con aire
ordinario en distintas proporciones, y anotando la intensidad de la explosión
resultante. Concluyó que:
Como sucede con todas las sustancias inflamables, no puede arder sin
estar en conjunción con el aire común. Parece, también, que a menos que la
mezcla contenga más aire común que inflamable, el primero no es suficiente para
consumir todo el aire inflamable.
Sus siguientes experimentos tenían que ver con obtener su densidad
relativa respecto al aire. Un empeño que hoy sabemos que estaba destinado al
fracaso debido a que el hidrógeno es el gas más ligero de la naturaleza.
El origen del agua de soda
En 1771, el famoso capitán Cook ofreció el puesto de astrónomo en su
segunda expedición a Joseph Priestley (1732- 1804), pues le habían impresionado
sus trabajos de óptica y astronomía. Por desgracia, las ideas religiosas y
políticas poco ortodoxas de este químico le costaron el empleo. Pero Priestley
no se desanimó. Decidió hacer algo que contribuyese al éxito de la expedición.
Su interés por investigar las características de todos los gases que caían en
sus manos le había llevado a una fábrica de cerveza cerca de su casa en Leeds.
Allí descubrió una interesante propiedad del aire fijo descubierto
por Black y liberado durante la fermentación de la cerveza.
Joseph Priestley.
Si dejaba un plato con agua encima de la tinaja, esta adquiría un sabor
agradable y acídulo que recordaba las aguas de Seltz. Poco tiempo después,
descubrió que podía obtener los mismos resultados pasando el agua de un vaso a
otro encima de la tinaja durante tres minutos. Los experimentos le convencieron
de que sus cualidades medicinales (creía erróneamente que curaba el escorbuto)
se debían al gas disuelto en ella y en 1772 patentó un mecanismo que
«impregnaba» el agua conaire fijo. El capitán Cook lo instaló en
el Resolution y en el Adventure a tiempo para
el viaje. El aparato fue un gran éxito y Priestley obtuvo la medalla Copley, el
mayor honor de la Royal Society, Por méritos propios, el agua de soda se
convirtió en el primer éxito comercial de la nueva química.
Por eso no resulta sorprendente que sus resultados no estuvieran cerca
de su valor real. Resulta ilustrativo repasar estos experimentos, porque aunque
erróneos nos muestran lo exquisito de su preparación y su no menos cuidadosa
metodología. Para ello utilizó dos métodos: el primero consistió en pesar una
vejiga llena de hidrógeno y luego totalmente vacía. Cavendish estableció lo
siguiente:
[...] 80 onzas medidas de gas inflamable pesan 41 granos [1 grano
=64,79891 mg] menos que una cantidad igual de aire común. Por tanto, si la
densidad del aire común, en el momento en que se realizó el experimento, era
800 veces menor que la del agua, lo cual imagino que debe ser un valor cercano
al verdadero, el aire inflamable debe ser 5490 veces más ligero que el agua o
cerca de 7 veces más ligero que el aire común.
Su segundo método consistió en generar el gas vertiendo ácido
clorhídrico diluido sobre cinc o hierro dentro de un instrumento. Después
extraía el gas producido, lo secaba con cenizas de perlas (carbonato potásico)
y pesaba el conjunto antes y después de realizar el experimento. Cavendish
concluyó que «hay una diferencia muy pequeña, si la hay, en la densidad entre
los distintos tipos de aire inflamable». Como prueba de su buen hacer,
reconoció que esa pequeña diferencia podía deberse a un error experimental. Aun
así, se atrevió a dar un número: «El aire inflamable es 8 769 veces más ligero
que el agua u 11 veces más ligero que el aire común». Habida cuenta de que el
hidrógeno es 14,4 veces más ligero que el aire, resulta impresionante lo que
pudo hacer Cavendish con sus instrumentos hace tres siglos. También determinó
que este aire era capaz de encerrar «la novena parte de su peso de vapor» y que
«su gravedad específica era 7840 veces menor que la del agua».
El día que leyó su artículo en la Royal Society el secretario escribió
en el Journal Book: «Es imposible hacer justicia a los experimentos
descritos bajo el título “On Inflammable Air” sin leerlos por entero».
§. Tras los pasos de Black
En la segunda parte del artículo, «Experiments on Fixed Air», «o
esa especie de aire facticio que producen sustancias alcalinas por disolución
en ácidos o por calcinación», intentó determinar sus propiedades, como la
solubilidad, elasticidad y combustibilidad. Pero lo primero era producirlo,
cosa que hizo vertiendo ácido sobre diferentes sustancias alcalinas. Lo segundo
era establecer un patrón con el que comparar la cantidad de dióxido de carbono
generado: escogió el mármol, que según él contenía «un 40,7% de aire fijo» (el
valor correcto es 44%).
El dióxido de carbono, como es soluble en agua, genera un problema a la
hora de recogerlo por los métodos tradicionales, así que Cavendish lo recogía
directamente o bien en mercurio. Para estimar su densidad, usó una vejiga, del
mismo modo que había hecho con el aire inflamable; aquí la situación era menos
complicada, pues el dióxido de carbono es significativamente más pesado que el
hidrógeno: encontró que la densidad del aire flojo era de una vez y media la
del aire.
También estudió si era capaz de mantener una llama, o dicho de otro
modo, si contenía flogisto. Señaló que:
El aire fijo no tiene la capacidad de mantener el fuego encendido como
el aire común; por el contrario, esa capacidad del aire común se ve grandemente
disminuida si se mezcla con una pequeña cantidad de aire fijo.
La forma de hacerlo fue contando el número de segundos que una vela se
mantenía encendida en distintas mezclas de aire común y fijo. Concluyó que
«cuando el aire contiene cerca de 1/9 de aire fijo, es imposible que ardan
velas pequeñas».
La última parte del artículo, titulado « Containing Experiments
on the Air, produced by Fermentation and Putrefaction », tenía como
punto de partida las investigaciones del médico irlandés David Macbride.
Grabado que muestra el interior de un laboratorio del siglo XVIII, con una
tabla de afinidades debajo, aparecido en L 'Encyclopedie de Denis Diderot y
Jean Baptiste Le Rond D’Alembert.
En 1764, este había publicado un libro con el que quería demostrar que
el aire fijo era el cemento que mantenía unida la materia viva y que al morir
se liberaba y entonces empezaba la putrefacción. Cavendish estaba interesado en
descubrir si también, además del aire fijo, se producía algún otro gas. Para
ello hizo fermentar azúcar moreno y zumo de manzana empleando el mismo método
usado con el mármol para analizar los productos volátiles obtenidos. Para
verificar que realmente era el mismo aire fijo, comparó los valores obtenidos
con los que ya disponía. No encontró diferencia en los de la densidad y la
capacidad para extinguir las velas, pero al evaluar la solubilidad en el agua
encontró diferencias con el aire fijo del mármol: «Son sustancias de diferente
naturaleza», escribió.
A continuación estudió los gases provenientes de la putrefacción de un
preparado de caldo de carne, encontrando que se producía más de un gas. La
parte soluble era aire fijo, no cabía duda, pero cuando mezcló el residuo
insoluble con aire común «ardió al acercarle un trozo de papel ardiendo y se
apagó con una suave llamarada». En estos experimentos Cavendish juzgó por el
sonido de las explosiones que «este tipo de aire inflamable es muy parecido al
producido por los metales». El aire de la putrefacción era una mezcla del aire
Ajo de Black y de su aire inflamable.
La cuarta y última parte, que Cavendish redactó tan cuidadosamente como
las anteriores, se titulada « Containing Experiments on the air
produced from vegetable and animal substances by distillation », pero
por alguna razón que desconocemos no lo envió. Algo realmente misterioso, pues
en él decía que el aire inflamable producido por la destilación de la madera
«no era exactamente el mismo» que el obtenido por la acción de los ácidos en
los metales:
Este aire inflamable destilado es más pesado que el obtenido de los
metales, y hay que mezclarlo con una mayor proporción de aire común para
hacerlo explotar. Al principio pensé que podía consistir en un aire inflamable
exactamente igual que el de los metales pero mezclado con otro aire, más pesado
y que tiene la capacidad de extinguir la llama como el aire fijo.
La idea que rondaba su cabeza era que había encontrado aire inflamable
pero mezclado con aire normal y un poco de otro tipo aún sin identificar.
Estaba razonablemente convencido de ello por la diferencia en el ruido que
producía al explotar:
Una mezcla de ese compuesto con aire común explota con menos ruido que
una mezcla de aire inflamable puro con la misma proporción de aire común, luego
contiene menos aire inflamable y debe contener un compuesto que disminuye, en
lugar de incrementar, la fuerza de la explosión.
Pero nos queda una duda: ¿pensaba Cavendish que su aire
inflamable era el tan buscado y nunca encontrado flogisto? En su
artículo de 1766 escribió que cuando ciertos metales reaccionan con ácidos, el
flogisto de los metales desaparece «sin cambiar su naturaleza a causa del ácido
[y] forma aire inflamable».
El químico e historiador de la ciencia Thomas Thomson pensaba que con
esto Cavendish quería decir que el aire inflamable de los metales era flogisto
puro. Otro químico, Vemon Harcourt, defendía que Cavendish identificó el
flogisto con su aire inflamable ese año de 1766 o, si no, poco después: «Su
flogisto era el hidrógeno y nada más».
Aunque para la mayoría de sus colegas el flogisto era un imponderable,
mía sustancia sin peso, Cavendish no lo creía así.
Aparato que utilizaba Cavendish para obtener hidrógeno, el «aire inflamable»
que se liberaba cuando exponía cinc, hierro y estaño a los ácidos clorhídrico y
sulfúrico.
De hecho, rechazaba que hubiera fluidos imponderables, como el éter, la
luz o la electricidad (pensaba que era un fluido distinto a la materia
ordinaria, pero no que no pesara). Es más, negaba que el calor fuera un fluido,
como ya veremos. Jamás aceptó que el flogisto no pudiera ser aislado y
caracterizado como el resto de los aires. El flogisto era, para Cavendish, aire
inflamable en su estado elástico (esto es, que puede comprimirse todo lo que se
quiera).
Ahora bien, Cavendish era un hombre extremadamente cuidadoso con sus
opiniones y no dejaba por escrito explícitamente ninguna que no estuviera
firmemente asentada en sus experimentos. Quizá por ello jamás dijo que el aire
inflamable fuera el flogisto, aunque en sus escritos pudiera entreverse tal
cosa. De hecho, cuando años después algunos químicos lo afirmaron, como Richard
Kirwan en 1782 y Joseph Priestley un año más tarde, ninguno mencionó a
Cavendish como padre de esa hipótesis. Lo único que podemos dar por seguro es
que durante las dos décadas siguientes Cavendish interpretó todos sus estudios
químicos desde la teoría del flogisto sin aventurar ni una única palabra acerca
de su composición.
Muy posiblemente, el gas inflamable que Cavendish obtuvo tras retirar el
dióxido de carbono era una mezcla de hidrógeno, metano y monóxido de carbono.
Su método de análisis era insuficiente para determinar su naturaleza precisa,
pero es interesante señalar que, según autores como A. J. Berry, estuvo a punto
de descubrir el monóxido de carbono: al poner una vela en una campana donde
había introducido el gas producido sin el dióxido de carbono, «se inflamó con
una débil explosión: la llama era azul, del color que aparece cuando se prende
el azufre».
Evidentemente muchos de sus resultados fueron cualitativos, porque la
composición de los gases obtenidos variaba dependiendo de las condiciones de
destilación de la madera, como el valor de la temperatura o el ritmo de
calentamiento aplicados. También intentó de cinco formas distintas separar las
mezclas de gases obtenidas por el peso de sus constituyentes. Pensaba que si
había un gas pesado y otro ligero acabarían segregándose si dejaba reposar la
mezcla durante varias horas; no observó nada.
El trabajo de Cavendish con el aire fijo de Black dejaba muy claro que
no existía un único tipo de gas, sino varios. De hecho, había demostrado que
había dos con características totalmente diferentes: el aire fijo descubierto
por Black y el aire inflamable. A su vez, sus estudios dejaban vislumbrar la
existencia de otros gases, pero no fue capaz de llegar más allá. De hecho, era
difícil que pudiera hacerlo con la calidad de los instrumentos de que disponía;
bastante lejos había llegado, mucho más que cualquier otro investigador,
demostrando lo que realmente era: un científico experimental como pocos ha
habido en la historia. Lo que también dejó fue un «modelo para futuros
experimentadores», un protocolo de actuación donde decía cómo recolectar,
transferir, medir, aislar y caracterizar diferentes tipos de aires. Por su
trabajo con el aire facticio recibió la medalla Copley, el más alto honor de la
Royal Society.
§. La calidad de las aguas
El mismo año que aparecía su gran artículo sobre el aire facticio,
también publicaba un artículo muy interesante: « Experiments on
Rathbone Place Water». Esta agua se extraía de un manantial que hasta hacía
poco servía para abastecer a los habitantes al norte de Soho Square. Como
todavía existía la bomba de extracción, Cavendish pudo tomar una muestra:
« El agua parece bastante repugnante a la vista».
Como siempre, la causa por la que Henry se decidió a hacer este análisis
fue un artículo aparecido en 1765 en Philosophical Transactiorus. Había
sido publicado por un médico de Whitehaven llamado William Brownrigg sobre
el mal aire de las minas de carbón del noble James Lowther,
primer conde de Lonsdale. En él decía que el agua de los balnearios alemanes
liberaba aire fijo cuando se calentaba. Cavendish quería ver si esto también
sucedía con la de Rathbone Place y para ello diseñó una serie de experimentos que
realizó a finales de septiembre de 1765, después de un verano especialmente
seco. En la introducción señalaba:
La mayoría de las aguas, aunque se vean transparentes, contienen algo de
tierra calcárea, que se separa del agua al hervirla, y que parece estar
disuelta en ella sin ser neutralizada por ningún ácido, con lo que no sería
impropio llamarla tierra no neutralizada.
¿Cuál era la «causa de la suspensión de esta tierra»? Eso es lo que iba
a descubrir primero. Su descripción del aspecto poco apetecible de esa agua
revela que contenía gran cantidad de bicarbonato cálcico disuelto, además de
otras sustancias. Al dejarla durante algunos días al aire libre, se formaron
como unas escamas en su superficie, que no era otra cosa que algo de la tierra
no neutralizada separada del agua. No dejó escrito el color del sedimento que
precipitó tras echarle «una solución corrosiva», pero es posible que fuera el
amarillo del óxido de mercurio. Cavendish se dedicó a hervir el agua y analizar
los residuos sólidos que dejaba En uno de sus experimentos calentó el agua
hasta reducirla a un tercio del volumen original para luego secar el residuo
obtenido: era carbonato y un poco de magnesio. Después analizó el agua que
acababa de destilar y descubrió que en ella aparecía un precipitado de acetato
de plomo y de cloruro de mercurio. También analizó los productos volátiles que
salieron con el vapor de agua para comprobar si entre ellos había aire fijo. Ya
estaba preparado para resolver el primer enigma: ¿bajo qué circunstancias la
«tierra calcárea» se mantenía en la solución? Es más, ¿se podía extraer del
agua?
Curiosamente, mientras intentaba dar respuesta a estas preguntas
descubrió la reversibilidad de la reacción entre el carbonato cálcico con agua
y dióxido de carbono para formar el bicarbonato cálcico:
CaCO3 + H2O + CO2 → Ca(HCO3) 2
Y también cómo eliminar del agua este bicarbonato insoluble añadiendo la
cantidad correcta de hidróxido de calcio:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3 +
2H2O
la conocida reacción que sirve para reducir la dureza del agua por la
adición de cal muerta (milk of lime en inglés).
Un vistazo a las notas de laboratorio muestra lo meticuloso que era
Cavendish al trabajar; en ellas describía con todo detalle y cuidadosamente lo
que estaba haciendo, las cantidades utilizadas en cada paso, por nimio que
fuera, los resultados de lo que había hecho y lo que iba a hacer. Sabemos que
también analizó otras aguas de Londres, como la de una fuente cerca de su casa
en Great Marlborough Street, que comparó con las de Rathbone Place. Encontró
que todas ellas eran duras, pero en distinto grado. En sus conclusiones Anales
del agua de Rathbone escribió:
De los experimentos realizados, una pinta, o 7315 granos, contiene,
primero, tanto álcali volátil como su equivalente de 9/10 granos de sal de
amoniaco volátil; segundo, 8 4/10 granos de tierra no neutralizada una muy
pequeña parte de magnesia y el resto, tierra calcárea tercero, tiene tanto aire
fijo, incluyendo la tierra no neutralizada, como 19 8/10 granos de tierra
calcárea cuarto, tiene 19/10 de selenita [yeso]; quinto, 7 9/10 de una mezcla
de sal marina y sal de Epsom [sulfato de magnesio]; luego el contenido sólido
de una pinta de agua es 17 ½ granos.
Cavendish concluyó que la presencia de esa tierra calcárea en el agua
era debida a que llevaba en disolución más aire fijo del normal. Todo esto lo
convierte en el fundador del análisis de aguas.
Pero la química continuaba. Henry había acabado con esa vaga sensación
de que todos los gases no eran más que un mismo tipo de aire más o menos sucio.
Si podía obtener el mismo tipo de gas por procedimientos diferentes y siempre
con las mismas características es que no era producto de mezclas arbitrarias de
aire con distintos tipos de impurezas. Y a los pocos años, en Leeds, un
heterodoxo sacerdote obtenía el oxígeno...
§. El productor de ácidos
Joseph Priestley fue un claro ejemplo del científico liberal que
floreció en Francia e Inglaterra durante la segunda mitad del siglo XVIII. Hijo
de un sastre de Yorkshire, se educó en la academia disidente de Daventry con
miras a convertirse en ministro congregacionista. Bebió con avidez en las aguas
de la Ilustración, que le condujeron, a diferencia de los científicos franceses
arrastrados hacia un ateísmo militante, a un cristianismo racional donde las
ideas religiosas se unían estrechamente a la ciencia en una búsqueda de la
divinidad tanto en la Biblia como en la naturaleza. Humanista, científico y
político radical, Priestley entró en el campo de la investigación gracias a
Benjamín Franklin (1706-1790), quien le sugirió escribir una revisión de todo
lo que se conocía sobre la electricidad hasta ese momento. Este fue el origen
de su famoso libro de setecientas páginas The History and Present State
of Electricity (1767). Priestley veía en la electricidad la evidencia
de que la naturaleza no era inerte y por tanto no podía considerarse que fuera
incapaz de tener sensaciones. En su laboratorio de Leeds, donde ejercía como
párroco desde 1767, realizó algunas experiencias para determinar las
propiedades de las descargas eléctricas en gases. Lo que observó le entusiasmó
tanto que abandonó la física para dedicarse a la química.
Priestley era un hombre con una mente perspicaz. Al tratarse de un
simple aficionado que no disponía de dinero para invertirlo en costosos
aparatos, se vio forzado a desarrollar el ingenio y construirse él mismo el
instrumental necesario para sus investigaciones con los gases. Sus esfuerzos se
vieron recompensados cuando en agosto de 1774, al calentar óxido de mercurio,
obtuvo un gas que bautizó con el nombre de aire desflogistizado, pues
tenía una mayor afinidad con el flogisto que el aire normal, o sea, que ardía
con gran facilidad. Acababa de aislar el oxígeno. Un año antes, un farmacéutico
sueco llamado Cari Wilhelm Scheele (1742-1786) había hecho el mismo
descubrimiento. Scheele estaba empeñado en resolver el problema de la
combustión y sabía que no se podría hacer nada si antes no se había solucionado
el problema del aire, al que se dedicó en cuerpo y alma desde 1768 a 1773, año
en que redescubrió el hidrógeno de Cavendish. Lamentablemente, el mérito del
descubrimiento del oxígeno fue para Priestley, pues Scheele no divulgó los
resultados de sus investigaciones. En 1774 Priestley publicó Experimentos
y observaciones con diferentes tipos de aire, donde demostraba que
el aire desflogistizado era esencial para la combustión y la
respiración, y que las plantas lo creaban a partir del aire fijo de
Black, el dióxido de carbono. Tuvo la intuición suficiente para darse cuenta de
que el aire estaba compuesto por esos dos gases, a lo que Scheele añadió,
probando brillantemente en su Chemische Abhandlung von der Luft und dem
Feuer (Tratado sobre el aire y el fuego), un libro que envió al editor
en 1775 pero que no apareció publicado hasta dos años más tarde, que el aire
está compuesto esencialmente por lo que hoy llamamos oxígeno y nitrógeno.
Con todos estos nuevos descubrimientos la situación de la química
empezaba a ser caótica. Por un lado, teníamos el arraigado prejuicio de que
tanto el aire como el agua eran elementales, mientras que los metales eran
considerados compuestos. El ñuto del aire cayó con los trabajos de Priestley,
Cavendish y Scheele, pero el del agua seguía intacto. En 1781 Priestley comenzó
a hacer detonar hidrógeno y oxígeno, y observó que en el interior de la redoma
se producía rocío. No le prestó mayor atención, pues estaba acostumbrado, como
el resto de los químicos, a que apareciera agua en sus experimentos. Fue
Cavendish quien demostró realmente que allí se producía agua y solo agua. Pero
esto no podía ser, pues el agua era elemental. La única explicación posible era
que el agua intervenía en la composición de alguno de ellos o de ambos.
Capítulo 5
A vueltas con la electricidad
Uno de los grandes temas de investigación de Cavendish fue la
electricidad. Fue su trabajo más teórico, en el que empleó su buen hacer
matemático para demostrar que la interacción entre cargas eléctricas estáticas
era proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia, algo que confirmó experimentalmente.
De haberlo publicado, la conocida ley de Coulomb se llamaría hoy « ley
de Cavendish de la electrostática».
La composición del agua tendrá que esperar a que la química vuelva a
entrar en el laboratorio de Henry. Con su padre interesado fundamentalmente en
la meteorología, no es de extrañar que volviera la vista a ella. En 1766,
mientras Henry trabajaba con su aire inflamable, la Royal Society le pidió un
informe sobre los termómetros. La meteorología no exigía una gran precisión en
la toma de datos experimentales, pero que los mejores termómetros construidos
en aquel momento difirieran en sus mediciones en 3 grados a la hora de medir la
temperatura de ebullición del agua, como Cavendish descubrirá, era algo que
debía corregirse. Así que la Sociedad le pidió que se encargara de mi pequeño
estudio: comprobar si la medición se veía afectada, primero, por la velocidad
de ebullición, y segundo, si variaba colocando el termómetro en el agua o
directamente sobre el vapor producido. La conclusión a la que llegó Cavendish
fue que la rapidez con la que hierve el agua no es un factor determinante, pero
medir sobre el vapor proporcionaba «un método considerablemente más exacto»
para calibrar un termómetro.
Siete años más tarde, la Royal Society volvía a pedir su ayuda. Gracias
al trabajo con su padre sabían de su habilidad con instrumentos meteorológicos,
por lo que le encargaron que estableciera un plan de observaciones con los
aparatos que había colocados en la Sociedad. Así, todas las mañanas y mediodías
el conserje registraba las lecturas del barómetro y de los termómetros que se
encontraban dentro y fuera de los muros del edificio; también por la mañana
debía medir la cantidad de lluvia caída el día anterior, cada tarde estimar la
velocidad del viento y una quincena al año medir la inclinación magnética, el
ángulo entre el horizonte y el campo magnético terrestre. Cavendish propuso que
todos estos datos se publicaran en las páginas finales de la revista de la
Sociedad y para que no tuvieran que esperar a fin de año para verlos, el
conserje debía colocarlos todas las semanas en el tablón de anuncios de la sala
de reuniones.
Tres años más tarde, el consejo volvió a necesitar de su pericia: tenía
que hacer una exhaustiva revisión del instrumental meteorológico de la
Sociedad. Este análisis dio origen a un importante artículo publicado ese mismo
año: « An account of the meteorological instruments used at the Royal
Society’s House ». Dividido en cuatro secciones, la primera de ellas
está dedicada a los termómetros; la segunda, al barómetro, el pluviómetro y el
higrómetro; la tercera, a la variación de la brújula, y la cuarta, a la
inclinación magnética.
La más interesante es, sin duda, la primera, titulada « Of the
thermometers», en la que aconsejaba cómo usarlos en los experimentos para
no cometer errores de medición. De hecho, en el artículo discutía los «errores
de observación» y los «errores del instrumento» —una de sus principales
preocupaciones a lo largo de su vida investigadora—. En este caso, le
inquietaba el error que surgía cuando se sumergía el bulbo del termómetro
dentro de un líquido caliente mientras el resto quedaba al aire. Cavendish
pensaba que para obtener una lectura correcta todas las partes del termómetro
debían estar igualmente calientes. Como él mismo reconoció, este error no era
algo sencillo de evitar, por lo que elaboró una tabla de correcciones basada en
el coeficiente de dilatación del mercurio.
Cualquiera que haya leído los artículos de Cavendish sobre meteorología
no puede más que quedarse impresionado por la tenacidad con la que comparaba
sus instrumentos con los de la Sociedad, y con los de otros investigadores.
El termómetro moderno
Nació en 1724 de las manos de un vidriero neerlandés que respondía al
nombre de Daniel Gabriel Fahrenheit (1686- 1736). De espíritu inquisitivo,
curioso y cuidadoso, sus termómetros de alcohol pronto se ganaron una excelente
reputación por su exactitud. Cuando se comparaban entre sí, por ejemplo al
introducirlos en un baño de hielo y agua, todos marcaban la misma temperatura,
algo sorprendente para sus coetáneos.
Daniel Gabriel Fahrenheit
El secreto del éxito estaba, simplemente, en marcar las divisiones de la
escala con un cuidado exquisito, un hecho que hoy puede parecemos inconcebible.
Sin embargo, no hay que olvidar que nuestra habilidad para medir, con cierto
grado de exactitud, algo tan simple como la longitud de una pared o el área de
una parcela es relativamente reciente. En tiempos de Galileo los naturalistas
no sabían medir bien prácticamente nada, una situación que fue mejorando muy
lentamente durante los siglos siguientes. Por este motivo, realizar marcas en
un estrecho tubo de vidrio con poco espacio entre ellas no era nada sencillo.
Se necesitaba a alguien lo suficientemente esmerado y paciente para hacerlo. Y
Fahrenheit lo era.
La precisión de la escala
Para conseguir que la distancia entre dos parejas de marcas cualesquiera
fuera siempre la misma, el científico neerlandés escogió cuatro puntos fijos
constantes. El cero de su escala lo escogió imitando la temperatura más baja
del crudo invierno de 1709 mediante una mezcla de hielo, sal común y cloruro
amónico. El segundo punto lo fijó introduciendo el termómetro en una mezcla de
hielo y agua, y la distancia entre ambos puntos la dividió, a su vez, en 32
partes. A continuación, para poder comprobar la fiabilidad de su escala,
Fahrenheit escogió otros dos puntos más. De este modo, si había grabado las
divisiones con cuidado, el alcohol de todos los termómetros alcanzaría la misma
marca. El primero de ellos era la temperatura del cuerpo humano, que en su escala
se encontraba en 98 ºF, y el segundo era la temperatura de ebullición del agua,
a 212 ºF. Esta era la escala Fahrenheit, que cruzó el canal de
la Mancha y se instaló en Gran Bretaña gracias al éxito de sus termómetros.
Casi rayaba en lo obsesivo; durante diez años estuvo registrando las
lecturas con los higrómetros: tomaba medidas diarias, mañana y tarde, a veces
cada veinte minutos, en habitaciones caldeadas y enfriadas, junto con medidas
de temperatura. Para Cavendish, un instrumento que no hubiera sido
concienzudamente comprobado no merecía la pena utilizarlo.
§. Un mundo electrostático
Cuando Isaac Newton contó en la Royal Society que si se frotaba un
vidrio por un extremo el otro atraía y repelía trozos de papel, muy pocos lo
vieron como algo más que una simple diversión para niños, Pero Newton estaba
convencido de que la electricidad desempeñaba un importante papel en la
naturaleza: algo se escondía en los cuerpos, algo que explicara la electricidad
entre los cuerpos y, quién sabe, también la naturaleza de la luz. Era
necesario, escribió en sus Principia, hacer más experimentos.
Medio siglo después, cuando se fueron perfeccionando los instrumentos
para detectar, generar y acumular cargas eléctricas, William Watson, un
verdadero experto en la botella de Leiden (un dispositivo de cristal que
almacenaba electricidad estática entre dos electrodos; véase la figura 1),
escribió que la electricidad debía ser uno de los grandes fenómenos del
universo. Más tarde, Priestley observó que la electricidad «no es un agente
local, ocasional, en el teatro del mundo».
¿Pero qué era la electricidad? En el fondo, un fluido misterioso e
intangible. Esta idea era heredera de la vieja hipótesis del neerlandés Hermann
Boerhaave (el médico que había tratado a la madre de Henry) de que detrás de lo
que vemos cuando encendemos una vela hay una especie de «fuego elemental» que
es, a la vez, materia y un mecanismo que provocaba un cambio químico: estamos
ante la prehistoria de la idea del flogisto y de otros fluidos, como el éter,
que explicaban los procesos del mundo.
La botella de Leiden está constituida por dos conductores, uno interno y
otro externo, separados por un cristal, que actúa como dieléctrico, aislante.
El conductor interno se carga usando un generador electrostático, mientras que
el externo se une a tierra. De este modo, ambos conductores almacenan la misma
carga pero de signo contrario.
Watson y Priestley estaban repitiendo lo que había dicho el maestro pero
fundamentado con mejores argumentos. Hacia la década de 1760 se había empezado
a asociar la electricidad (estática) a una fuerza capaz de actuar a distancia
según una determinada ley. Se sospechaba que dependía del inverso del cuadrado
de la distancia, pero nadie lo había demostrado. También se sabía que la
materia podía dividirse en aislantes y conductores, y se conocía que además de
electrificar por fricción, como hizo New- ton, se podía hacer por inducción,
esto es, por influencia de cargas eléctricas cercanas.
El galvanómetro humano
Hasta que en el siglo XIX James Clerk Maxwell (1831-1879) publicó los
manuscritos inéditos de Cavendish, nadie tuvo constancia de sus experimentos
eléctricos, y de cómo el tímido investigador había medido la resistencia
eléctrica de distintos objetos.
De estos experimentos deduzco que el hilo de hierro conduce unas 400
millones de veces mejor que la lluvia o el agua destilada: esto es. la
electricidad no encuentra más resistencia pasando por una pieza de hilo de
hierro de 400000 pulgadas de largo que a través de una columna de agua del
mismo diámetro y de una pulgada de largo. El agua de mar o una solución de una
parte de sal marina en 30 partes de agua conduce 100 veces mejor y una solución
saturada de agua de mar 720 veces mejor que el agua de lluvia.
El método que usó sorprendió al propio Maxwell, quien reconoció que era,
más de cuarenta años antes de la invención del galvanómetro, «el único
instrumento con el que cualquiera hubiera sido capaz de comparar resistencias
eléctricas». Y añadió: «Cavendish fue su propio galvanómetro».
Cavendish era capaz de comparar descargas electrostáticas por la
intensidad de los shocks resultantes. Así, en su cuaderno
anotó, en noviembre de 1772, bajo el título Diminution of shock by
passing through different liquors cómo hacía sus mediciones: «La
electricidad ha sido hecha pasar por 45 pulgadas de una solución saturada de
sal marina... y el ligero shock lo noté en los codos».
James Clerk Maxwell.
De este modo era capaz de determinar cosas como que «la electricidad
encuentra una resistencia al pasar por agua de lluvia 230 veces superior que al
pasar por agua salada».
En palabras de Boerhaave eran sustancias «sui generis, no
creadas o producidas de novo».
Ahora bien, la electricidad tenía sus propias peculiaridades, y una, la
más llamativa, era que a veces manifestaba una repulsión y otras una atracción.
El primer intento de explicación llegó en la primera mitad del siglo XVIII de
la mano de Charles du Fay (1698- 1739). Este científico francés se había
percatado de que los cuerpos eléctricos atraían a los que no lo eran, pero que
los repelían tan pronto se convertían en eléctricos por proximidad o contacto
con los primeros.
Cuando puso en contacto una lámina de oro con una esfera de vidrio
frotado, esta atrajo la lámina de oro e inmediatamente después la repelió.
Entonces puso la lámina cerca de una pieza frotada de copal (una resina vegetal
incolora), y con asombro constató que atraía la lámina de oro sin repelerla. La
única explicación posible, según Du Fay, fue que había dos tipos distintos de
electrificación, la vítrea y la resinosa, y por tanto dos fluidos.
Mientras, Benjamín Franklin planteó otro tipo de explicación: no había
dos fluidos, sino dos tipos de electricidad, una positiva (vítrea) y otra
negativa (resinosa): «Un cuerpo está “positivamente” cargado cuando contiene
más de su cantidad “normal” de fluido eléctrico, y está electrificado
“negativamente” cuando tiene menos», explicaba Priestley en su History
of Electricity. Por supuesto, un cuerpo en estado neutro no tenía ni
exceso ni defecto de fluido eléctrico. Este caso, según la teoría de los dos
fluidos, se explicaba porque los dos fluidos contrapuestos, el vítreo y el
resinoso, se encontraban en la misma proporción y cuando se electrificaba era
porque se separaban uno del otro.
Cavendish, como el resto de sus colegas británicos, era partidario de la
teoría de Franklin, mientras que el francés Charles- Augustin de Coulomb
(1736-1806)—que pasaría a la historia por la ley electrostática que lleva su
nombre— lo era de la de los dos fluidos. No había forma de decidir cuál de las
dos teorías era la correcta, así que es muy probable que Cavendish se decantara
por la de Franklin no solo porque era la que apoyaba el resto de sus colegas,
sino porque era más fácil de tratar matemáticamente. De hecho, hubo que esperar
unos cuantos años para que apareciera una teoría matemática coherente para la
teoría de los dos fluidos, que fue desarrollada por el gran Siméon Denis
Poisson.
Cavendish dedicó varios años a esta nueva fuerza de la naturaleza. Le
fascinaba hasta tal punto que se planteó escribir un libro sobre dicha
cuestión, tomando como modelo los Principia de Newton.
Desafortunadamente, nunca lo hizo.
§. Una teoría eléctrica
Lo que sí escribió fue Thoughts Conceming Electricity, obra
en la que discute los fenómenos de la repulsión y atracción electrostáticas, el
comportamiento de los condensadores y la inducción. No sabemos la fecha exacta
en la que lo redactó porque nunca lo publicó ni aparece referencia alguna al
año entre sus páginas, pero sí podemos aventurar que no lo hizo antes de 1767,
pues menciona el libro de Priestley publicado ese mismo año. Más que un libro
es un conjunto de notas que, como no podía ser de otro modo, contiene mucho
material interesante. Por ejemplo, Cavendish afirmaba que:
La electricidad parece estar ocasionada por cierto fluido elástico
intercalado entre las partículas de los cuerpos y quizá también rodeándolos,
como una atmósfera. Si es así, parece que se extiende a una distancia
imperceptible de ellos, aunque su poder atractivo y repulsivo alcanza una
distancia considerable.
Igualmente, en la introducción hace alusión a un nuevo concepto,
la compresión:
Si tenemos cualquier número de cuerpos que conducen la electricidad con
libertad para conectarse entre sí, es sencillo ver que el fluido eléctrico debe
estar igualmente comprimido en todos ellos, porque si no lo estuviera se
movería de los cuerpos donde está más comprimido a aquellos en los que no lo
esté, hasta que la comprensión se iguale en todos.
Para el padre de la teoría electromagnética, James Clerk Maxwell, que
recopiló y editó los manuscritos no publicados de Cavendish sobre electricidad,
era exactamente nuestro concepto de potencial eléctrico.
Cavendish usó los términos positivo y negativo de Franklin, pero les dio
mi significado diferente, asociándolos no a la cantidad de electricidad sino a
su concepto de compresión: «Cuando el fluido eléctrico de cualquier cuerpo está
más comprimido que en su estado natural, diré que ese cuerpo está cargado
positivamente; cuando esté menos comprimido, diré cargado negativamente». A
continuación introdujo otros dos términos contrapuestos: «Cuando cualquier
cuerpo contenga más fluido eléctrico que en su estado natural lo llamaré
sobrecargado; cuando contenga menos, lo llamaré infracargado».
Cavendish había puesto las bases para su siguiente artículo, esta vez
publicado en la revista de la Royal Society en 1771: « An attempt to
explain some of the principal Phenomena of Electricity by means of an elastic
Fluid ». Era un artículo diferente a los que ya había escrito. Esta
vez la mitad del mismo estaba dedicado a consideraciones teóricas. De hecho, al
comienzo del artículo deja muy claras sus intenciones: examinar «de forma
estrictamente matemática» adonde le llevan sus hipótesis. La metodología empleada
consistía en realizar una serie de razonamientos deductivos cuyas conclusiones
comprobaría mediante experimentos adecuados.
Capacidad eléctrica
Uno de los temas a los que Cavendish dedicó más tiempo fue la medida de
la capacidad de los conductores, algo que se llevaba experimentando desde hacía
veinte años, pero cuyos resultados no pasaban de ser meramente descriptivos. Se
sabía que la capacidad de un conductor dependía de múltiples factores, como por
ejemplo la presencia de otros conductores en el entorno. Cavendish se dispuso a
obtener resultados cuantitativos y para ello dio una definición precisa de lo
que era la capacidad electrostática. Gran parte de su trabajo consistió en
encontrar el valor de la carga de cuerpos de distintas formas en relación a un
cuerpo patrón, una esfera de 12,1 pulgadas de diámetro. Usaba la
expresión pulgadas de electricidad para establecer la
capacidad en términos de una esfera que tuviera el radio de esas pulgadas.
También construyó condensadores de capacidad variable, y demostró
matemáticamente cómo la capacidad de un condensador podía calcularse en
términos de una esfera de tamaño conocido. De hecho, todas sus mediciones
estaban referidas a su esfera de referencia de 12,1 pulgadas.
Sin embargo, hay algo diferente en el artículo: es esencialmente teórico
y las referencias que hace a los experimentos son vagas, sin el detalle
acostumbrado, ¿Por qué? Su intención era detallarlos en un artículo posterior
que nunca escribió.
Entonces ¿cuál era la teoría eléctrica de Cavendish? Estaba inspirada en
el trabajo que publicó en 1756 el alemán Franz Aepinus, Tentamen
Theoriae Electricitatis et Magnetismi, como él mismo reconoció en su
artículo, aunque añadía que la había mejorado hasta plantearla de una forma más
rigurosa. Y concluía con estas curiosas palabras: «Como he llevado esta teoría
más lejos de lo que él ha hecho [...] espero que la Sociedad no piense que este
artículo es indigno de ser aceptado». Dicho esto, comenzó definiendo lo que
entendía por electricidad: «Hay una sustancia, a la que llamo fluido
eléctrico, cuyas partículas se repelen entre sí y atraen a las del
resto de la materia con una fuerza inversamente proporcional a una potencia que
es inferior al cubo de la distancia». En definitiva, para Cavendish las
partículas con las que está hecha toda la materia (era atomista como Newton) se
repelen entre sí, al igual que lo hacen las que componen el fluido eléctrico,
pero unas y otras se atraen con una fuerza (y esto es lo importante) que es
inversamente proporcional, como mucho, al cubo de la distancia que las separa.
Este párrafo nos revela tres cosas muy importantes. La primera es que
Cavendish entendía el fluido eléctrico como una materia diferente a la que
estamos acostumbrados a ver: «Es solo otro tipo de materia, y con toda
probabilidad el peso del fluido eléctrico es una pequeña proporción del peso de
la materia». Aquí tenemos la segunda: para Cavendish el fluido eléctrico no era
un imponderable, sino que tema un peso que se podía medir. Y la tercera, y más
importante, era que la fuerza con la que se atraen o repelen dos cargas es una
potencia de la distancia, y esa potencia no podía ser mayor de tres.
§. El inverso del cuadrado de la distancia
A esta conclusión, de manera independiente, ya habían llegado otros dos
investigadores, Priestley, en 1767, y Robison, en 1769. Aunque, más bien,
deberíamos decir que había sido intuida, pues ninguno de sus experimentos fue
decisivo. Priestley había encontrado que al electrificar un bote de estaño y
suspender en su interior un par de bolitas de médula de saúco, estas no se
separaban. Enseguida se dio cuenta de la importancia de este hecho y señaló:
Quizá no podamos inferir de este experimento que la atracción eléctrica
esté sujeta a las mismas leyes que la gravitación, esto es, de acuerdo al
cuadrado de la distancia, pero se ha demostrado que si la Tierra tuviera forma
de cascarón esférico un cuerpo colocado en su interior no sería atraído más por
una parte que por otra.
Priestley sabía que una fuerza que depende del inverso del cuadrado de
la distancia, como la gravedad, no afecta a un objeto colocado en el interior
de una cáscara de forma esférica. Si pasaba lo mismo con la electricidad, es
que terna la misma expresión matemática. Por su parte, el escocés John Robison
había encontrado, por medición directa, que la repulsión (o atracción)
electrostática variaba de acuerdo al 2,06 de la distancia, lo que le llevó a la
conclusión de que el valor real debía ser «razón inversa duplicada».
Cavendish decidió probar esta suposición de la manera más rigurosa
posible. Para ello, usó el método de fluxiones de Newton, que había aprendido
seguramente en sus tiempos de estudiante en Cambridge (una variante del actual
cálculo diferencial e integral), para demostrar que en una esfera hueca
cargada, únicamente en el caso de que la influencia eléctrica fuera con una
potencia inferior al inverso del cubo de la distancia, el exceso de fluido
eléctrico se encontraría en la superficie de esa esfera y dentro de ella no
habría fuerza eléctrica alguna Dicho esto, debía demostrar experimentalmente
que era así. Para ello diseñó un ingenioso experimento al que llamó «el
experimento del globo y los hemisferios». Sorprendentemente no hizo mención
alguna al mismo en su artículo de 1771, aunque lo describió con profusión de
detalles en sus notas. De este modo, el descubrimiento de la ley de atracción
electrostática recayó en el francés Charles-Augustin de Coulomb catorce años
más tarde (figura 2).
Cavendish descubrió antes que el francés Coulomb la ley que lleva su nombre.
Gobierna la atracción de cargas de distinto signo y la repulsión de cargas de
igual signo. Como puede verse, su formulación es totalmente similar a la de la
fuerza de la gravedad dada por Newton, pero sustituyendo la masa por las cargas
(con su signo).
El razonamiento de Cavendish fue el siguiente: si suponemos que no hay
fuerza eléctrica dentro de un conductor, la ley de atracción electrostática no
puede ser otra que la del inverso del cuadrado de la distancia. Si mediante un
experimento demostramos lo primero, lo segundo queda probado por añadidura. Del
mismo modo, como había demostrado matemáticamente que si la ley fuera diferente
al inverso del cuadrado, entonces la electricidad no se mantendría en
equilibrio en la superficie del conductor, si demostraba experimentalmente que
«el fluido eléctrico se queda en la superficie», la ley quedaba demostrada.
Para ello, construyó una esfera conductora de 12,1 pulgadas (30,73 cm)
de diámetro con un eje de cristal que cubrió con una capa de cera para aislarlo
de la electricidad lo mejor posible. Después construyó con cartón dos
hemisferios huecos de 13,3 pulgadas (33,78 cm) y 1/20 de pulgada (0,13 cm) de
grosor, y a continuación colocó la esfera dentro a 4/10 de pulgada (1 cm) de la
superficie interior de los hemisferios, que encajó lo más exactamente posible
para que formaran una esfera.
De esta manera se aseguró de que no hubiera comunicación entre ambas
esferas y no pudiera pasar la electricidad de una a otra. A continuación, unió
con un cable conductor la esfera interior a uno de los hemisferios, de tal
forma que, por medio de un fino hilo de seda, podía moverlo para abrir y cerrar
el circuito.
Terminado tan complejo aparato, y después de numerosas comprobaciones de
que todo funcionaba a la perfección, Cavendish comenzó su experimento en
diciembre de 1772. Electrificó los hemisferios con el lado positivo de una
botella de Leiden:
[...] retirado el cable (de conexión a la botella), inmediatamente quité
el cable que comunicaba el globo interior con el exterior mediante el lulo de
seda, de modo que no se pudiera descargar electricidad ni del globo ni de los
hemisferios. Al instante separé los dos hemisferios, teniendo cuidado de que no
tocaran el globo interior, y coloqué un par de pequeñas bolas de médula de
saúco suspendidas por dos hilos de lino al globo interior, para ver si estaba
sobre o infracargado.
Las bolitas no se separaron, lo que significaba que el globo interior no
se había cargado, en perfecto acuerdo con la ley del inverso del cuadrado de la
distancia. Así mismo, debía establecer la sensibilidad de su aparato cuando
estaba cargado. Para ello conectó la botella de Leiden a la esfera interior y
fue reduciendo la carga de la botella hasta que no percibió movimiento alguno
en las bolitas de saúco: esto sucedió cuando la botella estaba cargada a 1/60
de su carga máxima Ya conocía el límite inferior experimental de detección de
electricidad de las bolitas. Gracias a esta calibración, Cavendish supo que al
unir ambas esferas con el hilo conductor y no percibir separación alguna entre
la bolitas significaba que «la cantidad de fluido en exceso alojada en el globo
interior debe ser menos de 1/60 de la que está alojada en el globo exterior;
luego no hay razón para pensar que el globo interior está sobrecargado». ¿Qué
significaba esto en términos de una ley de atracción electrostática? Teniendo
en cuenta las desviaciones experimentales Cavendish concluyó que:
La atracción y repulsión eléctrica debe ser inversamente proporcional a
la distancia elevada a una determinada potencia que esté entre 2+1/50 y 2-1/50,
por lo que no hay ninguna razón para pensar que no sea otra que el inverso del
cuadrado de la distancia.
Cavendish siguió experimentando con el dispositivo durante el año
siguiente y confirmó sus resultados anteriores. Después, diseñó otro
experimento para «ver si la fuerza con la que dos cuerpos se repelen va con el
cuadrado del fluido en exceso». La idea era que si colocaba dos cuerpos
conectados a una botella de Leiden de la que modificaba solo la
electrificación, dejando el resto de las variables sin alterar (como la
distancia entre los cuerpos), la fuerza con la que interaccionarían debería ir
con el cuadrado del fluido en exceso de la botella de Leiden, o dicho en
términos modernos, con el cuadrado de la carga de dichos cuerpos. En este
experimento Cavendish se enfrentó a dos situaciones críticas. Por un lado,
medir el grado de electrificación (o sea, la carga eléctrica). Cavendish lo
hizo mediante un electrómetro consistente en un par de pajitas de trigo a las
que había unido unas bolas de corcho en el extremo inferior y finos alfileres
de acero en el extremo superior, y estaban sujetas a un plato de latón. Cuando
el plato se electrificaba, las pajitas se separaban, de forma que midiendo el
ángulo de .separación podía calcular el grado de electrificación. Por otro
lado, debía medir la fuerza eléctrica de la manera más precisa posible. Para
ello utilizó un par de electrómetros, uno de ellos con unos hilos unidos a cada
una de las pajitas con el fin de añadirles un peso extra, y dos botellas de
Leiden cuya capacidad fuera la misma. Lo que observó fue que para obtener la
misma separación entre las pajitas en los dos electrómetros, el que no tenía
los hilos tenía que estar cargado con la mitad de la capacidad de la botella de
Leiden que estaba unida al otro electrómetro. Sabiendo el peso de las pajitas
de ambos electrómetros y la situación de sus centros de gravedad, Cavendish
concluyó que la relación de fuerzas entre los dos aparatos era de 3,9 a 1,
luego la relación de la cantidad de fluido eléctrico entre ambos debía ser de
3,9 a 1, «que es muy próximo al cuadrado de la cantidad del fluido en exceso.
El experimento está en buen concierto con la teoría».
De este modo, la ley que rige la interacción entre cargas eléctricas
estaba totalmente formulada: inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia y directamente proporcional al producto de las cargas. En el caso
particular de Cavendish, las dos partes del electrómetro estaban cargadas por
igual, por eso el resultado de su experimento fue el cuadrado de la carga
utilizada. Sin embargo, al no publicar tan magnífico resultado, la historia
acabó concediéndole el crédito de su descubrimiento al francés Charles-
Augustin de Coulomb, que la redescubrió en 1785, catorce años más tarde, usando
una balanza de torsión, un instrumento ideado por el geólogo británico John
Michell en 1768. Instrumento que, mejorado, utilizaría Cavendish en el
experimento que años después le hizo ocupar su lugar en la historia de la
ciencia.
§. El pez torpedo
El segundo y último artículo que publicó sobre electricidad lo leyó el
18 de enero de 1775 y fue publicado al año siguiente. Bajo el título de « An
Account of some Attemps to imitte the Effects of the Torpedo by
Electricity », tema que ver con los peces que utilizaban descargas
eléctricas para defenderse, aunque por aquel entonces la comunidad científica
estaba dividida: no sabían si realmente se trataba de electricidad.
Batería de botellas de Leiden que usó Cavendish en sus experimentos para
aumentar la cantidad de electricidad disponible.
Imitar los efectos del pez torpedo exigía una gran cantidad de
electricidad. Para ello dispuso 49 botellas de Leiden dispuestas a lo largo de
siete filas, de tal modo que podía poner en funcionamiento cualquier número de
filas cuando lo necesitara. Para darnos cuenta de lo laborioso del montaje,
veamos cómo determinó la capacidad de esta megabatería.
Primero electrificó una de las filas hasta un cierto grado, que
determinaba con el electrómetro; después transfirió la carga a una placa
recubierta de metal hasta que la capacidad de la fila se redujo a la mitad.
Lámina que acompaña el artículo sobre el pez torpedo, en la que se puede
apreciar el ingenio de Henry para imitar en lo posible la estructura y los
hábitats de este animal.
Hágase esto de once a doce veces, y seremos conscientes del trabajo que
solo este paso previo conllevaba. Esta era la batería que iba a alimentar a su
torpedo artificial, el aparato más ingenioso que jamás construyó Cavendish. La
parte principal era una pieza de madera con forma parecida a un banjo que
simulaba la forma del pez. A ella añadió, en lo que sería el mástil del banjo,
un tubo de cristal por dentro del cual corría un hilo conductor. El extremo del
lulo que iba a dar a la «caja» estaba soldado a un trozo muy fino de peltre, lo
que imitaba la capa superficial superior de los órganos eléctricos del pez. El
otro lado estaba soldado a otro trozo de peltre que simulaba la superficie
inferior de esos órganos y todo el conjunto estaba cubierto por un trozo de
cuero de oveja.
Ahora solo le quedaba simular las condiciones marinas. Lo sumergió en un
balde de madera lleno de agua salada con uno de los hilos unido a la parte
negativa de su batería de Leiden, que se descargaba al tocar el polo positivo
con el otro hilo. Cavendish observó «una enorme desproporción» entre la
intensidad de la descarga en el agua y en el aire. A continuación construyó un
segundo torpedo, idéntico al primero pero sustituyendo la madera por piel de
zapato. Su idea era que, una vez sumergido en el agua, como el cuero conduce
mejor la electricidad que la madera, la diferencia entre descargas debería ser
menor. ¿Cómo estimaba la intensidad de las descargas? ¡Sujetando los cables con
sus propias manos! Tras recibir descargas de ambos modelos de torpedos en las
dos situaciones posibles, en agua salada y en el aire, concluyó: «El verdadero
torpedo es peor conductor de la electricidad que otros animales, y el cuerpo
humano es, al menos, tan bueno si no mucho mejor que el torpedo». ¿Cómo llegó a
esta conclusión? Porque para dar la misma descarga «el torpedo requiere una
mayor cantidad de carga, ya sea en el agua o fuera de ella».
Cavendish realizó una gran cantidad de experimentos, muy completos y en
diferentes situaciones, que reproducían las condiciones de vida del pez: en
agua salada, en una cama de arena, sobre una cesta de mimbre (a veces era
capturado por los pescadores)... En cada uno de estos escenarios era él quien
estimaba la intensidad de las descargas; todo ello destinado a probar que las
descargas del pez torpedo eran, efectivamente, eléctricas. El sábado 27 de mayo
de 1775 Cavendish lo demostró ante cinco personas, cinco privilegiados: el
anatomista John Hunter, Joseph Priestley, el inventor del electrómetro de
descarga Timothhy Lane, el constructor de instrumentos científicos Edward Naime
y un escéptico de la hipótesis eléctrica del pez torpedo, Thomas Ronayne. Todos
ellos recibieron, en sus propias manos, las descargas del torpedo de Cavendish
y, como dijera Maxwell tiempo después: «Probablemente aprendieran bastante
sobre la electricidad». Ya solo le quedaba demostrar que no era necesario que
las descargas del pez torpedo fueran acompañadas por destellos de luz. Para
ello escogió su torpedo de madera por mera economía eléctrica: solo tenía que
cargar a poco más de un tercio su batería para recibir la misma intensidad de
descarga que con el pez de piel. O dicho de otra forma, para recibir el mismo
calambrazo con el de madera necesitaba solo una fila de botellas de Leiden,
mientras que con el de cuero necesitaba seis filas.
Con todos sus experimentos Cavendish se convenció de que había
proporcionado las pruebas necesarias para demostrar el carácter eléctrico del
torpedo, «pero hacer una imitación completa hubiera requerido una batería más
grande que la mía». Estaba en lo cierto: su artículo fue alabado hasta varios
años después. Y todo ello, debemos recordar, sin utilizar una pila voltaica,
que no sería inventada hasta veinticinco años más tarde, hacia 1800.
Capítulo 6
Creando agua
Para los griegos el agua era uno de los cuatro elementos fundamentales
del universo. Con el paso de los siglos, esta idea se fue manteniendo en la
mente de muchos filósofos y científicos. De hecho, Henry Cavendish, que
sintetizó por primera vez esta sustancia a partir de sus constituyentes, siguió
creyendo que el agua era elemental. Y esta es una de las lecciones más
dramáticas de la ciencia: hacer bien un experimento no te lleva a interpretar
bien lo que ha sucedido.
Lord Charles Cavendish fue un hombre que tuvo una salud de hierro toda
su vida. Solo sufrió de la enfermedad de los nobles, la gota, pero no impidió
que cumpliera con sus obligaciones diarias. No se sabe exactamente el día de su
muerte, a los setenta y nueve años de edad, solo que fue alrededor del 28 de
abril de 1783. El titular del obituario que apareció en el Gentleman’s
Magazine lo recordaba como el tío del duque de Devonshire, es decir,
difícil saber a quién se refería. El periodista no debía andar muy fino porque
escribió que había fallecido con cerca de noventa años, pero aceitó al
calificarlo de un «filósofo excelente». A pesar de ser un hombre rico, su
testamento era muy breve. No lo había cambiado desde hacía treinta años: dejaba
4 000 libras a su hijo Frederick y 1000 a obras de caridad. A su lujo Henry le
dejaba todo lo demás, que incluía propiedades, valores bancarios y una herencia
en forma de propiedades que había heredado hacía unos años tras la muerte de
tres familiares.
Algún tiempo después, probablemente tras reponerse de la terrible
pérdida, Henry hizo inventario de todos los papeles que había en la casa y los
clasificó como «Papeles de Padre» y «Mío». Los guardó todos bajo llave en un
anuario de nogal. Por desgracia, los correspondientes a lord Charles no se han
conservado: las cartas de su esposa y sus familiares, sus mediciones
meteorológicas, el diseño de sus experimentos, sus artículos matemáticos, los
dedicados a instrumentos científicos de todo tipo, sus poemas y sus estudios de
la genealogía familiar... Los únicos que han sobrevivido son los referentes a
asuntos económicos: testamentos, títulos de propiedad, rentas y su certificado
de matrimonio.
Tras la muerte de su padre hubo un pequeño y casi imperceptible cambio
de protocolo. Desde entonces el nombre de Henry Cavendish no volvería a
aparecer precedido por Hon. en sus publicaciones en la revista
de la Sociedad. De hecho, Henry no tenía derecho a llevar el título de
«Honorable», que solo podían usar los hijos de condes, vizcondes y barones. Esa
deferencia, al morir su padre, desapareció. Desde 1783 firmó sus artículos y
cartas como Henry Cavendish Esq. (de Esquive, un título que en
la época medieval significaba aprendiz de caballero) o simplemente Henry
Cavendish.
Sobre lo que significó la pérdida de su padre solo podemos especular. Lo
único que sabemos es que tras el fallecimiento a finales de abril, Henry faltó
las dos semanas siguientes a su cena en el Royal Society Club. Podemos suponer
que tuvo que ser un fuerte golpe: fue su padre quien le introdujo en la
ciencia, con el que hizo sus primeros experimentos, con quien hizo la primera
recomendación de un nuevo fellow para la Royal Society; fue en
la casa de su padre donde había estado haciendo sus experimentos, entre ellos
el que fue merecedor de la medalla Copley; fue su padre quien le introdujo en
el mundo cercano al Museo Británico; y en su trabajo para la Royal Society y el
Museo Británico fue tan diligente como su padre. Por sus acciones podemos decir
que su padre fue un ejemplo para él.
Por desgracia, la vida de lord Charles fue un valle de lágrimas: perdió
a su mujer antes de cumplir los treinta años, dejándolo con dos hijos pequeños
a su cuidado; cuando su hijo pequeño todavía no había cumplido los veinte,
sufrió un terrible accidente que le dañó el cerebro de tal manera que tuvo que
depender de su padre permanentemente; y tampoco pudo escapársele la timidez
rayana en lo patológico de su hijo mayor. No resulta alocado suponer que lord
Charles tuteló a su hijo Henry hasta que se convenció de que podía
desenvolverse solo en el mundo. Hasta entonces, le dio una educación adecuada,
un lugar donde vivir y trabajar, y la oportunidad de conocer a personas con
gusto y devoción por la ciencia. Fuera como fuese, es obligado reconocer que
como padre hizo las cosas bien. Y seguramente murió con la satisfacción de ver
que su hijo Henry se había labrado una excelente reputación en aquello que más
amaba: la ciencia.
§. Muerte al flogisto
En 1782 el profesor de filosofía natural de la Universidad de Edimburgo
John Playfair escribió en su diario tras una visita a la ciudad del Támesis:
«La química es el último grito en Londres». Y no era para menos; había
demasiados cabos sueltos.
Una de las cosas que los químicos no podían explicar era por qué al
quemar un cuerpo sólido unas veces se producía anhídrido carbónico —aire fijo—
y otras oxígeno —aire desflogistizado—. También se conocían muchos ácidos, pero
no se sabía de qué estaban compuestos y se creía, como antes con los gases, que
eran distintas modificaciones de un ácido fundamental. Había tanta confusión
que proliferaron multitud de teorías, casi todas ellas con un marcado
componente místico. Por poner un símil, los químicos disponían de todas las
cartas de la baraja y podían usarlas como mejor quisieran, pero nadie sabía
cómo se jugaba con ellas.
En estos momentos de anarquía apareció Antoine Lavoisier. Ya en 1772,
cuando tenía veintiocho años, había repasado todos los estudios realizados con
gases y llegado a la conclusión de que solo eran eslabones aislados de una
cadena. Para engarzarlos había que diseñar nuevos experimentos que
proporcionasen los puntos de enlace necesarios. Así que decidió elaborar un
detallado plan de estudio de los gases que se liberaban de las sustancias y que
se combinaban con ellas. Quemó o calcinó todo lo que cayó en sus manos, incluso
compró un diamante que quemó concentrando el calor del Sol con una gran lupa.
En todos los casos se ganaba peso tras el proceso.
La idea del flogisto era algo que le repugnaba y le parecía mucho más
aceptable la solución propuesta por Boyle: partículas ígneas que se aferraban a
las cenizas.
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794)
Hijo de un abogado muy bien situado, su educación fue excelente. Con su
título de Derecho bajo el brazo, estudió diversas ciencias y decidió que le
gustaban más que las leyes.
La importancia de las mediciones
Lavoisier no era uno de esos hombres particularmente habilidosos en el
laboratorio, pero era consciente de que una buena ciencia dependía de la
exactitud en las medidas. Sus investigaciones se caracterizaron por el cuidado
en las pesadas, el detalle en las mediciones y la minuciosidad en las notas. Su
obra cumbre, Tratado elemental de química, apareció el año de
la Revolución francesa. La locura política inundó Europa y muchos sufrieron las
consecuencias. Francia acabó con los conservadores; Inglaterra, con los
radicales. En el caso de Lavoisier, ser recaudador general, emblema de la
opresión del antiguo régimen, era mérito suficiente para tener reservado un
papel destacado en la plaza de la guillotina. A pesar de haber colaborado
activamente con los revolucionarios, en 1792 se vio forzado a abandonar su
laboratorio. Pocos meses después fue detenido. El 2 de mayo de 1794
guillotinaban al mejor científico de Francia. El gran astrónomo Lagrange
sentenciaría tiempo después: «Bastó un momento para cercenar su cabeza y cien
años probablemente no serán suficientes para dar otra igual». A su lado, la
muerte de un rey apenas fue nada.
Solo el francés Jean Rey, en 16-30 y nadando a contracorriente, lo había
explicado como aire que se mezclaba con las cenizas y se adhería a las
partículas más pequeñas. Lavoisier aclaró la cuestión sin dejar lugar a dudas:
calentando estaño en un crisol herméticamente cerrado no midió ningún aumento
de peso. Rey tenía razón: el peso que ganaba el estaño lo perdía el aire. Junto
con Lomonósov, elevó a la categoría de principio lo que Priestley, Black y
otros daban por cierto, la conservación de la materia: en las reacciones
químicas la materia solo puede transformarse, pero no crearse ni destruirse.
Priestley se enteró de los experimentos de Lavoisier y viajó a París en
1774. El francés enseguida se dio cuenta de la importancia del aire
desflogistizado descubierto por el clérigo inglés, y de vuelta al
laboratorio demostró que al quemar carbón vegetal solo se consumía parte del
aire y el remanente no permitía la combustión (quizá en la calidad de sus
experimentos tuviera algo que ver que, tras ser nombrado miembro del Comité de
la Pólvora, tema acceso al Arsenal, en aquel momento el mejor laboratorio químico
del mundo).
A esa sustancia de Priestley él la bautizó con el nombre de le
principe oxygéne, el productor de ácidos: el oxígeno. La parte inerte del
aire la llamó azote, literalmente sin vida; era el
nitrógeno. Lavoisier trató de atribuirse el mérito del descubrimiento
arrebatándoselo a Priestley, aunque no deja de ser cierto que fue el francés
quien se percató de su importancia y el que supo expresar todas sus
implicaciones, publicadas en su famoso artículo de 1775 «Sobre la naturaleza
del principio que se combina con los metales en la calcinación y aumenta el
peso de los mismos». Muy pronto se te ocurrió la idea de que el aire fijo de
Black era un compuesto de carbón más su principio oxígeno, esa «parte del aire
eminentemente respirable».
En 1783 lanzó un ataque en toda regla contra el flogisto. Demostró que
la reducción de un calx —metal calcinado, esto es, un óxido—
con carbón podía explicarse sin necesidad de imaginarse al flogisto pasando de
uno a otro como un fantasma. En Francia, los médicos y farmacéuticos se
alinearon con Lavoisier, pero los químicos siguieron aferrados a sus viejas
concepciones. En Inglaterra, Priestley, un enamorado del flogisto, lo defendió
con uñas y dientes, publicando un compendio con todas sus objeciones: Doctrina
del flogisto establecida y refutación de la composición del agua (1800),
cuando ya había muerto Lavoisier. De todas formas, las ingeniosas
argumentaciones que había ido desgranando Priestley a lo largo del tiempo
obligaron al francés a revisar y rehacer sus ideas de forma más eficaz, con lo
que colocó definitivamente la lápida en la tumba del flogisto. Al final, Black,
que inicialmente había defendido vigorosamente el flogisto, pronto se retiró de
la batalla y aceptó las ideas de Lavoisier y Cavendish.
§. El regreso de la química
Este era el entorno en el que se encontraba la ciencia cuando Cavendish
volvió a su primer amor. El 15 de enero de 1784 leía un artículo en la Royal
Society titulado «Experiments on air», que publicó en la revista tiempo
después, como solía ser la norma. Había empezado en 1778 sus nuevos estudios
del aire (que recogía en diversos jardines privados de la ciudad, incluido el
suyo propio) y los terminaría definitivamente en 1786. ¿Su objetivo? Él mismo
lo decía en el primer párrafo de su artículo:
Los siguientes experimentos se han hecho principalmente con la vista
puesta en encontrar la causa de la conocida disminución que el aire común sufre
cuando es desflogistizado por cualquier proceso, y descubrir en qué se
convierte el aire así perdido o condensado.
Y añadía que no solo lo había conseguido, sino que también arrojaban
«luz sobre la constitución del aire desflogistizado». ¿Tendría algo que ver el
aire fijo en todo esto? Tras numerosos fallos a la hora de detectar aire fijo
cuando el aire común era «flogistizado» por diferentes métodos, como su
combustión en presencia de azufre o fósforo, Cavendish concluyó que «la
disminución de aire común no es debida a que se genere o se
separe aire fijo de él».
Resolvió entonces que podría encontrar una solución a este problema si
confirmaba cierto experimento aleatorio, como Priestley lo había
llamado. Consistía en hacer explotar, utilizando descargas eléctricas, aire
inflamable (hidrógeno) en presencia de aire común, por un lado, y aire
desflogistizado (oxígeno) por otro.
Cuba neumática, también llamada colector de gases, y equipamiento diverso
que Joseph Priestley utilizaba para realizar experimentos con diferentes «tipos
de aire».
En el experimento original, Priestley vio cómo se empañaba la retorta
tras la explosión, pero el científico no le prestó atención. Curiosamente, en
1776 el francés Pierre Macquer, que se había hecho famoso por su Dictionnaire
de chymie una década atrás, había inaugurado esta tradición de ignorar
la formación de rocío durante la combustión de hidrógeno en presencia de aire.
Un amigo y compañero de experimentos de Priestley, un conferenciante del
que sabemos muy poco llamado John Warltire, también repitió esta reacción y,
además de seguir la tradición, también observó que se generaba calor y luz y se
producía una pérdida de peso.
Laboratorio de Antoine Lavoisier, que en su momento fue el mejor equipado
del mundo para la realización de experimentos químicos.
Warltire sugirió que habría que repetir este experimento para comprobar
si el calor tenía peso... si es que lo tenía. Warltire, al igual que Priestley,
confirmó que se formaba rocío en la vasija, pero, como Priestley, no le dio
importancia: la aparición de agua era muy común en el transcurso de la mayoría
de los experimentos. Cavendish hizo caso a la recomendación de Warltire y se
puso manos a la obra. No sabemos cuándo lo realizó, pero sí que fue en una
fecha anterior al 18 de abril de 1781. Cavendish preparó una amplia campaña de
experimentos en los que repetía la reacción utilizando diferentes cantidades de
los gases en juego para así establecer las condiciones óptimas de trabajo. Al
final concluyó:
Del cuarto experimento se deduce que 423 medidas de aire inflamable son
suficientes para flogistizar 1000 de aire común; y que el volumen principal del
aire remanente tras la explosión es poco más que cuatro quintos del aire común
empleado [...]. Podemos concluir que cuando se mezclan en esta proporción y
explotan, casi todo el gas inflamable, y cerca de una quinta parte del aire
común, pierden su elasticidad y se condensan cubriendo el cristal.
Cavendish confirmó la producción de calor y de agua, pero no midió
ninguna pérdida de peso. Esto último no debió sorprenderle, porque para él el
calor era un movimiento de la materia, no una sustancia. Y como encontró rocío,
tampoco le sorprendió la aparición de calor, pues sabía que el paso de gas a
líquido siempre lo generaba: lo que aquí tema era un simple cambio de estado.
Pero no era así: había sintetizado agua. Es más, unas sencillas cuentas nos dan
la proporción de hidrógeno y oxígeno que intervienen en la reacción. Tiempo
atrás Cavendish había establecido que la proporción de oxígeno en la atmósfera
era del 20,8%, luego los volúmenes de combinación del hidrógeno y el oxígeno
que reaccionaron fueron 423/208, esto es, muy cercano a 2,03/1. Un resultado
excepcional teniendo en cuenta el instrumental de la época.
El siguiente paso de Cavendish fue, obviamente, repetir este experimento
pero a lo grande. Para ello preparó un aparato donde era capaz de hacer
reaccionar 500000 medidas de aire inflamable con dos veces y media la cantidad
de aire común. Los dos gases eran conducidos separadamente a un gran cilindro
de cristal que servía de cámara de combustión, de tal forma que se les podía
hacer arder sin riesgo de una explosión.
Fueron quemados con una vela. De este modo más de 135 granos de agua
condensaron en el cilindro, que no tenía ni olor, ni sabor y no dejaba un
sedimento observable al evaporarse por completo; parece agua pura.
¿De dónde venía esa agua? ¿Era producto de algún tipo de contaminación?
Con la mosca detrás de la oreja, realizó de nuevo el experimento con mucho más
cuidado, evitando que se introdujera la más mínima contaminación. El hidrógeno
lo obtenía de diferentes fuentes: cinc, hierro, una dilución de ácido
sulfúrico..., y lo mismo hizo con el oxígeno. El resultado de esta nueva tanda
de experimentos fue que el agua resultante era particularmente ácida, sobre
todo cuando el oxígeno estaba en exceso. En uno de ellos apuntó: «El líquido en
la vasija, que pesa alrededor de 30 granos, es sensiblemente ácido al gusto;
por saturación con un álcali y subsiguiente evaporación [...] se deduce que es
agua con una pequeña cantidad de ácido nitroso».
La sustancia más extraordinaria del universo
El agua es una sustancia absolutamente singular, con extraordinarias
propiedades producto de su estructura (dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno
dispuestos en un ángulo de casi 105° con el oxígeno en el centro). Por ejemplo,
sus extraños puntos de fusión y ebullición. El agua debería ser gaseosa a
temperatura ambiente, como su molécula hermana, el H2S. Es líquida
porque los electrones son atraídos con más fuerza por los ocho protones del
oxigeno que componen su núcleo que por el pobre y solitario protón del
hidrógeno. De este modo, el oxígeno queda con una carga ligeramente negativa y
el hidrógeno con una carga ligeramente positiva: es lo que en química se llama
una molécula polar.
El agua posee unas extraordinarias propiedades producto de su estructura:
dos átomos de hidrógeno y uno de oxigeno dispuestos en un ángulo de casi 105°,
con el oxígeno en el centro. Es esta disposición la que la convierte en algo
casi único.
Debido a esto, el hidrógeno de una molécula puede atraer al oxígeno de
otra, provocando la aparición de una unión entre ambas que recibe el nombre
de enlace por puentes de hidrógeno, que describió el premio
Nobel de Química Linus Pauling en su libro de 1939 La naturaleza del
enlace químico. Este enlace es el responsable de que el agua se
mantenga líquida en un amplio rango de temperaturas, de los O a los 100 °C, y
posea una peculiar propiedad que impide que ciertos insectos se hundan bajo la
superficie de un estanque.
Tensión superficial
Si llenamos un vaso con agua hasta el borde y colocamos con mucho
cuidado una aguja sobre su superficie podremos comprobar que, milagrosamente,
esta no se hunde. No se trata realmente de un milagro, sino de un ejemplo
diáfano de lo que se denomina tensión superficial. En el
interior del vaso, una molécula de agua está completamente rodeada por otras
moléculas y unidas entre sí por puentes de hidrógeno, que podemos imaginar como
muelles. En la superficie, esa molécula no tiene ninguna por encima, pero sí a
su lado y debajo. Si tiramos de ella hacia arriba, los «muelles» entran en
acción tirando hacia abajo. Del mismo modo, al colocar la aguja empujamos las
moléculas de agua al fondo y las moléculas adyacentes las empujan hacia arriba
para restaurarlas a su posición inicial. Por supuesto, estas fuerzas son
débiles, pero un simple aumento de su intensidad en un 2% haría imposible que
nos pudiéramos meter en la piscina. La tensión superficial hace que el agua
forme gotas y no se desparrame. El agua moja, pero no mucho, algo que podemos
comprobar al lavarnos las manos sin usar jabón. Una de las labores del
detergente es reducir la tensión superficial para que el agua empape bien las
prendas y actúe con más eficacia. Y esta es la razón por la que para hidratar
la piel, paradójicamente, no se usa agua, sino cremas.
Claramente debía haber nitrógeno en la mezcla, quizá porque quedara algo
de aire en la retorta; las bombas de vacío de entonces no eran demasiado
eficientes. Aun con todo, Cavendish fue capaz de demostrar que la formación de
ese ácido nítrico era contingente a que hubiera oxígeno o hidrógeno en exceso
antes de la explosión. Esto solo podía pasar por tres motivos: uno, que el
ácido nítrico formara parte de la composición del aire desflogistizado; dos,
que se encontrase mezclado con él, y tres, que se formase en la reacción. Para
Cavendish la tercera era la explicación correcta. Según él, se verificaba la
presencia de ácido nítrico solo cuando había aire desflogistizado en exceso.
Parte reaccionaba con el aire inflamable y el resto, al verse privado de su flogisto
(pues se desprende calor), se convierte en ácido nítrico. Por el contrario,
cuando solo hay aire desflogistizado para reaccionar con el aire inflamable, no
se produce ácido nítrico.
En ningún otro estudio químico demuestra Cavendish su genio: dejando a
un lado el uso del flogisto, encuentra la explicación correcta a la producción
de ácido nítrico en la retorta. Un químico moderno hubiera descrito estos
resultados simplemente diciendo que cuando el hidrógeno está presente en
exceso, todo el oxígeno se combina con él para producir agua, pero cuando hay
exceso de oxígeno, todo el hidrógeno se convierte en agua y, simultáneamente,
se forman compuestos de oxígeno y nitrógeno. Henry Cavendish acaba de descubrir
la composición del agua... por puro accidente.
§. La polémica
Cuando Cavendish presentó sus artículos, Charles Blagden era el
secretario de la Royal Society, entre cuyas obligaciones estaba editar los
artículos que se aprobaban para publicar en la revista. Curiosamente, en 1782
había sido el ayudante de laboratorio de Cavendish y este aparentemente anodino
hecho iba a acarrearle problemas a Henry a raíz de una agria polémica sobre
quién había sido el primero en descomponer el agua. Porque otros dos
científicos también lo habían logrado: en Escocia, James Watt, el creador de la
máquina de vapor, y Antoine Lavoisier en Francia.
Una práctica común en la Sociedad era que los autores (o el editor, con
su aprobación) podían añadir anexos al artículo después de haber sido leído en
la sala de reuniones y, claro está, antes de aparecer publicado. Cavendish
introdujo tres, dos del propio puño y letra de Blagden y otro de él mismo. El
primero decía que sus experimentos, excepto el de la búsqueda de la causa de la
acidificación del agua, se habían realizado en el verano de 1781 «y se los
mencioné al Dr. Priestley, que en consecuencia hizo el mismo tipo de
experimentos, como contó en un artículo publicado en el volumen anterior
de Transactions». También aclaraba que en Francia estaban al
tanto de sus trabajos:
Un amigo mío le comentó mis trabajos a M. Lavoisier, al igual que las
conclusiones a las que llegué de ellos, que el aire desflogistizado es solo
agua desprovista de flogisto; pero en ese tiempo Lavoisier estaba lejos de
creer a nadie hasta que hiciera sus propios experimentos; le costaba creer que
la totalidad de los dos aires se convirtieran en agua. Es llamativo que ninguno
de estos dos caballeros encontrara ácido alguno en el agua producida por la
combustión, lo que seguramente puede explicarse porque quemaran estos dos aires
de forma distinta a como yo lo hice.
La fecha de 1781 resulta aquí de importancia porque Cavendish retrasó
deliberadamente la lectura de su artículo hasta el 15 de enero de 1784, después
de convencerse de que la presencia de ácido nítrico en el agua resultante de la
explosión de los gases era debida a que el oxígeno estaba presente en exceso.
Watt y Boulton
Corría el año 1765. Hacía ocho años que James Watt (1736-1819), un
melancólico e infatigable ingeniero nacido en la pequeña ciudad de Greenock,
trabajaba en el taller de reparaciones de la Universidad de Glasgow. Había
regresado a su Escocia natal tras renunciar a su anterior empleo en el taller
de un constructor de instrumental científico en Londres. En la sala de
reparaciones descansaba un modelo a escala de la máquina de vapor de Newcomen,
utilizada por los miembros del Departamento de Filosofía de la Naturaleza en
sus demostraciones. Frente a ella, Watt meditó sobre el modo de mejorar su
rendimiento. Comprendió que el problema residía en el calor perdido en calentar
el cilindro metálico. Por tanto, ideó una máquina donde la condensación del
vapor se produjera fuera del pistón —el condensador—, manteniendo
el cilindro siempre caliente y el condensador siempre frío.
Matthew Boulton (izquierda) y James Watt en el reverso del nuevo billete de
50 libras del Banco de Inglaterra.
Conservó la idea de Newcomen de hacer regresar a la caldera el agua
producida por condensación, reciclándose continuamente, pero aumentó la presión
del vapor, y por tanto su temperatura, en los pasos Iniciales de la expansión
del pistón para así minimizar la pérdida de vapor, por otra parte inevitable,
durante la fase de condensación. Con ello podría cerrar la válvula de admisión
de vapor antes de que el pistón completara su recorrido, pues la presión aún
sería lo suficientemente alta como para elevarlo.
El socio capitalista
Una vez diseñada, el siguiente paso era lanzar su máquina al mercado.
Watt necesitaba encontrar un socio capitalista, y lo encontró en la figura del
rico, jovial y hospitalario Matthew Boulton (1729-1809). Era propietario de una
manufactura de 600 artesanos en Soho, Birmingham, dedicada a fabricar botones,
mangos de espadas, hebillas de zapatos, cadenas de relojes y un amplio surtido
de bisutería. Convencido del tremendo potencial de la máquina, le prestó el
dinero necesario para construirla y en 1769 Watt patentaba la primera máquina
de vapor realmente eficaz. En lugar de venderlas, Boulton convenció a su socio
inventor para que las arrendara. Únicamente pedirían como pago la tercera parte
del dinero que la empresa se ahorrase en combustible durante los tres primeros
años. De este modo tan original ambos escoceses se hicieron millonarios en poco
tiempo.
Medio año antes de la lectura en la Royal Society, durante el verano de
1783, Blagden visitó a Lavoisier y le informó del trabajo de Cavendish, quien,
por su parte, le contó a Priestley el resultado de sus experimentos. A este le
picó la curiosidad y decidió comprobar por sí mismo el resultado, pero
introdujo algunos cambios con los que creía que iba a obtener mejores
resultados. Pero al hacerlo, Priestley cometió un error.
Es cierto que Cavendish no había eliminado todo rastro de vapor de agua
de los gases antes del experimento, lo que introducía una pequeña duda en los
resultados de los experimentos: ¿cuánta agua se formó? La idea de Priestley era
secar los gases antes de hacerlos explotar, y para ello los recogió sobre
mercurio, pero la forma en que los obtuvo no podía haber sido peor. El oxígeno
lo extrajo calentando nitratos, una pésima forma de obtenerlo, mientras que el
hidrógeno lo preparó calentando carbón vegetal a alta temperatura: al hacerlo
así, lo que realmente obtenía era una mezcla de monóxido de carbono, dióxido de
carbono, posiblemente algo de metano y, como mucho, un poco de hidrógeno. Tras
hacer explotar esta mezcla, determinaba la cantidad de agua formada limpiando
con un filtro el interior del recipiente y pesándolo. Obtener un resultado
claro era completamente imposible, pero él, inocentemente, se quejó de la
balanza: «Hubiera deseado tener una mejor». Priestley leyó su artículo
describiendo este experimento el 26 de junio de 1783 y aunque cualquiera con
conocimientos químicos se hubiera dado cuenta de su poca utilidad, Watt se lo
tomó en serio. Priestley creía que su «aire inflamable» obtenido del carbón
vegetal era el mismo que el que se produce tras tratar hierro o cinc con ácido
sulfúrico diluido. En realidad, lo único que tenían en común ambos aires es que
eran combustibles. El experimento más llamativo de Priestley es el que denominó
«La aparente conversión de agua en aire» y que apareció en el artículo que leyó
en la Sociedad, que consistía en calentar agua a muy alta temperatura en un
recipiente de arcilla. ¿Por qué lo hizo? La razón está en lo que creían estos
científicos que era el agua.
Más madera para el whisky
En 1761 las destilerías escocesas se encontraban ante un importante
dilema. La reciente unión de Escocia e Inglaterra les había abierto las puertas
al mercado inglés y al americano. El proceso de destilación utilizaba como
fuente de calor la madera, y la continua explotación de los bosques la había
convertido en un bien escaso y, por ende, caro. SI querían elevar la producción
necesitaban encontrar una forma de reducir el gasto cada vez mayor de
combustible. Preocupados, decidieron recurrir a la Universidad de Edimburgo y
allí encontraron a Joseph Black. El químico se dio cuenta enseguida de que
mejorar la eficiencia del proceso de destilación pasaba por comprender en
detalle cómo una sustancia cambiaba de estado.
El calor latente
Siempre que los científicos necesitan medir algo definen una unidad
arbitraría que les permita comparar los resultados de sus experimentos. En este
caso Black decidió que una unidad bien definida sería la cantidad de calor
necesaria para fundir una libra (453 gramos) de hielo. Así que Black cogió
hielo y midió la cantidad de calor necesario para convertirlo en agua y,
después, para hervirla. Así descubrió que mientras el hielo se derretía, el
termómetro no marcaba ningún aumento de temperatura, y solo empezaba a subir
cuando todo el hielo se había convertido en agua. ¿Por qué ocurría esto?
Joseph Black.
¿Qué le pasaba al calor? ¿A dónde iba? Black resolvió la paradoja
introduciendo el concepto decalor latente, en contraposición
al calor sensible, cuyo efecto es el de cambiar la temperatura
del objeto. Según el químico escocés los termómetros no registraban ningún
aumento de temperatura porque «todo» el calor se invertía en cambiar la «forma»
del agua. Gracias a estos experimentos, Black fue capaz de indicar a las
destilerías la mínima cantidad de madera necesaria para evaporar un volumen
dado de whisky y cuánta agua fría tenían que usar para condensarlo en el
serpentín. Y no solo eso. La idea del calor latente hizo que James Watt, buen
amigo de Black, se diera cuenta de que el inconveniente de la máquina de vapor
de Newcomen era que el agua no era capaz de enfriar completamente el cilindro,
con lo que tras cada ciclo estaba cada vez más caliente y el vapor condensaba
en menor proporción hasta que la máquina se veía incapaz de crear el vacío
necesario para funcionar. La única solución factible era que la licuefacción
del vapor se produjera en otro lugar: el condensador.
§. ¿Qué es el agua?
De la copiosa correspondencia que Priestley mantuvo con Watt los meses
anteriores a publicar su artículo sabemos que este último pensaba que el aire
ordinario era agua modificada: a medida que el vapor absorbe todo el calor
latente (el calor que absorbe una sustancia para cambiar de estado) y empieza a
adquirir calor sensible, llega un momento en que deja de tener calor latente y
se convierte en aire. Cuando Priestley le dijo que al calentar el agua esto no
sucedía, Watt le contestó: «Su experimento no arruina mi hipótesis. No está
basada en algo tan frágil como una retorta de arcilla ni en su intento de
conversión de agua en aire. Yo me baso en otros hechos».
De la correspondencia de Watt sobre el tema, que comenzó a finales de
1782 y continuó durante cuatro años, es difícil saber cómo o cuándo llegó a la
conclusión de que el agua era un compuesto. Solo una cosa es cierta: lo mucho
que le influyeron los descubrimientos de Black relacionados con el calor
latente. Tras muchas vacilaciones, el artículo de Watt se leyó en la Royal
Society el 29 de abril de 1784, seguido por una continuación el 6 de mayo.
Ambas comunicaciones se fusionaron en un único artículo publicado en Philosophical
Transactions con el título « Thoughts on the Constituent Parts
of Water and of Dephlogisticated Air: with an Account of some Experimente on
that subject. In a Letter from Mr James Watt, Engineer, to Mr De Luc, FRS ».
En él decía:
(...) el agua está compuesta de aire desflogistizado y flogisto privado
de parte de su calor latente o elemental; que el aire puro o desflogistizado
está compuesto de agua privada de su flogisto y unida al calor elemental y luz;
y que la última está contenida en su estado latente, luego es sensible al
termómetro o al ojo; y si la luz es solo una modificación del calor o un
componente del aire inflamable, entonces el aire puro y desflogistizado está
compuesto de agua privada de su flogisto y unida al calor elemental.
Watt no era miembro de la Sociedad (no lo sería hasta 1785) y los
estatutos obligaban a que solo podían leer artículos miembros de pleno derecho,
así que Watt se lo pidió a De Luc, su amigo intimo, que lo leyó en su nombre.
Jean André de Luc (1727-1817) había nacido en Ginebra, pero hacia la mitad de
su vida se instaló en Londres, donde consiguió hacerse lector de la reina
Carlota de Mecklemburgo-Strelitz, consorte del rey Jorge III. Consumado
meteorólogo, raramente iba a las reuniones de la Sociedad. La mayor parte de su
tiempo lo pasaba en Windsor leyendo en voz alta a la reina; algo curioso,
porque su inglés no era precisamente bueno, hasta el punto de suscitar algún
que otro comentario, como el de la novelista romántica Francés Bumey, una
habitual de la corte: «La reina ha pedido que le lea mi Cecilia a
Mr. De Luc, ¡que con dificultad puede articular cuatro palabras en inglés!». De
Luc, que viajaba muy a menudo al continente, conocía a Lavoisier y, además, era
un esforzado defensor de Watt, lo que le convertía en enemigo de Cavendish en
la disputa por la prioridad del descubrimiento.
Y entonces entró en juego Lavoisier. Todo comenzó el 1 de marzo de 1784.
Blagden había visitado al científico francés el verano anterior y De Luc, que
acababa de regresar de París, escribió una insensata carta a Watt donde le
contaba que el artículo de Cavendish tenía una posdata en la que no decía ni
una palabra sobre él y su trabajo. El efecto era, como cualquiera puede
imaginarse, poner a Watt en contra de Cavendish. Y lo consiguió: Watt empezó a
criticar en sus cartas a Cavendish. En realidad, para salvaguardar - la
posición de su amigo, Blagden escribió (en nombre de Cavendish) un segundo
anexo:
Como el Sr. Watt supone que el agua consiste en aire desflogistizado y
flogisto privado de parte de su calor latente, mientras que yo no he podido
comprobar tal circunstancia, es apropiado mencionar unas pocas palabras sobre
esta aparente diferencia entre nosotros. Si hay algo parecido a un calor
elemental debe decirse que el señor Watt dice la verdad; pero por la misma
razón podríamos decir que los ácidos minerales diluidos consisten en ácidos
concentrados unidos a agua y privados de parte de su calor latente; o que
soluciones de sal de amoniaco y la mayoría de otras sales neutras consisten en
sal unida a agua y calor elemental; un lenguaje similar podría usarse con casi
todas las combinaciones químicas, del mismo modo que hay muy pocas que no
tengan que ver con un incremento o disminución de calor.
Cavendish no creía que existiera ese calor latente que defendía Watt
porque, fundamentalmente, no pensaba en el calor en términos de materia, sino
como consecuencia del movimiento de esta.
El origen de la materia sólida
Todo comenzó pocos cientos de millones de años después de la aparición
de nuestra galaxia, la Vía Láctea, Las primeras estrellas, con masas del orden
de decenas de soles, terminaron sus días con una impresionante deflagración
llamada explosión de supernova. Una explosión es la muerte más
violenta que puede sucederle a una estrella: en dos segundos, se hunde y
explota, haciéndose más brillante que todas las estrellas de la galaxia juntas.
Es un espectáculo impresionante: una estrella que luce tanto como cien mil
millones de estrellas. A! explotar expulsaron al espacio su contenido: átomos
de carbono, oxígeno, nitrógeno, azufre, silicio, hierro... todo lo que habían
ido cocinando en su interior gracias a las reacciones nucleares de fusión. De
este modo, se enriqueció el medio interestelar, hasta entonces compuesto solo
por el hidrógeno y helio provenientes del Big Bang.
La unión de hielo y silicatos
Tras la intervención de las leyes de la química, el oxígeno y el carbono
se unieron para dar monóxido de carbono, Una pequeña cantidad del oxígeno (del
orden del 0,5%) acabó formando vapor de agua, la molécula triatómica que más
abunda en el cosmos. A medida que la temperatura descendió, los óxidos
metálicos formaron silicatos y condensaron en granos sólidos ultramicroscópicos
que el vapor de agua recubrió formando una costra de hielo. Acababa de aparecer
la materia sólida.
Del mismo modo, se oponía (sin elevar demasiado la voz) a eliminar el
flogisto de la química e introducir en su lugar el oxígeno de Lavoisier.
§. La conexión francesa
El 1 de agosto de 1774, Priestley aisló el oxígeno al concentrar la luz
del sol en cal roja de mercurio (mercurius calcinatus per se). Al
mismo tiempo, el sueco Cari Wilhelm Scheele hacía lo propio calentando nitrato
de potasio. Priestley, en aquel tiempo un protegido de William Petty, segundo
conde de Shelburne, acompañó a su mecenas a París en otoño de 1774. Allí se
encontraron con Lavoisier. Por entonces el químico francés estaba realizando
numerosos experimentos sobre la calcinación de metales, y estaba seguro de que
había algo en la atmósfera que intervenía en tales reacciones. Una noche
Lavoisier invitó a cenar a su casa a los dos ingleses. Durante la cena,
Priestley le explicó que había descubierto «un tipo de aire en el que una vela
arde mejor que en aire común». Este comentario no pasó desapercibido para el
científico francés y le dio una pista para interpretar sus resultados y
realizar nuevos experimentos que le llevaron a su teoría de la naturaleza de
los ácidos. Casi diez años más tarde, en 1783, Lavoisier abandonaba
definitivamente la teoría del flogisto e introducía lo que llamó el principe
oxygéne.
Lavoisier estaba totalmente obsesionado con la idea de que la oxidación
era el resultado de la producción de ácidos de algún tipo, hasta que Blagden le
visitó el 24 de junio de 1783 y le puso en el camino correcto. Fue entonces
cuando hizo el experimento en el que sintetizó agua. Un experimento, todo hay
que decirlo, bastante tosco, en el que realizó pocas medidas cuantitativas: por
ejemplo, no midió el volumen de los gases que entraban en la reacción.
Queriendo zanjar la polémica, sobre todo con Francia, Blagden escribió
al editor de una de las revistas químicas más importantes de la época, la
alemana Chemische Annalen. La carta, sin fecha, apareció en
1786:
Yo fui quien llevó a Lavoisier las primeras noticias del descubrimiento.
En la primavera de 1783 Cavendish me comunicó, junto a otros miembros de la
Royal Society, los resultados de ciertos experimentos que le habían llevado
bastante tiempo. Estos le llevaron a la conclusión de que el aire
desflogistizado no era otra cosa que agua privada de su flogisto; y viceversa,
que el agua era aire desflogistizado unido al flogisto.
Justo después de esto fui a París y en presencia del Sr. Lavoisier y otros
miembros de la Real Academia de Ciencias les expliqué estos nuevos experimentos
y las conclusiones que de ellos se deducían. Ellos contestaron que ya habían
oído hablar de ellos y que el Dr. Priestley los había repetido. No dudaban de
que de ese modo se obtenía una considerable cantidad de agua, pero no creían
que, por lo que había pesado, esta viniera de las dos especies de gas usados,
que el agua no se había formado a partir de esos dos tipos de aire, sino que ya
estaba allí, unida a esos aires, y que se depositó durante la combustión.
Esta era la opinión del Sr. Lavoisier, que tenía toda la información necesaria
para repetir el experimento a mayor escala. Esto sucedió el 24 de junio de
1783. El propio Lavoisier no creía por entonces que el agua estuviera formada
por aire desflogistizado y aire inflamable; él realmente esperaba obtener algún
tipo de ácido en la unión […]. El Sr. Lavoisier no tuvo en cuenta algo señalado
por el Sr. Cavendish: que la cantidad de agua obtenida era igual al peso de los
dos aires juntos. Es más, debería haber añadido en su publicación (anunciando
la síntesis del agua) que los señores Cavendish y Watt afirmaban que era agua y
no un ácido lo que se formaba tras la combustión del aire inflamable y el aire
desflogistizado.
En esencia lo que la carta de Blagden estaba diciendo era que Lavoisier
solo se dio cuenta de lo que estaba pasando y se puso manos a la obra cuando le
contaron los resultados de los experimentos realizados por Cavendish y Watt. La
prioridad del descubrimiento no era del francés.
Nadie protestó por la carta de Blagden, ni tan siquiera Laplace, que
solía defender con ardor la ciencia francesa. Lo que si desató la carta fue el
enfado entre aquellos científicos británicos partidarios de Watt, pues pensaban
que había sido poco justo con el escocés. Al parecer entendieron que Blagden
estaba dando la prioridad a Cavendish sobre Watt de forma soterrada.
§. Watt versus Cavendish
Harina de otro costal fue el debate sobre la prioridad entre Watt y
Cavendish. Durante toda su vicia estuvieron discutiendo y enarbolando los
papeles y notas de laboratorio que cada mío consideraba necesarios para
justificar la paternidad del descubrimiento. Ahora bien, en privado podían
llamarse el uno al otro por el nombre del marrano —y esto es mucho más probable
en el pasional Watt que en el tímido Cavendish—, pero ninguno hizo público un
ataque frontal. De hecho, cuando Watt fue hecho miembro de la Royal Society,
«se llevaron muy bien», según el hijo de Watt.
La polémica fue reabierta años después, en 1838, cuando el físico
francés Arago escribió un elogio sobre Watt sin mencionar a Cavendish en el
asunto del agua. Esto provocó una serie de respuestas, entre las que se contó
una especialmente dura por parte de Vemon Harcourt, a la sazón presidente de la
British Association for Advancement of Science. Muchas páginas volvieron a
escribirse sobre el tema, pero al final se ha llegado al consenso de que la
primacía es para Cavendish.
Claro que una cosa es eso y otra muy distinta interpretar correctamente
los datos obtenidos. Aquí el ganador sin duda es Lavoisier. Watt estaba de
acuerdo con el francés en que el agua era un compuesto, no un elemento como
pensaba Cavendish. Pero como seguidor de la teoría del flogisto, interpretó
incorrectamente lo que había conseguido. Cavendish consideraba el agua como el
producto de la eliminación del flogisto del hidrógeno (agua más flogisto) y el
oxígeno (agua menos flogisto). Dicho de otro modo, para Cavendish no se trataba
en absoluto de una síntesis, sino que prefería considerar el aire inflamable
como agua saturada con flogisto y el oxígeno como agua privada de flogisto.
Cuando se reunían, el resultado Anal era agua, que seguía siendo una sustancia
simple.
Sin embargo, para Lavoisier el trabajo de Cavendish era la prueba
definitiva que demostraba que el agua no era un elemento. Con la ayuda de
Laplace demostró que podía sintetizar agua quemando juntos hidrógeno y oxígeno
en un recipiente cerrado, y con la colaboración de Jean-Baptiste Meusnier
demostró que el vapor se podía descomponer de nuevo haciéndolo pasar por un
hierro al rojo vivo. Por el contrario, a Priestley nunca le convenció este
análisis, pues argumentó que el hidrógeno podía proceder del hierro y no del
agua.
§. El agua mató al flogisto
Lavoisier llevaba intentando destruir la teoría del flogisto desde 1773.
Pero para hacerlo, debía conseguir encontrar una explicación alternativa a
cierto fenómeno: por qué se desprendía «aire inflamable» cuando se trataba un
metal con un ácido, pero no se emitía ningún «aire» cuando se utilizaba
un caloc o cal (óxido básico) de ese mismo metal. Si el metal
contenía flogisto, la explicación, como Cavendish sugirió, era que al exponerlo
a una solución ácida daba una solución salina y aire inflamable, mientras que
una cal más un ácido solo daba la solución salina.
La teoría del gas oxígeno de Lavoisier no daba ninguna pista acerca de
por qué estas dos reacciones se comportaban de manera tan distinta. El
descubrimiento de Cavendish es lo que Lavoisier necesitaba. Al comprender que
el agua era un compuesto de hidrógeno (el productor de agua) y oxígeno (el
productor de ácidos), ahora podía explicar por qué los metales disueltos en
ácidos producían hidrógeno. Según el francés, este no provenía del metal, tal y
como defendían Cavendish y el resto de los químicos defensores del flogisto,
sino del agua, en la cual se disolvía el ácido: un metal más un ácido da un
óxido de metal e hidrógeno.
Lavoisier ya se encontraba en una posición inmejorable para acabar con
la teoría del flogisto. El primer paso lo dio en 1785 con un ensayo en el que
empleó toda su artillería experimental y dialéctica para acabar con esta teoría
química: uno de sus principales argumentos era que como todos los procesos
químicos podían explicarse sin él, era improbable que esa misteriosa sustancia
de propiedades casi místicas existiera; «Todas estas reflexiones confirman lo
que me había propuesto demostrar [en 1773] y que ahora reitero. Los químicos
han hecho del flogisto un principio vago, que no está rigurosamente definido y
que, consecuentemente, encaja en todas las explicaciones solicitadas». Lo que
estaba diciendo Lavoisier es que un principio que lo explica todo no explica
nada en realidad.
Capitulo 7
Escuela de calor
La termodinámica, la ciencia que estudia el calor, empezó a dar sus
primeros pasos a mediados del siglo XVIII. La máquina de vapor sirvió de
acicate a los científicos para buscar una explicación y, a partir de esta,
mejorar su funcionamiento. En tiempos de Cavendish, la comunidad científica
estaba dividida a la hora de responder a la pregunta de qué es el calor. Por un
lado estaban los que, como Lavoisier, defendían que era un fluido sin masa, el
calórico. Por otro, entre los que se encontraba Cavendish, estaban los que
pensaban que era producto del movimiento.
Henry Cavendish era un hombre de ciudad. Tema propiedades en la campiña
pero nunca pensó en vivir allí. A la muerte de su padre, Henry abandonó su casa
en Great Malborough y compró una casa no muy lejos, en Bedford Square. Situada
en el west end londinense, estaba en una de las muchas plazas
que se habían construido entre los siglos XVII y XVIII. Aún se conserva la casa
en la que vivió, en el número 11, hoy un edificio de oficinas de la Universidad
de Londres.
Aunque más que casa era un centro dedicado a la ciencia. Los muebles, de
caoba, alojaban su colección de minerales, muchos de ellos enviados por Blagden
aprovechando sus viajes por distintos lugares de Gran Bretaña. También disponía
de una bien provista biblioteca, heredada de su padre y ampliada con sus
frecuentes adquisiciones. En una época en que las bibliotecas públicas no eran
habituales y que muy pocas personas podían permitirse comprar libros o
suscribirse a revistas, Cavendish asumía como una obligación propia de su rango
permitir que cualquiera pudiera acceder a su biblioteca. Ahora bien, no había
ninguna sala de lectura: acorde a la personalidad de su dueño, el bibliotecario
tomaba nota del libro y el visitante se lo podía llevar a su domicilio. Era una
biblioteca de préstamo, no de consulta.
Poco tiempo más tarde, concretamente el 18 de junio de 1785, Henry
alquiló una casa de campo en Clapham, un villorrio grande, agradablemente
situado y donde muchos londinenses de clase alta tenían su segunda residencia,
lejos del bullicio de la ciudad. La casa, Clapham Common, de dos alturas y dos
alas, contaba con al menos 21 habitaciones. Cavendish tema siete sirvientes,
tres de los cuales eran mujeres. También tenía ayudantes para sus experimentos
y, según sabemos, a un matemático y artesano dedicado a construir el
instrumental científico que necesitaba le pagaba 65 libras al año.
Clapham Common era la casa de un hombre dedicado a la ciencia. En el
jardín trasero tenía una montura para telescopios aéreos (sin tubo, para
colocar' los componentes ópticos al aire), instrumenta] meteorológico... Toda
la propiedad transmitía la idea de que Cavendish no distinguía entre sus
asuntos personales y la ciencia; para él las dos cosas eran lo mismo.
§. Un día en la vida de Henry
El día de Cavendish empezaba con la lectura del campo magnético
terrestre y del instrumental meteorológico de su jardín. Después entraba en su
laboratorio y retomaba lo que había estado haciendo el día anterior, ya fuera
diseñando o realizando un nuevo experimento, o escribiendo un artículo (ya lo
fuera a publicar o no) con los resultados. A cierta hora de los inicios de la
tarde se tomaba un descanso para pasear' por los campos detrás de su casa,
lejos del relativo bullicio de la calle. La tarde la dedicaba a leer artículos
y libros exclusivamente relacionados con la ciencia. Y por la noche, en un
papel, comunicaba a su ama de llaves la hora de la cena. Así transcurrían todos
los días en Clapham Common, con la cómoda rutina en la que Henry se había
instalado. Odiaba las interrupciones, especialmente las del personal de su
banco. No hablaba con sus criados, con los que se comunicaba a través de notas
y para los que había construido una escalera para no tener que cruzarse con
ellos. A menos que tuviera que ir al centro, como los jueves a la reunión de la
Royal Society y después a la cena en el Royal Society Club, Henry vivía y
dormía solo. Nunca se casó y, conocida su aversión a las relaciones personales,
es seguro que jamás mantuvo relaciones sexuales, por lo que no tenemos
constancia de sus tendencias sexuales.
Solo había un día de la semana en el que se permitía romper su vida de
monje de clausura; las soirées en casa del presidente de la
Sociedad. Es en esas reuniones, a las que solían acudir personas extrañas a su
cerrado círculo científico, donde vemos la otra parte de su personalidad, que
nada tiene que ver con el hombre crítico, centrado, detallista y cuidadoso al
extremo que era en su laboratorio.
Si hay una palabra que pueda definir su vida, tanto privada como
pública, esta es la simplicidad. Escribía sin embellecimientos, sin concesiones
literarias; vestía sin ostentosidad alguna; su casa, su comida, su instrumental
científico... todo era sencillo. Todo el que le conocía sabía de su candor y su
profundo amor por la verdad.
§. Mecánica
Cavendish nunca escribió un libro, pero sí planeó varios. Uno era sobre
la electricidad, y el otro, sobre mecánica. De hecho, su interés por esta rama
de la filosofía natural queda claramente reflejado en el documento Plan
for a treatise on Mechaniks, que puede datarse en una fecha posterior
a 1763, el año en que pudo empezar a pergeñar los contenidos de esta obra
porque contiene una referencia a un artículo publicado ese año.
Estaba dividido en dos partes bien diferenciadas. En la primera,
dedicada a la estática, comienza con las reglas para la composición y
resolución de fuerzas y una proposición sobre la palanca «muy bien demostrada
por Maclaurin». Por la extensión que iba a dedicarle, se intuye que Cavendish
pretendía ampliar la escueta extensión que Newton le dedicó a esta parte de la
mecánica, pues la trató como un corolario a sus leyes de la dinámica.
La segunda parte estaba dedicada a la mecánica, la «teoría del
movimiento». Las dos leyes del movimiento, no las tres que enunciara Newton,
versaban sobre los movimientos uniforme y acelerado, las «mismas que las dos
primeras leyes del movimiento de sir I. N. y comprenden todo lo que sabemos de
las propiedades de la materia en relación con el movimiento». Para Cavendish la
ley de acción y reacción «fue impropiamente llamada tercera ley por sir I. N.»,
pues «este axioma es meramente una propiedad de la doctrina de las presiones».
El plan de este tratado no iba más allá de una discusión elemental de
las leyes del movimiento. Esto nos plantea la pregunta de qué era lo que tema
Cavendish en mente: ¿escribir un libro de texto, uno de divulgación? Nunca lo
sabremos.
Por los manuscritos que dejó tras su muerte, sabemos que trabajó en
diversos experimentos de mecánica, sobre todo la de fluidos: estudió los
efectos del rozamiento de un tubo moviéndose por el agua, la pérdida de
velocidad de un proyectil viajando por el aire, el flujo de un fluido saliendo
de una vasija... También estudió la forma de la Tierra, la precesión de los
equinoccios (tema en el que pensaba que Newton estaba completamente
equivocado), y en aquellas áreas que estaban de moda en la física del XVIII:
las vibraciones elásticas y la teoría de sólidos. Con las ideas erróneas de
Newton en mecánica de fluidos Cavendish fue muy crítico: «El movimiento de las
olas tal y como sir I N lo ha descrito [...] no es el caso; la demostración de
sir IN relativa al sonido (...] no está en acuerdo con el experimento».
Por razones que desconocemos, Cavendish dedicó tiempo a estudiar la
ralentización de la rotación de la Tierra debido a la fricción proveniente de
las mareas. Lo interesante de este estudio inédito es que dedujo la «pérdida de
fuerza por la fricción» de la vis viva «visible e invisible»
de la Lima, la Tierra y el agua: estamos ante la misma terminología que utilizó
en su estudio más detallado de la vis viva en la física, el
calor. Algo que le llevaría a formular el principio de conservación de la
energía
«Vis viva», fuerza viva
La idea de que en todo proceso natural debe haber algo que
se mantiene invariable siempre ha estado presente en la historia del
pensamiento humano. El atomista Lucrecio lo dejó caer, de forma un poco oscura,
en su poema De rerum natura («Sobre la naturaleza de las
cosas»). Durante la Edad Media, una escuela de pensadores liderada por el
escolástico Jean Blindan (1300-1358) defendía la idea de una fuerza constante,
el ímpetus, que se transmite de un cuerpo a otro. Esta teoría
del ímpetus apareció como alternativa a la ortodoxa propuesta
por Aristóteles, y venía a sustituir el origen místico del movimiento —cada
cosa tiende a desplazarse hacia su lugar natural de existencia— por otro más
material y mecánico. Este fue el primer gran asalto contra la teoría aristotélica
del movimiento y constituyó, por sí solo, el factor determinante que ayudó a
expulsar del mundo a los espíritus y abrir el camino a un universo que
funcionaba como un mecanismo de relojería.
En tiempos de Leonardo da Vinci, diversos científicos escribieron acerca
de que algo se mantenía invariable a pesar de los cambios y en
el siglo XVI se empezó a hablar de la conservación del movimiento y de la
imposibilidad de que este surgiera de la nada. Cardano (1501-1576) lo expresaba
tajantemente: «No se puede construir un reloj que se dé cuerda él mismo y que
levante las pesas que mueven el mecanismo». Y por su parte, Descartes escribía:
Acepto que en toda materia creada existe cierta cantidad de movimiento,
el cual nunca aumenta ni disminuye y, por tanto, si un cuerpo pone en
movimiento a otro, entonces pierde tanto movimiento suyo como cuanto le
comunica.
Poco a poco, de la conservación del movimiento se fue pasando a la
conservación de la fuerza, la responsable de que los cuerpos cambien de estado
dinámico, siguiendo el aforismo latino causa aequat effectum, la
causa es igual al efecto. De este modo, si la fuerza es causa del movimiento y
dado que el movimiento se conserva, entonces la fuerza se conserva. Este mismo
principio rector fue el que guio a Leibniz en su definición de la vis
viva y su principio de conservación:
El principio de igualdad de la causa y la consecuencia, es decir, el
principio de móvil perpetuo rechazado, es la base de mi cálculo de la fuerza
viva. De acuerdo con este principio, la fuerza viva conserva su identidad
invariable.
Tanto él como el suizo Johann Bernoulli (1667-1748) se habían dado
cuenta de que se producían pérdidas de fuerza viva en las colisiones de cuerpos
inelásticos, que Bernoulli creía análogos a muelles a los que no se les permite
recuperar su posición después de haber sido comprimidos. Por tanto, la fuerza
viva se consumía al comprimirse los cuerpos. Con ideas como esta se iba
avanzando en el estudio de otros fenómenos físicos no mecánicos, lo que provocó
que las ideas de la mecánica empezaran a exportarse hacia las nuevas
disciplinas científicas. El concepto de fuerza se generalizó hasta alcanzar a
todos los fenómenos naturales: hay una fuerza almacenada en las reacciones
químicas, en la corriente eléctrica, en el vapor..., que sirve para mover
objetos, paira realizar un trabajo. Es aquí donde se engarza el trabajo de
Cavendish sobre la fuerza viva y el calor.
Uno de sus trabajos más significativos en esta línea es Articles
Relating to Theory of Motion. Entre ellos, se encuentra concretamente
uno que los editores de los escritos inéditos de Cavendish titularon «Remarks
on the Theory of Motion». En él desarrolló una teoría de la vis
viva y dio ejemplos para su uso; sorprendentemente, es un manuscrito
que no incluye ni citas ni referencias a otros autores. Cavendish quiso
demostrar el valor que tenía la vis viva para la resolución de
problemas derivando una ley de conservación, aplicable a un sistema de cuerpos
moviéndose por la acción de fuerzas atractivas y repulsivas que cumplen la
condición de que tienen la misma magnitud, el mismo valor, si los cuerpos se
encuentran a la misma distancia- si no hay pérdidas por
fricción o colisiones inelásticas, la vis viva total «es
siempre la misma». Según el editor de los trabajos sobre mecánica de Cavendish,
James Larmor, «seguramente este es el primer enunciado preciso del principio de
conservación de la energía». Luego aplicó esta ley a cinco fenómenos
diferentes. De ellos, los que más nos interesan son el segundo y el tercero:
los movimientos de las partículas del calor y las interacciones de las
partículas de la luz con otros cuerpos. Ahora bien, ¿qué era el calor para Cavendish?
§. Calor
A primera vista, podría parecer sorprendente que Cavendish, un
científico «puro», tuviera algún interés por la industria y la tecnología
asociada a ella, surgida a raíz de la máquina de vapor de James Watt. Pero así
era. Durante algunos años, a mediados de la década de 1780, él y Charles
Blagden viajaron por una Gran Bretaña cuyo paisaje estaba plagado de altos
hornos, molinos, fábricas de maquinaria... En esos mismos años vieron la luz
sus investigaciones sobre el calor, que incluían su teoría mecánica del calor.
El primero de estos viajes les llevó hasta Gales, donde descubrieron
maravillados un amplio espectro de procesos industriales: canteras, empresas
textiles, metalurgia, minería... Después se dirigieron a Soho Work, a las
afueras de Birmingham, para visitar a James Watt. Allí pudieron comprobar con
sus propios ojos la mejora que Watt introdujo en la máquina de vapor de
Newcomen: el condensador. También llegaron para ver la última innovación
introducida en su máquina: convertir el movimiento vertical del pistón en un
movimiento circular. El hallazgo del «engranuje sol-planeta», en el cual una
rueda dentada giraba en tomo a otra como un planeta alrededor del Sol, fue
realizado por uno de sus ayudantes, William Murdoch, un ingenioso mecánico que
había conseguido el empleo unos años antes porque acudió a la entrevista
vistiendo un sombrero de madera diseñado y construido por él mismo.
Con la nueva transmisión, la primitiva bomba extractora de agua se
convirtió en la revolucionaria máquina que cambió el aspecto del planeta. Hacia
1795 Watt la había instalado en prácticamente todos los procesos manufactureros
de Inglaterra. La fábrica de Birmingham se erigió en la mensajera de una nueva
era, y no solo a causa de la máquina de vapor. Dos silenciosas pero profundas
transformaciones nacieron allí. Una de la mano de James Watt; la otra, de la de
Murdoch. Watt introdujo ingeniosos cambios en la construcción de sus motores
con el objeto de maximizar el ritmo de producción. Los diferentes trabajos
fueron divididos en otros más específicos, con operarios dedicados
exclusivamente a ellos: acababa de aparecer la cadena de montaje.
Calores específicos
Gracias a los trabajos que el escocés Joseph Black realizó entre 1761 y
1764, los científicos tenían una manera de medir la cantidad de calor usada en
sus experiencias. Para Black la «unidad de calor» era la cantidad necesaria
para fundir una libra (453 g) de hielo. Lavoisier utilizó este concepto
de calor latente para definir la unidad de su calórico: la
cantidad de calor necesario para fundir una libra francesa de hielo (la libra
francesa, establecida en tiempos de Carlomagno, era ligeramente más pesada que
la británica: 481 g). Para sus experimentos, diseñó el calorímetro de
hielo, un aparato que consistía en una serie de tres vasijas metidas
una dentro de otra a modo de muñecas rusas, pero manteniendo una separación
entre ellas. En la interior se colocaba la sustancia a quemar y el hielo se
colocaba en las dos restantes. El hielo contenido en la vasija intermedia, al
estar en contacto con el recipiente de la combustión, se iba fundiendo y el
agua resultante se recogía en un recipiente situado debajo. De este modo,
pesando cuidadosamente el agua se sabía la cantidad de hielo fundido y, por
tanto, la cantidad de calor comunicada. La segunda capa de hielo se ponía para
impedir que el calor exterior contribuyese a fundir el hielo del Interior
falseando la medida. En su célebre Tratado elemental de química Lavoisier
dio los resultados de la combustión de tres sustancias —fósforo, carbón e
hidrógeno— en libras de hielo fundido por libra de material quemado. Aunque
presenta errores apreciables con los datos actuales —de! orden del 30% para el
fósforo y el hidrógeno, pero solo del 1% para el carbono—, se trata de las
primeras mediciones en la historia de la cantidad de calor liberado en una
reacción química: en este caso, el calor de combustión de una sustancia.
La llegada del sistema métrico
La nueva unidad de calor no tuvo una gran aceptación. La razón es bien
sencilla. El mismo año en que aparecía la influyente obra de Lavoisier, Francia
era sacudida por la Revolución Francesa.
Lámina de la obra de Lavoisier Tratado elemental de química en la que
aparece un esquema del calorímetro de hielo.
Tras ella el Gobierno cambió el viejo sistema de medidas por el sistema
métrico. Se definió una nueva unidad, la caloría, que hoy definimos como la
cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua un
grado centígrado. Los británicos, históricamente contrarios a cualquier cambio
y con cierta tendencia a despreciar lo que les llega del continente, definieron
su propia unidad: la unidad térmica británica (BTU), la cantidad de calor
necesaria para que una libra británica de agua aumente su temperatura en un
grado Fahrenheit. Es evidente que la elección del agua para definir la unidad
de calor es arbitraria; muy bien podría haberse utilizado otra sustancia. Si
Black hubiese empleado plomo en lugar de hielo tendría una unidad de calor totalmente
diferente. De ello se dio cuenta el escocés y siguió explorando por este
camino. Su siguiente paso fue determinar si necesitaba la «misma» cantidad de
calor para aumentar el mismo número de grados una misma cantidad de sustancias
diferentes. Observó que no era así; la cantidad de calor necesaria era
diferente para cada sustancia. Black definió esta nueva propiedad de la materia
como capacidad para el calor, el término moderno es capacidad
calorífica específica o calor especifico.
A su vez, Murdoch convirtió las oscuras noches inglesas en días
luminosos. Fue el primero en hacer del alumbrado de gas una empresa económica y
tecnológicamente viable. En 1792 introdujo el primer uso comercial del carbón
para alumbrado en Inglaterra y hacia 1802 instaló quemadores de gas en una
fábrica de Watt a las afueras de Manchester.
Pero a Cavendish solo le interesaba la tecnología en tanto en cuanto
tenía que ver con sus preocupaciones científicas. Empezó a estudiar el calor
casi al mismo tiempo que Black y la primera noticia que tenemos de sus trabajos
es en una serie de estudios sobre calores específicos. Han quedado pocos
registros de sus experimentos: la primera fecha conocida es el 5 de febrero de
1765, luego debió empezar a trabajar en ellos en 1764.
Desde entonces, y a lo largo de casi tres décadas, Cavendish estuvo
interesado en diferentes aspectos de lo que acabaría por convertirse en la
termodinámica, la ciencia del calor. Trabajó en termometría, la presión del
vapor de agua, la dilatación térmica de los gases, el cálculo de los calores
específicos y los de fusión y ebullición... Sin embargo, y como sucedió en
otros campos, sus publicaciones fueron escasas y prácticamente limitadas a la
termometría (con un importante trabajo sobre el mercurio y sus propiedades) y
algunos estudios sobre la congelación de mezclas. Todos los otros trabajos,
incluyendo sus mediciones de calores específicos y latentes, permanecieron
ocultos hasta que en 1839 William Vemon Harcourt los descubrió. Es más, algunos
de ellos no se publicaron hasta el tardío 1921.
En 1783, Cavendish se convenció de que estudiar el punto de congelación
del mercurio le ayudaría a comprender el concepto de calor latente, pero no usó
la palabra latente porque:
[...] lo relaciona con una hipótesis que depende de la suposición de que
el calor de los cuerpos se debe a que contienen más o menos cantidad de una
sustancia llamada «materia del calor»; y yo pienso como sir Isaac Newton, que
el calor consiste en el movimiento interno de las partículas de los cuerpos.
Como vemos, en la primera publicación que hizo sobre el tema rechazó ver
el calor como una sustancia y, en consecuencia, negaba el término de calor
latente introducido por Black.
Cavendish había tomado parte por uno de los dos bandos en la pelea
intelectual sobre la naturaleza del calor. Además, sus trabajos para obtener
termómetros más precisos se enmarcaban en otro tema profundamente relacionado
con el anterior: ¿qué miden realmente estos aparatos? Calor y temperatura eran
dos conceptos ligados entre sí, de eso nadie tenía ninguna duda, pero resultaba
difícil dar una definición precisa de ambos. El calor, además, poseía otra
característica única aparentemente era capaz de pasar de un cuerpo a otro. Pero
en cuanto a lo que significaba ese flujo de calor, qué es el grado de
calentamiento de un cuerpo o por qué si ponemos en contacto un cuerpo caliente
y otro frío el calor fluye del primero al segundo hasta que sentimos el mismo
calor en ambos, los científicos en la época de Henry Cavendish poco podían
decir.
Caballo de vapor
La determinación de la verdadera naturaleza del calor pasaba por un
importante esfuerzo de síntesis y una de las claves estaba en relacionar el
calor con el concepto mecánico de trabajo, algo que no se había hecho hasta
entonces. Con todo, la solución al enigma estaba en el ambiente y una pista
descansaba en las minas de Cornwall, donde la máquina de vapor de Watt extraía
el agua del mar que se infiltraba en el interior de los túneles. Allí el calor
realizaba un trabajo: movía el agua. Cuando Boulton y Watt pusieron en el
mercado su Ingenio, los términos del contrato especificaban que el comprador
entregaría anualmente la tercera parte del dinero que se ahorrase en
combustible con el nuevo equipo. Ahora bien, ¿cómo cobrar a las nuevas minas
que compraban directamente su máquina; o cómo hacerlo cuando su máquina hacía
más trabajo que aquellas a las que reemplazaba, o cuando aspiraba agua a mayor
profundidad de la acostumbrada?
Grabado de 1773 de la fábrica de Boulton y Fothergill en Birmingham.
Para poder cobrar, Boulton y Watt debían encontrar algún modo de
comparar las diferentes máquinas extractoras, o lo que es lo mismo, establecer
una relación entre el trabajo total realizado y el combustible consumido. Entre
1782 y 1783 Watt midió cuidadosamente el ritmo de trabajo de un caballo tirando
de una noria de agua y definió el término de caballo de potencia o
caballo-vapor, el equivalente a elevar 33000 libras (unas 14
toneladas) de agua un pie (unos 30 centímetros) en un minuto. Una excelente
unidad de medida para lo que los mecánicos habían definido como la «tracción
multiplicada por el camino recorrido». No obstante, la propuesta comercial de
un ingeniero no podía tener mucho éxito entre los científicos. A ellos había
que demostrarles cuál era la relación numérica entre trabajo y calor.
§.¿Qué es el calor?
Resolver este complejo problema ha sido uno de los caballos de batalla
desde tiempos de los griegos. Los últimos filósofos estoicos habían extendido
las propiedades del fuego y del aire a todos los fenómenos naturales. Cuando
esta idea quedó profundamente arraigada, una nueva vuelta de tuerca cambió el
enfoque: ahora cualquier fenómeno térmico ilustraba los procesos orgánicos. Los
griegos proyectaron sobre el mundo inorgánico las funciones del ser vivo,
entendiendo el cosmos como un algo biológico.
Tuvimos que esperar al tardío año de 1620 para que el vigoroso empirista
Francis Bacon (1561-1626) sistematizara todos los datos conocidos hasta el
momento sobre las diferentes fuentes de calor y frío. En sus tablas podemos
encontrar desde el rayo, el relámpago, las llamas o los fuegos fatuos hasta
algunas especias, pues al ingerirlas producen una sensación de calor. De sus
estudios Bacon dedujo que el calor era un «movimiento violento», afianzándose
la creencia de que tenía su origen en el movimiento. Por la misma época, el
sacerdote, filósofo y matemático francés Fierre Gassendi (1592-1655), un
esforzado defensor de la hipótesis atómica de la materia, daba una explicación
distinta El calor y el frío eran sustancias. El frío estaba compuesto por
pequeñas partículas con forma de tetraedro que al penetrar en un líquido lo
hacían más sólido.
Ni las ideas de Bacon ni las de Gassendi contaron con el apoyo
mayoritario de sus colegas. Ellos veían el calor como un líquido, como el agua
que fluye de la cima de las montañas hacia los valles. Esta analogía se hizo
aún más poderosa cuando se descubrió que la electricidad también fluía como un
río por los hilos conductores. ¿Por qué el calor se iba a comportar de modo
distinto?
Cavendish se había alineado con Bacon y Newton, que defendían la
naturaleza mecánica del calor. Pero al otro lado del Canal de la Mancha, su
colega y competidor, Antoine Lavoisier, preparaba una teoría coherente que
proponía que el calor era un fluido. Hasta le había puesto un nombre: calórico.
Resulta irónico que semejante idea viniera de quien enterró el flogisto.
El calórico era una sustancia en todo cualitativamente distinta al resto de los
elementos, exceptuando la luz. Al igual que
ella, se trataba de un fluido «sutil», sin una estructura particular y
capaz de infiltrarse por los intersticios de la materia más dura para calentar
los objetos, como hace la luz al atravesar el cristal. Compuesto por partículas
indestructibles, el calórico de Lavoisier tema una sorprendente propiedad: no
poseía masa detectable. Quemando carbón y fósforo, dos materiales que producen
abundante cantidad de calor, en un recipiente cerrado para impedir la difusión
de los productos de la reacción hacia el exterior, descubrió que no se producía
un cambio perceptible en la masa final, a pesar de la «pérdida» de calórico a
los alrededores. Por si esto no fuera poco, los átomos «sin masa» de calórico
tampoco se comportaban como cabía esperar en la materia normal: entre ellos se
repelen, pero son atraídos por la materia ordinaria.
El mecanismo por el cual un cuerpo se calentaba era bastante sencillo.
Cuando un sólido se calienta, los átomos de calórico entran en el material, se
pegan a sus átomos y reducen la intensidad de las fuerzas atractivas entre
ellos. A medida que lo calentamos más, aumenta el número de átomos de calórico
que se quedan adheridos al material y, por consiguiente, aumenta la repulsión
entre ellos. El resultado es que los sólidos se funden y los líquidos bullen.
El parecido de estas explicaciones con el flogisto es evidente, y
resulta extraordinario ver cómo Lavoisier, que repudiaba el comportamiento tan
fuera de lugar del flogisto, defendiera ese mismo proceder para su querido
calórico, aunque con marcadas diferencias. La principal era el concepto central
de su teoría: al tratarse de un fluido material compuesto por átomos
indestructibles debía cumplir la ley de conservación de la materia. Por tanto,
no podía ser creado ni destruido; lo que un cuerpo gana otro lo debe perder. De
modo tan sencillo, explicaba por qué los cuerpos fríos se calientan y por qué
el calor pasaba de los cuerpos calientes a los fríos, igual que el agua fluye
colina abajo.
Esta explicación del calor de Lavoisier era la más extendida y aceptada,
pero había un grupo de científicos irreductibles, la mayor parte de ellos
provenientes de la mecánica, que defendían que todos los fenómenos físicos
básicos, como el calor, la luz, las reacciones químicas, la electricidad o el
magnetismo, se podían explicar mediante procesos mecánicos. En apoyo a esta
visión se esgrimía el conocido hecho de que el rozamiento producía calor y
fuego. Y si no se necesitaba el flogisto para explicar cómo se hacía fuego
frotando dos palos, ¿por qué sí el calórico? Tampoco podían dejar de apuntar
que existían ciertas conexiones entre sustancias tan diferentes como la luz y
el calor, o entre luz, calor y electricidad, y que ciertos procesos químicos
producían sonido, luz y calor. Pero, sobre todo, el calor servía para mover
cosas: ahí estaba la máquina de vapor. Todas las claves a favor del calor como
expresión del movimiento estaban ahí, pero nadie había conseguido establecer
exactamente qué tipo de relación había entre ellas.
El principal problema del calórico es que no tema masa, lo que obligaba
a encontrar alguna otra propiedad que permitiera medir la cantidad de calórico
contenida en un cuerpo. Por otro lado, también estaba el problema de la
temperatura. Los termómetros medían algo relacionado directamente con la
cantidad de calórico, pues mía mayor temperatura se correspondía con la
experiencia sensible de un cuerpo más caliente. Es más, al poner en contacto
dos cuerpos, uno caliente y otro frío, ambos tendían a igualar sus temperaturas
del mismo modo que los tubos comunicantes presentaban el mismo nivel de agua.
La respuesta era obvia: el calórico había fluido del caliente al frío hasta que
el nivel de calórico, representado por la lectura del termómetro, se igualaba.
De este modo se podía distinguir entre temperatura y calor, y los
descubrimientos de Black permitían medir y diferenciar la cantidad que se tiene
de cada uno.
Grabado que muestra el primer barco de vapor comercial, que recibió diversos
nombres: el Monstruo de Fulton, el Clermont o el Barco de Vapor del Río
Norte. Su diseño corrió a cargo del estadounidense Robert Fulton, para lo
cual acudió a la empresa de Boulton y Watt y trabajó en estrecha colaboración
con William Murdoch.
Siguiendo con la analogía, podemos imaginar cada sustancia como un vaso
de diferentes formas. El calor será la cantidad de agua que se vierte y la
temperatura el nivel al que llega en el vaso. Supongamos que tenemos un
conjunto de vasos graduados llenos de agua hasta una cierta marca y les
añadimos el agua necesaria para que todos ellos queden de nuevo al mismo nivel.
Debido a que cada uno tiene una forma determinada, la cantidad de agua
necesaria para lograrlo será diferente en cada uno de ellos. Eso es el calor
específico, la cantidad de agua —calor— necesaria para que todos los vasos
—sustancias— queden al mismo nivel —temperatura—.
Estatua de Matthew Boulton (izquierda), James Watt (centro) y William
Murdoch (derecha), tres de los principales artífices de la Revolución
Industrial, en el centro de Birmingham, Inglaterra.
Es importante hacer notar que al hablar de calor latente o calor
específico no se está haciendo referencia a dos tipos diferentes de calor, sino
a dos formas distintas de emplear el calor. El primero es el que se invierte en
cambiar de estado de agregación una sustancia y el segundo el que se necesita
para aumentar la temperatura de un objeto sin que cambie de estado. Algo que
llamó la atención a Black es que el calor latente de evaporación para cualquier
sustancia era mucho más grande que su calor latente de fusión. Para el caso del
agua, por ejemplo, la diferencia entre la cantidad de calor para evaporar un
gramo de agua era casi siete veces mayor a la necesaria para fundir un gramo de
hielo. No pudo dar con una explicación convincente a este hecho.
Otro problema era el bajo valor del calor específico de los metales.
Así, un gramo de mercurio necesita solo tres centésimas de caloría para
aumentar su temperatura en un grado centígrado. Dicho de otra forma: imaginemos
que colocamos en dos recipientes idénticos agua a 80 °C y la misma cantidad de
mercurio a 20 °C. Si dejamos pasar el tiempo suficiente para que se alcance el
equilibrio de temperaturas —dejamos que las partículas de calórico pasen de un
recipiente a otro hasta igualar su temperatura—, mediremos 78 °C. Esto quiere
decir que la cantidad de calor necesaria para calentar el mercurio es solo mi
treintavo del calor que debe extraerse del agua para enfriarla el mismo número
de grados. Black vio en todo esto un argumento contra el origen mecánico del
calor. Supuso, correctamente, que los átomos de mercurio eran más pesados que
los del agua. Por tanto, si el calor era movimiento, ¿por qué iba a ser más
fácil en lugar de más difícil ponerlos en movimiento? Todos sabemos que cuesta
más mover algo pesado que algo ligero. Aparentemente el otrora brillante Black
no se dio cuenta de que al ser más pesados los átomos de mercurio, y como
estaba empleando la misma cantidad de este que de agua, había menos de ellos en
el calorímetro. Y menos átomos implica menos cantidad de calórico.
Resumiendo, el calórico podía explicar numerosos fenómenos, mientras que
su rival, el calor como expresión del movimiento, pinchaba en numerosas
ocasiones pues todavía no pasaba de ser una idea muy vaga. El hecho de que el
rozamiento producía calor, piedra angular de la teoría cinética del calor, no
era tenido demasiado en cuenta por los defensores del calórico. Más bien estaba
abandonado en un rincón oscuro y nadie le prestaba atención. Nadie salvo un
estadounidense exiliado en Europa tras la Guerra de la Independencia. Se
trataba de Benjamin Thompson, como veremos más adelante.
En este entorno Cavendish era de los pocos que defendían un origen
mecánico del calor, pues entre otras cosas no podía aceptar que hubiera una
sustancia que no pesara. En su opinión el calor lo causaba la vibración de las
partículas de materia Todos sus experimentos los interpretó en esa dirección.
§. Un manuscrito desaparecido
En 1969, lord Chesham, un descendiente de Henry Cavendish, puso a la
venta diversos manuscritos de su antepasado, incluyendo uno titulado «Heat».
Hoy sabemos que este artículo conoció dos borradores y que fue escrito en la
década de 1780, probablemente después de 1783. En él aparece una formulación
matemática completa de su teoría vibracional del calor, junto al principio de
conservación de la energía, el equivalente mecánico del calor y una serie de
aplicaciones. De hecho, «Heat» cubre el mismo campo que su anterior artículo,
«Remarks», pero va mucho más allá.
Empieza como una investigación puramente mecánica. Al igual que hiciera
en «Remarks», clasifica la vis viva en dos tipos: visible, la
que posee el centro de masas del cuerpo porque se desplaza, rota (hoy la
llamaríamos energía mecánica), e invisible, la que tienen las partículas de un
cuerpo cuando se mueven unas alrededor de otras dentro de ese cuerpo. A su vez,
esta última la divide en otros dos subtipos: activa (que le asignó el símbolo
s), la vis viva real de todas las partículas que posee un
cuerpo, e inactiva, que tiene el «potencial» de volverse activa. Así, la vis
viva total sería la suma de las dos y es esta cantidad la que «no
puede cambiar como resultado de los movimientos de las partículas». Cavendish
identifica el calor activo con la vis viva activa, el calor
latente con la vis viva potencial y el calor sensible con
aquello que mide el termómetro, que está relacionado con los calores activo y
latente en función de la composición del cuerpo. Y, por supuesto, el calor
total es la cantidad que se conserva en todo proceso. Distinguir entre los
distintos tipos de calor —sensible, latente, total y activo—, le permitía
explicar el fenómeno de los calores específicos, el primer objetivo de sus
experimentos.
Por otro lado, a la hora de dar cuenta del calor que fluye del cuerpo
caliente al frío —y recordemos las sutilidades de ese flujo— la cantidad
exacta, según él, dependía tanto del peso de los dos cuerpos puestos en
contacto como de «alguna otra función, ya sea del tamaño de sus partículas o de
cualquier otra cualidad», como su frecuencia de vibración.
Calentar un cuerpo por fricción también terna una explicación con su
teoría vibracional: cuando una fuerza intensa actúa contra un objeto, las
partículas que lo componen se ven obligadas a desplazarse, e incluso a salir
violentamente despedidas de su superficie, lo que altera el calor latente del
cuerpo y hace que aumente el calor sensible. La explicación de Cavendish era
simple: si un cuerpo pierde vis viva por alguna causa, como
por rozamiento, inmediatamente «aumenta su calor en una cantidad equivalente».
Como podemos ver, Cavendish tenía claras las implicaciones del principio de
conservación de la energía.
¿Y el calor emitido debido a las descargas eléctricas de una botella de
Leiden, que había estado observando en su laboratorio durante la década que se
dedicó a experimentar con ellas? Para Cavendish las partículas de electricidad
eran demasiado livianas para poder comunicar suficiente vis viva a
las partículas del hilo y calentarlo. En realidad, añadía, las descargas
eléctricas desplazaban las partículas del cable, disminuyendo su calor latente.
La dilatación térmica y los cambios de estado también los explicaba con
su teoría. Al calentar un cuerpo aumenta la vibración de las partículas que lo
componen, con lo que altera sus atracciones y repulsiones mutuas y, por
consiguiente, también cambia el tamaño del mismo. Cuando estas vibraciones se
hacen lo suficientemente grandes, las atracciones y repulsiones varían lo
bastante para cambiar por completo su forma y propiedades, lo que deriva en la
fusión o la evaporación.
Pero Cavendish siempre buscaba experimentos que apoyaran la teoría y
esta vez no iba a ser diferente. En tres lugares de su artículo menciona
posibles experimentos, para realizar en un futuro, que pondrían a prueba la
teoría. En mío de ellos dice que quiere determinar si «la fricción disminuye
con el uso de aceite y grasa tanto como lo hace el calor». Con ello quería dar
respuesta a uno de los críticos de la teoría mecánica del calor, Isaac Milner,
profesor en Cambridge. Su objeción fundamental era que nadie había probado que
esa supuesta vibración existiera. Además, la cantidad de calor generado no era
proporcional al movimiento, como debería ser si realmente fuera este su origen.
Y por si eso fuera poco, como el aceite y la grasa se usan para eliminar la
fricción, el calor también debería eliminarse, a pesar de que se comunica
movimiento a las partículas. Esto era lo que Cavendish se proponía comprobar.
En un segundo experimento se proponía ver lo que sucedía con el calor latente
durante las descargas eléctricas, y en un tercero pretendía exponer diversos
cuerpos a los rayos de Sol para determinar si la cantidad total de calor
absorbido era la misma: «Sería difícil de reconciliar con mi hipótesis si
demostrara que distintos cuerpos no reciben la misma cantidad de calor del
Sol».
Si realizó todos estos experimentos es algo que no sabemos, pero sea
como fuere, Cavendish se adelantó a su tiempo en la búsqueda del equivalente
mecánico del calor, que se realizó a mediados del siglo XIX. Y aún más, intuyó
lo que se conoce como la teoría cinética, al afirmar que
determinando la vis viva equivalente al incremento del calor
sensible de un cuerpo, y suponiendo que el calor total de un cuerpo a mil
grados es el doble que a cero grados, podía «calcular la velocidad a la cual
vibran sus partículas». Maxwell y Boltzmann lo harían un siglo más tarde.
§. En una fábrica de cañones
Curiosamente, los defensores del calor como un fluido tampoco las teman
todas consigo cuando querían explicar el calor generado por el rozamiento. Las
observaciones de Benjamín Thompson, conde de Rumford, en las fábricas de
cañones del Sacro Imperio Romano incidían directamente en un grave problema que
durante largo tiempo habían soslayado los defensores del calórico. Thompson
conocía el modelo del calórico, pero debido a sus lecturas de Boerhaave creía
que el calor era un movimiento vibratorio de la materia, al igual que
Cavendish. Los trabajadores de la fábrica sabían que para perforar el ánima de
un tubo macizo de plomo debían bañarlo en agua para impedir que no se les
fundiera a causa del intenso calor desprendido durante la operación, y Thompson
vio en ello un sólido argumento contra la ley más sacrosanta del calórico: su
principio de conservación. Según rezaba la ortodoxia, cada cuerpo tiene una
cantidad de calórico dada, por lo que se podría diseñar un procedimiento para
extraerle todo el calórico que contiene. En el caso del cañón, aparentemente
uno podía producir todo el calórico que deseara sin límite alguno. En su
obra Investigación sobre la fuente de calor el cual es excitado por
fricción (1798) concluye:
Es completamente necesario añadir que cualquier cosa que un cuerpo o
sistema de cuerpos aislados puedan suministrar sin interrupción no puede ser
una sustancia material; y me parece extremadamente difícil, si no imposible,
formarme una idea distinta de algo capaz de ser excitado y comunicado del modo
en que lo hace el calor en estas experiencias, excepto si no es movimiento.
La tesis de Thompson era que si uno puede producir la cantidad de
calórico que desee, entonces no se conserva, luego no se trata de una
sustancia. Es más, con la ayuda de una balanza muy sensible —con un error de
una parte en un millón— demostró que Lavoisier había sido muy cuco a la hora de
asignar una masa cero a su calórico: no había un cambio mensurable en el peso
de mía masa de agua cuando se convierte en hielo y se reconvierte en agua, a
pesar de que la cantidad de calor utilizado pondría al rojo 300 g de oro
inicialmente a 0 ºC.
El hombre que destruyó el calórico
Benjamín Thompson (1753-1814) era un hombre de espíritu aventurero.
Nacido en Woburn, Massachusetts, durante la Guerra de la Independencia en
Estados Unidos se alineó con el bando inglés, pero ocultó cuidadosamente su
simpatía política para servir como espía en beneficio del ejército de Su
Graciosa Majestad. Apasionado de la ciencia, cuando era joven había leído las
obras del químico y médico neerlandés Hermann Boerhaave y sus escritos le
decantaron por una ciencia práctica y aplicada a la vida cotidiana.
Benjamín Thompson.
Lo mismo le había ocurrido al químico de la Universidad de Edimburgo
William Cullen, discípulo de Boerhaave en Leiden, que a su vez influyó
decisivamente en la carrera de Joseph Black. Fue esa misma corriente utilitaria
que llevó a Black a acercarse a las destilerías la que arrastró a Thompson
hacia el arte de la guerra. E igual que le sucedió a Black, no podía imaginar
que le iba a conducir hacia una acertada comprensión del calor.
Exilio en Europa
Thompson destinó bastante tiempo a desarrollar nuevas aplicaciones
técnicas, entre las que destacó una tinta invisible que utilizaba para enviar
la información obtenida a los ingleses, y un péndulo balístico con el que medía
la potencia de disparo de la pólvora. En 1775, temiendo ser descubierto, pidió
a los ingleses que le sacaran de Norteamérica y le llevaran a Londres. De allí
saltó al continente y se dispuso a vagabundear por Centroeuropa. Tras muchas
andanzas, en 1784 lo encontramos convertido en ayudante de campo del Elector de
Baviera con el título honorífico de conde de Rumford del Sacro Imperio Romano,
donde parte de su trabajo consistía en organizar y equipar al ejército bávaro,
Entre sus múltiples ideas, Thompson tuvo una particularmente interesante: para
hacer rentable el presupuesto militar, construyó fábricas donde los soldados
construían el material que utilizaban. Durante una de sus inspecciones de
rutina al depósito militar de Múnich, Thompson se dio cuenta de algo realmente
curioso: la gran cantidad de calor que se desprendía al horadar los cañones,
Como en tantas ocasiones a lo largo de la historia, un momento de inspiración
ante un hecho totalmente corriente y perfectamente conocido iba a producir un
cambio fundamental en nuestra concepción del mundo.
Por tanto, «el calor, si es un fluido, debe ser tan infinitamente raro,
incluso en su estado más condensado, como paira frustrar todos nuestros
intentos de descubrir su gravedad». Este era un poderoso argumento para
Cavendish y Thompson: que algo material no tuviera peso era impensable. Si era
materia, tenía que tener masa. Ahora bien, seguía Thompson, si
el calor «no es más que un movimiento vibratorio intenso de las partículas
constituyentes de los cuerpos» entonces no tendría por qué medirse una alteración
en la medida de la balanza.
Capitulo 8
El peso del mundo
El último experimento de Henry Cavendish, que realizó cuando tenía
sesenta y siete años de edad, es el que ha inscrito su nombre con letras de oro
en la historia de la ciencia. Se trató del experimento más delicado jamás
realizado, inicialmente destinado a medir la densidad media de la Tierra. En
realidad, hoy lo recordamos como el que determinó el valor de la intensidad de
la fuerza de la gravedad y en todos los libros de texto recibe el nombre de
«Experimento de Cavendish».
Henry no solo era un hombre de ciudad, era un hombre londinense. Aunque
dedicaba parte de su tiempo a preparar expediciones y viajes para miembros de
la Royal Society, nunca participó en ninguno de ellos. Sin embargo, a partir de
1785, cuando ya estaba en la cincuentena, este hombre de hábitos fijos se
embarcó en una serie de viajes por Inglaterra acompañado por su casi
inseparable amigo Charles Blagden. Este era un hombre con madera de aventurero,
cuyo gran deseo era conocer «el gran mundo» y al que le alucinaba la «extrema
estupidez de la gente» que vivía satisfecha encerrada en su «pequeño mundo».
Infatigable viajero, convenció a Cavendish de que debía dedicar un
tiempo a visitar ciertos lugares de Gran Bretaña que seguramente le agradarían.
En realidad, la petición de Blagden respondía a una arraigada costumbre entre
los acaudalados viajeros ingleses de mediana edad, que de este modo tenían su
particular Grand Tour pero destinado a maravillarse con los productos de la
Revolución Industrial... y de la grandeza tecnológica del Imperio. Por
supuesto, en un viaje de tales características no podía faltar la parada
obligada en la fábrica de Watt y Boulton en Birmingham; allí dirigieron sus
pasos en su primer viaje, de camino a Gales. Podríamos imaginar que el
encuentro con Watt fue tenso, pues solo había pasado un año desde la
controversia del agua. No tenemos constancia de que fuera así y no hay motivo
para dudar de que ambos deseaban mantener su relación científica en los
términos más cordiales.
Este primer viaje despertó un nuevo interés en Cavendish: la geología
Allá por donde pasaban, ambos hombres realizaban diferentes observaciones sobre
los tipos de formaciones geológicas que encontraban, tomaban muestras de rocas
y minerales... Esta nueva afición de Cavendish se mantuvo a partir de entonces
en cada uno de sus viajes. Al año siguiente cambiaron el paisaje industrial del
este de Inglaterra y Gales por el condado histórico de Yorkshire, que en
aquella época vivía el auge de las explotaciones mineras de carbón. La razón de
ir allí era la de visitar a su buen amigo el reverendo John Michell en su casa
de Thornhill. Hablaron de todos aquellos temas que interesaban a ambos y en los
que Michell había hecho importantes contribuciones, magnetismo, sismología y
astronomía entre ellos, pero ante todo Cavendish dedicó mucho tiempo a discutir
sobre geología A su regreso, Michell le entregó un inapreciable regalo: su
tabla de estratos, tomados cada 2,5 cm hasta una profundidad de 67 m.
En el verano de 1787, y por tercer año consecutivo, salieron de viaje
hacia el suroeste de Inglaterra, a Cornualles. Recorrieron la línea de costa
«para realizar unos experimentos» (no sabemos cuáles), y para tener acceso a
las minas de la zona llevaban en el bolsillo una carta de recomendación de
Watt. También visitaron las zonas de extracción de arcilla de Josiah Wedgwood,
abuelo de Charles Darwin, un alfarero que comenzó su carrera reparando
porcelana china y de Delft, y que al copiar el diseño de una jarra,
erróneamente identificada como etrusca, el diseño acabó convirtiéndose en
vajilla real. Y, por supuesto, tomaron mediciones barométricas en las colinas
que encontraron a lo largo de su camino.
Este fue el último de los viajes que hicieron juntos estudiando procesos
industriales, midiendo la altura de las montañas, realizando observaciones
meteorológicas, recogiendo piedras y minerales para luego establecer sus
características químicas y tomando nota del orden de los estratos.
A pesar de la gran cantidad de notas y observaciones realizadas, era
consciente de que no tenía nada interesante que publicar. Eso sí, le condujo a
un cambio de enfoque en sus investigaciones químicas: de los gases pasó a
estudiar procesos industriales y geológicos. Tampoco publicó nada, aunque
dedicó gran parte de su tiempo del último cuarto de su vida a estas
investigaciones. De ellas tenemos noticia gracias a un libro de notas que él
tituló Libro Blanco N.° 1, que salió a la luz en la segunda
mitad del siglo XX.
Su interés por la geología queda patente en su última recomendación de
un candidato para el ingreso en la Royal Society: sir James Hall, un geólogo
conocido como el «padre» de la geología experimenta] inglesa. Para Cavendish
era una elección acertada, pues Hall pretendía encontrar una teoría completa de
la geología con el calor como eje central y causa principal de todos los
procesos.
§. La forma de la tierra
El gran proyecto científico internacional del siglo XVIII fue la
medición del arco meridiano en diferentes puntos del globo. Franceses e
ingleses colaboraron, y compitieron, para poder determinar con precisión cuál
era la forma de nuestro planeta. Hacia 1735, la Academia de Ciencias francesa
organizó una expedición a Sudamérica para determinar su valor cerca del
ecuador. Sus miembros más destacados, Pierre Bouguer y Charles Marie de La
Condamine, trabajaron allí durante años. En esta expedición participaron los
españoles Antonio de Ulloa y Jorge Juan, dos jóvenes guardiamarinas de veintiún
y diecinueve años, respectivamente, enviados por Felipe V tras recibir la
petición de su primo Luis XV de que sus científicos pudieran trabajar en el
Virreinato del Perú. Curiosamente, Jorge Juan obtuvo un valor del arco del
meridiano en el ecuador mucho más preciso que los científicos franceses. Sus
constantes desencuentros hicieron que De La Condamine abandonara el proyecto
para explorar el Amazonas, trayendo consigo, entre otras cosas, la primera
descripción de un famoso veneno: el curare.
Por su parte, Bouguer dedicó una década al proyecto en el que, entre
otros objetivos, estaba obtener un valor para la densidad media del planeta.
Para ello tomó medidas con el péndulo de segundos (cuyo período es,
exactamente, dos segundos) a diferentes altitudes: en Quito, en las faldas del
Pichincha y en la Isla del Inca en el río
Esmeralda. Como era de prever, encontró que la longitud del péndulo
debía decrecer a medida que aumentaba la altitud. Lo llamativo era que esa
disminución no seguía la ley del inverso del cuadrado de la distancia Para
Bouguer esto era debido a la influencia de las montañas que rodean Quito. En
sus notas inéditas, Cavendish, que conocía los escritos científicos del
francés, señalaba la cantidad de incertidumbres a las que estaba sometido este
tipo de observaciones:
Si hubiera una mayor cantidad de materia bajo la cordillera de densidad
menor que la normal en la superficie de la Tierra (lo que es posible pues puede
que la mayoría de las colinas sean volcanes), la longitud del péndulo en Quito
o en el Pichincha sería menor, haciendo parecer que la densidad media de la
Tierra es mayor de lo que realmente es.
Otro método para calcular la densidad de nuestro planeta consistía en
medir la separación de la plomada junto a la base de una montaña, como hizo
Bouguer en 1738 en el Chimborazo. De los dos métodos Cavendish opinaba que «el
primero es más sencillo de realizar, pero el segundo me parece mucho más
satisfactorio». Bouguer encontró una desviación de 8 segundos de arco, pero no
dio mucha importancia a su resultado porque suponía que las malas condiciones
de trabajo habían introducido errores experimentales: al final sugería que en
un futuro habría que repetir este experimento en un mejor emplazamiento, ya
fuera Francia o Inglaterra. A pesar de todo, las mediciones del Chimborazo de
Bouguer permitieron descartar la hipótesis del astrónomo Edmund Halley de que el
planeta estaba hueco en su interior.
Décadas más tarde, la Royal Society creó el Comité de la Atracción por
recomendación del astrónomo real Nevil Maskelyne, en el que Cavendish desempeñó
un papel destacado: entre sus notas se han encontrado muchas páginas con
infinidad de cálculos relativos al problema de la plomada. El trabajo del
comité empezó en 1772 y se prolongó durante dos años. Tras largas
deliberaciones sobre cuál sería la montaña apropiada para realizar las
mediciones, el comité se inclinó por una situada en el condado escocés de Perthshire:
Schiehallion. ¿La razón? Estaba relativamente aislada y tenía una forma
prácticamente simétrica Las observaciones de campo comenzaron en julio de 1774
y terminaron en noviembre de ese mismo año.
Maskelyne instaló dos estaciones, una en la ladera norte y otra en la
sur y obtuvo la desviación media de ambas. Tras corregir sus observaciones
debido al efecto de la curvatura de la Tierra y determinar la distancia entre
ambas estaciones por trigonometría, encontró que la suma de las atracciones de
la montaña en ambos lados era de 11,6 segundos de arco. Pasar de ahí a un valor
para la densidad media de la Tierra fue labor del gran geólogo James Hutton,
que aceptó de buen grado la ayuda matemática que le ofreció Cavendish. Una
tarea extremadamente laboriosa, que acabó publicándose en 1778: el resultado
del conocido desde entonces como Experimento Schiehallion fue
que la densidad media de la Tierra era 4,48 veces la del agua. Correcciones
subsiguientes, como tener en cuenta la densidad de las rocas circundantes,
corrigieron este número a 4,87.
Viendo la cantidad de variables que influían en la determinación de la
densidad de la Tierra por medición geológica directa, no es de extrañar que
algunos buscaran otras alternativas. Uno de ellos fue John Michell, que diseñó
una balanza de torsión para «pesar el mundo», tal y como Cavendish le
comentaría en una carta que le dirigió en 1783: «Si tu salud no te permite
seguir con él [un telescopio] al menos espero que te permita hacer el trabajo
más fácil y menos laborioso de pesar el mundo». La idea básica de Michell era
medir la atracción gravitatoria que aparece entre dos masas de densidad
conocida mediante una balanza o péndulo de torsión. Por desgracia, murió antes
de poder realizar el experimento. Después de algunas peripecias el aparato de
Michell llegó a manos de Cavendish, que lo estudió, lo perfeccionó y comenzó a
experimentar con él.
§. El último gran artículo
Hacía diez años que Cavendish no publicaba nada en la revista de la
Sociedad. Por supuesto seguía investigando, pero parecía como si no encontrara
nada que considerara digno de leer ante sus colegas. Sin embargo, como en las
grandes producciones de Hollywood, el científico estaba guardando lo mejor para
el final. De hecho, ha pasado a la historia por ese último gran artículo.
Conocido como el Experimento de Cavendish, fueron en realidad
17 experimentos, cada uno de ellos precedido de numerosos ensayos y pruebas.
Henry comenzó el primero de ellos el 5 de agosto de 1797 y completó la
primera tanda de ocho la última semana de septiembre. Al año siguiente completó
los siguientes entre finales de abril y finales de mayo y el artículo con los
resultados lo leyó en la Royal Society el 21 de junio de 1798, tres semanas
después de terminar.
El hombre y el péndulo
Cavendish describió de esta forma el instrumento que le haría famoso:
«El aparato es muy simple». Y realmente lo era, aunque lo que debía hacer con
él eran las mediciones más exquisitas jamás realizadas hasta entonces. El
péndulo de torsión constaba de una parte móvil, una varilla de madera de 6 pies
(1,8 m) suspendida horizontalmente por un delgado cable sujeto en su centro. En
cada extremo había colgando una bolita de plomo de 2 pulgadas (5 cm). La
varilla podía vibrar en un plano horizontal. La fuerza gravitatoria sobre las
pequeñas pelotitas de plomo era ejercida por dos bolas (que llamó pesos), también
de plomo, más grandes y con un peso de 350 libras (158 kg) y 12 pulgadas de
diámetro (30,5 cm). Lo fundamental en este caso era la geometría de todo el
instrumento. Las bolas grandes, al tirar gravitacionalmente de las pequeñas,
provocaban una (casi) inapreciable torsión en la varilla, que era lo que debía
medir, junto con el período de vibración. Todo estaba encerrado en una caja de
madera (que llamó habitación) para protegerlo de cualquier
perturbación, por mínima que fuera: Cavendish sabía que la fuerza con la que
los «pesos» atraerían las bolitas sería unos 50 millones de veces más pequeña
que su propia masa, por lo que debía extremar las precauciones para evitar
efectos indeseados, como el de una corriente de aire o un cambio de
temperatura. Por eso, «resolví colocar el aparato en una habitación [la caja]
que estaba permanentemente cerrada; observaba el movimiento de la varilla
usando un telescopio y podía mover los pesos sin tener que entrar en la
habitación». También colocó un pedazo de marfil en cada extremo del brazo «para
que sirviera como pie de rey, y subdividiendo esas divisiones en cinco partes;
luego la posición del brazo podía observarse con facilidad en una centésima de
pulgada, si no menos». No debe escapársenos que, en aquella época, hacer
semejantes marcas en el marfil con la precisión requerida era algo de por sí
extremadamente difícil. Para hacer las lecturas Cavendish colocó pequeñas ventanas
de cristal por las que entraba la luz de una llama, a las que añadió una serie
de lentes convergentes para poder leer las escalas con comodidad «sin que
hubiera ninguna otra luz en la habitación».
La balanza de torsión de Cavendish se compone de dos esferas pequeñas, fijas
a los extremos de una barra horizontal suspendida por un alambre metálico
delgado. Cuando las dos grandes esferas se colocan cerca de las esferas más
pequeñas, la fuerza de atracción entre las esferas pequeñas y grandes hace que
la barra gire y se tuerza el alambre en una nueva orientación de equilibrio. Se
mide el ángulo al cual gira la barra, por medio de la desviación de un haz
luminoso que se refleja en un espejo unido a la suspensión vertical. Una vez
calibrado el aparato, se puede calcular a partir de esta torsión el valor de G.
Se trata de un experimento extremadamente complejo y Cavendish tuvo que
exprimir su ingenio al máximo. Con un péndulo encerrado en una caja de tres
metros de alto, Cavendish medía sus sutiles vibraciones gracias a un telescopio
y a unos pedacitos de marfil colocados a cada lado de la caja «tan cerca del
brazo horizontal como fue posible sin temor a que lo tocaran» y cuidadosamente
marcados en divisiones de 1/20 de pulgada.
Los experimentos los hizo colocando pesos en tres posiciones distintas,
que él llamó positiva, negativa y a medio
camino. El cuidado con el que había que realizar las mediciones
resultantes era extremo, tanto en la amplitud de la vibración como en su
período. Para medir este último, Cavendish explicó su método:
Observé sucesivamente tres puntos extremos de vibración y tomé la media
entre el primero y el tercero de esos puntos, que correspondían a una misma
dirección, y después hice la media entre el valor resultante obtenido y el
segundo punto.
Medir el período de vibración era mucho más complicado. El procedimiento usado
por Cavendish era de lo más elaborado y nos da una idea de su valía como
científico experimental:
Observé los dos puntos extremos de una vibración, y también las veces que el
brazo llegaba a dos divisiones dadas situadas entre ambos extremos, teniendo
cuidado de que esas divisiones estuvieran a ambos lados del punto medio, pero
no muy alejadas de él. Entonces calculaba el punto medio de la vibración y, en
proporción, encontraba el tiempo con el cual el brazo cruzaba ese punto medio.
Luego, después de cierto número de vibraciones, repetía esta operación y
dividía el intervalo de tiempo entre la llegada del brazo a esos dos puntos
medios por el número de vibraciones, lo que me daba el tiempo de una única
vibración.
Una vez empezado el experimento nada podía interrumpirlo: dependiendo de
la rigidez del alambre que sostenía el péndulo podía llegar a durar cerca de
dos horas.
§. La densidad de la tierra
Siendo un instrumento tan simple y el procedimiento tan directo, hubiera
sido de esperar que el artículo presentado a la Royal Society, « Experiments
to determine the density of the Earth», no fuera muy extenso. Todo lo
contrario; ocupaba 57 páginas, lo que lo convierte en el segundo trabajo más
largo que escribió, después del dedicado a su teoría de la electricidad.
La razón de tal extensión fue la obsesión de Cavendish por dejar
meridianamente clara la precisión de sus mediciones experimentales, pues sabía
que esa era la clave para que sus colegas aceptaran los resultados. A lo largo
de todo el artículo discute las posibles fuentes de error y las correcciones
introducidas para evitarlas. Su principal preocupación era que un desigual
calentamiento del aire perturbara el aparato, por lo que dedicó mucho espacio a
explicar lo que había hecho para evitarlo. También explicó con detalle su
metodología de observación, describiendo igualmente las precauciones que había
tomado para no equivocarse en las medidas. Encontró cierta imprecisión en la
vibración del brazo del péndulo debido a la resistencia del aire, aunque pudo
comprobar que no era significativa. Determinaba el tiempo de vibración del
aparato en cada nuevo experimento para evitar «atracciones accidentales, tal
como la electricidad». En la tanda de pruebas previas observó que la atracción
provocada por los pesos parecía aumentar con el tiempo. ¿A qué era debido?
Estudió la elasticidad del alambre que estaba utilizando y al final decidió
sustituirlo por uno rígido. Después pensó que esas variaciones eran debidas al
efecto del campo magnético terrestre. Para comprobarlo, se dedicó a rotar el
aparato cada día para constatar su influencia y sustituyó los pesos por imanes.
Esto último prueba su mente experimental: si se sospecha de que hay un fenómeno
que es fuente de error, lo que se debe hacer es aumentarlo para cuantificar
hasta dónde llega. Por desgracia, el magnetismo no era el causante de esas
variaciones. Quizá fuera «una diferencia de temperatura entre los pesos y la
caja». Era una idea un poco alocada, pero dedicó varios días a experimental'
colocando lámparas bajo los pesos y un termómetro en la caja exterior. ¡Esa era
la fuente de error! Lo que sucedía es que, por la noche, los pesos se enfilaban
menos que la caja y esta diferencia de temperatura hacía que aparecieran
corrientes de convección que acababan moviendo las bolitas y falseando los
resultados.
Una vez que se convenció de que tenía controladas todas las fuentes de
error experimental, empezó a medir. Cavendish publicó los resultados de los 17
ensayos, tres de los cuales los hizo con el primer alambre y los restantes con
el rígido. En muchos de estos experimentos pudo calcular dos valores para la
densidad de la Tierra al tomar medidas de las posiciones «positiva» y
«negativa» de los pesos. De este modo obtuvo 29 resultados para la densidad de
nuestro planeta, todos ellos comprendidos entre 4,88 y 5,85, valores relativos
a la unidad del agua: «De los experimentos realizados se deduce que la densidad
de la Tierra es 5,48 veces la del agua». Y terminaba el artículo, con su
habitual modestia, diciendo:
De acuerdo con los experimentos realizados por el Dr. Maskelyne sobre la
atracción en la colina Schiehallion, la densidad de la Tierra es 4,5 veces la
del agua; esto difiere significativamente de los resultados obtenidos más de lo
esperado.
§. Consecuencias
El artículo de Cavendish le granjeó una gran reputación entre sus
colegas. Hutton, que había calculado la densidad de la Tierra con las
mediciones realizadas por Maskelyne en Schiehallion, escribió que él no había
determinado la densidad de nuestro planeta, sino el cociente entre esta y la
densidad de la montaña. Hutton había supuesto que la densidad de la montaña era
la densidad media de una roca ordinaria, 2,5 veces la del agua. El geólogo
creía ahora que la densidad de la montaña era de 3 o 3,5 veces la del agua, lo
que dan a una densidad para la Tierra de «entre 5 y 6, y probablemente más
cerca de este último». Como podemos ver, Hutton estaba interesado en que sus
cuentas se acercaran a los resultados de Cavendish.
«Laplace es muy superior a los suyos [los científicos franceses], lo
mismo que Cavendish lo es con nosotros.»
Blagden en una carta dirigida a Joseph Banks, presidente de la Royal Society.
Realmente, pocos dudaban de que este experimento era mejor que el de la
Royal Society. En 1807, el físico Thomas Young publicó sus conferencias sobre
filosofía natural y en ellas afirmó que el experimento de Cavendish había sido
mucho más preciso que el de la Royal Society. En 1811, John Playfair estudió la
estructura de Schiehallion y descubrió que había tres tipos de rocas: una de
densidad 2,4, otra de entre 2,7 y 2,8, y la tercera de entre 2,75 y 3, con lo
que obtuvo una densidad media de la montaña de 2,75, muy poco por encima de la
media de 2,5 que había tomado inicialmente Hutton para nacer sus cálculos. Pero
a pesar de la corrección introducida, la comunidad científica seguía fiándose
más del experimento de Cavendish.
Claro que no todos los científicos estaban convencidos. Algunos, como
señalaría Laplace en 1802, pensaban que no había habido una única fuerza en
juego, la gravedad, sino que posiblemente también habría estado actuando la
electricidad. Laplace comentó a Blagden, de visita en París, que sería bueno
repetir el experimento «con otro material de mayor gravedad específica que el
plomo, como una ampolla rellena de mercurio o un lingote de oro». En su
artículo, Cavendish señalaba que su intención era repetir el experimento
corrigiendo algunos detalles pero, hasta donde sabemos, no lo volvió a hacer.
Aunque sí lo repitieron otros: en el siglo XIX se midió la densidad de la
Tierra usando el método de Cavendish al menos en seis ocasiones, y el de la
Royal Society, dos veces. Más de dos décadas después, en 1820, el gran
astrónomo Laplace escribió:
Al examinar con gran atención el instrumento del Sr. Cavendish y sus
experimentos, hechos con la precisión y sagacidad que caracterizan a este
brillante físico, no se me ocurre ninguna objeción para su resultado de 5,48
para la densidad media de la Tierra.
Y no puede haberla: la densidad media aceptada en la actualidad es de
5,51; más de dos siglos separan ambos números, lo que demuestra la excelencia
experimental de este tímido científico. Blagden nunca dudó de la extraordinaria
capacidad científica de su amigo. Tras su muerte escribió que era «en mi
opinión, el mejor filósofo que tenemos o hemos tenido, en esta época, en la
Royal Society».
De Newton a Einstein
Al obtener el valor de G, Cavendish cerraba la teoría de la gravitación
de Newton, y con ella se podía hacer una descripción completa y ajustada de los
movimientos planetarios. Sin embargo, no todo cuadraba a la perfección. En 1859
el astrónomo francés Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811-1877) descubría
ciertas discrepancias en las posiciones observadas de Mercurio respecto a las
calculadas con las exactas ecuaciones de la mecánica celeste. Se trataba de una
sutil anomalía que no tenía explicación. Según la mecánica newtoniana, Mercurio
debe seguir una órbita elíptica alrededor del Sol. Ahora bien, si incluimos los
tirones gravitacionales del resto de los planetas aparece un efecto peculiar:
la órbita no se mantiene estática en el espacio, sino que empieza a rotar.
Albert Einstein
Esta rotación orbital se conoce como avance del perihelio (que
es el punto de la órbita más cercano al Sol), y se puede calcular con la teoría
newtoniana de la gravedad. El resultado, después de farragosos cálculos, es de
531 segundos de arco por siglo. O dicho de otro modo, el perihelio de Mercurio
da una vuelta completa al Sol cada 244000 años. Pero las observaciones de Le
Verrier no cuadraban con la predicción teórica: el perihelio de Mercurio iba un
8% más deprisa de lo que decía la mecánica newtoniana. Le Verrier postuló que
era debido a la influencia de un planeta aún no detectado orbitando entre
Mercurio y el Sol, que bautizó con el nombre de Vulcano. Tras
intensas e infructuosas búsquedas, los astrónomos decidieron que Vulcano no
existía y dejaron aparcado en un oscuro rincón la casi inapreciable
discrepancia de 43 segundos de arco por siglo. Una minúscula diferencia que iba
a revolucionar la física.
La teoría de la relatividad general
En 1915 Albert Einstein lanzaba su relatividad general, que no es otra
cosa que una nueva teoría de la gravedad que completa la formulada por Newton
en 1687. Y esa simple chinita en el zapato de la astronomía, los 43 segundos de
arco por siglo, fue una de las pruebas de que era correcta. La teoría de Newton
no podía explicar esa diferencia tan exigua; la de Einstein, sí. En el universo
hasta las más ínfimas diferencias son cruciales.
Con el tiempo, el experimento de Cavendish dejó de ser considerado el de
la determinación de la densidad media de nuestro planeta. En su lugar se
convirtió en el experimento con el que se midió el valor de la constante de
gravitación universal, G, que define la intensidad de la
fuerza gravitatoria. Newton describió por primera vez cómo era la fuerza de la
gravedad en sus famosos Principia: proporcional al producto de
las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las
separa Pero para tener una descripción completa faltaba saber cuál era esa
constante de proporcionalidad, definida como la fuerza con la que se atraen dos
masas de un kilo separadas una distancia de un metro. El trabajo de Cavendish
permitió, ciento once años después, cerrar la incógnita que el gran Newton
había dejado sin responder y, de este modo, completar la primera descripción
matemática de una fuerza fundamental de la naturaleza. La importancia de este
hecho es tal que no es de extrañar que en 1895 el físico británico Charles
Vernon Boys, tras repetir el experimento de Cavendish con una balanza de
torsión mejorada por él mismo, escribiera:
Debido al carácter universal de la constante G, me parece descender de
lo sublime a lo ridículo describir que el objeto de este experimento fuera
encontrar la masa de la Tierra o su densidad media, o menos acertadamente el
peso de la Tierra.
El experimento de Cavendish ha quedado para la historia. Fue considerado
por la comunidad de físicos como uno de los diez experimentos más bellos de la
historia de la física, y no sin razón. El físico experto en gravedad A.H. Cook
escribió en 1987, con motivo del tercer centenario de la publicación del famoso
libro de Newton:
El avance más importante en los experimentos sobre gravitación fue
introducir la balanza de torsión por Michell y su uso por Cavendish. Ha sido la
base de todos los más significativos experimentos sobre gravitación desde
entonces.
§. Los últimos años
Las últimas investigaciones publicadas por Cavendish tuvieron un marcado
tinte astronómico. En 1790 escribió una nota sobre las auroras boreales, en la
que discutía tres informes sobre una aurora poco común que se había observado
en 1786. Otra era un comentario a un artículo sobre astronomía náutica del
español José de Mendoza y Ríos, un astrónomo y matemático cuyo Tratado
de navegación (1787) se había convertido en una obra de referencia en
toda Europa. También publicó otro artículo sobre el año civil hindú. En
aquellos años el estudio de los conocimientos astronómicos hindúes era un campo
activo de investigación y Cavendish quedó fascinado por el tema; no en vano
amplió su biblioteca con diferentes libros sobre la India y se suscribió a la
revista de la Sociedad Asiática de Calcuta, Asiatick Researches. Finalmente,
en 1809, Cavendish publicaba el que sería su último artículo: « On an
Improvement in the Martner of dividing astronomical Instruments ». Se
trata de un trabajo sumamente técnico y dedicado a uno de los problemas de
instrumentación astronómica más acuciantes de la época. Las observaciones de
los objetos celestes dependían críticamente de que se dividieran rectas y
circunferencias en partes iguales de forma precisa; si no, era imposible
realizar un mapa detallado del cielo que fuera útil para cualquier astrónomo.
Ilustración en la que se puede apreciar con detalle el aparato de torsión
que Cavendish usó para descubrir el valor de la constante gravitacional.
Y menos aún hacer cálculos válidos del movimiento de planetas,
asteroides y cometas utilizando las ecuaciones de la mecánica celeste.
Reconocido como un experto en instrumental científico de cualquier tipo, la
Royal Society le encargó una revisión de los métodos que los grandes artesanos
de aparatos científicos usaban para hacer las divisiones en cuadrantes,
círculos ecuatoriales...
Mientras, la vida seguía y la situación política internacional se tomaba
verdaderamente preocupante: el año en que Cavendish pesó el mundo, 1798,
Napoleón se había lanzado a la conquista de Egipto tras terminar la campaña de
Italia. Inglaterra miraba con preocupación al otro lado del Canal de la Mancha
y ese año el consejo de la Sociedad aprobó una moción para entregar' 500 libras
al Banco de Inglaterra «como contribución voluntaria a la defensa del país en
esta época tan crítica».
A pesar de los vientos de guerra, Cavendish seguía con su rutina diaria:
hacía sus experimentos —había vuelto a la química—, acudía a las reuniones
científicas de la Sociedad y de la recién creada Royal Institution, cenaba los
jueves en el Royal Society Club... Poco había cambiado en su vida: su
vestimenta no había cambiado ni un ápice en todos esos años.
Fotografía de la montaña Schiehallion, donde un equipo de la Royal Society
realizó unos experimentos para averiguar la densidad media de la Tierra.
De hecho, esta situación llamó tanto la atención que corrió el rumor de
que no tema armario para la ropa. Un cotilleo no muy alejado de la realidad,
porque cuando murió se valoró en 37 libras la que tenía en Clapham Common y en
nada la de Bedford Square. Tampoco el paso del tiempo le había convertido en
un gourmet: quien tuviera la suerte de ser invitado a cenar a su
casa iba a encontrar sobre la mesa una bandeja con una pierna de cordero. En
cierta ocasión su ama de llaves le dijo que dado el número de invitados, una
pierna no bastaría para darles de cenar. Cavendish le contestó: «Bueno,
entonces traiga dos». Y no es que fuera rígido con la comida; simplemente era
su plato preferido. Sabemos que entre las viandas que aparecían por su mesa
estaba el lomo de cerdo, bacalao, ternera y ostras. Su bodega en Bedford Square
nos habla de sus gustos en lo que al alcohol se refiere: varias botellas de
oporto, vino blanco, el famoso vino húngaro tokaji...
Eso sí, lo que un visitante no iba a encontrar en su casa eran obras de
arte: las existentes en Bedford Square, pinturas y retratos de sus familiares,
se tasaron en 13 libras. Los muebles tampoco eran de gran valor: los que había
en cada una de las casas se valoraron a su muerte en 600 libras. Lo que sí
tenía era algunas joyas heredadas de su padre, quien las había heredado de lady
Elisabeth Cavendish, por un valor de 2 000 libras. Y, cómo no, el valor de su
importante biblioteca: 7 000 libras.
Henry no era un despilfarrador y gastaba lo necesario, sobre todo en
cuestiones relacionadas con sus investigaciones científicas. A la hora de
invertir la fortuna que le había tocado en herencia seguía la misma política
que su padre: comprar bonos del estado y no tocarlos para nada No es de
extrañar, pues, que al morir, sus inversiones ascendieran a más de 800 000
libras.
Su salud era igual que su situación financiera extremadamente saludable.
Por su amigo Blagden sabemos que en 1792, cuando Cavendish tenía sesenta años,
cayó enfermo: tenía piedras en el riñón, una enfermedad bastante común en
aquellos tiempos.
La Royal Institution
Mientras la Revolución triunfaba en París, en Londres se producía una
contracorriente desesperada de apego a las viejas instituciones sociales que,
sin dificultar la marcha de la ciencia, la ralentizó. El único esfuerzo
científico análogo al iniciado en el continente es la fundación de la Royal
Institution en 1799. Su creación se debió al empeño de Benjamín Thompson, para
quien era claro que el triunfo de la Revolución Industrial dependía de un nuevo
tipo de ingeniero, más asentado en los conocimientos científicos y menos en la
tradición ciega.
Junto a Joseph Banks, persuadió a las fortunas inglesas para que donaran
dinero y fundar una institución, patrocinada por la Corona, que «difundiera el
conocimiento y facilitara la instrucción general en los inventos mecánicos
corrientes, la enseñanza filosófica y los experimentos y aplicaciones de la
ciencia en los objetos comunes de la vida». Poco duró el sueño de Thompson.
Humphry Davy
El primer director de la Royal Institution fue Humphry Davy (1778-1829),
el célebre inventor de la lámpara de grisú. Aficionado a la ostentación y la
buena vida, en su discurso inaugural de 1802 Davy, a la sazón con veintitrés
años, expresó perfectamente el sentir de la época: «La desigual división de la
propiedad y del trabajo, y la diferencia de rango y condición en el género
humano son las fuentes del poder en la vida civilizada, sus causas motoras e,
incluso, su auténtica alma».
Humphry Davy
Davy hacía suya cierta tendencia entre los científicos de la diferente
gradación intelectual de los seres humanos en función de su raza y extracción
social. Con esta visión tan conservadora, la Royal Institution se convirtió en
un centro conformista destinado al solaz y complacencia de la clase media alta.
Quizá la prueba más palpable de ello fue la clausura de la puerta trasera por
donde cualquier ingeniero podía entrar a las sesiones sin ser visto. Había que
conseguir una concurrencia más selecta. A pesar de tales impedimentos, en este
ambiente fue donde prosperó el único laboratorio subvencionado y donde se
realizaron la mayoría de los descubrimientos de la época. Y aunque su labor de
enseñanza se limitaba a conferencias públicas, estas atrajeron la atención de
un joven aprendiz de encuadernador llamado Michael Faraday, el científico
experimental que tiempo más tarde dominaría la institución durante más de
cuarenta años.
La siguiente noticia que tenemos de una enfermedad fue un domingo de
febrero de 1804 cuando, para sorpresa de Blagden, no se presentó a la
habitual soirée ofrecida por Banks. Días después se enteró de
que tenía una fisura y el médico le había recomendado llevar un braguero. Henry
nunca lo llevó. Cavendish, que estuvo enfermo los días 16 y 17 de febrero, al
día siguiente, el 18, hizo su último testamento. Le dejaba 15000 fibras a
Blagden y 5000 a dos amigos íntimos, el médico John Hunter y el geógrafo y botánico
Alexander Darlymple (ninguno las recibió, pues ambos murieron antes que él). El
resto, cerca de un millón de fibras, volvía a la familia.
Si hay una cosa cierta en la vida es que el tiempo pasa implacable, y en
la vejez vamos perdiendo facultades. El 4 de junio de 1807, tras una cena en el
Royal Society Club, Blagden escribió en su diario: «Cavendish parece como si
empezara a olvidarse de las cosas». No debía de ser algo preocupante, salvo por
cuestiones de la edad, porque dos años más tarde, el 8 de junio de 1809,
Blagden escribió que Cavendish parecía «tener una salud excelente». Durante
todo ese tiempo se mantuvo activo en la Sociedad: aceptó el encargo de
supervisar la construcción de un termómetro para medir la temperatura de los
fondos malinos y acudía regularmente a las reuniones del consejo. Solo faltaría
a una, la del 15 de febrero de 1810. Henry moriría el 24 de ese mes.
§. Adiós
Diferentes personas han narrado los últimos momentos de Henry Cavendish.
Diferirán en detalles, pero si hay algo en lo que coinciden es que estuvo
totalmente consciente y resignado a tan inevitable final.
La tarde del 23 de febrero uno de sus criados fue a llamar a su médico,
Everard Home, porque veía que su amo se estaba muriendo. Cuando llegó a la casa
de Clapham Common y entró en la habitación del paciente, Cavendish se
sorprendió de verlo. Le dijo que su sirviente no debería haberle molestado,
puesto que se estaba muriendo y no merecía la pena prolongar esa miseria.
Ordenó que no se dijera nada a su principal heredero, lord George Cavendish,
hasta que «el último aliento haya salido de mi cuerpo, no antes». Home se quedó
toda la noche junto a la cama de su paciente y amigo. Poco antes del alba,
Cavendish murió.
Se fue silenciosamente, como había vivido.
Según le contó a Blagden su muerte estaba relacionada con una
«inflamación del colon» que durante el año anterior le había causado diarrea y
que al final le había obstruido el paso de los alimentos.
Quizá no merezca mejor obituario que unas palabras que escribió su
vecino, el químico y farmacéutico John Walker —inventor (por accidente) de la
cerilla de fricción—. Estaban en una carta dirigida al botánico James Edward
Smith unas pocas semanas después de su muerte: «Habrá escuchado que hemos
perdido al Sr, Cavendish, un hombre con una mente formidable, más cercana a la
de Newton que la de cualquier otro individuo que haya habido desde entonces en
este país».
Lecturas recomendadas
·
Asimov,
I., Breve historia de la química, Madrid, Alianza Editorial,
2006.
·
Bodanis,
D., El universo eléctrico, Barcelona, Planeta, 2006.
·
Cobb,
C., Magick, Mayhem and Mavericks. The Spirited History of Physical
Chemistry, Ainherst (Nueva York), Prometheus Books, 2002.
·
Gamow,
G., Biografía de la física, Madrid, Alianza Editorial, 2007.
·
Gribbin,
J., Historia de la ciencia, 1543-2001, Barcelona, Crítica,
2003.
·
McCormmach,
R., Speculative truth: Henry Cavendish, Natural Philosophy and the Rise
of Modern Theoretical Science, Nueva York, Oxford University Press,
2004.
·
Silver,
B.L., Ascent of Science, Nueva York, Oxford University Press,
2000.
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