Capítulo 10: PERSPECTIVAS HIST�RICAS

LA TIERRA DEJA DE SER EL CENTRO DEL UNIVERSO

UNI�N DEL CIELO Y LA TIERRA

RELACI�N ENTRE LA MATERIA Y LA ENERG�A, Y ENTRE EL TIEMPO Y EL ESPACIO

EXTENSI�N DEL TIEMPO

MOVIMIENTO DE LOS CONTINENTES

COMPRENSI�N DE LA NATURALEZA DEL FUEGO

DIVISI�N DEL �TOMO

EXPLICACIÓN DE LA DIVERSIDAD DE LA VIDA

DESCUBRIMIENTO DE LOS GÉRMENES

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA

Capítulo 10: PERSPECTIVAS HISTÓRICAS

Para los observadores sobre la Tierra parece que �sta se mantiene quieta y todo lo dem�s se mueve a su alrededor. As�, al tratar de imaginar c�mo funciona el universo, le dio un buen sentido a la gente en �pocas antiguas para iniciar con estas verdades aparentes. Los antiguos pensadores griegos, en especial Arist�teles, establecieron un patr�n que dur� 2 000 a�os aproximadamente: una gran Tierra estacionaria en el centro del universo, y puestos alrededor de �sta el Sol, la Luna, y peque�as estrellas ordenadas en una esfera perfecta, con todos estos cuerpos orbitando en c�rculos perfectos a velocidades constantes. Poco despu�s del comienzo de la Era cristiana, el concepto b�sico fue transformado en un modelo matem�tico poderoso por un astr�nomo egipcio, Ptolomeo. Su modelo de movimientos circulares perfectos sirvi� bien para predecir las posiciones del Sol, la Luna y las estrellas. Tambi�n explic� algunos de los movimientos en el espacio que parec�an claramente irregulares. Unas pocas "estrellas errantes" (los planetas) no parec�an girar perfectamente alrededor de la Tierra, sino que m�s bien cambiaban su velocidad, y a veces iban en reversa, siguiendo trayectorias de vueltas desiguales. Este comportamiento fue explicado en el modelo de Ptolomeo a�adiendo m�s c�rculos, los cuales giraban sobre los c�rculos principales.

En los siglos siguientes, conforme los datos astron�micos se acumulaban y llegaban a ser m�s precisos, este modelo fue refinado y complicado por muchos astr�nomos, incluyendo �rabes y europeos. Por muy inteligentes que fueran los refinamientos en los modelos de c�rculos perfectos, no implicaban ninguna explicaci�n f�sica de por qu� los cuerpos celestes deb�an moverse de esa manera. Los principios del movimiento en el espacio se consideraron muy diferentes de los del movimiento en la Tierra.

Poco despu�s del descubrimiento de Am�rica, un astr�nomo polaco llamado Nicol�s Cop�rnico, contempor�neo de Mart�n Lutero y Leonardo da Vinci, propuso un modelo diferente del universo. Descartando la premisa de una Tierra estacionaria, demostr� que si �sta y todos los planetas giraran alrededor del Sol, el movimiento aparentemente err�tico de los planetas pod�a explicarse en una forma intelectualmente m�s satisfactoria. Pero el modelo de Cop�rnico todav�a usaba movimientos circulares perfectos y era casi tan complicado como el viejo modelo de la Tierra en el centro. Adem�s, su modelo violaba las nociones de sentido com�n prevalecientes acerca del mundo; tal modelo requiera que la Tierra, aparentemente inm�vil, girara por completo sobre su eje una vez al d�a, que el universo fuera mucho m�s grande de lo que se hab�a imaginado, y lo peor de todo que la Tierra se convirtiera en un lugar com�n perdiendo su posici�n en el centro del universo. M�s tarde, se pens� que una tierra que orbitara y girara era incompatible con algunos pasajes b�blicos. La mayor�a de los eruditos notaron muy poca ventaja en un modelo con el Sol en el centro, y un costo muy alto si renunciaban a muchas otras ideas asociadas con el modelo tradicional de la Tierra en el centro.

A medida que las mediciones astron�micas continuaron haci�ndose m�s precisas, lleg� a ser claro que ni el heliocentrismo ni el geocentrismo podr�an funcionar mientras todos los dem�s cuerpos tuvieran un movimiento circular uniforme. Un astr�nomo alem�n, Johannes Kepler, coet�neo de Galileo, desarroll� un modelo matem�tico del movimiento planetario que descartaba ambas premisas tan respetables una Tierra estacionaria y un movimiento circular. Postul� tres leyes, la m�s revolucionar�a de las cuales fue que los planetas se mueven naturalmente en �rbitas el�pticas a velocidades variables pero predecibles. A pesar de que esta ley result� ser correcta, los c�lculos para las elipses eran dif�ciles con las matem�ticas conocidas en ese tiempo, y Kepler no ofreci� ninguna explicaci�n de por qu� los planetas se mov�an de esa forma.

Las muchas contribuciones del cient�fico italiano Galileo, quien fue coet�neo de Shakespeare y Rubens, fueron de gran importancia en el desarrollo de la f�sica y la astronom�a. Como astr�nomo, construy� y utiliz� el telescopio reci�n inventado para estudiar el Sol. la Luna, los planetas y las estrellas, y realiz� un sinn�mero de descubrimientos que apoyaron la idea b�sica de Cop�rnico del movimiento planetario. Probablemente el m�s distinguido de �stos fue el hallazgo de cuatro lunas que giraban alrededor del planeta J�piter, demostrando que la Tierra no era el �nico centro de movimiento celeste. Con el telescopio, tambi�n descubri� los inexplicables fen�menos de los cr�teres y las monta�as en la Luna, las manchas en el Sol, las fases de Venus parecidas a las lunares, y un gran n�mero de estrellas invisibles para un ojo normal.

Otra gran contribuci�n de Galileo a la revoluci�n cosmol�gica fue divulgar sus descubrimientos, en una forma y lenguaje accesibles a todas las personas educadas de su �poca. Tambi�n refut� muchos argumentos populares en contra de una Tierra que estuviera en �rbita y girara sobre su eje, y mostr� inconsistencias en la explicaci�n del movimiento de Arist�teles. Las cr�ticas del clero, que a�n cre�a en el modelo de Ptolomeo, as� como el juicio posterior de Galileo llevado a cabo por la Inquisici�n por sus supuestas creencias her�ticas, s�lo llamaron la atenci�n y de esa forma aceleraron el proceso de cambio de las ideas generalmente aceptadas que constitu�an el sentido com�n. Tambi�n aparecieron algunas de las tensiones inevitables que van ligadas a la propuesta cient�fica de conceptos radicalmente nuevos.

Pero le correspondi� a Isaac Newton, un cient�fico ingl�s, unir todos esos hilos, e ir m�s all� para crear la idea del nuevo universo. En su libro Principios matem�ticos de la filosof�a natural, publicado a fines del siglo XV1I y destinado a ser uno de los m�s influyentes de todos los tiempos, Newton present� un modelo matem�tico impecable del mundo, en el que reuni� el conocimiento del movimiento de los objetos en la Tierra y el de los movimientos distantes de los cuerpos celestes.

El mundo newtoniano fue sorpresivamente sencillo: utilizando unos cuantos conceptos clave (masa, momento, aceleraci�n y fuerza), tres leyes del movimiento (inercia, la dependencia de la aceleraci�n de la fuerza y la masa, y la acci�n y reacci�n), y la ley matem�tica de c�mo la fuerza gravitatoria entre todas las masas depende de la distancia, Newton fue capaz de dar explicaciones rigurosas para el movimiento de la Tierra en el espacio. Con este simple conjunto de ideas pudo explicar las �rbitas observadas de los planetas y las lunas, el movimiento de los cometas, el movimiento irregular de la Luna, el movimiento de los objetos que caen sobre la superficie terrestre, el peso, las mareas oce�nicas y la ligera comba ecuatorial del planeta. Newton hizo a la Tierra parte de un universo entendible, un universo elegante en su simplicidad y majestuoso en su arquitectura un universo que marchaba autom�ticamente por si mismo seg�n la acci�n de las fuerzas entre sus partes.

El sistema newtoniano prevaleci� como una perspectiva cient�fica y filos�fica del mundo durante 200 a�os. Su pronta aceptaci�n fue asegurada de manera espectacular por la verificaci�n del pron�stico de Edmund Halley, hecha muchos a�os antes, de que cierto cometa reaparecer�a en una fecha espec�fica, calculada a partir de los principios de Newton. La creencia en el sistema de Newton fue reforzada continuamente por su utilidad en la ciencia y las tareas pr�cticas, hasta (e incluyendo) la exploraci�n del espacio en el siglo XX. Las teor�as de la relatividad de Albert Einstein revolucionar�as por derecho propio no derrocaron el mundo de Newton, pero modificaron algunos de sus conceptos m�s fundamentales.

La ciencia de Newton fue tan exitosa que su influencia se expandi� m�s all� de la astronom�a y la f�sica. Los principios f�sicos y la forma matem�tica de Newton de derivar consecuencias a partir de todos ellos se convirtieron en el modelo para todas las dem�s ciencias. La creencia creci� a tal grado que lleg� a pensarse que toda la naturaleza pod�a ser explicada en t�rminos f�sicos y matem�ticos y consecuentemente �sta pod�a funcionar por s� misma, sin la ayuda o atenci�n de los dioses aunque el mismo Newton ve�a a la f�sica como una demostraci�n de que la mano de Dios actuaba sobre el universo. Los pensadores sociales consideraron que aun los gobiernos pod�an dise�arse como un sistema solar newtoniano, con un equilibrio de fuerzas y acciones que asegurar�an la operaci�n regular y la estabilidad a largo plazo.

Los fil�sofos dentro y fuera de la ciencia tuvieron problemas por la implicaci�n de que si cualquier cosa, desde estrellas hasta �tomos, funcionaba de acuerdo con leyes mec�nicas precisas, la idea humana del libre albedr�o podr�a ser s�lo una ilusi�n. �Podr�a toda la historia humana, desde pensamientos hasta cataclismos sociales, ser solamente el drama de una secuencia de acontecimientos completamente determinados? Los pensadores sociales expusieron preguntas acerca del libre albedr�o y la organizaci�n de los sistemas sociales que fueron debatidas de manera amplia en los siglos XVIII y XIX. En el siglo XX, la aparici�n de una incertidumbre en el comportamiento b�sico de los �tomos alivi� algunas de estas preocupaciones pero tambi�n plante� nuevas cuestiones filos�ficas.

Aunque fue tan elaborada y exitosa, la concepci�n newtoniana del mundo finalmente sufri� algunas revisiones fundamentales a inicios del siglo XX. En la tercera d�cada de su vida, el alem�n de nacimiento Albert Einstein public� ideas te�ricas que hicieron contribuciones revolucionarias al entendimiento de la naturaleza. Una de �stas fue la teor�a especial de la relatividad, en la que Einstein consider� que el tiempo y el espacio eran dimensiones estrechamente relacionadas, al contrario de lo que Newton hab�a pensado, que eran dimensiones del todo distintas.

La teor�a de la relatividad tuvo bastantes implicaciones sorprendentes. La primera es que la medida de la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, sin importar c�mo se muevan ellos o la fuente de luz. Adem�s, la velocidad de la luz en el espacio vac�o es la mayor posible nada puede ser acelerado a mayor velocidad u observado movi�ndose m�s r�pido.

La teor�a especial de la relatividad se conoce mejor por afirmar la equivalencia de masa y energ�a es decir, cualquier forma de energ�a tiene masa, y la propia materia es una forma de energ�a. Esto est� expresado en la famosa ecuaci�n E = mc2, donde E representa la energ�a, m la masa, y c la velocidad de la luz. Partiendo de que c es aproximadamente 300 000 kil�metros por segundo, la transformaci�n de siquiera una peque�a cantidad de masa libera una enorme cantidad de energ�a. Esto es lo que ocurre en las reacciones de fisi�n nuclear, que producen energ�a cal�rica en los reactores, y tambi�n en las reacciones de fusi�n nuclear, que producen la energ�a emitida por el Sol.

Cerca de una d�cada m�s tarde, Einstein public� lo que se considera su corolario y uno de los logros m�s profundos de la mente humana en toda la historia: la teor�a de la relatividad general. �sta tiene que ver con la relaci�n entre la gravedad, el tiempo y el espacio, en la cual la fuerza gravitacional de Newton se interpreta como una distorsi�n en la geometr�a del espacio y el tiempo. La teor�a de la relatividad ha sido probada una y otra vez por pron�sticos basados en �sta, y nunca ha fallado, ni existe una teor�a m�s poderosa en la arquitectura del universo que la reemplace. Pero muchos f�sicos est�n buscando formas de descubrir una teor�a a�n m�s completa, una teor�a que vincule la relatividad general con la teor�a cu�ntica del comportamiento at�mico.

Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, la edad de la Tierra no fue un problema. Hasta el siglo XIX, en cada una de las culturas occidentales se cre�a que la Tierra ten�a solamente unos cuantos miles de a�os, y que su faz estaba fija las monta�as, valles, oc�anos y r�os estuvieron siempre desde su creaci�n instant�nea. De vez en cuando, las personas especulaban sobre la posibilidad de que la superficie terrestre hubiera sido moldeada por alg�n tipo de procesos de cambio lento que pudieran ser observados; en ese caso, la Tierra podr�a ser m�s antigua de lo que la mayor parte de la gente cre�a. Silos valles fueron formados por la erosi�n de los r�os, y las rocas sedimentarias se originaron de capas de sedimento producidas por la erosi�n, se puede estimar que se han necesitado millones de a�os para producir el paisaje de ahora. Pero este argumento tuvo un progreso muy gradual hasta que el ge�logo ingl�s Charles Lyell public� la primera edici�n de su obra maestra, Principios de geolog�a, a inicios del siglo XIX. El �xito del libro de Lyell result� de la abundancia de observaciones de los patrones de las capas de roca en las monta�as y los lugares de varios tipos de f�siles, y del razonamiento riguroso que utiliz� para extraer inferencias de estos datos.

Principios de geolog�a pas� por muchas ediciones y fue utilizado por varias generaciones de estudiantes de la disciplina, quienes llegaron a aceptar la filosof�a de Lyell y adoptaron sus m�todos de investigaci�n y razonamiento. Adem�s, el libro de Lyell tambi�n influy� en Charles Darwin, quien lo ley� mientras estudiaba la diversidad de las especies en sus viajes por el mundo. A medida que Darwin desarrollaba su concepto de la evoluci�n biol�gica, adopt� las premisas de Lyell acerca de la edad de la Tierra y el estilo de �ste de apoyar su argumento con una fuerte evidencia.

Como ocurre a menudo en la ciencia, la nueva perspectiva revolucionaria de Lyell, que abri� el pensamiento acerca del mundo, tambi�n vino a restringir el suyo propio. Lyell adopt� la idea de un cambio muy lento, que implicaba que la Tierra nunca se alteraba en forma s�bita y de hecho no hab�a cambiado en muchas de sus caracter�sticas generales, con ciclos perpetuos a trav�s de secuencias de modificaciones en peque�a escala. Sin embargo, la nueva evidencia continu� acumul�ndose; a mediados del siglo XX, los ge�logos creyeron que tales ciclos menores fueron solamente parte de un proceso complejo que tambi�n incluy� modificaciones bruscas o incluso catacl�smicas y una evoluci�n a largo plazo hasta nuevas etapas.

Tan pronto como empezaron a aparecer los mapas legítimamente exactos sobre el mundo, algunas personas notaron que los continentes de Africa y Sudamérica parecían encajar juntos, como un rompecabezas gigante. ¿Podrían haber sido alguna vez parte de una gran masa gigante de tierra que se rompió en varias partes y después derivaron apartándose? La idea fue sugerida una y otra vez, pero fue rechazada por falta de evidencia. Esa especulación parecía fantástica en vista del tamaño, la masa y la rigidez de los continentes y las cuencas oceánicas y su inmovilidad aparente.

Sin embargo, a principios del siglo XX, la idea fue introducida de nuevo por el científico alemán Alfred Wegener, con evidencias: los contornos de los bordes submarinos de los continentes encajaban aún mejor que los de las superficies; las plantas, animales y fósiles en los bordes del continente eran como los que se encontraban en el borde del continente correspondiente; y lo más importante las mediciones mostraban que Groenlandia y Europa se fueron separando con lentitud. Aun así, la idea tuvo poca aceptación, y una oposición fuerte, hasta que con el desarrollo de nuevas técnicas e instrumentos se acumuló más evidencia. Se descubrieron más correspondencias en los taludes continentales y las características oceánicas por la exploración de la forma y composición del suelo del océano Atlántico, la cronología radiactiva de los continentes y sus placas, y el estudio de muestras de rocas profundas de los taludes continentales y las fallas geológicas.

Para 1960, una gran cantidad y variedad de datos fueron consistentes con la idea de que la corteza terrestre estaba constituida por unas cuantas placas inmensas que se mueven lentamente, sobre las que flotan los continentes y cuencas oceánicas. El argumento más difícil de vencer que la superficie de la Tierra es demasiado rígida para que los continentes se muevan se había probado que era incorrecto. El interior caliente de la Tierra produce una capa de roca fundida debajo de las placas, las cuales son movidas por las comentes de convección en la capa. En los años sesenta, la deriva continental, en la forma de una teoría de la tectónica de placas, llegó a ser aceptada ampliamente por la ciencia y proporcionó a la geología un concepto unificador poderoso.

La teoría de la tectónica de placas fue aceptada finalmente porque fue apoyada por la evidencia y porque explicó todo lo que antes había sido oscuro y controversial. Fenómenos tan diversos, y al parecer sin relación, como terremotos, volcanes, la formación de sistemas montañosos y océanos, la contracción del Pacifico y la ampliación del Atlántico, e inclusive algunos cambios mayores en el clima de la Tierra, pueden verse ahora como consecuencia del movimiento de las placas de la corteza terrestre.

Durante la mayor parte de la historia humana, se pensó que el fuego era uno de los cuatro elementos básicos junto con la Tierra, el agua y el aire de los que todo estaba hecho. Se creía que al quemar materiales, éstos liberaban el fuego que ya contenían. Hasta el siglo XVIII, imperó la teoría científica de que cuando un objeto se quemaba, emitía una sustancia que liberaba peso. Esta concepción confirmaba lo que la gente veía: cuando un pedazo de madera pesado era quemado, todo lo que quedaba era un residuo de cenizas ligeras.

Antoine Lavoisier un científico francés, quien realizó la mayor parte de sus descubrimientos en las dos décadas posteriores a la independencia de los Estados Unidos de América y después fue ejecutado como una víctima de la Revolución francesa, llevó a cabo una serie de experimentos en los que midió con precisión todas las sustancias implicadas en la combustión, incluyendo los gases utilizados y los emitidos. Sus mediciones demostraron que el proceso de combustión era justamente lo opuesto a lo que creía la gente. Comprobó que cuando las sustancias se queman, no existe una pérdida o ganancia neta de peso. Cuando se quema la madera, por ejemplo. el carbono e hidrógeno contenidos en ésta se combinan con el oxígeno del aire para formar vapor de agua y dióxido de carbono, ambos gases invisibles que escapan al aire. El peso total de los materiales producidos por la combustión (gases y cenizas) es el mismo que el peso total de los materiales reactivos (madera y oxígeno).

Al desentrañar el misterio del fuego (una forma de combustión), Lavoisier estableció la ciencia moderna de la química. Su predecesora, la alquimia. había sido una búsqueda de métodos para transformar la materia especialmente para convertir plomo en oro y para producir un elixir que pudiera conferir vida eterna. La investigación resultó en el acopio de algún conocimiento descriptivo acerca de materiales y procesos, pero fue incapaz de llegar a un entendimiento de la naturaleza de los materiales y de cómo interactúan.

Lavoisier inventó una empresa totalmente nueva basada en una teoría de materiales, leyes físicas y métodos cuantitativos. La clave intelectual de la nueva ciencia fue el concepto de la conservación de la materia: la combustión y todos los demás procesos químicos consisten en una interacción de sustancias de tal forma que la masa total del material después de la reacción es exactamente la misma que antes.

Para un cambio tan radical, la aceptación de la nueva química fue relativamente rápida. Una razón fue que Lavoisier ideó un sistema para nombrar las sustancias y describir sus reacciones. Ser capaz de hacer esos enunciados explícitos fue un paso importante para que se impulsaran estudios cuantitativos e hizo posible la diseminación amplia de estudios químicos sin ambigüedad. Además, la combustión llegó a ser vista simplemente como un ejemplo de una categoría de reacciones químicas oxidación, en la cual el oxigeno se combina con otros elementos o compuestos y libera energía.
Otra razón para la aceptación de la nueva química fue que, después de leer las publicaciones de Lavoisier. ésta encajaba bien con la teoría atómica desarrollada por el científico inglés John Dalton. Este último pulió y refinó las viejas ideas griegas de elemento, compuesto, átomo y molécula conceptos que Lavoisier había incorporado a su sistema. Este mecanismo para desarrollar combinaciones químicas le dio aún más especificidad al sistema de principios de Lavoisier. Proveyó las bases para expresar el comportamiento químico en términos cuantitativos.

Así, por ejemplo, cuando la madera se quema, cada átomo del elemento carbono se combina con dos átomos del elemento oxigeno para formar una molécula del compuesto dióxido de carbono, liberando energía en el proceso. Sin embargo, las flamas o las temperaturas altas no necesitan estar implicadas en las reacciones oxidativas. La oxidación y el metabolismo de los azúcares en el cuerpo son ejemplos de oxidación que ocurren a temperatura ambiente.

En los tres últimos siglos, desde Lavoisier y Dalton, el sistema se ha ampliado mucho para explicar la configuración que adoptan los átomos cuando se unen entre sí y para describir su funcionamiento interno que da cuenta de por qué se unen como lo hacen.

Un nuevo capítulo en el entendimiento de la estructura de la materia comenzó a finales del siglo XIX, en Francia, con el descubrimiento accidental de que un compuesto de uranio de alguna forma oscureció una placa fotográfica envuelta, no expuesta. Así comenzó una búsqueda científica para la explicación de esta "radiactividad". La investigadora pionera en esta nueva área fue María Curie, una científica polaca casada con el físico francés Pierre Curie. Creyendo que la radiactividad que contenían los minerales de uranio provenía de cantidades muy pequeñas de una sustancia altamente radiactiva, María Curie intentó, en una serie de pasos químicos, producir una muestra pura de la sustancia para identificarla. Su esposo puso a un lado su propia investigación para ayudar en la enorme tarea de separar una pizca elusiva de entre una cantidad inmensa de materia prima. El resultado fue el descubrimiento de dos nuevos elementos, ambos muy radiactivos, a los cuales se les llamó polonio y radio.

Los Curie, quienes ganaron el Premio Nobel de física por su investigación de la radiactividad, decidieron no explotar sus descubrimientos comercialmente. De hecho, pusieron el radio a disposición de la comunidad científica para que se pudiera investigar aún más la naturaleza de la radiactividad. Después de que Pierre Curie murió, María Curie continuó su investigación, confiando en que podría salir adelante a pesar del gran prejuicio contra las mujeres en la ciencia física. Ella tuvo éxito: ganó el Premio Nobel de química en 1911, llegando a ser la primera persona en obtener ese galardón por segunda vez.

Mientras tanto, otros científicos con muchas más facilidades que las que María Curie tenía disponibles, fueron haciendo descubrimientos importantes acerca de la radiactividad y proponiendo nuevas teorías atrevidas acerca de ésta. Ernest Rutherford, un físico británico nacido en Nueva Zelanda, se convirtió de la noche a la mañana en el líder de este campo de rápidos avances. Él y sus colegas descubrieron que la radiactividad que ocurre naturalmente en el uranio consiste en que un átomo de éste emite una partícula que se convierte en un átomo de helio, que es un elemento muy ligero, y que lo que queda no es un átomo de uranio sino un átomo un poco más ligero de un elemento diferente. Investigaciones posteriores indicaron que esta transmutación es una de una serie que termina en un isótopo estable de plomo. El radio era sólo un elemento de la serie radiactiva.
Este proceso de transmutación fue un punto de transición en el descubrimiento científico, pues reveló que los átomos no son en realidad las unidades básicas de la materia; más bien, cada uno de ellos consiste en tres partículas distintas: un núcleo pequeño y sólidoformado de protones y neutronesrodeado por ligeros electrones. La radiactividad cambia el núcleo, en tanto que las reacciones químicas sólo afectan a los electrones del exterior.

Pero la historia del uranio estaba lejos de terminar. Justo antes de la Segunda Guerra Mundial, varios científicos alemanes y austríacos demostraron que cuando el uranio es radiado por neutrones,
se producen isótopos de varios elementos que tienen aproximadamente la mitad de la masa atómica de éste, pero estuvieron poco dispuestos a aceptar lo que ahora parece la conclusión obvia: que el núcleo de uranio había sido inducido a separarse en dos núcleos mas pequeños, casi iguales. Esta conclusión pronto fue propuesta por la fisicomatemática austríaca Lise Meitner y su sobrino Otto Frisch, quienes introdujeron el término "fisión". Ellos notaron que si los productos de la fisión juntos tenían menos masa que el átomo original de uranio, entonces podían liberarse enormes cantidades de energía, lo cual era compatible con la teoría de la relatividad especial de Einstein.

Debido a que la fisión también libera algunos neutrones extra, los cuales pueden inducir más fisiones, parecía posible que ocurriera una reacción en cadena, liberando continuamente grandes cantidades de energía. Durante la segunda Guerra Mundial, un equipo de científicos de los Estados Unidos de América dirigidos por el físico italiano Enrico Fermi, demostró que si se acumulaba el uranio suficiente bajo condiciones cuidadosamente controladas, en efecto, podría sostenerse una reacción en cadena. Este descubrimiento se convirtió en la base de un proyecto secreto del gobierno estadounidense para desarrollar armas nucleares. Para el final de la guerra, el poder de una descontrolada reacción de fisión había sido demostrada por la explosión de dos bombas estadounidenses sobre Japón. Desde la guerra, la fisión ha continuado siendo el componente principal de las armas nucleares estratégicas desarrolladas por muchos países, y ha sido utilizada de manera amplia en la liberación controlada de energía para su transformación en fluido eléctrico.

EXPLICACI�N DE LA DIVERSIDAD DE LA VIDA

La revolución intelectual iniciada por Darwin provocó grandes debates. Un problema fue cómo explicar científicamente la gran diversidad de organismos vivos y organismos previos evidentes en el registro de fósiles. Era bien sabido que la Tierra estaba poblada por miles de organismos diferentes, y había abundantes pruebas de que alguna vez habían existido muchos tipos de especies que se habían extinguido. ¿Cómo llegaron todos aquí? Antes de la Era de Darwin, la opinión prevaleciente era que las especies no cambiaban, sino que desde el comienzo del tiempo, todas las especies conocidas habían sido exactamente como eran en el presente. Probablemente, en raras ocasiones una especie entera podía desaparecer debido a alguna catástrofe o por perder contra otras especies en la competencia por comida; pero no podían aparecer otras nuevas.

Sin embargo, a principios del siglo XIX, la idea de la evolución de las especies estaba comenzando a surgir. Una línea de pensamiento fue que los organismos podían cambiar ligeramente durante sus vidas en respuesta a condiciones ambientales, y que estos cambios podían trasmitirse a su descendencia. (Por ejemplo, una de las opiniones era que. las jirafas. por estirarse para alcanzar las hojas altas de los árboles, durante generaciones sucesivas habían desarrollado cuellos largos.) Darwin ofreció una teoría de evolución muy diferente: dijo que las variaciones hereditarias entre los individuos de una especie hacían a algunos más capaces que otros para sobrevivir y tener descendencia, y que ésta podía heredar tales ventajas. Por generaciones sucesivas, las características ventajosas podrían excluir a otras en determinadas circunstancias, y de ese modo dar origen a nuevas especies.

Darwin presentó su teoría, junto con una gran cantidad de evidencia recolectada durante muchos años, en un libro titulado El origen de las especies, publicado a mediados del siglo XIX. La repercusión drástica sobre la biología puede atribuirse a varios factores:
el argumento que Darwin presentó fue arrasador. claro y entendible; cada punto de su línea de argumentación estaba sustentado en una gran riqueza de evidencia fósil y biológica; su comparación de la selección natural con la "selección artificial,' utilizada en la cría de animales fue persuasiva; y el argumento suministró un marco unificador para guiar las investigaciones futuras.

Los científicos que se opusieron al modelo darwiniano lo hicieron porque no estaban de acuerdo con algunos de los mecanismos propuestos para la selección natural, o porque creyeron que no era predictivo a la manera de la ciencia newtoniana. Sin embargo, a principios del siglo XX, la mayoría de los biólogos habían aceptado la premisa básica de que las especies cambian gradualmente, a pesar de que el mecanismo de la herencia biológica aún no estuviera del todo claro. Hoy en día, el debate ya no estriba en si ocurre o no la evolución, sino en los detalles de los mecanismos por medio de los cuales se lleva a cabo.

Entre el público en general existen algunas personas que rechazan en conjunto el concepto de evolución no con base en fundamentos científicos, sino en lo que consideran son implicaciones inaceptables: que los seres humanos y otras especies tienen ancestros comunes y consecuentemente están relacionados; que los humanos y otros organismos pudieron haber resultado de un proceso que carece de dirección y propósito; y que los seres humanos, como los animales inferiores, están inmersos en una lucha por sobrevivir y reproducirse. Y para algunos individuos, el concepto de evolución viola el relato bíblico de la creación especial (y separada) de los humanos y de todas las demás especies.

A comienzos del siglo XX, el trabajo del experimentador austríaco Gregor Mendel sobre las características hereditarias fue redescubierto después de pasar inadvertido por muchos años. Esta obra sostenía que los rasgos que heredaba un organismo no resultaban de la combinación de los líquidos de los padres, sino de la transmisión de partículas discretas ahora llamadas genes de cada padre. Silos organismos tienen un gran número de tales partículas y ocurre algún proceso de clasificación aleatoria durante la reproducción, entonces la variación de los individuos dentro de una especie esencial para la evolución darwiniana proseguiría naturalmente.
Durante los 25 años posteriores al redescubrimiento del trabajo de Mendel, los hallazgos con el microscopio mostraron que los genes están organizados en filamentos que se separan y recombinan de tal forma que cada espermatozoide u óvulo adquiere una combinación diferente de genes. A mediados del siglo XX se encontró que los genes son parte de las moléculas de ADN, las cuales controlan la manufactura de los materiales esenciales de los que están hechos los organismos. El estudio de la química del ADN ha traído un gran apoyo químico para la evolución biológica: el código genético encontrado en el ADN es el mismo para casi todas las especies de organismos, desde bacterias hasta seres humanos.

DESCUBRIMIENTO DE LOS G�RMENES

A través de la historia, la gente ha creado explicaciones para las enfermedades. Muchas de éstas se han considerado de origen espiritual un castigo por los pecados de una persona o como el comportamiento caprichoso de los dioses o los espíritus. Desde tiempos antiguos, la teoría biológica más comúnmente sostenida fue que la enfermedad era atribuible a algún tipo de desequilibrio de los humores del cuerpo (líquidos hipotéticos que fueron descritos por sus efectos, pero no fueron identificados químicamente). Por tanto, durante miles de años el tratamiento de la enfermedad consistió en suplicar a los poderes sobrenaturales a través de ofrendas, sacrificio o rezos, o tratando de ajustar los humores del cuerpo induciendo el vómito o provocando hemorragia o purgas. Sin embargo, la introducción de la teoría de los gérmenes en el siglo XIX cambió radicalmente la explicación de la causa de las enfermedades, así como la naturaleza de su tratamiento.

Desde el siglo XVI se especuló que las enfermedades tenían causas naturales y que los agentes eran exteriores al cuerpo, y que, por tanto, la ciencia médica debía consistir en identificar esos agentes y encontrar sustancias químicas para contrarrestarlos. Pero nadie sospechó que algunos de los agentes causales de la enfermedad pudieran ser invisibles, puesto que tales organismos no habían sido descubiertos ni aun imaginados. El perfeccionamiento de las lentes y el diseño del microscopio en el siglo XVII, llevó al descubrimiento de un vasto nuevo mundo de plantas y animales microscópicamente pequeños, entre ellos las bacterias y las levaduras. Sin embargo, el hallazgo de estos microorganismos no indicaba qué efectos podrían tener en los seres humanos y otros organismos.

El nombre que se asocia de manera más estrecha con la teoría de los gérmenes en las enfermedades es el de Luis Pasteur, un químico francés. La conexión entre los microorganismos y la enfermedad no es muy obvia en especial porque, como ahora se sabe, la mayoría no causan enfermedad y muchos son benéficos para el organismo. Pasteur llegó al descubrimiento de la función de los microorganismos a través de sus estudios de qué es lo que causa que la leche y el vino se echen a perder. Probó que el deterioro y la fermentación ocurren cuando los microorganismos del aire los penetran, multiplicándose rápidamente y originando productos de desecho. Demostró que los alimentos no se arruinarían si los microorganismos no entraban en contacto con ellos o si eran destruidos por el calor.

Una vez más, en el estudio de enfermedades en animales para encontrar curas prácticas, Pasteur demostró de nuevo que los microorganismos estaban implicados. En el proceso encontró que la infección causada por organismos patógenos gérmenesprovocaba que el cuerpo desarrollara inmunidad contra la infección subsecuente provocada por los mismos microorganismos, y que era posible producir vacunas que pudieran inducir al organismo a volverse inmune a la enfermedad. De hecho, Pasteur no demostró rigurosamente que una enfermedad específica fuera causada por un germen particular e identificable; sin embargo, ese trabajo fue completado pronto por otros científicos.

Las consecuencias de la aceptación de la teoría de la enfermedad causada por gérmenes fueron significativas, tanto para la ciencia como para la sociedad. Los biólogos se dedicaron a la identificación e investigación de microorganismos, descubriendo miles de bacterias y virus diferentes y adquiriendo un entendimiento más profundo de las interacciones entre éstos. El resultado práctico fue un cambio gradual en las prácticas de salud humana, el manejo seguro de agua y alimentos; la pasteurización de la leche, el uso de medidas sanitarias, cuarentena, inmunización y procedimientos quirúrgicos antisépticos, tanto como la eliminación casi total de algunas enfermedades. Hoy, la tecnología moderna de imagen de alto poder y la biotecnología hacen posible investigar cómo los microorganismos causan la enfermedad, cómo el sistema inmunitario los combate y cómo pueden manipularse genéticamente.

El término "revolución industrial" se refiere a un largo periodo en la historia durante el cual ocurrieron grandes cambios en la manera en que se hacían las cosas y en cómo estaba organizada la sociedad. La transformación fue de una economía rural manual a una economía urbana manufacturera.

Las primeras modificaciones ocurrieron en la industria textil británica en el siglo XIX. Hasta entonces, los tejidos se hacían en los hogares, utilizando esencialmente las mismas técnicas e instrumentos que se habían utilizado durante siglos. Las máquinas como todas las herramientas de la época eran pequeñas, construidas a mano y movidas por músculos, viento o agua corriente. Este cuadro fue modificado radical e irreversiblemente por una serie de inventos para hilar y tejer y para utilizar los recursos energéticos. La maquinaria reemplazó a algunos artesanos; el carbón sustituyó a hombres y animales como fuente de poder para hacer funcionar las máquinas; y el sistema centralizado de fábricas sustituyó al disperso sistema de producción doméstico.

El motor de la revolución industrial fue la invención y el mejoramiento de la máquina de vapor. Esta es un dispositivo para transformar la energía química en trabajo mecánico: se quema combustible y el calor que desprende es utilizado para convertir agua en vapor, el cual es empleado a su vez para impulsar ruedas o palancas. Las máquinas de vapor fueron desarrolladas al principio por inventores en respuesta a la necesidad práctica de bombear agua de las inundaciones en las minas de carbón y minerales. Después de que el inventor escocés James Watt perfeccionó en gran medida la máquina de vapor, se utilizó rápidamente para impulsar máquinas en las fábricas; para mover carbón de las minas y para dar fuerza a las locomotoras, barcos y los primeros automóviles.

La revolución industrial comenzó en la Gran Bretaña por muchas razones: la inclinación británica a aplicar el conocimiento científico a asuntos prácticos; un sistema político que favoreció el desarrollo industrial; la disponibilidad de materias primas, sobre todo provenientes de muchas partes del Imperio británico; y la flota mercante más grande del mundo, la cual permitió el acceso de la Gran Bretaña a materias primas adicionales (como algodón y madera) y grandes mercados para la venta de textiles. Los británicos también habían experimentado la introducción de innovaciones en la agricultura, como arados baratos, que hacían posible que con pocos trabajadores se produjera más comida, dejando libres a otros para trabajar en las nuevas fábricas.

Las consecuencias económicas y sociales fueron profundas. Puesto que las nuevas máquinas de producción eran caras, eran accesibles principalmente a personas con grandes cantidades de dinero, lo cual dejó fuera a la mayoría de las familias. Los talleres fuera de las casas que atrajeron trabajadores y máquinas al mismo tiempo crecieron y se transformaron en fábricas primero textiles y después en otras ramas. Trabajadores relativamente inexpertos pudieron manejar las nuevas máquinas, en contraste con los oficios tradicionales que requerían habilidades aprendidas durante mucho tiempo. Así, los excedentes en campesinos y niños podían ser empleados para trabajar por un salario.

La revolución industrial se extendió por todo el oeste de Europa y cruzó el Atlántico hasta los Estados Unidos de América. En consecuencia, el siglo XIX estuvo marcado en el mundo occidental por el incremento de la productividad y el ascenso de la organización capitalista de la industria. Los cambios estuvieron acompañados por el crecimiento de grandes, complejas e interrelacionadas industrias, y el aumento rápido tanto de la población total como del movimiento de las áreas rurales a las urbanas. Por otro lado, surgió una tensión creciente entre aquellos que controlaban y obtenían ganancias de la producción y los trabajadores que laboraban por salarios que eran apenas suficientes para mantener sus vidas. En grado considerable, las ideologías políticas principales del siglo XX surgieron de las manifestaciones económicas de la revolución industrial.

En sentido estricto, la revolución industrial se refiere a un episodio particular en la historia. Pero viéndola desde una perspectiva más amplia, está lejos de terminar. Desde su comienzo en la Gran Bretaña, la industrialización se extendió en algunas partes del mundo más rápido que en otras, y sólo ahora está alcanzando a algunas de ellas. Conforme se extiende a nuevos países, sus efectos económicos, políticos y sociales suelen ser tan drásticos como los que ocurrieron en el siglo XIX en Europa y los Estados Unidos de América, pero con las consecuencias adaptadas a las circunstancias locales y temporales.

Además, la revolución se expandió más allá del poder del vapor y de la industria textil para incorporar una serie de nuevos desarrollos tecnológicos, cada uno de los cuales ha tenido gran repercusión en la forma de vida de las personas. A su vez, las tecnologías eléctrica, electrónica y computacional han transformado radicalmente el transporte, las comunicaciones, la manufactura, la salud y otras tecnologías; han cambiado los patrones de trabajo y recreación; y han guiado a un conocimiento mayor de cómo funciona el mundo. El ritmo de cambio en los países recién industrializados puede ser aún más drástico porque las olas sucesivas de innovación llegan en menores lapsos. A su manera, cada una de estas continuaciones de la revolución industrial ha mostrado la inevitable y creciente interdependencia de la ciencia y la tecnología.

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