LA ACTIVIDAD DE LA MATERIA: EL MODELO ATÓMICO DE DALTON. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO. LA TEORÍA DE LOS CUANTOS. LAS CUATRO FUERZAS.

Georgina Lun Jun 30, 2008 10:31 am

LA ACTIVIDAD DE LA MATERIA: EL MODELO ATÓMICO DE DALTON. ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO. LA TEORÍA DE LOS CUANTOS LAS CUATRO FUERZAS

Dalton (1766-1844) estuvo interesado en la neumática; y del estudio de ésta pasó directamente a la investigación química. Recuperó el corpuscularismo newtoniano y su noción de las fuerzas atractivas y repulsivas que afectan a las partículas. Asimismo, tomó de Priestley la ley que establece que la atracción entre cargas eléctricas es inversa al cuadrado de la distancia. Fue pues partidario del corpuscularismo dinámico, frente al estático que defendió Boyle. Dalton explicó que los átomos no se crean ni se destruyen y que la separación o unión entre ellos fundamenta el cambio químico. La diferencia entre unos elementos y otros reside en la naturaleza de sus átomos y estos se distinguen por su peso. En su opinión, las propiedades de un cuerpo dependerán de su configuración atómica. En 1808 publicó su Nuevo sistema de Filosofía Química, en el cual expuso que las fuerzas repulsivas son las responsables del alejamiento de los átomos entre sí, a velocidades inversas a sus distancias. También formuló su Ley de la Presiones Parciales de los Gases.
Trebuchet MSAmedeo Avogadro (1776-1856) en 1811 y André-Marie Ampère (1775-1836) en 1814 afirmaron que a volúmenes iguales de distintos gases, en condiciones idénticas de presión y temperatura, su número de partículas era la misma. Esta ley estaba en contradicción con la hipótesis de Dalton, según el cual, los átomos de distintas sustancias diferían en tamaño, forma y peso, por lo cual el número de ellos variaba en relación al volumen considerado.
En 1808 se comenzó a confeccionar una lista con los pesos atómicos de todos los elementos conocidos, en relación al H y tomando el de éste como unidad: Aún se creía que la sustancia de la que estaban hechos era la misma.

La hipótesis de Dalton a favor de las fuerzas atractivas y repulsivas se consolidó cuando en 1808 Nicholson y Carlisle lograron descomponer el agua por medio de electrolisis. Este fenómeno fue descubierto gracias a los experimentos realizados en la pila de Alessandro Volta (1745-1827).

Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) perfeccionó esta tesis dualista al declarar que la composición química se debía a la atracción existente entre sustancias con cargas eléctricas opuestas, distinguiendo los elementos electronegativos de los electropositivos.

La hipótesis dualista fue entonces desplazada por una nueva que diera sentido a estos sucesos; por Ej, la que se apoyó en la configuración interna de los cuerpos. Liebig habló ahora de Teoría de los tipos estructurales y Dumas afirmó que las propiedades de los compuestos orgánicos eran consecuencia de la disposición de sus elementos. Esta conjetura fue aceptada en el ámbito de la química orgánica, pero no en el que se dedicaba al estudio de las sustancias inertes.

Según la concepción estructural, los cuerpos que presentaran una configuración semejante poseerían idénticas propiedades. Esta perspectiva propició nuevas investigaciones acerca de la constitución atómica de los elementos; a ello se dedicaron, principalmente, August Kekule (1829-1896) y Edward Frankland (1825-1899), el cual definió el concepto de valencia. Se ordenaron los elementos por familias; en ello trabajaron Meyer y Mendeleev, los creadores de la tabla periódica en 1869.

La electricidad estática producida por fricción era un fenómeno conocido desde la antigüedad. Así lo verificaron Priestley, Cavendish y Coulomb, que realizaron las primeras mediciones con un electrómetro. Este último definió la fuerza electrostática mediante una ecuación análoga a la propuesta por Newton para la gravedad, aunque ésta resultaba ser 40 veces menor que aquella.

Volta intentó crear una corriente eléctrica estable en su laboratorio; verificó que con la unión de 2 metales distintos, Cu y Zn se producían efectos eléctricos, y si sumergía esos metales en una solución ácida, las consecuencias parecían ser aún mayores; de esta manera construyó su pila en 1799. Michael Faraday (1791-1867) enunció las leyes de la electroquímica.

André Marie Ampère comprobó que 2 hilos paralelos por los que circula corriente eléctrica, se atraen si ésta discurre en el mismo sentido, y se repelen si lo hace en sentido contrario. Faraday definió los conceptos de líneas de fuerza y de campo electromagnético. En 1821 consiguió que un hilo conductor de corriente eléctrica girara alrededor de un imán; es decir, logró que la electricidad produjera efectos mecánicos. Y en 1831, Faraday pudo constatar el fenómeno inverso del electromagnetismo: la inducción electromagnética, la cual consiste en producir electricidad por medios magnéticos. De esta manera se advirtió la relación existente entre mecánica, electricidad y magnetismo.

James Clerk Maxwell (1831-1878) matizó las nociones de líneas de fuerza y campo electromagnético en Una teoría dinámica del campo electromagnético (1865) y en su Tratado sobre electricidad y magnetismo (1873). Desde 1861 sabía que la luz también era un fenómeno electromagnético: óptica, electricidad y magnetismo obedecían a las mismas leyes. Pero la teoría electromagnética no consiguió explicar la gravitación ni ésta los procesos internos de la materia. En 1888, Heinrich Hertz (1857-1894) comprobó la existencia de radiaciones electromagnéticas.

J. Joule (1818-1889) determinó que el calor es una forma de energía, como la cinética, la potencial y la mecánica. Estudió la electricidad y dedujo que la energía se puede manifestar de formas muy diversas: gravitatoria, elástica, térmica, cinética, eléctrica, química,... Junto a Helmholtz (1821-1894) definió la 1ª ley de la termodinámica o Ley de la Conservación de la Energía, pues cualquier tipo de energía se transforma en otro distinto o en calor, pero nunca se pierde. No obstante, aunque la cantidad de energía existente en el universo sea constante, su grado de desorganización o entropía aumenta sin cesar.

El descubrimiento de la radiactividad por Henri Becquerel (1852-1908) en 1896, desveló la posibilidad de que los átomos no fueran las partes mínimas de la materia; Rutherford (1875-1937) y Niels Bohr (1885-1962) investigaron qué fuerzas eran responsables de la cohesión existente entre las partículas subatómicas: fuerzas que mantenían la estabilidad del núcleo y evitaban al mismo tiempo que los electrones se precipitaran hacia él; fuerzas, además, que favorecían la desintegración de los neutrones.

La teoría que expresara el comportamiento de esas partículas sería desde entonces la electrodinámica cuántica. Así pues, el conjunto de fuerzas que definían las incidencias de la materia podía reducirse a 4: gravitación, electromagnetismo, nuclear fuerte y electrodinámica débil; las 2 últimas analizadas mediante 2 teorías: la cromodinámica cuántica y la electrodébil, respectivamente.

El Principio de Incertidumbre enunciado por Werner Heisenberg destacaba la imposibilidad de medir simultáneamente la posición y el movimiento de las partículas subatómicas. Estas actuaban a veces como corpúsculos, a veces como ondas, y esto las sumergía en un abismo de indeterminación.

Einstein creyó poder eliminar el aparente antagonismo entre electromagnetismo y gravitación cuando advirtió que masa y energía eran conceptos equivalentes, e intentó formular una teoría que abarcara a ambas: laTeoría del Campo Unificado

En el s XX se ha buscado una teoría que englobe la totalidad de los fenómenos descritos en la naturaleza; que relacione la mecánica cuántica con la relatividad general y que explique el comportamiento tanto de los corpúsculos más pequeños como de los más grandes e inmensos. Esta sería la Teoría de Supercuerdas. Sheldon Glashow: microscópicas partículas retorcidas evolucionando en un hiperespacio decadimensional y responsables de la totalidad de la energía y materia existente en el universo. Edward Witten postula que no sólo esta teoría explica la gravedad sino que exige la existencia de ésta.

John Barrow, basándose en el Teorema de Incompletitud demostrado por Gödel sostiene la imposibilidad de lograr una teoría que abarque la totalidad de los fenómenos que se producen en nuestro universo.

Las teorías acerca del caos se diseñan mediante complicados programas informáticos y simulaciones con ordenador; se han investigado asuntos tan dispares como las fluctuaciones bursátiles, la frecuencia e intensidad de los terremotos o el comportamiento de algunas especies animales. Las conjeturas más atractivas han surgido de la mano y de la mente de Benoit Mandelbrot, el creador de los fractales: trémulos relieves que se repiten ad infinitum; aguda observación de los copos de nieve, de la forma de las nubes y del contorno de las costas.