Capítulo 10: PERSPECTIVAS HISTÓRICAS

LA TIERRA DEJA DE SER EL CENTRO DEL UNIVERSO

UNIÓN DEL CIELO Y LA TIERRA

RELACIÓN ENTRE LA MATERIA Y LA ENERGÍA, Y ENTRE EL TIEMPO Y EL ESPACIO

EXTENSIÓN DEL TIEMPO

MOVIMIENTO DE LOS CONTINENTES

COMPRENSIÓN DE LA NATURALEZA DEL FUEGO

DIVISIÓN DEL ÁTOMO

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 ésta se mantiene quieta y todo lo demás se mueve a su alrededor. Así, al tratar de imaginar cómo funciona el universo, le dio un buen sentido a la gente en épocas antiguas para iniciar con estas verdades aparentes. Los antiguos pensadores griegos, en especial Aristóteles, establecieron un patrón que duró 2 000 años aproximadamente: una gran Tierra estacionaria en el centro del universo, y puestos alrededor de ésta el Sol, la Luna, y pequeñas estrellas ordenadas en una esfera perfecta, con todos estos cuerpos orbitando en círculos perfectos a velocidades constantes. Poco después del comienzo de la Era cristiana, el concepto básico fue transformado en un modelo matemático poderoso por un astrónomo egipcio, Ptolomeo. Su modelo de movimientos circulares perfectos sirvió bien para predecir las posiciones del Sol, la Luna y las estrellas. También explicó algunos de los movimientos en el espacio que parecían claramente irregulares. Unas pocas "estrellas errantes" (los planetas) no parecían girar perfectamente alrededor de la Tierra, sino que más bien cambiaban su velocidad, y a veces iban en reversa, siguiendo trayectorias de vueltas desiguales. Este comportamiento fue explicado en el modelo de Ptolomeo añadiendo más círculos, los cuales giraban sobre los círculos principales.

En los siglos siguientes, conforme los datos astronómicos se acumulaban y llegaban a ser más precisos, este modelo fue refinado y complicado por muchos astrónomos, incluyendo árabes y europeos. Por muy inteligentes que fueran los refinamientos en los modelos de círculos perfectos, no implicaban ninguna explicación física de por qué los cuerpos celestes debían moverse de esa manera. Los principios del movimiento en el espacio se consideraron muy diferentes de los del movimiento en la Tierra.

Poco después del descubrimiento de América, un astrónomo polaco llamado Nicolás Copérnico, contemporáneo de Martín Lutero y Leonardo da Vinci, propuso un modelo diferente del universo. Descartando la premisa de una Tierra estacionaria, demostró que si ésta y todos los planetas giraran alrededor del Sol, el movimiento aparentemente errático de los planetas podía explicarse en una forma intelectualmente más satisfactoria. Pero el modelo de Copérnico todavía usaba movimientos circulares perfectos y era casi tan complicado como el viejo modelo de la Tierra en el centro. Además, su modelo violaba las nociones de sentido común prevalecientes acerca del mundo; tal modelo requiera que la Tierra, aparentemente inmóvil, girara por completo sobre su eje una vez al día, que el universo fuera mucho más grande de lo que se había imaginado, y lo peor de todo que la Tierra se convirtiera en un lugar común perdiendo su posición en el centro del universo. Más tarde, se pensó que una tierra que orbitara y girara era incompatible con algunos pasajes bíblicos. La mayoría 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 astronómicas continuaron haciéndose más precisas, llegó a ser claro que ni el heliocentrismo ni el geocentrismo podrían funcionar mientras todos los demás cuerpos tuvieran un movimiento circular uniforme. Un astrónomo alemán, Johannes Kepler, coetáneo de Galileo, desarrolló un modelo matemático del movimiento planetario que descartaba ambas premisas tan respetables una Tierra estacionaria y un movimiento circular. Postuló tres leyes, la más revolucionaría de las cuales fue que los planetas se mueven naturalmente en órbitas elípticas a velocidades variables pero predecibles. A pesar de que esta ley resultó ser correcta, los cálculos para las elipses eran difíciles con las matemáticas conocidas en ese tiempo, y Kepler no ofreció ninguna explicación de por qué los planetas se movían de esa forma.

Las muchas contribuciones del científico italiano Galileo, quien fue coetáneo de Shakespeare y Rubens, fueron de gran importancia en el desarrollo de la física y la astronomía. Como astrónomo, construyó y utilizó el telescopio recién inventado para estudiar el Sol. la Luna, los planetas y las estrellas, y realizó un sinnúmero de descubrimientos que apoyaron la idea básica de Copérnico del movimiento planetario. Probablemente el más distinguido de éstos fue el hallazgo de cuatro lunas que giraban alrededor del planeta Júpiter, demostrando que la Tierra no era el único centro de movimiento celeste. Con el telescopio, también descubrió los inexplicables fenómenos de los cráteres y las montañas en la Luna, las manchas en el Sol, las fases de Venus parecidas a las lunares, y un gran número de estrellas invisibles para un ojo normal.

Otra gran contribución de Galileo a la revolución cosmológica fue divulgar sus descubrimientos, en una forma y lenguaje accesibles a todas las personas educadas de su época. También refutó muchos argumentos populares en contra de una Tierra que estuviera en órbita y girara sobre su eje, y mostró inconsistencias en la explicación del movimiento de Aristóteles. Las críticas del clero, que aún creía en el modelo de Ptolomeo, así como el juicio posterior de Galileo llevado a cabo por la Inquisición por sus supuestas creencias heréticas, sólo llamaron la atención y de esa forma aceleraron el proceso de cambio de las ideas generalmente aceptadas que constituían el sentido común. También aparecieron algunas de las tensiones inevitables que van ligadas a la propuesta científica de conceptos radicalmente nuevos.

Pero le correspondió a Isaac Newton, un científico inglés, unir todos esos hilos, e ir más allá para crear la idea del nuevo universo. En su libro Principios matemáticos de la filosofía natural, publicado a fines del siglo XV1I y destinado a ser uno de los más influyentes de todos los tiempos, Newton presentó un modelo matemático impecable del mundo, en el que reunió 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, aceleración y fuerza), tres leyes del movimiento (inercia, la dependencia de la aceleración de la fuerza y la masa, y la acción y reacción), y la ley matemática de cómo 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 órbitas 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 oceánicas 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 automáticamente por si mismo según la acción de las fuerzas entre sus partes.

El sistema newtoniano prevaleció como una perspectiva científica y filosófica del mundo durante 200 años. Su pronta aceptación fue asegurada de manera espectacular por la verificación del pronóstico de Edmund Halley, hecha muchos años antes, de que cierto cometa reaparecería en una fecha específica, 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 prácticas, hasta (e incluyendo) la exploración del espacio en el siglo XX. Las teorías de la relatividad de Albert Einstein revolucionarías por derecho propio no derrocaron el mundo de Newton, pero modificaron algunos de sus conceptos más fundamentales.

La ciencia de Newton fue tan exitosa que su influencia se expandió más allá de la astronomía y la física. Los principios físicos y la forma matemática de Newton de derivar consecuencias a partir de todos ellos se convirtieron en el modelo para todas las demás ciencias. La creencia creció a tal grado que llegó a pensarse que toda la naturaleza podía ser explicada en términos físicos y matemáticos y consecuentemente ésta podía funcionar por sí misma, sin la ayuda o atención de los dioses aunque el mismo Newton veía a la física como una demostración de que la mano de Dios actuaba sobre el universo. Los pensadores sociales consideraron que aun los gobiernos podían diseñarse como un sistema solar newtoniano, con un equilibrio de fuerzas y acciones que asegurarían la operación regular y la estabilidad a largo plazo.

Los filósofos dentro y fuera de la ciencia tuvieron problemas por la implicación de que si cualquier cosa, desde estrellas hasta átomos, funcionaba de acuerdo con leyes mecánicas precisas, la idea humana del libre albedrío podría ser sólo una ilusión. ¿Podría 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 albedrío y la organización de los sistemas sociales que fueron debatidas de manera amplia en los siglos XVIII y XIX. En el siglo XX, la aparición de una incertidumbre en el comportamiento básico de los átomos alivió algunas de estas preocupaciones pero también planteó nuevas cuestiones filosóficas.

Aunque fue tan elaborada y exitosa, la concepción newtoniana del mundo finalmente sufrió algunas revisiones fundamentales a inicios del siglo XX. En la tercera década de su vida, el alemán de nacimiento Albert Einstein publicó ideas teóricas que hicieron contribuciones revolucionarias al entendimiento de la naturaleza. Una de éstas fue la teoría especial de la relatividad, en la que Einstein consideró que el tiempo y el espacio eran dimensiones estrechamente relacionadas, al contrario de lo que Newton había pensado, que eran dimensiones del todo distintas.

La teoría 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 cómo se muevan ellos o la fuente de luz. Además, la velocidad de la luz en el espacio vacío es la mayor posible nada puede ser acelerado a mayor velocidad u observado moviéndose más rápido.

La teoría especial de la relatividad se conoce mejor por afirmar la equivalencia de masa y energía es decir, cualquier forma de energía tiene masa, y la propia materia es una forma de energía. Esto está expresado en la famosa ecuación E = mc2, donde E representa la energía, m la masa, y c la velocidad de la luz. Partiendo de que c es aproximadamente 300 000 kilómetros por segundo, la transformación de siquiera una pequeña cantidad de masa libera una enorme cantidad de energía. Esto es lo que ocurre en las reacciones de fisión nuclear, que producen energía calórica en los reactores, y también en las reacciones de fusión nuclear, que producen la energía emitida por el Sol.

Cerca de una década más tarde, Einstein publicó lo que se considera su corolario y uno de los logros más profundos de la mente humana en toda la historia: la teoría de la relatividad general. Ésta tiene que ver con la relación entre la gravedad, el tiempo y el espacio, en la cual la fuerza gravitacional de Newton se interpreta como una distorsión en la geometría del espacio y el tiempo. La teoría de la relatividad ha sido probada una y otra vez por pronósticos basados en ésta, y nunca ha fallado, ni existe una teoría más poderosa en la arquitectura del universo que la reemplace. Pero muchos físicos están buscando formas de descubrir una teoría aún más completa, una teoría que vincule la relatividad general con la teoría cuántica del comportamiento atómico.

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 creía que la Tierra tenía solamente unos cuantos miles de años, y que su faz estaba fija las montañas, valles, océanos y ríos estuvieron siempre desde su creación instantánea. De vez en cuando, las personas especulaban sobre la posibilidad de que la superficie terrestre hubiera sido moldeada por algún tipo de procesos de cambio lento que pudieran ser observados; en ese caso, la Tierra podría ser más antigua de lo que la mayor parte de la gente creía. Silos valles fueron formados por la erosión de los ríos, y las rocas sedimentarias se originaron de capas de sedimento producidas por la erosión, se puede estimar que se han necesitado millones de años para producir el paisaje de ahora. Pero este argumento tuvo un progreso muy gradual hasta que el geólogo inglés Charles Lyell publicó la primera edición de su obra maestra, Principios de geología, a inicios del siglo XIX. El éxito del libro de Lyell resultó de la abundancia de observaciones de los patrones de las capas de roca en las montañas y los lugares de varios tipos de fósiles, y del razonamiento riguroso que utilizó para extraer inferencias de estos datos.

Principios de geología pasó por muchas ediciones y fue utilizado por varias generaciones de estudiantes de la disciplina, quienes llegaron a aceptar la filosofía de Lyell y adoptaron sus métodos de investigación y razonamiento. Además, el libro de Lyell también influyó en Charles Darwin, quien lo leyó mientras estudiaba la diversidad de las especies en sus viajes por el mundo. A medida que Darwin desarrollaba su concepto de la evolución biológica, adoptó las premisas de Lyell acerca de la edad de la Tierra y el estilo de éste de apoyar su argumento con una fuerte evidencia.

Como ocurre a menudo en la ciencia, la nueva perspectiva revolucionaria de Lyell, que abrió el pensamiento acerca del mundo, también vino a restringir el suyo propio. Lyell adoptó la idea de un cambio muy lento, que implicaba que la Tierra nunca se alteraba en forma súbita y de hecho no había cambiado en muchas de sus características generales, con ciclos perpetuos a través de secuencias de modificaciones en pequeña escala. Sin embargo, la nueva evidencia continuó acumulándose; a mediados del siglo XX, los geólogos creyeron que tales ciclos menores fueron solamente parte de un proceso complejo que también incluyó modificaciones bruscas o incluso cataclísmicas y una evolución 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.

EXPLICACIÓN 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 GÉRMENES

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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