Revista de Attos

Volúmen #14, ago/2005

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Immanuel Velikovsky

Los Misterios y Mitos del Calor
Una Breve Historia de lo Caliente y lo Frío

Por Eugene F. Mallove

Nuestro conocimiento del calor es tan viejo como la existencia de la historia de contemplar la existencia de átomos en el medio ambiente, "las unidades mas pequeñas de materia".

Mucho de lo que sabemos o pensamos que sabemos- acerca del calor viene desde el siglo diecinueve, pero el pensamiento acerca de lo que el calor realmente es viene desde mucho más atrás. Las personas primitivas claramente sabían que frotando dos palos podían hacer calor y por lo tanto fuego, pero conectar la idea de átomos a este "calor" era algo mucho más allá de inclusive los imaginativos antiguos griegos.

Un breve escrutinio de la Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología de Issac Asimov¹ desenterró este antiguo historial de teoría atómica y preatómica: El filósofo griego Anaximandro (610-546 A.C.) imaginó "una masa informe que era simultáneamente la fuente y el destino final de todas las cosas materiales." El nombre de esta inobservable sustancia era apeirón, traducción: infinito. En efecto, el precursor de las teorías del siglo diecinueve acerca del eter, y sus presentes formas emergentes después de su einsteniana muerte en el siglo veinte, se remonta así de lejos en el pasado. Muy probablemente será determinado afirmativamente -después de muchas más batallas sangrientas- que el energético eter da naciminento a la materia y que también es el depositario de su localizada extinción. Este eter, formando un universo tal vez infinito en tiempo, es casi seguro que conquistará el infundamentado mito de la cosmología del Big Bang.

Democritus

Otro filósofo griego, Leucipo (nacido en 490 A.C.), es generalmente considerado como el autor primario del "atomismo". El filósofo griego Demócrito (440-371 A.C.), un estudiante de Leucipo, planteó la idea de un vacío en el cual los átomos se movían e interactuaban. Finalmente, influenciado por este temprano pensamiento griego, el atomismo fue codificado y ampliado por el escritor romano Lucrecio (Titus Lucrecius Carus 95-55 A.C.) en su trabajo "De Rerum Natura" ("De la Naturaleza de las Cosas"). El atomismo continuó jugando un papel en el pensamiento científico entrado el segundo milenio, pero debido a que nadie había visto los átomos o conocía su naturaleza, fue posible aún para algunos científicos líderes, p.e. Ernst Mach (1838-1916), dudar de su existencia ya estando inclusive en la segunda década del siglo veinte.

Titus Lucretius

Estando Ludwig Boltzmann, nada menos que el autor de la teoría cinética de los gases, escuchando en enero de 1897 en la Academia Imperial de Ciencias en Viena, Mach había anunciado en voz alta, "Yo no creo que los átomos existan!"². Es fascinante que el primer motor de calor conocido (una máquina que convertía calor en trabajo) fue también una antigua cosecha griega -la primitiva aelópila de Hero (en algún tiempo del primer siglo D.C., aproximadamente por el año 75, algunos piensan), la cual usaba la acción de la propulsión a chorro del vapor para producir la rotación de una esfera. En un sobresaliente ejemplo de cómo una invención puede aparecer y luego desaparecer si no se manufactura y usa extensamente, no fue sino hasta los siglos diecisiete y dieciocho que los motores de calor se convirtieron en aparatos utilitarios, inicialmente para mover burdas bombas de agua. Una historia fascinante acerca de su desarrollo la cuenta John F. Sandfort en "Motores de Calor"³. En el proceso del desarrollo de los primeros motores de calor, muy pocas personas parecieron dedicar sus pensamientos a ese "calor" producido por quemar madera o carbón. El llamado "padre de la química", el científico francés Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794), es quizá el más identificado con el concepto del fluido invisible de calor, el cual adquirió de él el famoso nombre de "calórico".

Antoine Lavoisier

Se suponía que sacando este calórico del material, ya fuere por fricción o por combustión, producía las manifestaciones de calor -calórico era calor. Eso condujo a la pregunta obvia: ¿cuánto calórico puede ser contenido por una unidad de masa dada? Lavoisier en su "Tratado Elemental en Química" (publicado póstumamente en 1798) enlistó los entonces llamados "elementos" -aún cuando la verdadera realidad de los átomos todavía se discutía. En esa lista de elementos Lavoisier incluyó, créalo o no, ¡luz y calor! Ahora bien, como Asimov señala, "El había erradicado un fluido imponderable, el flogisto, pero fue sólo en parte a su influencia que el calórico, igualmente falso, permaneció existiendo en las mentes de los químicos por medio siglo". Podríamos agregar que el dogma de Lavoisier de la no transmutabilidad de los "elementos" -como en ese entonces los conocía- también ha permanecido. Este es un dogma de doscientos años combinado (a finales del siglo veinte y principios del veintiuno) con teorías modernas de estructura atómica para negar la evidencia experimental de las reacciones nucleares de baja energía. Fuertes mitos y dogmas, una vez que comienzan, tienen vidas mas bien largas. La teoría del calórico del calor fue sorprendentemente perdurable. Sobrevivió hasta bastante adrentado el siglo diecinueve, a pesar de los muchos experimentos los cuales mostraron que el calórico, si acaso existía, no tenía peso. Y hubo teoristas quienes fundamentaron la teoría cinética de los gases, como James Clerk Maxwell (1831-1879) y Ludwig Boltzmann (1844-1906), cuyas teorías proveyeron un fundamento muy fuerte para el atomismo.

Benjamin Thompson

Aún el convincente trabajo experimental de Benjamin Thompson (1753-1814)⁸, un expatriado de las colonias americanas de Inglaterra (lo que ahora es Massachusets y New Hampshire) quien se convirtió en el conde Rumford en Bavaria, no pudo terminar con la idea del calórico. En su trabajo hacia finales de 1790, puliendo cañones de bronce para su patrón alemán, Rumford determinó que las rebabas metálicas de este pulido, movido por caballos, parecían tener la misma capacidad de calor tanto después del barrenado como antes del mismo. El sugirió que el suministro de calor a la materia no tenía límite. Un concepto remarcadamente revolucionario que contradecía la teoría del calor. El escribió: "Entre más meditaba acerca de este fenómeno, más me parecía justo el investigar más en la escondida naturaleza del calor, y permitirnos elaborar algunas conjeturas razonables en relación a la existencia o no existencia de un fluido ígneo: un asunto en el cual las opiniones de filósofos, en todos los tiempos, han estado muy divididas... Es difícilmente necesario agregar que cualquier cosa a la cual cualquier cuerpo aislado, o sistema de cuerpos, pueda hacer emanar de forma ilimitada no puede ser una sustancia material. Y me parece extremadamente difícil, si no es que imposible, el formarse una idea diferente de alguna cosa capaz de ser excitada o comunicada, en la forma que el calor era excitado y comunicado en estos experimentos, excepto en el MOVIMIENTO". (citado por J.F Sandfort³).

Hoy, una persona científicamente literata entiende que el excitado y caótico movimiento de los átomos y moléculas crea en nuestros cuerpos o en instrumentos de medición una sensación de caliente o frío. Pero este concepto del calor es relativamente moderno -un corolario del trabajo de Rumford mas otro conocimiento desarrollado en el siglo diecinueve, en particular el trabajo de James Prescott Joule (1818-1889). De acuerdo con Isaac Asimov, los primeros científicos habían concebido el calor como una forma de movimiento, entre ellos Francis Bacon (1561-1626), Robert Boyle (1627-1691), y Robert Hooke (1635-1703), pero el calórico prevaleció, hasta que Maxwell, se dice, finalmente lo eliminó. Es sorprendente el darse cuenta que muchos conceptos modernos (o "leyes") en la ciencia del calor -la termodinámica- se formaron durante el siglo diecinueve, un período de profunda confusión acerca de la naturaleza fundamental del calor. ¿Cómo pudo haber sido de otra manera, dado que la mera existencia de los átomos todavía era cuestionada? Uno se dá cuenta de la debilidad de la afirmación de que las leyes de la termodinámica hayan alcanzado un estado de "casi perfección" en el siglo veinte (ver Von Baeyer⁴), cuando por el contrario de hecho descansaban en estos muy equivocados cimientos.

Julius Meyer

Mucho antes del siglo diecinueve había sólo una conceptualización muy débil de la relación entre el calor y la energía. Así que no es de sorprenderse que el importante paradigma de la conservación de la energía, el cual después se conoció como la Primera Ley de la Termodinámica, haya tardado tanto en llegar. El nombre firmemente asociado con la introducción de la conservación de la energía es el físico alemán Julius Robert Mayer (1848-1878), quien precedió a ambos, James Joule y Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894), en sus enunciados de la conservación de la energía. Mayer en 1842 había publicado un documento acerca de la equivalencia general de todas las formas de energía y dió el primer estimado del equivalente mecánico del calor. Dado que Mayer no pertenecía al establishment científico, su entonces concepto herético de la conservación de la energía no fue aceptado.

James Joule

Fue James Joule quien desarrolló la serie exhaustiva y definitiva de experimentos que mostró la convertibilidad de la acción mecánica a un equivalente de calor. Aún cuando Joule comenzó a enseñar y publicar su trabajo en 1843, no fue sino hasta que se llevó a cabo una reunión crítica en la Universidad de Oxford el 27 de junio de 1847, en la cual lo explicó, que sus ideas comenzaron a recibir aclamos. Allí, hombre del establishment, William Thomson (1824-1907), ya muy bien conocido por su entonces edad de veintitrés años, quedó muy impresionado con el sólido trabajo de Joule acerca del equivalente mecánico del calor. (William Thomson fue hecho caballero como Lord Kelvin en 1866, nombre por el cual es más comúnmente conocido).

William Thomson

Pero por tres años después de esa reunión continuó una profunda confusión en la mente de Thomson, basada en un trabajo anterior de un ingeniero francés Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), con el cual él también estaba impresionado. Carnot en 1824 (el año en que nació Thomson) había publicado un documento sobresaliente, el cual matemáticamente definía el límite máximo de eficiencia de los motores de vapor de la época -y, por consiguiente, la máxima eficiencia de todos los motores de calor. Carnot enunció que el motor de calor mas general requería un receptáculo de entrada de alta temperatura (a T alta) y tenía que desechar el calor sobrante en un receptáculo de menor temperatura (a T baja). Su fórmula de que la máxima eficiencia de un motor de calor era (T alta - T baja) / T alta después se convirtió en un dogma tanto en la Física como en la Ingeniería. Un motor de calor que pudiera convertir calor en trabajo al 100% de eficiencia usando un solo receptáculo de calor se consideraría imposible bajo esta restricción de Carnot. Esta es la base para la contemporánea ridiculización de los intentos de hacer lo que se ha llamado "máquinas de movimiento perpetuo de segunda clase", de las cuales el dispositivo de Xu Yelin es un tipo.

Nicolas Carnot

¿Pero cual era el problema de Thomson? ¡Thomson en 1847 era todavía un firme creyente de la teoría del calor! Después de todo, también lo había sido Carnot, y Thomson creía firmemente en Carnot. Thomson de hecho había redescubierto el oscuro documento de Carnot y había promovido las ideas de Carnot. Pero Carnot había desarrollado su limitación de la eficiencia, en el desempeño de los motores de calor, desde la perspectiva de la teoría del calórico. Así que aquí estaba James Joule presentando en 1847 material que era igualmente convincente a Kelvin, pero la conservación de la energía le voló ante su cara con la teoría del calórico.

Rudolf Clausius

Justo cuando las ideas de Thomson para resolver la paradoja estaban cuajándose tres años después, el físico matemático alemán Rudolf Clausius (1822-1888) publicó la solución a la paradoja en mayo de 1850, "De la fuerza del movimiento del calor y las leyes del calor que pueden de ahí deducirse".

En una sola caída, Clausius "cuchareó" a Kelvin y planteó de manera precisa la Primera y Segunda Leyes de la Termodinámica -conservación de la energía, y la limitante de la eficiencia de Carnot. La forma real del enunciado de Clausius de la Segunda Ley es: "Es imposible para una máquina autoactuante, sin ayuda de un agente externo, llevar calor de un cuerpo a otro que tenga una temperatura más alta". En 1851, Thomson reclamaría el descubrimiento independiente de la Segunda Ley. Su enunciado de la misma sería: "Es imposible, por medio de un agente material inanimado, derivar efecto mecánico de alguna porción de materia, enfriándola por debajo de la temperatura del objeto más frío que la rodee". Ambos enunciados, de Clausius y de Kelvin, se dice que son equivalentes.

La colección de la teoría termodinámica de Clausius fue publicada en 1865. Incluía la introducción del concepto seminal de entropía, una medida del desorden que, según se dice, permanece constante o inevitablemente se incrementa, pero nunca disminuye en un sistema cerrado.

Desde ese momento en adelante, la Física se movió atada a la presunta inviolabilidad de la Segunda Ley. Es suficientemente cierto que la Segunda Ley, en general, dice que el calor no puede espontáneamente ir de un objeto frío hacia un objeto caliente (pero cuidado, pudiera haber excepciones aún para esta ley, relacionados con los "demonios avanzados de Maxwell"). Generaciones enteras de estudiantes han recibido la "prueba" de la fórmula de la máxima eficiencia de Carnot y de la Segunda Ley por medio de demostraciones matemáticas que no son nada mas que una especie de razonamiento circular: Si el principio de Carnot, relacionado con la máxima eficiencia de un motor de calor reversible, fuera violado en tal o cual sistema (elaboradamente diagramado en coloridos y caros textos de termodinámica), eso violaría la Segunda Ley. Ergo, el límite de la eficiencia de Carnot es supuestamente demostrado por reductio ad absurdum⁷. La demostración es usada a la inversa también -Para demostrar la Segunda Ley a partir de Carnot!

Isaac Asimov

Isaac Asimov, para variar, es vergonzosamente claro al admitir la lógica circular que está implícita: "Es posible, a partir de las ecuaciones de Carnot, deducir lo que ahora se llama la Segunda Ley de la Termodinámica y Carnot fue al primero al que se le hizo el favor de echar un vistazo a esa gran generalización"¹.

Triste decirlo por el establishment de la Física y el establishment de la tecnología, pero por suerte al final ese no resultó ser el caso. Por el bién de la humanidad, es en verdad muy buena noticia que este dogma de casi doscientos años habrá ahora de romperse. Tal como Maurizio Vignati en su exhaustivo libro⁵ y Xu Yelin en sus experimentos muestran (y en el trabajo de otros que sin duda están por salir), la Segunda Ley es simplemente esto: Una limitación basada en la creencia de que nunca se había visto o que nunca se habría de ver alguna violación macroscópica de esa limitación. Pero como veremos en el documento publicado del Dr. Paulo y Alexandra Correa en este asunto, otro reto mucho mas serio ha aparecido para la Segunda Ley de la Termodinámica.

Wilhelm Reich (1929)

Apareció en enero de 1941, como lo he descrito en mi editorial, cuando Wilhelm Reich intentó, en vano, de hacer que Einstein "mirara por su telescopio" para que viera una persistente anomalía de temperatura que estaba en violación directa de la Segunda Ley⁶. Einstein, en efecto, se negó a "mirar a través de ese telescopio" y hemos estado sufriendo conocimiento retardado de un eter energético y de una buena Termodinámica desde entonces. Pero ahora una ruta hacia un mucho más grande entendimiento de la Física fundamental se ha abierto. Hemos apenas empezado a reformular la teoría del calor que se extenderá mucho más allá de los útiles, pero altamente limitantes, conceptos que hemos heredado del siglo diecinueve.

Através de nuevas descripciones físicas del eter energético y otros conocimientos que están emergiendo acerca de los errores de la Termodinámica clásica, todos los libros de texto van a tener que ser reescritos. Si alguien piensa que esto va a ser fácil, dado el comportamiento del establishment científico desde el descubrimiento de las reacciones nucleares de baja energía, que lo piense nuevamente. Tal como con la fusión fría, para hacer que el osamentado establishment científico apenas escuche se requerirán de irrefutables aparatos que incluyan estos principios. Ahora es seguro que estos vendrán.

Referencias

1. Asimov, I. 1982. Asimov's Biographical Encyclopedia of Science and Technology (Segunda Edición Revisada), Doubleday Company, Garden City, New York.
2. Lindley, D. 2001. Boltzmann's Atom: The Great Debate That Launched a Revolution in Physics, The Free Press, New York.
3. Sandfort, J.F. 1962. Heat Engines: Thermodynamics in Theory and Practice, Doubleday & Company, Inc., Garden City, New York.
4. Von Bayer, H.C. 1998. Maxwell's Demon: Why Warmth Disperses and Time Passes, Random House, New York.
5. Vignati, M. 1993. Crisis of a Dogma: Kelvin and Clausius Postulates at the Settling of Accounts, Astrolabium Associazione Culturale.
6. 1953. The Einstein Affair. Orgone Institute Press, Rangeley, Maine, la correspondencia entre Albert Einstein y Wilhelm Reich, en alemán original y su traducción al inglés.
7. Reductio ad Absurdum. Reducción a lo imposible. Reducción a lo absurdo. Expresión usada frecuentemente por Aristóteles. Es una especie de argumento lógico donde suponemos cierto un enunciado solo por el hecho de discutirlo, luego llegamos a un resultado absurdo, y entonces concluimos que la suposición original debió estar incorrecta ya que nos dió un resultado absurdo. También se conoce como prueba por contradicción. Hace uso de la ley del medio excluído -una expresión la cual no puede ser falsa, debe entonces ser cierta. Citado de Wikipedia the Free Encyclopedia.
8. Benjamin Thompson. Físico americo-británico y villano quien, mientras taladraba cañones en los talleres de municiones de Munich, notó que el cañón se calentaba mientras durara la fricción del taladrado. Más aún, Rumford observó, la cantidad de calor liberado sería suficiente como para derretir el cañón si tan solo existiera la forma de devolverlo al metal. Dado que era mas grande la cantidad de calor que la que el metal pudiera originalmente contener, estas observaciones fueron una tajante contradicción para la teoría del calórico. Rumford por lo tanto concluyó que era el trabajo mecánico de taladrado el que producía el calor. Rumford incluso calculó un valor del equivalente mecánico el cual, sin embargo, no fue tan preciso como el que mas tarde reportó Joule. Sin embargo, a pesar de la solidez de sus resultados, los físicos de esos dias ignoraron su trabajo por inconvincente, apegándose en cambio a la teoría del calórico como un fluido. Es mas bien sorprendente, dado el gran interés en la unidad de la naturaleza, que la primer verificación cuantitativa de la convertibilidad de dos entidades físicas aparentemente diferentes fuera completamente ignorada por la comunidad entera. Algún grado de vacilación para abandonar la convencional teoría del calor hubiera sido entendible, pero despreciar resultados tan convincentes y básicos como los producidos por las investigaciones de Rumford es difícil de entender. Fue cuestión de tiempo, sin embargo, hasta que los experimentos de Rumford fueron repetidos y mejorados por otros, que eventualmente se llegó a aceptar la equivalencia del calor y el trabajo. Aún cuando los historiadores usualmente citan únicamente su trabajo acerca del calor, él hizo numerosas y prácticas innovaciones, incluyendo generadores centrales de calor, la chimenea libre de humos, el horno de la cocina, la ropa interior térmica, la holla de presión, y otros numerosamente. En su postrera vida, se casó con (y luego fue despreciado por) la viuda de Lavoisier, Marie-Anne. Rumford era extremadamente arrogante y no tenía amigos, aparte de tener una vida llena de repetitivos ciclos de repentinas subidas a la prominencia seguidos de igualmente repentinas caidas a la penuria. Su personalidad abrasiva y su estilo fueron quizá el por qué sus muchas innovaciones no fueron ampliamente incluídas en las crónicas de los historiadores. Citado de Eric Weisstein's World of Biography.
9. Julius Robert von Mayer. (1814-1878) Físico alemán quien presentó un valor numérico para el equivalente mecánico del calor en 1842, basado en un molino de pulpa de papel tirado por caballos, en una caldera. Aún cuando su resultado fue publicado cinco años antes que el de Joule, fue Joule quien dijo que el resultado de Mayer no era sino una hipótesis sin fundamento que solo recibió crédito. Mayer intentó suicidarse, y fue confinado por un tiempo en una institución para enfermos mentales. Después de algún tiempo, Tyndall enseñaría en base al trabajo de Mayer y trató de obtener el reconocimiento que se merecía. Mayer sostuvo que el "proceso químico vital" (ahora llamado oxidación) era el principal recurso de energía para un organismo vivo. Citado de Eric Weisstein's World of Biography.
10. Fotografía del Dr. Mallove publicada en el sitio www.enterprisemission.com el 14 de mayo de 2004 y obtenida para su publicación en la Revista de Attos el 18 de marzo de 2010.

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