Los pensadores rectos

Aprende cómo las ciencias se convirtieron en lo que son hoy.

La ciencia juega un papel increíblemente importante en nuestra vida cotidiana, por lo que podría ser fácil pensar que el campo de la ciencia ha existido durante tanto tiempo como los humanos. Esto está lejos de ser el caso.

De hecho, la ciencia se ha desarrollado en innumerables pequeños pasos, desde las observaciones más básicas del mundo natural hasta los increíbles avances tecnológicos del mundo moderno.

Entonces, ¿cómo empezó todo? ¿Cómo comenzaron a pensar los humanos en términos científicos? ¿Y cómo llegó todo esto tan lejos? Estas son las preguntas clave que abordarán estas ideas. Harán un viaje en el tiempo, contando la historia de la ciencia, cómo surgió y cómo ha evolucionado en los últimos 5,000 años.

En este resumen, aprenderá

• de qué pieza de ropa un químico del siglo XVII pensaba que los ratones estaban hechos;

 

• cómo se utilizó la aritmética en Babilonia en 2000 a. y

 

• cómo el danés Niels Bohr revolucionó el modelo del átomo.

 

La base del pensamiento científico se sentó cuando los humanos de mente curiosa comenzaron a trabajar juntos.

Como dice el refrán, Roma no se construyó en un día. Del mismo modo, el pensamiento científico no surgió de la noche a la mañana; A los seres humanos les llevó eones desarrollar métodos y análisis científicos.

Podemos agradecer a la naturaleza humana y nuestra curiosidad inherente por este eventual avance. A lo largo de la evolución humana, la curiosidad y la inventiva han sido cruciales para la supervivencia de nuestra especie.

Las herramientas que los primeros humanos crearon y el fuego que aprendimos a controlar fueron vitales para mantenernos alimentados y mantener a raya a los depredadores como los tigres dientes de sable.

Este tipo de curiosidad y habilidad para resolver problemas siempre ha sido un aspecto innato y único de la naturaleza humana.

A diferencia de los chimpancés, podemos ver cómo los niños humanos juegan con los juguetes mientras tratan diligentemente de averiguar cómo funcionan, o por qué una torre de bloques de madera se cae.

Con esta curiosidad que ya proporciona una ventaja en comparación con otras especies, la innovación realmente despegó una vez que los humanos comenzaron a vivir y cooperar entre sí.

Hace unos 11.500 años en la actual Turquía, las personas formaron las primeras comunidades para adorar a los dioses e intercambiar ideas.

La convivencia tenía muchas ventajas, la principal de ellas era que permitía a las personas compartir experiencias pasadas entre sí, crear un conjunto de conocimientos para trabajar y utilizar estos conocimientos para generar innovaciones tempranas como los sistemas de riego.

Este es esencialmente el mismo tipo de lluvia de ideas y resolución de problemas que ocurre entre los empleados de empresas creativas como Google y Apple.

Otra ventaja de la convivencia era que permitía la distribución del trabajo. En Mesopotamia, alrededor del año 7000 a. C., las personas comenzaron a asignar tareas dentro de la comunidad, lo que permitió a las personas concentrarse en un trabajo cada día en lugar de preocuparse por todas las actividades diarias que son esenciales para la supervivencia.

Esto eventualmente llevó a las personas a tener ocupaciones, como panaderos, cerveceros y herreros.

A su vez, esta división del trabajo dio lugar a las escuelas, que aparecieron hace aproximadamente 5.000 años, dando a las personas un lugar para aprender el conocimiento profesional de los expertos en su campo.

La escritura, la lectura y las matemáticas fueron fundamentales para el avance de la sociedad y las ciencias.

El conocimiento compartido fue un gran avance para los humanos. Sin embargo, dado que toda esta información solo se compartía oralmente, las personas pronto se dieron cuenta de que necesitaban una forma estandarizada de documentarla. De esta forma, podrían transportar y compartir conocimientos cuando viajaran, y la información podría preservarse para las generaciones futuras.

Para que esto suceda, los humanos desarrollaron la lectura y la escritura, un proceso que tomó un tiempo considerable para avanzar. Los primeros esfuerzos documentados en la escritura se remontan a Mesopotamia alrededor de 3000 a. C.

Esta primera y primitiva forma de escritura era un guión pictórico que consistía en símbolos como dibujos rudimentarios de animales. Sin embargo, por simple que haya sido, permitió a las personas comenzar a mantener registros de las transacciones; pronto, las comunidades y las empresas pudieron crecer y desarrollarse económicamente.

Después de 2900 a. C., los humanos comenzaron a combinar varios símbolos para describir el tipo de conceptos complejos que un guión pictórico no podía capturar.

Esto fue de gran beneficio para la escolarización, ya que los conceptos científicos, en campos como la geología y la medicina, podrían ser escritos por generaciones de estudiantes.

La evidencia más temprana de que las matemáticas se utilizan para hacer cálculos y predicciones simples se remonta a aproximadamente 2000 a. C.

Si bien era una forma matemática muy limitada, era útil en muchas profesiones. Por ejemplo, las personas podrían calcular cuánto tiempo y trabajo podría tomar un proyecto calculando cuánta suciedad había que eliminar y dividiéndola por la cantidad que un solo trabajador podía mover por día.

Los primeros signos de geometría también se remontan a esta época. Por ejemplo, los egipcios desarrollaron una forma de medir las superficies de grandes áreas para formar los límites de las líneas de propiedad.

Si bien estos fueron ciertamente avances significativos, tomaría otros 2,000 años antes de que los matemáticos indios inventaran el sistema estándar de suma, resta, división y multiplicación que haría posible la ciencia moderna.

Los antiguos griegos fueron de los primeros en comenzar a pensar racionalmente y desarrollar teorías científicas.

Las matemáticas no son el único componente importante de la ciencia moderna; Los avances científicos también requerían mentes racionales que hacían las preguntas correctas. Y aquí es donde la gente de la antigua Grecia jugó un papel vital.

Alrededor del año 600 a. C., algunos pensadores importantes en Grecia comenzaron a desarrollar una forma de investigación completamente nueva al cuestionar la creencia común de que los dioses eran responsables de los fenómenos naturales del mundo.

Fue un gran avance científico cuando personas como el filósofo Tales de Mileto comenzaron a especular que tal vez no fueron los dioses quienes produjeron desastres naturales, como los terremotos.

Si bien Thales teorizó erróneamente que el mundo estaba flotando en el agua, y que los terremotos fueron el resultado de una perturbación en esa agua, todavía señaló un gran avance incluso para hacer esta pregunta racional.

Junto con esta forma de pensar completamente nueva, los antiguos griegos también fueron de los primeros en estudiar física e iniciar experimentos científicos.

El filósofo y matemático Pitágoras es un ejemplo perfecto, ya que se esforzó por desarrollar una mejor comprensión de la naturaleza y el mundo a través de la ciencia y las matemáticas.

En uno de sus muchos experimentos, fue el primero en analizar las cuerdas de los instrumentos musicales para encontrar una razón científica de por qué las cuerdas más cortas producían un tono más alto; Luego puso sus resultados en una ecuación matemática.

Aristóteles también jugó un papel en los avances científicos de esta época. Incluso se le atribuye la introducción del término “físico” para describir a personas como él y Thales, que estaban planteando estas preguntas racionales y científicas.

Y alrededor de 350 a. C., Aristóteles propuso una de las primeras teorías de la física cuando consideró la diferencia entre el cambio natural y el cambio violento.

Creía que todas las cosas tienen un potencial inherente y que se alcanzan a través de un cambio natural, como una persona que envejece normalmente o un pájaro que vuela por el aire.

Pero también se producen cambios violentos, como el lanzamiento de una roca y el vuelo del pájaro. En opinión de Aristóteles, el cambio violento debe ser causado por algo, y se refirió a esto simplemente como “fuerza”.

La física surgió al expandirse sobre teorías previas a través de la abstracción y el trabajo duro.

La marcha hacia la ciencia moderna comenzó a correr hacia adelante después de 1450, cuando una nueva generación de pensadores científicos comenzó a expandirse sobre viejas observaciones de maneras nuevas y audaces.

En este momento, el físico Galileo Galilei estaba realizando sus propios experimentos precisos mientras observaba los resultados de los experimentos primitivos del pasado con una mente científica más moderna y abstracta.

En lugar de hacer observaciones generalizadas, Galileo diseñó sus propios experimentos y fue uno de los primeros en dar a sus observaciones medidas exactas de velocidad y movimiento.

Si bien él mismo realizó muchos experimentos, como hacer un agujero en un balde lleno de agua y medir el tiempo que tardó en vaciarse, hubo algunas observaciones que no pudo hacer directamente.

Sin embargo, esto no lo detuvo: Galileo usó la abstracción para ampliar un conjunto de resultados y hacer predicciones sobre otro. Y al hacerlo, allanó el camino para los métodos científicos modernos.

Por ejemplo, Galileo descubrió que se podía saber qué tan rápido una bola de bronce caería libremente por el aire determinando primero qué tan rápido rodaría por una superficie lisa en varios ángulos y comparando esos resultados.

Isaac Newton era otro hombre que estaba interesado en la caída de objetos, pero a pesar del mito popular, sus avances en la ciencia no fueron el resultado de la caída de una manzana de un árbol.

Newton fue un científico dedicado y su éxito fue el resultado de años de investigación y semanas de trabajo de cien horas. La leyenda dice que trabajó tan incansablemente que no encontró tiempo para comer; en cambio, su gato terminaría comiendo y como resultado engordaba bastante.

A veces Newton usaba su propio cuerpo para realizar experimentos: al contrario de lo que ahora sabemos que es extremadamente peligroso, Newton una vez miró al sol todo el tiempo que pudo y documentó los resultados. Descubrió que después de un cierto período de tiempo, los colores aparecerían distorsionados, lo que lo dejó preguntándose si la luz podría ser un producto de nuestra imaginación y lo inspiró a continuar sus estudios.

La química comenzó como una embarcación experimental antes de convertirse en una ciencia que cambió el mundo.

A diferencia de la física, la química realmente no despegó como una ciencia popular hasta el siglo XVII. Si bien la química puede parecer una parte fundamental de la ciencia hoy en día, en los primeros días de la ciencia, los químicos se parecían mucho a los niños que jugaban con tubos de ensayo y esperaban un resultado interesante.

De hecho, en lugar de ser trabajo de científicos, la química fue una vez el trabajo de artesanos.

Esto se remonta a la invención de la momificación, un arte que la gente descubrió después de combinar ciertas sustancias en un esfuerzo por preservar los cuerpos.

Estos esfuerzos progresaron y el razonamiento científico se aplicó pronto cuando la gente descubrió que, con la ayuda de la química, una sustancia podía convertirse en otra. Y como el agua podría convertirse repentinamente en aire, no pasó mucho tiempo antes de que la gente se preguntara si había algo que pudiera convertirse en oro. Por desgracia, por más que lo intentaron estos alquimistas , nunca lograron crear oro.

En el siglo XVI, el revolucionario alquimista suizo Paracelso, considerado uno de los primeros químicos verdaderos, introdujo la idea de aplicar procedimientos sistemáticos a la química y utilizar elementos para curar enfermedades.

Después de Paracelso, la química se había ganado una reputación como un campo legítimo de la ciencia, ya que las personas comenzaron a comprender cómo los elementos interactúan entre sí y cómo están estructurados.

Esto condujo a un mayor progreso en el siglo XVII, cuando el físico filosófico, químico y rico conde Robert Boyle se convirtió en el primero en aplicar el pensamiento científico a la química.

Después de estudios y experimentos, desafió la creencia generalizada de que los únicos elementos del agua hirviendo son fuego, aire y agua. Fue el primero en sugerir que estas sustancias en realidad estaban formadas por otros elementos.

Estos avances allanaron el camino para el químico francés Antoine Lavoisier, que impulsó la química aún más en el siglo XVIII.

Mientras pesaba con precisión diferentes sustancias, Lavoisier descubrió que diferentes elementos como gases y sólidos pueden fusionarse entre sí o repelerse según las condiciones. Lavoisier hizo otro descubrimiento significativo cuando calentó el óxido mercúrico y descubrió que se liberaba oxígeno en el proceso.

La rudimentaria ciencia de la biología finalmente evolucionó con el arduo trabajo de Charles Darwin.

A medida que las ciencias continuaron evolucionando y avanzando hacia los siglos XVII y XVIII, los descubrimientos comenzaron a influir en el campo de la biología y nuestra comprensión de los animales. Hoy, la teoría de la evolución de Darwin se considera de conocimiento común y la genética moderna ha respondido a muchos misterios, pero hace siglos, nuestra comprensión del mundo animal era bastante primitiva.

Durante mucho tiempo, una teoría común para el desarrollo de especies fue generación espontánea, la idea de que las especies simples podrían emerger de otras sustancias.

Esto es lo que sugirió el químico flamenco del siglo XVII Jan Baptist van Helmont: creía que se podían crear ratones dejando reposar una mezcla de granos de trigo y ropa interior sucia durante 21 días.

Pero teorías como esta comenzaron a cambiar después de que se inventó el microscopio a principios del siglo XVII. Los científicos descubrieron que incluso los animales pequeños como los gusanos tienen órganos reproductivos y son más complejos de lo que nunca sospecharon.

Estaba claro que todavía había mucho que aprender sobre biología, y se produjo un desarrollo importante cuando se publicó El origen de las especies de Charles Darwin en 1859.

La comprensión de Darwin de la evolución fue el resultado de que los científicos pudieron explorar nuevas tierras y realizar minuciosas observaciones.

Darwin visitó América del Sur y notó que cuando un tipo de especie dentro de un género se extinguió, fue sucedido por otros de su clase. Determinó que fue a través de la competencia y la capacidad de adaptarse al hábitat de uno que la especie dominante terminó sobreviviendo y, finalmente, prosperando.

Le tomó a Darwin varios años hacer sus observaciones y durante este tiempo también descubrió que algunos rasgos ocurrían por accidente.

Por ejemplo, se dio cuenta de que, en raras ocasiones, algunas aves de la familia pinzón cebra serían azules en lugar del rojo normal. Llamó a este fenómeno variación aleatoria .

Darwin también utilizó la creciente red de científicos y un nuevo programa de correo “penny post” para recopilar e integrar datos de sus pares, lo que le permitió producir su teoría de cómo la selección natural y la variación aleatoria funcionaban juntas.

Cuando la ciencia abrazó el mundo de los átomos, el campo de la física dio un gran salto adelante.

Cuando se realizaban descubrimientos innovadores, no era raro que la gente pensara que estas revelaciones marcaban el fin de los secretos que podrían ser descubiertos.

Este fue especialmente el caso en física después de los hallazgos de Isaac Newton: incluso se les dijo a los solicitantes de la Universidad de Harvard que no quedaba nada importante por estudiar.

Pero todo esto cambió en los albores del siglo XX cuando unos pocos científicos brillantes comenzaron a observar más de cerca el mundo de átomos previamente desconocido.

El físico alemán Max Planck inicialmente se mostró escéptico sobre la importancia de los átomos, pero pronto se convenció de lo contrario: quedó claro que no había forma de explicar sus hallazgos sin considerar la idea de que la materia estaba compuesta de partículas atómicas.

Planck estaba estudiando la radiación producida por cosas como la luz y el calor, y descubrió que esta energía solo podía representarse yendo más allá y más pequeña que el nivel elemental.

Sin embargo, las teorías de Planck no fueron recibidas con los brazos abiertos después de su publicación. Su investigación contradecía las creencias comunes en la comunidad científica y tomaría 20 años antes de que finalmente recibiera su Premio Nobel.

Para 1905, Albert Einstein estaba listo y dispuesto a llevar las ideas de Planck al siguiente nivel y ser uno de los primeros en encontrar pruebas de la existencia de átomos.

Einstein hizo esto observando los movimientos de pequeñas partículas, como el polvo de polen.

Descubrió que los movimientos aparentemente aleatorios de un pequeño trozo de polen en el agua podían explicarse una vez que observabas el nivel atómico y explicabas el efecto de las moléculas de agua que golpeaban el polen desde todos los lados.

Einstein también elaboró ​​el trabajo de Planck sobre la radiación, observando más de cerca la energía de la luz y descubriendo que esta también consistía en partículas llamadas fotones .

La física continuó avanzando a medida que el trabajo disciplinado de dos investigadores apasionados reveló la estructura de los átomos.

El trabajo de Planck y Einstein esencialmente le decía a la gente que sus vidas cotidianas estaban siendo afectadas por cosas que no podían ver. Tomó un tiempo acostumbrarse, y los científicos estaban ansiosos por seguir descubriendo los secretos de este mundo atómico.

Al descubrir de qué está hecho el átomo, el físico Joseph John Thomson descubrió el electrón y teorizó que el átomo consistía en un fluido cargado positivamente en el que circulaban varios electrones.

Mientras tanto, en un sótano sucio y estrecho con tuberías expuestas, el físico Ernest Rutherford disparaba partículas radioactivas a través de una lámina de oro y marcaba dónde aterrizaban las partículas en una segunda hoja detrás.

Rutherford había notado algo extraño: después de disparar muchas partículas a través del oro, muchas se movían directamente, pero algunas se desviaban.

Para explicar esto, Rutherford sugirió que los átomos en la lámina de oro consistían en electrones flotantes libres que orbitaban un núcleo central pesado. La mayoría de las veces, las partículas que estaba disparando pasarían a través de los espacios entre los electrones y el núcleo, pero las desviaciones fueron el resultado de las raras ocasiones en que una partícula golpeó un núcleo.

El modelo atómico de Rutherford es esencialmente lo que se enseñaría hoy en las escuelas.

Sin embargo, el físico danés Niels Bohr haría una contribución importante al modelo del átomo en la década de 1920.

Bohr fue un científico apasionado cuyo trabajo y hallazgos fueron tan importantes para él que incluso canceló su luna de miel para dictar un documento a su nueva esposa.

Bohr vio una falla en el modelo de Rutherford: creía que no explicaba la interacción entre los electrones mientras orbitaban el núcleo. Sugirió que los electrones se influirían entre sí y que esto interrumpiría su órbita.

Esto llevó a Bohr a hacer una mejora crucial al proponer que los átomos podrían perder o ganar energía cuando un electrón salta a una órbita externa.

El desafío de medir lo invisible condujo al importante desarrollo de la teoría cuántica.

Con las revelaciones de principios del siglo XX, la gente tenía una buena idea de lo que estaba sucediendo en el mundo de los átomos, pero la pregunta seguía siendo: ¿cómo se puede medir algo que es invisible?

Para superar este desafío y describir adecuadamente lo que sucede a nivel atómico, se creó un nuevo enfoque teórico de la física.

El físico alemán Werner Heisenberg razonó que conceptos como la posición o la velocidad serían inobservables y, por lo tanto, inconmensurables a nivel atómico. Entonces, cuando lanzó la teoría cuántica , fue diseñada para confiar únicamente en factores que serían medibles, como la radiación y las frecuencias.

Heisenberg también inventó datos espectrales, un lenguaje completamente nuevo para describir esta información.

Esto fue importante ya que dio las cosas que no podemos ver todo un espectro de posibles valores. En lugar de un solo valor que podría usarse para describir el color de una luz observable, con datos espectrales tiene una matriz de valores para describir cada color posible de la luz teórica emitida por un átomo.

Efectivamente, la teoría cuántica ha demostrado ser muy útil y ha estimulado numerosos inventos, particularmente porque puede explicar y predecir resultados tanto a nivel atómico como a nivel de observación.

Sin embargo, los métodos de Heisenberg no eran del agrado de todos, ya que todavía eran bastante abstractos y difíciles de aplicar en el mundo práctico.

Entonces, el físico austriaco Erwin Schrödinger desarrolló un sistema más amigable para aplicar la física cuántica, que era similar a las notaciones newtonianas con las que la gente estaba más familiarizada.

Esto no solo hizo que la teoría cuántica fuera más accesible, sino que también permitió que otros científicos e inventores aplicaran estos principios a su propio trabajo. Con el tiempo, esto es lo que le ha permitido recalentar su pasta en un microondas o hacer una exploración tridimensional de su cerebro.

Hace más de cien siglos, la gente de Mesopotamia se unió en su creencia en el poder místico de las fuerzas invisibles. Ahora, a través del beneficio de la ciencia cuántica, hemos aprovechado diferentes fuerzas misteriosas, conectándonos a través del poder de, digamos, cables de fibra óptica.

Resumen final

El mensaje clave en este libro:

Los avances históricos realizados en la ciencia a veces se representan como el resultado de un momento milagroso de inspiración, como Isaac Newton y su famosa manzana. En realidad, las virtudes del trabajo duro, la curiosidad, la cooperación y el pensamiento racional han impulsado el notable progreso de la ciencia a lo largo de los siglos, desde los sistemas de escritura más básicos hasta las innovaciones científicas modernas.

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