domingo, 13 de octubre de 2013

Gustave le Bon y la equivalencia materia-energía



Si preguntamos a cualquier persona con una mediana formación científica sobre quién fue el primero en proponer la equivalencia entre masa y energía, nos respondería inmediatamente y sin vacilación que Albert Einstein. Puede que incluso nos diese la fecha (1905) y hasta la expresión matemática, E = mc2. Sin embargo, puede que no sea tan evidente. Y es que Gustave le Bon tuvo una magnífica intuición poco antes.

Gustave le Bon nació en 1841 en Nogent-le-Rotrou (Francia) y se doctoró en medicina en 1866 en la Universidad de París. En la actualidad se le conoce por sus trabajos en psicología de grupos y en sociología (hay quien le considera uno de los fundadores de esta disciplina), pero también escribió sobre astronomía, física y cosmología. Según le Bon el universo material habría aparecido a partir del éter primordial e imponderable y terminaría regresando a este estado, en una serie de ciclos sin fin. Como parte de este concepto incluía la equivalencia de materia y energía.

En 1896 le Bon anunció que había descubierto lo que llamó “luz negra”, un nuevo tipo de radiación invisible que él creía que estaba relacionada posiblemente con los rayos X y los rayos catódicos pero que era distinta a éstos. Sus afirmaciones atrajeron la atención de los físicos, fundamentalmente franceses, muchos de los cuales le dieron su apoyo en el descubrimiento así como a sus ideas sobre la materia, la radiación y el éter. Aunque al final la existencia de la “luz negra” fue descartada (no se pudieron reproducir sus resultados en condiciones controladas) durante un tiempo permitió que le Bon fuese una figura importante en la vida intelectual y científica francesa. En 1903 fue incluso nominado para el Nobel de física. Entre sus amigos y admiradores se encontraban científicos de primer nivel, incluyendo el químico Henri Ferdinand-Frédéric Moissan, el astrónomo Henri Alexandre Deslandres y los matemáticos Charles Émile Picard y Jules Henri Poincaré. Pero lo que nos interesa ahora es que en sus escritos sobre la “luz negra” estaba la primera descripción cualitativa de la equivalencia entre materia y energía.

Le Bon expuso sus ideas más elaboradamente en “La evolución de la materia” (texto completo en francés, en inglés), un libro publicado, mire usted, en 1905. En él concluía que toda la materia es inestable y está degenerando, emitiendo constantemente radiación en forma de rayos X, radioactividad y “luz negra”. Las características de la materia serían epifenómenos que aparecerían durante el proceso de transformación en éter, informe e imponderable, del que había surgido. Según le Bon, la energía y la materia eran dos aspectos de la misma realidad, diferentes etapas en el gran proceso evolutivo que en un futuro lejano llevaría al universo a un estado puramente etéreo.

Su principal argumento para la continua degradación de la materia en éter era la radioactividad, que él consideraba que era algo que toda la materia exhibía en mayor o menor grado. Pero le Bon, llevaba esta idea a sus últimas consecuencias. Si todos los elementos emiten radiación por la radiactividad, todos terminarían desapareciendo, por tanto la materia, en última instancia, no se explicaría en términos materiales sino etéreos. Paradójicamente, el estudio de la materia llevaba al inmaterialismo, algo muy bien recibido por determinados círculos intelectuales del fin de siglo francés.

Le Bon tomó su versión de la evolución cósmica de la hipótesis nebular de Laplace, pero la revistió con el lenguaje de la entonces popularísima física del éter. Y, sin embargo, el éter no era para le Bon el último estadio final, ya que sugería que este fin del universo sería seguido de un renacimiento y posterior evolución, y que este proceso cíclico continuaría eternamente.

Probablemente lo más interesante de su argumento es que afirmaba que todos los átomos contenían enormes cantidades de energía que se iría liberando conforme los átomos se desintegrasen, y que esta energía “intra-atómica”, como él la llamaba, era la fuente del calor solar y de todas las otras fuerzas del universo. Incluso empleaba cálculos (elementales) de energía cinética (T = mv2/2) para encontrar órdenes de magnitud de esas energías. Cuando Einstein se hizo famoso por su demostración de que la masa y la energía eran equivalentes según E = mc2 , le Bon reclamó parte del mérito para él. En 1922 escribió cartas a Einstein informándole de lo que él consideraba su prioridad en el descubrimiento de la reciprocidad de la masa y la energía. Ni que decir tiene que para esta época sus ideas estaban completamente desfasadas.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la XLV Edición del Carnaval de la Física que acoge Cuantos y cuerdas.

Gustavo me puso sobre la pista de le Bon en un comentario en esta entrada. Muchas gracias.

3 comentarios:

Jose M Morales dijo...

Conocía la historia de oídas, pero nunca me había puesto a rascar sobre el asunto. Muy interesante.

Daniel Manzano dijo...

Este tipo de historias siempre me llevan a pensar en la misma pregunta, ¿quién debe ser considerado pionero y quién no? Parece una pregunta simple, pero en ciencia es muy complicada.

En el caso de Einstein, por ejemplo, muchas de las cosas que el propuso sobre relatividad están basadas en cuestiones anteriores (como la contracción de Lorentz). Lo que hizo Einstein brillantemente fue darle a todo forma, interpretar correctamente lo que ahí estaba ocurriendo, y desarrollar la teoría general en sí. Todo tremendamente brillante.

En otra dirección lo he discutido bastante con amigos filósofos. Cuando les digo que los átomos, en sí, se conocen desde hace bastante poco tiempo (hasta el siglo XX n había total convencimiento de que realmente hubiera átomos) me responden que no es cierto, que ya Demócrito sabía que había átomos. Yo discrepo, Demócrito se inventó que había átomos, pero no pudo justificarlo de ninguna manera física, ahora sabemos que hay átomos.

En este caso quizás la cosa vaya por esos derroteros. Le bon propuso que la masa y la energía podían estar relacionadas, pero fue Einstein quien realmente lo razonó y propuso experimentos para averiguarlo.

unavistacircular dijo...

Nota: Hace 24h. mas o menos, envié un comentario. Aun no ha aparecido: dudo si realmente no llegué a enviarlo o si realmente salió de mi ordenador pero aún está en moderación. Si lo último fuera el caso, por favor eliminad el anterior; intentare repetir ahora lo que decía en él, por si el comentario se hubiera perdido.

Mi observación era que siempre se encuentra algún precedente, más o menos cercano, de casi cualquier idea; esto no es tan sorprendente y probablemente es esperable. En la historia que César menciona, el problema del contenido energético real de un cuerpo y de la inercia como medida precisa de ese contenido de energía hubo varios precedentes destacados, que estoy seguro que Cesar conoce, más cercanos que Le Bon.

Hay un interesante articulo de W. Davidon (Found.Phys, 5, 525, (1975)) que exploraba cómo se podría haber llegado a la relatividad especial no por el camino que ocurrió realmente (análisis de la simultaneidad y su relatividad, etc etc.), sino por otro camino totalmente diferente, analizando precisamente el comportamiento de la inercia y la energía. Y aparte de proponer otra manera de derivar la equivalencia masa-energía (no la de Einstein, que reposaba en el electromagnetismo de Maxwell) que hubiera sido posible llevar a cabo en aquella época, Davidon daba referencias históricas precisas a ideas que, vistas a posteriori, podrían haber constituido otro camino posible hacia la relatividad especial.

Hay una ucronía curiosa y sugerente de J.M. Lévy-Leblond, "What if Einstein had not been there? A Gedankenexperiment in Science History" (accesible directamente googleando "Levy-Leblond What if Einstein") donde entre otras cosas se explora también, en un espíritu semejante de un marco ficticio, cómo se pudo haber llegado a la relatividad especial de esa manera.

Como dice Lévy-Leblond en su dedicatoria a Gould (creo que el trabajo estaba escrito formando parte de algún homenaje a S.J.Gould tras su muerte), quizás debamos poner énfasis en la contingencia de la historia de muchas ideas científicas, al margen de su posible racionalidad. Lo extrañísimo sería que no hubiera ningún precedente cercano de la relatividad especial (RE), que tiene tras ella (escondida e implícita) una gran parte de la física de la segunda mitad del XIX. La RE habría sido descubierta con seguridad poco después de 1905, si Einstein no lo hubiera hecho. Pero en el mundo real, no en ninguna ucronía, el mérito fué de Einstein quien "cristalizó" en una gran síntesis, como indica el comentario de Daniel Manzano, todos los aspectos del problema.