A vueltas con Lord Kelvin

Pensativo me quedé el otro día con el artículo sobre la edad de la Tierra cuando gracias a Pseudópodo surgieron algunas interesantes cuestiones sobre el caso de Lord Kelvin y su dichoso cálculo. Hoy, tenía en la cabeza un lejano recuerdo. Me sonaba haber leído algún interesante artículo sobre el tema, pero no lograba dar con su paradero. Al final de la tarde lo recordé, fue en Mundo Científico, así que buscando en la base de datos de la revista he localizado la fuente:

La radiactividad, el Sol, la Tierra y la muerte de Kelvin. Pascal Richet, Mundo Científico 177, marzo de 1997.

Las cuestiones planteadas eran:

1.- ¿Basó Kelvin su cálculo de la edad de la Tierra sólo en el calor “interno” o utilizó también algún cálculo relacionado con el Sol?
2.- ¿La tardanza en lograrse un cálculo más cercano al real estuvo motivada por el propio prestigio de Kelvin o porque, simplemente, el cálculo era “correcto”?

Veamos, la gran cuestión en realidad surgió porque los geólogos del uniformitarismo no querían saber nada de un origen para la Tierra que, según ellos, sería poco menos que eterna. Kelvin no veía la gracia en el asunto, a fin de cuentas como padre de la termodinámica era consciente de que tal cuestión era poco menos que un lío surgido de la cabezonería de algunos geólogos. Así pues, decidió demostrar que la Tierra tuvo un comienzo y, por supuesto, tendría un final.

Desde hacía mucho tiempo se venía pensando en la idea de una Tierra con un interior fundido. Sin hacer ni caso a las leyes de conducción del calor ya enunciadas por Fourier, muchos geólogos tomaban las temperaturas registradas en minas y, sin pensarlo dos veces, las extrapolaban hacia lo más profundo. Claro, así se llega a que, en el centro del planeta, la temperatura tendría que ser cercana a los 200.000 ºC. Kelvin demostró que aquello no tenía ni pies ni cabeza y planteó, por su parte, que la Tierra era un cuerpo rígido.

Buffon había pensado tiempo antes en calcular la edad del planeta por medio de un curioso método, a saber, experimentó con balas de cañón calentadas hasta el rojo y, a partir de la observación y medición del tiempo que tardaban en enfriarse, extrapoló los datos a toda la esfera terrestre. Kelvin, utilizando las leyes de Fourier, retomó la idea. Sus primeros cálculos eran muy dispares, pues afirmó que la Tierra habría necesitado entre 20 y 400 millones de años para enfriarse y lograr formar una corteza sólida. Con el paso del tiempo Kelvin afinó sus resultados, llegando a una cifra que tomó como válida en 1895, 24 millones de años. Llegó a tal conclusión porque, como es lógico, la Tierra no podía ser más antigua que el propio Sol, puesto que el propio Kelvin, partiendo de las ideas de Helmholtz sobre el origen de la energía luminosa del Sol, había calculado que nuestra estrella era un poco más vieja que la cifra “mágica” de 24 millones de años.

Lord Kelvin, además de haber realizado un cálculo correcto, aunque basado en premisas que más tarde se descubrieron erróneas, era toda una eminencia, una figura autoritaria y con poder dentro del mundo científico, con lo que nadie se atrevió a llevarle la contraria, a pesar de que había muchas evidencias geológicas y biológicas en contra de la dichosa cifra.

Entre tanto, por su parte y alejado de la cuestión, Becquerel descubre la radiactividad, algo que, sin pretenderlo, terminó por desacreditar a Kelvin en lo relativo a su cálculo de la edad de la Tierra. Lo que, al principio, no parecía más que una simple curiosidad que oscurecía negativos fotográficos, se convirtió en poco tiempo en una revolución. Los Curie entraron en escena y descubrieron todo un mundo de elementos y minerales radiactivos que, en un principio, no llamó la atención de los geólogos porque, a fin de cuentas, la existencia de minerales radiactivos en la naturaleza parecía tan escasa que no merecía la pena molestarse en indagar sobre tal cuestión.

En 1903, Pierre Courie y Albert Laborde publicaron sus resultados sobre el radio, afirmando que el elemento radiactivo emitía constantemente tanto calor que su temperatura era superior a la de los materiales adyacentes. Tales datos llamaron la atención de varios físicos que llegaron a una conclusión sencilla, a saber, que la existencia de materiales radiactivos en la Tierra podría invalidar el resultado que, con tozudez, se empeñaba en defender Kelvin. Varios experimentadores acumularon pruebas contra el cálculo del viejo sabio. Elster y Geitel detectaron trazas de radiactividad en suelos y aguas, Robert Strutt midió la concentración de radio en diversos minerales y rocas, ofreciendo resultados a los que los geólogos ya no podían hacer oídos sordos. En definitiva, el calor emanado por la Tierra ya no podía explicarse sólo como originado en su “condensación” primigenia, había aparecido un nuevo factor que desmoronaba el cálculo de Kelvin.

Ahora bien, si corrigiendo los cálculos de Kelvin, la Tierra era mucho más antigua ¿cómo explicar que el Sol tuviera menos “edad” que nuestro mundo? Los cálculos basados en la premisa de Helmholtz sobre el origen gravitacional de la energía emitida por el Sol debían ser también incorrectos pero, ¿de dónde narices obtenía el Sol su energía si era tan antiguo como parecía indicar la evidencia de una Tierra “vieja”? Se sabía, por medio de la espectroscopía, que el Sol contiene Helio y que, el gaseoso elemento, estaba implicado en la trama de la radiactividad porque sólo había sido aislado en la Tierra asociado a minerales de uranio. Algo raro estaba pasando, pero nadie daba con la solución, así que, a pesar de todo, el cálculo de Kelvin sobrevivió todavía un poco más.

Es el momento en que aparece en escena Rutherford. La cosa estaba clara, si Kelvin y Helmholtz estaban en lo cierto, teniendo en cuenta que la Tierra se enfriaba desde su origen y que la energía emitida por el Sol se originaba en su “contracción” gravitatoria, el futuro no era nada brillante porque, en realidad, tanto nuestro planeta como nuestra estrella se estaban enfriando y, llegado el momento, se convertirían en esferas sólidas frías incapaces de sustentar vida. La radiactividad solucionó el problema. Aparecieron métodos cronológicos basados en la radiactividad, Rutherford y Soddy descubrieron las cadenas de elementos radiactivos y se armó un lío que, para los que pensaban que el “edificio” de la física estaba a punto de concluirse, podía compararse a una demolición sin control del saber establecido.

Aunque el mecanismo de la radiactividad no se conocía con detalle, sí se sabía, por ejemplo, que la actividad en la emanación gaseosa del radio decrecía exponencialmente, lo que llevó al descubrimiento de la “semivida” y a que los físicos se dieran cuenta de las consecuencias “cronológicas” de todo aquello, pues abría las puertas a realizar mediciones absolutas del tiempo. Total, que para terminar de complicar la cuestión, Rutherford se planteó el objetivo de utilizar la radiactividad a modo de “reloj” geológico. Sus primeros cálculos, nada refinados, indicaron que el mineral de uranio con el que trabajaba era más antiguo que la propia Tierra, si se seguía el cálculo de Kelvin, claro está. Con el tiempo, el neozelandés mejoró sus métodos y otros científicos le siguieron. Conclusión lógica de todo aquello, como no podía ser de otro modo, fue que se destronó definitivamente a Kelvin y se llegó a la conclusión de que nuestro planeta tiene varios miles de millones de años a las espaldas. Aunque los geólogos tardaron en olvidarse de Kelvin, la cuestión no tenía remedio, las pruebas eran demasiado contundentes. Pero faltaba algo que no cuadraba: ¿qué pasa con el Sol? Cuando más tarde se descubrió el fenómeno de la fusión nuclear, fuente de energía del Sol se pudo, por fin, aclarar el asunto.

Y, en medio de todo el lío, ¿qué pensaba Kelvin? Sencillamente, seguía empeñado en que tenía razón con su cálculo original y que todo aquello de la radiactividad no valía para gran cosa. Sin embargo, cuentan que, en una conferencia sobre el radio celebrada en Londres en 1904, mientras el viejo Kelvin dormitaba en medio de la exposición de Rutherford, se sobresaltó el anciano repentinamente porque, aunque públicamente seguía poniendo en duda el papel de la radiactividad a la hora de medir la edad de la Tierra, le agradó escuchar que su joven colega afirmaba:

Lord Kelvin había limitado la edad de la Tierra bajo la condición de que no se descubriera ninguna otra fuente de calor. Esta declaración profética tiene que ver con el objeto de nuestra esposición de hoy, el radio.

Kelvin murió tres años más tarde, a los 83 años de edad, sin admitir públicamente su “error”.


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13 Comentarios

01.06.07

No olvides tambien la famosa cita de Lord Kelvin:

“La física es un conjunto perfectamente armonioso y en lo esencial acabado, en el que sólo veo dos pequeñas nubes oscuras: el resultado negativo de la experiencia de Michelson – Morley y la catástrofe del ultravioleta de Rayleigh Jeans”, por suerte, Kelvin pudo ver con sus propios ojos el “derrumbe” de la fisica clasica con la relatividad y la fisica cuantica.

02.06.07

Hola, Alejandro

Esto aclara magníficamente las cuestiones. Y a mí me ha aclarado el papel que tuvo la estimación de la antiguedad del Sol (no sabía que Kelvin hubiera participado en ella). Por cierto, buscando en mis libros sobre este tema me he encontrado con un artículo (muy bueno, como siempre) de Stephen Jay Gould; se titula “Premisa falsa, ciencia cierta” (está en “La sonrisa del flamenco”) y explica como a Kelvin los biólogos y geólogos lo presentan como el malo de la película, pero no tienen razón:

“A veces suponemos que la historia de la ciencia es una simple historia de progreso, que se desarrolla inexorablemente por una acumulación objetiva de datos cada vez más precisos. Es este punto de vista el que subyace a las homilías morales que van construyendo nuestra versión habitual del desarrollo de la ciencia, ya que Kelvin, en este contexto, impidió claramente el progreso con sus suposiciones falsas. No debemos dejarnos engatusar por suposiciones tan reconfortantes e inadecuadas. Kelvin utilizó la ciencia que se conocía en su día, y sus colegas aceptaron sus cálculos. No podemos culparle por no saber que se iba a descubrir una nueva fuente de calor. El marco científico de su época no incluía ninguna fuerza así”

Gould también cuenta que Kelvin estimó la edad de la Tierra por otro método que se basaba en el achatamiento de los polos. Sabía que la velocidad de rotación ha ido disminuyendo por el rozamiento de las mareas. El achatamiento sólo se puede producir en una Tierra fluida. Por tanto, si la Tierra fuera muy antigua, se formó con una velocidad de rotación muy grande, y el achatamiento sería muy grande. Del achatamiento relativamente pequeño, sacaba la conclusión de una Tierra no muy vieja (el razonamiento volvía a ser correcto, pero otra vez había muchas incertidumbres en los supuestos).

Para acabar, creo que es lógico que se dieran prioridad a los razonamientos físicos antes que a los geológicos; eso no implica que Kelvin tuviera una actitud autoritaria, simplemente, la física era una ciencia mucho más adelantada y precisa que la geología. Como explica Gould, ni Wallace ni T.H. Huxley rechazaron la “Tierra joven” de Kelvin, sólo pensaron que la selección natural debía actuar más rápido de lo que habían pensado…

Un saludo, y enhorabuena (otra vez) por el buen trabajo.

02.06.07

Gracias a tí por tus comentarios. :)

06.06.07

esto de la edad de la tierra es muy interesante escuchado de un libro que se llama “The conduction of head in solids” al parecer tiene un contenido que trara sobre esto lo he querido conseguir pero no he podido si alguno lo tiene porfabor me lo podria mandar a mi correo (marte_5497_7@hotmail.com) se los agradeceria.

06.01.08

ES MUY INTERESANTE TODA LA INFORMACION PERO SOLO QUIERO SABER CUALES FUERON LOS EXPERIMENTOS DE LORD KELVIN

08.02.08

si esta muy bueno todo… pero busco lo mismoq busca rosalia los experimentos realizados

lo que yo quiero saber el experimento de kelvin

12.09.09

asy lo que es muy interensante

12.09.09

loeso el experimento

12.02.10

ocupo saber cual fue su metodo

16.03.10

And you do not know, how it is possible to find the author and to talk to it concerning this information. Someone can knows it ICQ?

29.03.10

Blog liked, but a lot of unnecessary comments.

03.04.10

I fully agree with the author.

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