De la existencia del átomo y cómo vino a nuestras vidas

Recuerdo que de crío una de las cuestiones que más me intrigaba era la de la existencia del átomo. ¿Cómo sabían los sabios que realmente existían los átomos si no se veían? ¿Acaso había demostrado alguien mediante alguna extraña fórmula matemática que existían? 

Tuve que esperar muchos años para tener respuestas satisfactorias a mis preguntas.

Hoy en día nadie duda de la existencia del átomo, básicamente porque lo podemos ver directamente a través de instrumentos tan sofisticados como el microscopio de efecto túnel. Pero hasta principios del siglo XX  su existencia no fue ni mucho menos evidente.

Quizás muchos sepan que fueron los griegos (alguna escuela en alguna época no por todos aceptada y por muchos olvidada) los primeros que intuyeron la existencia de una cosa pequeña e indivisible que lo formaba todo y que dieron en llamar indivisible (en griego, claro). Seguramente, algún pensador en algún otro pueblo muchos siglos antes tuvo la misma idea que los dichosos griegos, ya que a poco que se cavile se encuentra que el átomo es una hipótesis de trabajo más sencilla y razonable que otras que paradójicamente se aceptaron durante siglos (me vienen a la mente el agua, fuego, tierra y aire también de los griegos).

Lo que igual no saben muchos es que fue Einstein con sus investigaciones sobre el movimiento Browniano el que demostró de manera irrefutable la existencia del átomo, aunque gran parte del trabajo para llegar a esa conclusión lo habían hecho también Bernoulli, Clausius, Carnot, Maxwell, Boltzmann, Gibbs, etc., (entre los conocidos) o Herapath y Waterston (entre los desconocidos).

Resulta curioso que Einstein recibiera un premio Nobel por algo tan sencillo como el efecto fotoeléctrico y ninguno por la demostración de la existencia del átomo, o por sus dos grandes teorías de la Relatividad (la Especial y la General).

En fin.

Volviendo a los átomos, y dejando la política científica de lado (que también la hay, y mucha), podríamos decir que su nacimiento como ente científico con entidad propia se debe al estudio de los gases que dio origen a lo que hoy se conoce como Teoría Cinética de los Gases.

Fue el gran Daniel Bernoulli el primero en hacer cuentas con un gas supuestamente formado por bolas minúsculas (átomos) que chocaban entre sí y contra las paredes del recipiente que lo contenía. Con la hipótesis de las bolas, la segunda ley de Newton y un poco de matemática elemental demostró la conocida ley de Boyle-Mariotte (Presión x Volumen = Cte, para un gas ideal a temperatura constante).

Como siempre ocurre en estos casos, este trabajo y otros posteriores  fueron olvidados hasta que grandes como Clausius o Maxwell se dieron cuenta de la importancia de estas ideas que más desarrolladas explicaban correctamente otras propiedades de los gases (conductividad térmica, viscosidad, etc.). Por desgracia, había otras propiedades que no se explicaban (necesitarían de la ayuda de la Física Cuántica) y los opositores las empleaban para rechazar la existencia de los átomos.

Desde la idea (por muchos rechazada) de átomo pasando por la cinética de gases, se estaba gestando una de las ramas más interesante, fructífera y con historia más emocionante y sinuosa de la Ciencia: La Física Estadística.

En pocas décadas convivieron todo tipo de teorías dispares (algunas apoyadas por grandes científicos de primera línea) que proponían la existencia del flogisto, el calórico o el éter para explicar fenómenos físicos sin la ayuda del átomo. Pero los desarrollos teóricos de monstruos como Maxwell, Boltzmann y Gibbs llevaron hasta las puertas del siglo XX la demostración teórica de que la Mecánica de Newton aplicada a sistemas de muchos elementos era equivalente a la Termodinámica, que precisamente explicaba todo tipo de transformaciones mecánicas, eléctricas, magnéticas y calóricas entre sistemas físicos hipotéticamente formados por muchos átomos.

Aún así había gente que se aferraba al calórico o lo que fuera y no daba su brazo a torcer, así que tuvo que venir un joven sin experiencia o como diríamos hoy, sin currículum, a poner las cosas en su sitio. Se llamaba Alberto Einstein.

Einstein, partiendo de un enfoque diferente (aunque esencialmente equivalente) al de Gibbs,  desarrolló su propio formalismo estadístico de los sistemas compuestos por muchos átomos/moléculas que dieron lugar a una serie de predicciones teóricas para un fenómeno conocido pero no explicado en su época: El movimiento misterioso de las partículas (por ejemplo, polen) en suspensión dentro de una gota de agua (conocido como moviento Browniano).

Y es así como quedó inaugurada la era atómica que tendría un impredecible y vertiginoso desarrollo durante las próximas cuatro décadas del siglo XX.

Pero esa es otra historia.