¿Cómo era un libro de física hace más de un siglo?

Esta entrada hace un pequeño análisis de un libro de física elemental con toques divulgativos escrito en 1897 en Estados Unidos durante unas fechas donde toda la ciencia estaba cambiando a pasos agigantados. Ocho años depues Einstein publicaría sus famosos artículos que posteriormente revolucionaron los cimientos de la física. Aun así el texto sigue vigente, es didáctico, y se puede leer sin cambiar apenas el conteniendo de algunas líneas.

Para situarnos en contexto primero vamos a hablar la física de aquella época. Muchos creían que se estaba tocando techo y se ignoraba toda la revolución que más tarde supusieron ,entre otras cosas, el abandono del éter, la relatividad y la física cuántica.

Esto no significa que nos vayamos a encontrar un libro mostrándonos una ciencia obsoleta. Nada mas lejos de la realidad, a finales del siglo XIX la notación científico-matemática ya estaba desarrollada, y algunas teorías como las de la Mecánica Clásica, o las Ecuaciones de Maxwell ya se habían formulado. Ambas a día de hoy, sin ningún cambio, siguen siendo el 'santo grial' de muchas ramas de nuestra física contemporánea. Ademas las teorías nuevas difícilmente tachan a las antiguas de falsas, solamente las completan con los nuevos descubrimientos.

En segundo lugar hay que mencionar al héroe de esté artículo, el autor del libro que nos ocupa: Elroy M. Avery (1844-1935), quien -traduciendo de la Wikipedia inglesa- combatió en la Guerra Civil Americana llegando al grado de sargento mayor. De ahí pasó tener una prolífica carrera como político y, por si fuera poco, a parte de eso fue doctorado por la Universidad de Michigan y autor de varios libros escolares que trataban temas como la física, la química o la historia de los Estados Unidos.

Elroy M. Avery (1844-1935)

El libro en cuestión se titula 'Elementary Physics', y fue escrito por Avery en 1897. Recientemente, y gracias al mecenazgo de Google, ha sido digitalizado y posteriormente subido a archive.org, desde donde se puede descargar. La portada es la que se muestra a continuacion:

Elementary Physics, 1897, ASIN B00069Y8IA

El texto esta estructurado en afirmaciones y experimentos. Es bastante completo, cubre casi todos los aspectos de la física de manera amena de leer. También es generoso con las ilustraciones, que tienen ese toque antiguo que al menos a mi me fascina. De hecho si se sabe inglés es un buen texto para introducirse en la física. He cogido algunas capturas traduciendo el texto en la leyenda de las imágenes.

57. Gravitación.- Toda partícula de materia en el universo tiene una atracción para cada otra partícula. Esta fuerza atractiva  se conoce como gravitación.

58. Ley de Gravitación.- La atracción mutua entre dos cuerpos varía directamente con el producto de sus masas, e inversamente al cuadrado de la distancia entre sus centros. Por ejemplo, doblando este producto se dobla la atracción; doblando la distancia se tiene una atracción cuatro veces menor; doblando ambos,  el producto y la distancia hace que la atracción se reduzca a la mitad.

59. Gravedad.- La atracción entre la Tierra y los cuerpos sobre su superficie es una forma de gravitación y es conocida popularmente como  gravedad. Su medida es el peso. Su dirección es la de una plomada, vertical.

60. El Peso te un objeto terrestre es la medida de la atracción entre él y la tierra. El peso de un cuerpo en un lugar de la superficie de la tierra puede diferir de su peso en otro lugar,  debido a que la Tierra no es una esfera perfecta, y su densidad no es uniforme.

Aquí está hablando de la Ley de Gravitación Universal, formulada por Isaac Newton en 1687. Hace referencia a "la materia" como la causa de esta atracción entre cuerpos. En páginas siguientes describe como la atracción dentro de la tierra varía aproximadamente con el inverso de la distancia al centro, debido a la  atracción de la corteza terrestre que está por fuera.

En esta pagina describe las ecuaciones del movimiento los cuerpos que caen en la superficie de la Tierra, donde la fuerza que ejerce la gravedad se puede considerar constante e igual a la masa del cuerpo multiplicada por la aceleración en la superficie, y por tanto como explica el texto es un movimiento uniformemente acelerado. También menciona como esto es independiente de de la masa del objeto. Este valor de la aceleración constante constante lo da tanto en 32.16 pies/s² como en 980 centímetros/s², hoy en día hablaríamos de 9.8 metros/s². Cabe destacar que después de un siglo la notación es la misma que se puede encontrar en un libro de bachillerato.

Tono
Experimento 77.- Arrastra una uña alrededor de las punta de los dientes de un peine. Despacio al principio y  rápidamente  después. Fíjate en la diferencia de tono entre los sonidos producidos.

100. La presa hidráulica.- La ley de Pascal tiene una importante aplicación en la presa hidráulica.  La más común en como la presión del pistón se usa como elevador.

144. Tonos y sobretonos fundamentales.- El tono que genera un cuerpo vibrando por completo, es decir, el  tono mas bajo que ese cuerpo puede producir es llamado su fundamental o el tono primario. Los tonos producidos por los segmentos vibrando de los cuerpos sonoros se llaman sobretonos, tonos parciales o armónicos. Los tonos parciales son llamados, primero, segundo...

Esta la he puesto porque habla sobre tonos y sobretonos, y casa muy bien con la temática musical del blog.

Experimento 160.- Escribe tu nombre en una hoja de papel y cúbrelo con un cristal de espato de Islandia.  Las líneas aparecerán dobles, como muestra la Fig. 168. Ponlo encima de un punto, y rótalo lentamente, verás como uno de los puntos gira alrededor del otro.*

*N.T. aquí esta hablando del fenómeno conocido como birrefringencia.

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
(física del éter continuada)
I. VISIÓN GENERAL
A. Electricidad Estatica

253. La electricidad es la causa de una gran variedad de fenómenos, incluyendo una aparente atracción y repulsión de materia,    calentamiento de objetos , efectos luminosos y magnéticos, descomposición química, etc..

(a) La naturaleza de la electricidad aun no es entendida. Poco más se puede decir que es la causa de que ciertos fenómenos ocurran, y que se comporta como un fluido incompresible ocupando todo el espacio y entramado en el éter luminoso.

Aquí habla del éter, que fue una teoría propuesta en el siglo de XIX que explicaba la electricidad y el magnetismo como vibraciones en este un medio. Ahora no se considera necesario y la física moderna explica los fenómenos electromagnéticos independientemente de cualquier medio, es decir siguen dándose en el vacío. Si bien a la fecha en que el libro fue escrito ya se hicieron experimentos -en especial el de Michelson-Morley- que ponían en entredicho la teoría del éter. Sus interpretaciones aun no estaban muy claras, y posiblemente el autor por eso incluye la línea, "La naturaleza de la electricidad aun no es entendida". Por cierto, cuanto hace falta esa clase de humildad en otras ramas que no son ciencia....

Esto lo pongo solo porque habla de Tesla¹, de sus bobinas, de voltios masivos y de transmisión de energía inalámbrica. Después habla de los tubos de rayos catódicos explicándolos como moléculas y/o partículas electrificadas que viajan a través de un tubo de vacío. Curiosamente el libro se escribió el mismo año en el que el electrón fue descubierto. Creo que no se refiere aun a esta partícula atómica pues no hace ninguna mención a ella en todo el libro.

¹ Buenas noticias no he encontrado referencias a Edison, pero si una a los gatos diciendo que su piel se puede usar para obtener electricidad estática.