Robert Boyle: de la alquimia al atomismo

Aunque se puede considerar a John Dalton como el padre del atomismo moderno, ciertamente, no fue el primero que se tomó en serio la composición atómica de la materia; sabido es que la primera teoría atomista se debe a Leucipo (siglo V a.C.), divulgada por su discípulo Demócrito de Abdera (que nos es más conocido por La naturaleza de las cosas, escrita por Tito Lucrecio Caro, discípulo de Epicuro), aunque desde luego su atomismo pertenece a un paradigma del conocimiento radicalmente diverso al moderno. En el origen del paradigma clásico emerge una resistencia a la noción de infinito, en el sentido de que no admitían cómo la materia podría subdividirse indefinidamente; debía haber un límite, una última porción de materia que fuese indivisible: el átomo. Hasta la fecha, dicha teoría estaba elaborada más desde presupuestos filosóficos o teóricos que experimentales. Seguramente sea éste el motivo de que su formulación se mantuviera prácticamente intacta desde que fue expresada en la antigua Grecia. Pero a partir del siglo XVII la situación cambió, gracias al crecimiento y desarrollo de la ciencia moderna.

No fue fácil el tránsito del paradigma clásico al moderno, el cual ya se fue preparando durante el período del Renacimiento, de la mano de autores como Nicolás de Cusa, o Giordano Bruno. De la suposición del origen divino de todo movimiento, y pasando por su descripción geométrica, se comenzó a buscar las causas estrictamente físicas del mismo, las causas mecánicas, marco en el cual encajaba perfectamente la hipótesis atomista de la materia, y a la cual apuntaban ya grandes personalidades de la ciencia: desde Gassendi (en quien todavía era muy relevante su aspecto filosófico) hasta el gran Newton, pasando por Boyle, Lavoisier, etc., quienes superaron el paradigma alquimista. Como dice de Broglie, «se precisaron varios siglos para que, saliendo del dominio arriesgado de las especulaciones filosóficas, la hipótesis atomística comenzase a introducirse en la ciencia tal y como la interpretamos hoy día».

Este tránsito comenzó a cristalizar con los trabajos de los químicos, a los que poco a poco fueron prestando atención los físicos. El primero autor que se enfrentó abiertamente a este planteamiento fue Robert Boyle (1627-1691). Boyle, alquimista en sus orígenes, fue una persona con una gran inquietud en distintas parcelas (acústica, óptica, eléctrica, hidrostática), aunque su mayor interés estuvo en la química. Enfrentándose a su pasado, escribió en 1661 una obra contra la alquimia, El químico escéptico, momento en el que se suele decir que comenzó la química como ciencia, explica Bryson. En ella criticó la idea de que sal, azufre y mercurio, los ‘elementos’ de los alquimistas que estableció Paracelso, fueran efectivamente el principio de lo que existe, apoyándose en distintos experimentos que lo contradecían. Por ejemplo, mostró cómo no era posible extraer de algunos cuerpos estos elementos, o cómo se podía extraer de algunos cuerpos otros elementos, o cómo se podían conseguir estas sustancias elementales a partir de otros componentes más básicos.

Sin embargo, el paso de la alquimia a la química no fue claro y diáfano sino, como suele ocurrir a lo largo de la historia, ambas disciplinas estuvieron conviviendo juntas, de modo que incluso no pocos estudiosos se sentían cómodos en ambos campos. Un ejemplo curioso es el de Henning Brand quien, queriendo conseguir oro desde la orina humana, consiguió en 1675 una sustancia que, sorprendentemente comenzaba a arder en un contacto espontáneo con el aire: era el fósforo. Sería bastante más tarde, en 1750, cuando un químico sueco, Scheele, consiguió fabricar oro industrialmente y sin partir de la orina (proceso éste ciertamente muy caro, ¡incluso más que el oro!, mal negocio para Brand). Salvo honrosas excepciones, por lo general los químicos de la época todavía tenían una mentalidad marcadamente alquimista, pensando encontrar en sus investigaciones sustancias extrañas, tales como aires viciados, calx, emanaciones terráqueas, o incluso el flogisto, más conocido.

Pero bueno, volvamos a Boyle. Como decía, su principal inquietud fue la química, siendo uno de los iniciadores de la lectura moderna del atomismo, hipótesis conceptual (con la que se familiarizó de la mano de Gassendi) mediante la que trató de dar explicación a ciertas regularidades que observó en la mecánica de los gases y las reacciones químicas. Efectivamente, trabajando en Oxford, Boyle descubrió empíricamente que en el comportamiento de los gases se hallaban ciertas regularidades que podían ser expresables matemáticamente. Así, ideó experimentos para medir el volumen del aire a distintas presiones, y cuyo resultado fue la famosa ‘ley de Boyle’ (1662), «según la cual el volumen de una dada cantidad de cualquier gas a una dada temperatura es inversamente proporcional a la presión a que está sometido», en palabras de Gamow. Paralelamente, parece que Mariotte llegó a la misma conclusión (1676) sin tener noticia previa de los trabajos de Boyle, por lo que también se conoce como ley Boyle-Mariotte.

Dicha ley se puede expresar también así: a temperatura constante, el producto de la presión y del volumen de un gas es constante: P·V = k. Es decir, cuando un gas ocupa un volumen, posee una determinada presión; al modificar el volumen, dicha presión es también modificada, cumpliéndose que P1·V1 = P2·V2, tal y como se muestra en la imagen. Una ley tan sencilla, y que a todos nosotros nos puede resultar tan familiar, supuso un giro radical que dio comienzo a una nueva ciencia.

Lo importante fue que, más allá de este resultado experimental, Boyle se preguntó por qué ocurría esto. Empezó a cobrar consistencia una idea de la materia diversa a la aristotélica, vigente hasta entonces como sabemos, por otra de carácter corpuscular pues, a sus ojos, desde este otro enfoque era más plausible una explicación teórica. Así, entendió a los gases formados por pequeños corpúsculos que se mueven y chocan entre sí. Materia y movimiento ya no eran causas metafísicas con un correlato en la naturaleza, sino que eran la expresión del comportamiento mecánico de unas pequeñas partículas, todo lo cual se podía experimentar y medir.