BICENTENARIO DE NACIMIENTO FEDERICO ENGELS 1820
III. Formas básicas de movimiento
El movimiento en el sentido más general, concebido como el modo de existencia, el atributo inherente de la materia, comprende todos los cambios y procesos que ocurren en el universo, desde el mero cambio de lugar hasta el pensamiento. La investigación de la naturaleza del movimiento tenía que partir, por supuesto, de las formas más bajas y simples de este movimiento y aprender a comprenderlas antes de que pudiera lograr algo en el camino de la explicación de las formas superiores y más complicadas. Por tanto, en la evolución histórica de las ciencias naturales vemos cómo se desarrolló en primer lugar la teoría del cambio de lugar más simple, la mecánica de los cuerpos celestes y las masas terrestres; le siguió la teoría del movimiento molecular, la física, e inmediatamente después, casi junto a ella y en algunos lugares antes, la ciencia del movimiento de los átomos, química. Sólo después de que estas diferentes ramas del conocimiento de las formas de movimiento que gobiernan la naturaleza no viviente hubieran alcanzado un alto grado de desarrollo, podría abordarse con éxito la explicación de los procesos de movimiento representados por el proceso de la vida. Esto avanzó en proporción con el progreso de la mecánica, la física y la química. En consecuencia, mientras que la mecánica hace bastante tiempo ya ha podido referirse adecuadamente a los efectos en el cuerpo animal de las palancas óseas puestas en movimiento por la contracción muscular y a las leyes que prevalecen también en la naturaleza no viviente, la fisicoquímica El establecimiento de los otros fenómenos de la vida se encuentra todavía prácticamente al comienzo de su curso. Por tanto, al investigar aquí la naturaleza del movimiento, nos vemos obligados a dejar de lado las formas orgánicas del movimiento.
Todo movimiento está ligado a algún cambio de lugar, ya sea un cambio de lugar de los cuerpos celestes, masas terrestres, moléculas, átomos o partículas de éter. Cuanto mayor sea la forma de movimiento, menor será este cambio de lugar. De ninguna manera agota la naturaleza del movimiento en cuestión, pero es inseparable del movimiento. Por tanto, hay que investigarlo antes que nada.
Toda la naturaleza accesible para nosotros forma un sistema, una totalidad interconectada de cuerpos, y por cuerpos entendemos aquí toda la existencia material que se extiende desde las estrellas hasta los átomos, incluso hasta las partículas etéreas, en la medida en que se concede la existencia del último nombrado. . En el hecho de que estos cuerpos estén interconectados ya se incluye que reaccionan entre sí, y es precisamente esta reacción mutua la que constituye el movimiento. Ya se hace evidente aquí que la materia es impensable sin movimiento. Y si, además, la materia nos enfrenta como algo dado, igualmente increable como indestructible, se sigue que el movimiento también es tan increable como indestructible. Se volvió imposible rechazar esta conclusión tan pronto como se reconoció que el universo es un sistema, una interconexión de cuerpos. Y puesto que la filosofía había alcanzado este reconocimiento mucho antes de que entrara en funcionamiento eficazmente en las ciencias naturales, es explicable por qué la filosofía, doscientos años antes de la ciencia natural, llegó a la conclusión de la imposibilidad de crear y la indestructibilidad del movimiento. Incluso la forma en que lo hizo sigue siendo superior a la formulación actual de las ciencias naturales. El principio de Descartes, según el cual la cantidad de movimiento presente en el universo es siempre la misma, solo tiene el defecto formal de aplicar una expresión finita a una magnitud infinita. Por otro lado, dos expresiones de la misma ley están actualmente vigentes en las ciencias naturales: la ley de Helmholtz de la conservación de la fuerza, y la más nueva, más precisa, de la conservación de la energía. De estos, uno, como veremos, dice exactamente lo contrario del otro,
Cuando dos cuerpos actúan el uno sobre el otro de manera que resulta un cambio de lugar de uno o ambos, este cambio de lugar puede consistir sólo en un acercamiento o una separación. O se atraen o se repelen. O, como lo expresa la mecánica, las fuerzas que operan entre ellos son centrales, actuando a lo largo de la línea que une sus centros. Que esto suceda, que sea el caso en todo el universo sin excepción, por complicados que puedan parecer muchos movimientos, hoy en día se acepta como algo natural. Nos parecería absurdo asumir, cuando dos cuerpos actúan uno sobre el otro y su interacción mutua no se opone a ningún obstáculo o la influencia de un tercer cuerpo, que esta acción debe efectuarse de otra manera que a lo largo del camino más corto y directo, es decir, a lo largo de la línea recta que une sus centros. Es bién sabido,Erhaltung der Kraft [La conservación de la fuerza] , Berlín, 1847, secciones 1 y 2) ha proporcionado la prueba matemática de que la acción central y la inalterabilidad de la cantidad de movimiento están condicionadas recíprocamente y que la suposición de acciones distintas a las centrales conduce a resultados en qué movimiento podría crearse o destruirse. Por tanto, la forma básica de todo movimiento es la aproximación y la separación, la contracción y la expansión; en resumen, los viejos polos opuestos de atracción y repulsión .
Debe notarse expresamente que la atracción y la repulsión no se consideran aquí como las llamadas » fuerzas «, sino como simples formas de movimiento , tal como Kant ya había concebido la materia como la unidad de atracción y repulsión. Lo que debe entenderse por el concepto de «fuerzas» se mostrará a su debido tiempo.
Todo movimiento consiste en la interacción de atracción y repulsión. Sin embargo, el movimiento solo es posible cuando cada atracción individual se compensa con una repulsión correspondiente en otro lugar. De lo contrario, con el tiempo, un lado obtendría la preponderancia sobre el otro y finalmente el movimiento cesaría. Por tanto, todas las atracciones y todas las repulsiones del universo deben equilibrarse mutuamente. Así, la ley de la indestructibilidad y de la imposibilidad de crear el movimiento toma la forma en que cada movimiento de atracción en el universo debe tener como complemento un movimiento equivalente de repulsión y viceversa ; o, como lo expresó la filosofía antigua, mucho antes de la formulación científica natural de la ley de conservación de la fuerza o la energía: la suma de todas las atracciones del universo es igual a la suma de todas las repulsiones.
Sin embargo, parece que todavía hay dos posibilidades para que todo movimiento cese en un momento u otro, ya sea por la repulsión y la atracción que finalmente se cancelan mutuamente en el hecho real, o por la repulsión total que finalmente toma posesión de una parte de la materia y la total atracción de la otra parte. Para la concepción dialéctica, estas posibilidades están excluidas de entrada. La dialéctica ha demostrado a partir de los resultados de nuestra experiencia de la naturaleza hasta ahora que todos los polos opuestos en general están determinados por la acción mutua de los dos polos opuestos entre sí, que la separación y oposición de estos polos existe sólo dentro de su unidad e inter-. conexión y, a la inversa, que su interconexión existe sólo en su separación y su unidad sólo en su oposición. Esto una vez establecido, No se puede tratar de una cancelación final por repulsión y atracción, o de una división final entre una forma de movimiento en una mitad de la materia y la otra forma en la otra mitad, en consecuencia no puede haber una cuestión de penetración mutua o de separación absoluta de los dos polos. Sería equivalente a exigir en el primer caso que los polos norte y sur de un imán se cancelen mutuamente o, en el segundo caso, que dividir un imán en el medio entre los dos polos produzca en un lado una mitad norte. sin polo sur, y en el otro lado una mitad sur sin polo norte. Aunque, sin embargo, la inadmisibilidad de tales suposiciones se deriva inmediatamente de la naturaleza dialéctica de los polos opuestos, no obstante, gracias al modo de pensamiento metafísico predominante de los científicos naturales, el segundo supuesto al menos juega un cierto papel en la teoría física. Esto se abordará en su lugar.
¿Cómo se presenta el movimiento en la interacción de atracción y repulsión? Podemos investigar mejor esto en las formas separadas de movimiento en sí. Al final, se mostrará el aspecto general del asunto.
Tomemos el movimiento de un planeta alrededor de su cuerpo central. El libro de texto escolar ordinario de astronomía sigue a Newton al explicar la elipse descrita como el resultado de la acción conjunta de dos fuerzas, la atracción del cuerpo central y una fuerza tangencial que impulsa al planeta a lo largo de la normal hacia la dirección de esta atracción. Por tanto, asume, además de la forma de movimiento dirigido centralmente, también otra dirección de movimiento o la denominada «fuerza» perpendicular a la línea que une los puntos centrales. Por lo tanto, contradice la ley básica antes mencionada según la cual todo movimiento en nuestro universo solo puede tener lugar a lo largo de la línea que une los puntos centrales de los cuerpos que actúan entre sí, o, como se dice, es causado solo por fuerzas que actúan centralmente. Igualmente, introduce en la teoría un elemento de movimiento que, como también hemos visto, conduce necesariamente a la creación y destrucción del movimiento y, por tanto, presupone un creador. Lo que había que hacer, por tanto, era reducir esta misteriosa fuerza tangencial a una forma de movimiento que actuara centralmente, y esto lo logró la teoría de la cosmogonía de Kant-Laplace. Como es bien sabido, según esta concepción, todo el sistema solar surgió a partir de una masa gaseosa rotatoria, extremadamente tenue, por contracción gradual. El movimiento de rotación es obviamente más fuerte en el ecuador de esta esfera gaseosa, y los anillos gaseosos individuales se separan de la masa y se agrupan en planetas, planetoides, etc., que giran alrededor del cuerpo central en la dirección de la rotación original. Esta rotación en sí misma generalmente se explica por la característica de movimiento de las partículas individuales de gas. Este movimiento tiene lugar en todas las direcciones, pero finalmente un exceso en una dirección particular se hace evidente y así provoca el movimiento de rotación, que seguramente se hará cada vez más fuerte con la contracción progresiva de la esfera gaseosa. Pero cualquiera que sea la hipótesis que se asuma sobre el origen de la rotación, suprime la fuerza tangencial, disolviéndola en una forma especial de los fenómenos de movimiento que actúa centralmente. Si el único elemento del movimiento planetario, el directamente central, está representado por la gravitación, la atracción entre el planeta y el cuerpo central, entonces el otro elemento tangencial aparece como una reliquia, en una forma derivada o alterada, de la repulsión original de las partículas individuales de la esfera gaseosa. Entonces, el proceso de vida de un sistema solar se presenta como una interacción de atracción y repulsión,
Se ve de un vistazo que la forma de movimiento aquí concebida como repulsión es la misma que la física moderna denomina » energía «. Por la contracción del sistema y el desprendimiento resultante de los cuerpos individuales que lo componen hoy, el sistema ha perdido «energía» y, de hecho, esta pérdida, según el conocido cálculo de Helmholtz, ya asciende a 453/454 de la cantidad total de movimiento originalmente presente en forma de repulsión.
Tomemos ahora una masa en forma de cuerpo en nuestra propia tierra. Está conectado con la tierra por gravitación, como la tierra a su vez está con el sol; pero a diferencia de la Tierra, es incapaz de un movimiento planetario libre. Sólo puede ponerse en movimiento mediante un impulso externo, e incluso entonces, tan pronto como cesa el impulso, su movimiento se detiene rápidamente, ya sea por el efecto de la gravedad sola o por esta última en combinación con la resistencia del medio en el que se mueve. Esta resistencia también es, en última instancia, un efecto de la gravedad, en ausencia de la cual la tierra no tendría en su superficie ningún medio resistente, ninguna atmósfera. Por tanto, en el movimiento mecánico puro sobre la superficie de la tierra nos ocupamos de una situación en la que la gravitación, la atracción, predomina decisivamente
Así, tenemos nuevamente una acción mutua entre la atracción, por un lado, y una forma de movimiento que tiene lugar en la dirección opuesta a ella, por lo tanto, una forma de movimiento repelente, por otro lado. Pero en el ámbito de terrestres puros mecánica (que se ocupa de las masas de determinada estados de agregación y cohesión tomados por él como inalterables) esta forma repelente de movimiento no ocurre en la naturaleza. Las condiciones físicas y químicas bajo las cuales un trozo de roca se separa de la cima de una montaña, o se hace posible una caída de agua, se encuentran fuera de nuestra esfera. Por tanto, en la mecánica terrestre pura, el movimiento de repulsión, elevación debe ser producido artificialmente: por fuerza humana, fuerza animal, agua o vapor, etc. Y esta circunstancia, esta necesidad de combatir artificialmente la atracción natural, hace que los mecánicos adopten la Considere que la atracción, la gravitación o, como se suele decir, la fuerza de la gravedad, es la forma de movimiento más importante, y de hecho la básica, en la naturaleza.
Cuando, por ejemplo, se levanta un peso y comunica movimiento a otros cuerpos al caer directa o indirectamente, entonces, según la visión habitual de la mecánica, no es la elevación del peso lo que comunica este movimiento sino la fuerza de la gravedad. Así, Helmholtz, por ejemplo, hace que «la fuerza más simple y con la que estamos mejor familiarizados, a saber, la gravedad, actúe como fuerza motriz … por ejemplo, en los relojes de pie accionados por un peso. … no puede cumplir con la fuerza de la gravedad sin poner en marcha todo el mecanismo de relojería «. Pero no puede poner en marcha el mecanismo de relojería sin hundirse y sigue hundiéndose hasta que la cuerda de la que cuelga se desenrolla por completo:
«Entonces el reloj se detiene, pues la capacidad operativa del peso se agota por el momento. Su peso no se pierde ni disminuye, permanece atraído en igual medida por la tierra, pero la capacidad de este peso para producir movimientos se ha perdido … Sin embargo, podemos dar cuerda al reloj con el poder del brazo humano, por lo que el peso se vuelve a levantar. Tan pronto como esto ha sucedido, recupera su capacidad operativa anterior y puede volver a mantener el reloj en movimiento «. (Helmholtz, Conferencias populares , edición alemana, II, págs. 144 – 5.)
Según Helmholtz, por lo tanto, no es la comunicación activa del movimiento, la elevación del peso, lo que pone en movimiento el reloj, sino la pesadez pasiva del peso, aunque esta misma pesadez sólo se retira de su pasividad mediante la elevación, y una vez más vuelve a la pasividad después de que la cuerda del peso se ha desenrollado. Entonces, si de acuerdo con la concepción moderna, como vimos anteriormente, la energía es solo otra expresión de repulsión, aquí en la concepción más antigua de Helmholtz la fuerza aparece como otra expresión para lo opuesto a la repulsión, para la atracción. Por el momento, simplemente lo dejaremos constancia.
Cuando este proceso, en lo que concierne a la mecánica terrestre, ha llegado a su fin, cuando la masa pesada se ha levantado primero y luego se ha dejado caer nuevamente a la misma altura, ¿qué ocurre con el movimiento que la constituyó? Para la mecánica pura, ha desaparecido. Pero ahora sabemos que de ninguna manera ha sido destruido. En menor medida se ha transmitido al aire como oscilaciones de ondas sonoras, en mayor medida en calor, que se ha comunicado en parte a la atmósfera resistente, en parte al propio cuerpo que cae y finalmente en parte a la atmósfera. piso, sobre el que descansa el peso. El peso del reloj también ha cedido gradualmente su movimiento en forma de calor por fricción a las ruedas motrices separadas del mecanismo de relojería. Pero, aunque suele expresarse de esta forma, no es el movimiento descendente, es decir. la atracción, que ha pasado al calor y, por tanto, a una forma de repulsión. Por el contrario, como Helmholtz correctamente señala, la atracción, la pesadez, sigue siendo lo que era antes y, hablando con precisión, se vuelve aún mayor. Más bien es la repulsión comunicada al cuerpo elevado al levantarse lo que se destruye mecánicamente al caer y reaparece en forma de calor. La repulsión de masas se transforma en repulsión molecular.
El calor, como ya se dijo, es una forma de repulsión. Hace oscilar las moléculas de los cuerpos sólidos, aflojando así las conexiones de las moléculas separadas hasta que finalmente tiene lugar la transición al estado líquido. También en estado líquido, con la adición continua de calor, aumenta el movimiento de las moléculas hasta que se alcanza un grado en el que estas últimas se separan por completo de la masa y, a una velocidad definida determinada para cada molécula por su constitución química, alejarse individualmente en el estado libre. Con una adición aún más de calor, esta velocidad aumenta aún más, y así las moléculas se repelen cada vez más unas de otras.
Pero el calor es una forma de la llamada «energía»; aquí, una vez más, el último resulta ser idéntico a la repulsión.
En los fenómenos de electricidad estática y magnetismo, tenemos una división polar de atracción y repulsión. Cualquiera que sea la hipótesis que se adopte del modus operandiDe estas dos formas de movimiento, a la vista de los hechos, nadie tiene ninguna duda de que la atracción y la repulsión, en la medida en que son producidas por electricidad estática o magnetismo y pueden desarrollarse sin obstáculos, se compensan completamente entre sí, como de hecho necesariamente se sigue de la naturaleza misma de la división polar. Dos polos cuyas actividades no se compensan completamente entre sí no serían polos, y tampoco se han descubierto hasta ahora en la naturaleza. De momento dejaremos fuera de cuenta el galvanismo, porque en su caso el proceso viene determinado por reacciones químicas, lo que lo complica más. Por tanto, investiguemos más bien los propios procesos químicos del movimiento.
Cuando dos partes en peso de hidrógeno se combinan con 15,96 partes en peso de oxígeno para formar vapor de agua, se desarrolla una cantidad de calor de 68,924 unidades de calor durante el proceso. Por el contrario, si se van a descomponer 17,96 partes en peso de vapor de agua en 2 partes en peso de hidrógeno y 15,96 partes en peso de oxígeno, esto solo es posible a condición de que el vapor de agua le haya comunicado una cantidad de movimiento equivalente a 68,924 Unidades de calor, ya sea en forma de calor en sí mismo o de movimiento eléctrico. Lo mismo se aplica a todos los demás procesos químicos. En la inmensa mayoría de los casos, el movimiento se emite en combinación y debe suministrarse en descomposición. Aquí también, por regla general, la repulsión es el lado activo del proceso más dotado de movimiento o que requiere la adición de movimiento, mientras que la atracción es el lado pasivo que produce un exceso de movimiento y emite movimiento. En este sentido, la teoría moderna también declara que, en general, la energía se libera de la combinación de elementos y está ligada a la descomposición. Y Helmholtz declara:
«Esta fuerza (afinidad química) se puede concebir como una fuerza de atracción…. Esta fuerza de atracción entre los átomos de carbono y oxígeno realiza un trabajo tanto como el ejercido sobre un peso elevado por la tierra en forma de gravitación …. Cuando los átomos de carbono y oxígeno se precipitan entre sí y se combinan para formar ácido carbónico, las partículas recién formadas de ácido carbónico deben estar en un movimiento molecular muy violento, es decir, en movimiento de calor … Cuando después de haber entregado su calor al medio ambiente, todavía tenemos en el ácido carbónico todo el carbono, todo el oxígeno y, además, la afinidad de ambos siguen existiendo tan poderosamente como antes. Pero esta afinidad ahora se expresa únicamente en el hecho de que los átomos de carbono y oxígeno se adhieren entre sí y no permiten que se separen «(Helmholtz, loc. Cit ., P. 169).
Es como antes: Helmholtz insiste en que tanto en química como en mecánica la fuerza consiste únicamente en atracción y, por tanto, es exactamente lo contrario de lo que otros físicos llaman energía y que es idéntica a la repulsión.
Por lo tanto, ahora ya no tenemos las dos formas básicas simples de atracción y repulsión, sino toda una serie de subformas en las que el proceso de liquidación y desaceleración del movimiento universal continúa en oposición tanto a la atracción como a la repulsión. Sin embargo, de ninguna manera es meramente en nuestra mente que estas múltiples formas de apariencia se comprenden bajo la expresión única del movimiento. Por el contrario, ellos mismos prueban en la acción que son formas de un mismo movimiento al pasar unos a otros en determinadas condiciones. El movimiento mecánico de masas se convierte en calor, en electricidad, en magnetismo; el calor y la electricidad pasan a la descomposición química; la combinación química a su vez desarrolla calor y electricidad y, por medio de esta última, magnetismo; y finalmente, el calor y la electricidad producen una vez más el movimiento mecánico de masas. Además, estos cambios tienen lugar de tal manera que a una determinada cantidad de movimiento de una forma siempre le corresponde una cantidad exactamente fija de otra forma. Además, es una cuestión de indiferencia qué forma de movimiento proporciona la unidad por la cual se mide la cantidad de movimiento, ya sea que sirva para medir el movimiento de la masa, el calor, la llamada fuerza electromotriz o el movimiento que experimenta transformación en procesos químicos.
Nos basamos aquí en la teoría de la «conservación de la energía» establecida por JR Mayer [1] en 1842 y luego desarrollada internacionalmente con tan brillante éxito, y ahora tenemos que investigar los conceptos fundamentales que hoy en día utiliza esta teoría. Estos son los conceptos de «fuerza», «energía» y «trabajo».
Se ha demostrado anteriormente que, según la visión moderna, ahora bastante generalmente aceptada, energía es el término que se usa para la repulsión, mientras que Helmholtz generalmente usa la palabra fuerza para expresar atracción. Se podría considerar esto como una mera distinción de forma, en la medida en que la atracción y la repulsión se compensan mutuamente en el universo y, en consecuencia, parecería una cuestión de indiferencia qué lado de la relación se toma como positivo y cuál como negativo, tal como es. no tiene importancia en sí mismo si las abscisas positivas se cuentan a la derecha oa la izquierda de un punto en una línea dada. Sin embargo, esto no es del todo cierto.
Porque aquí nos ocupamos, en primer lugar, no del universo, sino de los fenómenos que ocurren en la tierra y condicionados por la posición exacta de la tierra en el sistema solar y del sistema solar en el universo. En todo momento, sin embargo, nuestro sistema solar emite enormes cantidades de movimiento al espacio, y un movimiento de una calidad muy definida, a saber. el calor del sol, es decirrepulsión. Pero nuestra propia tierra permite la existencia de vida en ella solo debido al calor del sol, y a su vez finalmente irradia al espacio el calor recibido por el sol, después de haber convertido una parte de este calor en otras formas de movimiento. En consecuencia, en el sistema solar y sobre todo en la tierra, la atracción ya predomina considerablemente sobre la repulsión. Sin el movimiento repulsivo que nos irradia el sol, cesaría todo movimiento en la tierra. Si mañana el sol se enfriara, la atracción sobre la tierra aún, si las demás circunstancias permanecen iguales, sería lo que es hoy. Como antes, una piedra de 100 kilogramos, dondequiera que esté situada, pesaría 100 kilogramos. Pero el movimiento, tanto de masas como de moléculas y átomos, llegaría a lo que consideraríamos como una parada absoluta.Hoy en día no es indiferente si la atracción o la repulsión se conciben como el lado activo del movimiento, por lo tanto como «fuerza» o «energía». Por el contrario, en la tierra la atracción actual ya se ha vuelto completamente pasiva debido a su preponderancia decisiva sobre la repulsión; Debemos todo movimiento activo al suministro de repulsión del sol. Por lo tanto, la escuela moderna, incluso si sigue sin estar clara sobre la naturaleza de la relación que constituye el movimiento, sin embargo, de hecho y para los procesos terrestres , de hecho para todo el sistema solar, tiene toda la razón al concebir la energía como repulsión.
La expresión «energía» de ninguna manera expresa correctamente todas las relaciones de movimiento, ya que comprende un solo aspecto, la acción pero no la reacción. Todavía da la impresión de que la «energía» fuera algo externo a la materia, algo implantado en ella. Pero en todas las circunstancias es preferible a la expresión «fuerza».
Como todos han admitido (desde Hegel a Helmholtz), la noción de fuerza se deriva de la actividad del organismo humano dentro de su entorno. Hablamos de fuerza muscular, de la fuerza de elevación del brazo, de la fuerza de salto de las piernas, de la fuerza digestiva del estómago y del canal intestinal, de la fuerza sensorial de los nervios, de la fuerza secretora de las glándulas, etc. En otras palabras, para evitar tener que dar la causa real de un cambio provocado por una función de nuestro organismo, fabricamos una causa ficticia, una llamada fuerza correspondiente al cambio. Luego llevamos este método conveniente también al mundo externo, y así inventamos tantas fuerzas como fenómenos diversos haya.
En la época de Hegel, las ciencias naturales (con la excepción quizás de la mecánica celeste y terrestre) todavía se encontraban en este estado ingenuo, y Hegel ataca con bastante acierto la forma predominante de denotar fuerzas (pasaje por citar). [2] De manera similar en otro pasaje:
«Es mejor (decir) que un imán tiene un alma (como Thales lo expresa) que tener una fuerza de atracción; la fuerza es un tipo de propiedad que es separable de la materia y se presenta como un predicado, mientras que el alma, en por otro lado, es su movimiento, idéntico a la naturaleza de la materia «. ( Geschichte der Philosophie [Historia de la Filosofía], I, p. 208.)
Hoy ya no nos lo ponemos tan fácil en cuanto a fuerzas. Escuchemos a Helmholtz:
«Si estamos plenamente familiarizados con una ley natural, también debemos exigir que opere sin excepción … Así, la ley nos enfrenta como un poder objetivo y, en consecuencia, la llamamos una fuerza . Por ejemplo, objetivizamos la ley de la refracción de la luz como poder refractivo de las sustancias transparentes, la ley de las afinidades químicas como fuerza de afinidad de las distintas sustancias entre sí. Así hablamos de la fuerza eléctrica de contacto de los metales, de la fuerza de adhesión, capilar fuerza, etc. Estos nombres objetivizan leyes que, en primer lugar, abarcan sólo una serie limitada de procesos naturales, cuyas condiciones son todavía bastante complicadas.… La fuerza es sólo la ley objetivada de la acción … La idea abstracta de fuerza introducida por nosotros sólo agrega que no hemos inventado arbitrariamente esta ley, sino que es una ley obligatoria de los fenómenos. De ahí que nuestra exigencia de comprender los fenómenos de la naturaleza, es decir , descubrir sus leyes, adquiere otra forma de expresión, a saber. que tenemos que buscar las fuerzas que son las causas de los fenómenos «. ( Loc. cit ., págs. 189 – 191. Conferencia de Innsbruck de 1869).
En primer lugar, es ciertamente una forma peculiar de «objetivizar» si la noción puramente subjetiva de fuerza se introduce en una ley natural que ya se ha establecido como independiente de nuestra subjetividad y, por tanto, completamente objetiva . A lo sumo, un hegeliano antiguo del tipo más estricto podría permitirse tal cosa, pero no un neokantiano como Helmholtz. Ni la ley, una vez establecida, ni su objetividad, ni la de su acción, adquieren la más mínima objetividad nueva al interpolarle una fuerza; lo que se agrega es nuestra afirmación subjetivaque actúa en virtud de alguna fuerza hasta ahora completamente desconocida. El significado secreto, sin embargo, de esta interpolación se ve tan pronto como Helmholtz nos da ejemplos: refracción de la luz, afinidad química, electricidad de contacto, adhesión, capilaridad, y confiere a las leyes que gobiernan estos fenómenos el rango honorario «objetivo» de fuerzas. . «Estos nombres objetivizan leyes que, en primer lugar, abarcan sólo una serie limitada de procesos naturales, cuyas condiciones aún son bastante complicadas «. Y es precisamente aquí donde el «objetivizar», que es más bien subjetivizar, cobra sentido; no porque nos hayamos familiarizado completamente con la ley, sino simplemente porque este no es el caso. El hecho de que estamos no Sin embargo, claro acerca de las «condiciones bastante complicadas» de estos fenómenos, a menudo recurrimos aquí a la palabra fuerza. De ese modo expresamos no nuestro conocimiento científico, sino nuestra falta de conocimiento científico de la naturaleza de la ley y su modo de acción. En este sentido, como expresión corta de una conexión causal que aún no ha sido explicada, como expresión improvisada, puede pasar por el uso actual. Cualquier cosa más que eso es malo. Con tanto derecho como Helmholtz explica los fenómenos físicos de la llamada fuerza refractiva, fuerza eléctrica de contacto, etc., los escolásticos medievales explicaron los cambios de temperatura por medio de vis calorifica y vis frigifaciens y así se ahorraron toda investigación adicional sobre el calor. fenómenos.
E incluso en este sentido es unilateral, porque expresa todo de una manera unilateral. Todos los procesos naturales tienen dos caras, se basan en la relación de al menos dos partes efectivas, acción y reacción. La noción de fuerza, sin embargo, debido a su origen de la acción del organismo humano en el mundo externo, y además a causa de la mecánica terrestre, implica que sólo una parte es activa, efectiva, la otra parte es pasiva, receptiva; por tanto, establece una extensión aún no demostrable de la diferencia entre los sexos a los objetos no vivos. La reacción de la segunda parte, sobre la que actúa la fuerza, aparece a lo sumo como una reacción pasiva, como una resistencia.. Este modo de concepción es admisible en una serie de campos incluso fuera de la mecánica pura, es decir, cuando se trata de la simple transferencia de movimiento y su cálculo cuantitativo. Pero ya en los procesos físicos más complicados ya no es adecuado, como demuestran los propios ejemplos de Helmholtz. La fuerza de refracción reside tanto en la propia luz como en los cuerpos transparentes. En el caso de la adherencia y capilaridad, es seguro que la «fuerza» está situada tanto en la superficie del sólido como en el líquido. En la electricidad de contacto, en todo caso, es seguro que ambos metales contribuyen a ella, y la «afinidad química» también se sitúa, si es que existe, en ambos.las partes que entran en combinación. Pero una fuerza que consta de fuerzas separadas, una acción que no evoca su reacción, sino que existe únicamente por sí misma, no es fuerza en el sentido de la mecánica terrestre, la única ciencia en la que se sabe realmente lo que se entiende por fuerza. Porque las condiciones básicas de la mecánica terrestre son, en primer lugar, la negativa a investigar las causas del impulso, es decir , la naturaleza de la fuerza particular, y, en segundo lugar, la visión de la unilateralidad de la fuerza, que se opone en todas partes a una identidad idéntica. fuerza gravitacional, tal que en comparación con cualquier distancia terrestre de caída el radio de la tierra = (infinito) .
Pero veamos además cómo Helmholtz «objetiviza» sus «fuerzas» en leyes naturales.
En una conferencia de 1854 ( loc. Cit.., pags. 119) examina la «reserva de fuerza de trabajo» contenida originalmente en la esfera nebular a partir de la cual se formó nuestro sistema solar. «De hecho, recibió un legado enormemente grande a este respecto, aunque solo sea en la forma de la fuerza general de atracción de todas sus partes entre sí». Indudablemente esto es así. Pero es igualmente indudable que la totalidad de este legado de la gravitación está presente hoy sin disminuir en el sistema solar, aparte quizás de la diminuta cantidad que se perdió junto con la materia. Ahora deberíamos llamar a esto energía potencial. que fue arrojada, posiblemente irrevocablemente, al espacio. Además, «las fuerzas químicas también deben haber estado ya presentes y listas para actuar; pero como estas fuerzas sólo podrían hacerse efectivas en el contacto íntimo de los diversos tipos de masas,atracción , entonces nuevamente estamos obligados a decir que la suma total de estas fuerzas químicas de atracción todavía existe sin disminuir dentro del sistema solar.
Pero en la misma página, Helmholtz nos da los resultados de sus cálculos «que quizás sólo la 454ª parte de la fuerza mecánica original existe como tal», es decir, en el sistema solar. ¿Cómo se le puede dar sentido a eso? La fuerza de atracción, tanto general como química, sigue presente intacta en el sistema solar. Helmholtz no menciona ninguna otra fuente de fuerza determinada. En cualquier caso, según Helmholtz, estas fuerzas han realizado un trabajo tremendo. Pero no han aumentado ni disminuido por ese motivo. Como ocurre con el peso del reloj mencionado anteriormente, también ocurre con cada molécula del sistema solar y con el sistema solar mismo. «Su gravitación no se pierde ni disminuye». Lo que sucede con el carbono y el oxígeno, como se mencionó anteriormente, es válido para todos los elementos químicos: la cantidad total dada de cada uno permanece, y «la fuerza total de afinidad continúa existiendo tan poderosamente como antes». ¿Qué hemos perdido entonces? ¿Y qué «fuerza» ha realizado el tremendo trabajo que es 453 veces mayor que el que, según sus cálculos, el sistema solar todavía es capaz de realizar? Hasta este momento, Helmholtz no ha respondido. Pero más adelante dice:
» No sabemos si hubo una reserva adicional de fuerza en forma de calor «. – Pero, si se nos permite mencionarlo, el calor es una «fuerza» repulsiva, por lo que actúa en contra de la dirección tanto de la gravitación como de la atracción química, siendo negativa si estas se ponen como más. Por tanto, si, según Helmholtz, el depósito de fuerza original se compone de atracción general y química, una reserva extra de calor tendría que ser, no sumada a esa reserva de fuerza, sino sustraída de ella. De lo contrario, el calor del sol habría tenido que fortalecer la fuerza de atracción de la tierra cuando hace que el agua se evapore en oposición directa a esta atracción y el vapor de agua se eleve;refuerza la atracción química del oxígeno y el agua, mientras que la inutiliza. O, para aclarar lo mismo de otra forma: supongamos que la esfera nebular de radio r , y por tanto de volumen 4/3 (pi) r³ tiene una temperatura t . Supongamos además una segunda esfera nebular de igual masa que a la temperatura más alta T el radio R más grande y el volumen 4/3 (pi) R³. Ahora bien, es obvio que en la segunda esfera nebular la atracción, tanto mecánica como física y química, puede actuar con la misma fuerza que en la primera sólo cuando se ha reducido del radio R al radio r, es decir, cuando se ha irradiado al mundo. calor del espacio correspondiente a la diferencia de temperatura T – t. Por tanto, una esfera nebular más caliente se condensará más tarde que una más fría; en consecuencia, el calor, considerado desde el punto de vista de Helmholtz como un obstáculo a la condensación, no es más que un menos de la «reserva de fuerza». Helmholtz, al suponer la posibilidad de que un cuanto de movimiento repulsivo en forma de calor se agregue a las formas atractivas de movimiento y aumente el total de estas últimas, comete un claro error de cálculo.
Pongamos ahora toda esta «reserva de fuerza», tanto posible como demostrable, bajo el mismo signo matemático para que sea posible una adición. Dado que por el momento no podemos invertir el calor y reemplazar su repulsión por la atracción equivalente, tendremos que realizar esta inversión con las dos formas de atracción. Entonces, en lugar de la fuerza general de atracción, en lugar de la afinidad química, y en lugar del calor, que además posiblemente ya existe como tal al principio, simplemente tenemos que poner: la suma del movimiento repulsivo o la llamada energía presente en la esfera gaseosa en el momento en que se independiza. Y al hacerlo, también se mantendrá el cálculo de Helmholtz, en el que quiere calcular «es decir , la repulsión, originalmente presente en la esfera gaseosa, se ha irradiado al espacio en forma de calor, o, para decirlo con precisión, que la suma de todas las atracciones en el sistema solar actual es la suma de todas las repulsiones, todavía presentes en el lo mismo que 453: 1. Pero entonces contradice directamente el texto de la conferencia a la que se agrega como prueba.
Si entonces la noción de fuerza, incluso en el caso de un físico como Helmholtz, da lugar a tal confusión de ideas, esta es la mejor prueba de que, en general, no es susceptible de uso científico en todas las ramas de la investigación que van más allá de los cálculos. de la mecánica. En mecánica se dan por dadas las causas del movimiento y se ignora su origen, sólo se tienen en cuenta sus efectos. Por tanto, si una causa del movimiento se denomina fuerza, esto no daña la mecánica como tal; pero se vuelve costumbre transferir este término también a la física, la química y la biología, y entonces la confusión es inevitable. Ya lo hemos visto y lo volveremos a ver con frecuencia.
Para conocer el concepto de trabajo, consulte el capítulo siguiente.
Notas
1. Helmholtz, en su Pop. Vorlesungen [Conferencias populares] , II, p. 113, parece atribuir una cierta participación en la prueba científica natural del principio de Descartes de la inmutabilidad cuantitativa del movimiento a él mismo, así como a Mayer, Joule y Codling. «Yo mismo, sin saber nada de Mayer y Codling, y solo al conocer los experimentos de Joule al final de mi trabajo, seguí el mismo camino ; me dediqué especialmente a buscar todas las relaciones entre los diversos procesos de la naturaleza que pudieran ser deducido del modo de consideración dado, y publiqué mis investigaciones en 1847 en una pequeña obra titulada Uber die Erhaltung der Kraft [Sobre la conservación de la fuerza]. «- Pero en este trabajo no se puede encontrar nada nuevo para la posición en 1847 más allá del mencionado, matemáticamente muy valioso, desarrollo de que la» conservación de la fuerza «y la acción central de las fuerzas activas entre los diversos cuerpos de un sistema son solo dos expresiones diferentes para lo mismo, y además una formulación más precisa de la ley de que la suma de las fuerzas vivas y tensionales en un sistema mecánico dado es constante. En todos los demás aspectos, ya fue reemplazada desde el segundo artículo de Mayer de 1845. Ya en 1842 Mayer mantuvo la «indestructibilidad de la fuerza», y desde su nuevo punto de vista en 1845 tenía cosas mucho más brillantes que decir sobre las «relaciones entre los diversos procesos de la naturaleza» que Helmholtz en 1847.
> 2. Ver Apéndice II, p. 881.
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