| La
Teoría de Planck
La teoría de los “cuantas”
de Planck, elaborada en 1900, surgió de la preocupación
de eliminar dificultades en la explicación de la radiación
de la energía.
Según Planck, la radiación
de la energía, luz, calor, no se realiza de modo continuo
sino en pequeñísimas cantidades, bajo la forma de
diminutos paquetes de energía. La radiación sería
para Planck discontinua, como la materia. Denominó “cuantas”
a la unidad de la radiación. La energía del “cuanta”
depende de la longitud de onda; a menor longitud de onda corresponde
una mayor energía del “cuanta”. Si la energía
y la frecuencia son inversamente proporcionales a la longitud
de onda, las dos son proporcionales entre si; lo que Planck, como
pionero de la tecnologia, expresó en
esta ecuación “e = h v”, en donde e es la energía
del “cuanta”, v la frecuencia y h la constante de
Planck que da la relación proporcional entre la energía
y frecuencia. El valor de h es muy pequeño, lo mismo que
el “cuanta”. Las unidades de relación son tan
diminutas que la luz nos parece continua, lo mismo que la materia.
La teoría
de Einstein
La
teoría de la Relatividad que Einstein publicó en
1905 ha sido la más célebre y ha englobado en sus
explicaciones y resultados a las demás teorías.
Para Einstein, extensión, tiempo
y masa se relacionan en sus magnitudes con el movimiento del sistema
en que son medidos, de tal modo que se convierten en magnitudes
relativas del movimiento. Aportó, axial mismo, nuevos indicios
sobre la forma y estructura del Universo con la aceptación
de un espacio cuadridimensional.
Albert Einstein nació en
Alemania, el 24 de marzo de 1879, en la ciudad de Ulm. Estudió
en el instituto Politécnico de Zurich y actuó como
profesor en las Universidades de Praga, Zurich y Berlín
donde encontró un clima propicio para desarrollar una intensa
actividad intelectual en compañía de los mayores
físicos de
la época.
La física clásica había
considerado como principios absolutos e independientes el espacio
y el tiempo. La teoría de Einstein se propone terminar
con estos conceptos de espacio y de tiempo absolutos. La teoría
de la Relatividad ha demostrado que nuestra mediciones de tiempo
y espacio no son independientes; el tiempo no es absoluto, su
medición depende de los movimientos relativos en el espacio
y las medidas de distancia dependen de cada observador.
Einstein acepta la concepción del
tiempo como una dimensión que será denominada “espacio-tiempo”.
Teoría de la mecánica ondulatoria
El físico francés
Luis de Broglie formuló una original teoría que
le aportó mucho a la ciencia
y que también concilia las dos concepciones, ondulatoria
y corpuscular, a que nos hemos referido, y explica con exactitud
los fenómenos de la dispersión y difracción
de la luz. Luis de Broglie considera que cada partícula
va asociada a una “onda piloto”; en el caso de la
luz acompaña al “fotón”, la onda luminosa.
Esta teoría explica perfectamente los fenómenos
de difracción que se observan, con electrones acelerados
sobre una red de cristales, con lo cual se confirman la onda que
acompaña al electrón.
La teoría de la Relatividad General
Esta segunda parte de la teoría de
Einstein presentada en 1917 para , comprender el estudio de la
gravitación universal. Únicamente nos referiremos
a su concepto fundamental que rechaza la teoría de Newton
por lo cual la gravitación se ejerce por la atracción
del Sol sobre los planetas. Einstein no admite esta acción
de la gravitación. Considera que la enorme masa del Sol
que representa el 99,8 % del total de las masas de los planetas
deforma el espacio tridimensional, no euclidiano y en este espacio
curvo los planetas circulan sobre surcos en forma de elipse. El
planeta en movimiento no se mueve alrededor del Sol porque éste
lo atrae, sino porque la elipse es el camino más corto,
la línea llamada geodésica.
La teoría de Einstein, importantísima
en el desarrollo de los avances, ha sido
una aventura del pensamiento en el dominio más vasto que
haya sido abarcado por teoría alguna. Ha estudiado y descubierto
fenómenos del mundo infinitamente pequeño de la
constitución del átomo, de la energía; ha
resueltos problemas astronómicos, ha coordinado y explicado
numerosos fenómenos y teorías, y sus predicciones
y cálculos han sido confirmados por numerosas experiencias.
Progreso
industrial en las comunicaciones, transportes y en la vida cotidiana
La ciencia y la tecnologia
han logrado adelantos notables que se aprecian en el progreso
industrial, en las comunicaciones, en el transporte, en la vida
cotidiana y en la evolución de las naciones.
En la industria se crean nuevas
materias primas; como los plásticos, que constituyen en
forma más conveniente y económica a las materias
primas tradicionales de la época.
El perfeccionamiento tecnológico permite hoy en día
la construcción de centrales hidroeléctricas y nucleares
que promueven y agilitan la actividad industrial.
En la metalurgia gracias a la ciencia
y tecnologia han surgido nuevas aleaciones que permiten mayor
facilidad y seguridad en la construcción y el transporte,
la aviación, y en particular, las máquinas para
los viajes espaciales, se han visto especialmente favorecidas
con su empleo.
Las comunicaciones humanas se vienen
facilitando y perfeccionando asombrosamente. El telégrafo,
el teléfono, el fonógrafo fueron los grandes inventos
del siglo XIX, como transmisores de información auditiva.
En la actualidad, la radio, la televisión, los video-teléfonos,
las teletipos, los satélites artificiales, colocan al hombre
en contacto, en algunos casos simultáneamente, con todos
los acontecimientos del mundo.
La vida cotidiana
Con el nacimiento del siglo XX
se acentúa y acelera el proceso de cambio en la vida cotidiana.
El hombre, la familia, las instituciones, sufrirán el impacto
del prodigioso adelanto.
El mundo entero participa de esta aventura en mayor o menor medida.
Hoy en día la alimentación, el mobiliario, la vivienda,
el confort, la indumentaria, el transporte, las diversiones, son
el lugar común de una misma cultura.
La radio y la radiodifusión
Las primeras experiencias en radiodifusión,
o difusión del sonido por medio de la radio, fueron realizadas
en 1914 y 1919; pocos años después, en la década
del 20, se inició con sorprendente rapidez su enorme propagación
a nivel industrial y popular.
En la radiodifusión se conoce una amplia lista de investigadores
del siglo XIX, pero su creación definitiva y su aplicación
industrial se debió especialmente a la elaboración
de la lámpara o válvula rectificadora en 1906 y
a la lámpara de tres electrodos realizada por el físico
estadounidense Lee de Forest en 1910. Estas válvulas tienen
por objeto “rectificar” o convertir las corrientes
eléctricas alternadas en corrientes de una sola dirección.
Además, una serie de estas válvulas con tres electrodos
permite amplificar la potencia de las ondas eléctricas
tanto en el proceso de la transmisión como en la recepción.
Hoy en día, debido al progreso de la ciencia,
las lámparas son sustituidas por pequeños mecanismos
llamados transistores. Su escaso consumo y pequeño tamaño
ha facilitado una serie de ventajas en los montajes electrónicos
y en la construcción de receptores portátiles, no
mayores que una cajilla de cigarros.
A los efectos de la radiodifusión,
la emisión se efectúa en una estación trasmisora
o radioemisora en donde los micrófonos convierten las ondas
acústicas en ondas eléctricas. La radioemisora puede
conectarse con cualquier lugar: teatros, universidades, iglesias,
salas de conciertos, centros de reuniones políticas, estadios,
etc. La recepción la realiza el aparato radiorreceptor,
empleado para recoger y transformar en sonidos las ondas emitidas
por la radioemisora. En un principio, el radiorreceptor estaba
provisto de auriculares; posteriormente, éstos fueron sustituidos
por un sistema de amplificación que permitió que
las voces o músicas pudieran ser oídas por muchas
personas simultáneamente.
El auge de la radio y su popularización,
gracias al empuje se produjo cuando comenzaron a trasmitirse hechos de actualidad
y de interés general como acontecimientos deportivos y
políticos, nacionales o internacionales. Desde 1921 se
retransmitieron, con gran éxito de audiencia y avisos comerciales,
los principales eventos deportivos: campeonatos mundiales de box
y de fútbol, en donde la voz del locutor narraba todas
las incidencias del encuentro. De esta manera la radio se convirtió
en un medio de difusión al alcance de las masas y su influencia
fue aumentando sin cesar.
La televisión
 La
televisión como sistema que permite la reproducción
de una imagen visual y sonora a distancia, ha pasado a ser, desde
la década del 60, un elemento de entrenamiento familiar
y de información y conocimiento general de poderosísima
influencia.
Las primeras demostraciones exitosas
de televisión fueron realizadas por el Ing. británico
J.L. Baird ante la Royal Institución de Londres en 1926;
poco después, en 1929, la BBC de Londres inauguró
el servicio público de transmisión por televisión.
En principio, la transmisión de una imagen, según
la prueba consiste
en análisis rápido y repetido (a razón de
más de 16 por segundo) del campo visual a transmitir que,
a tal efecto, por medio de un aparato explorador se descompone
en una serie de líneas paralelas.
El aparato transmisor, creación (patentado en 1938
por Zworkin) consiste en un tubo de rayos catódicos denominado
inoscopio y que tiene dentro del tubo una pantalla sobre la cual
se proyecta, por un sistema óptico, la imagen que desea
transmitir. Esta pantalla está cubierta en su parte posterior
por una capa de plata y en su parte anterior por una película
con granos de plata y cesio. Cuando se proyecta la imagen bien
iluminada sobre la pantalla, por efecto fotoeléctrico,
se arrancan electrones del cesio y, por consiguiente, al perder
la carga negativa de éstos, se electriza positivamente.
En el tubo se puede proyectar sobre la pantalla un potente haz
de electrones que barren su superficie en 1/25 de segundo. Los
electrones neutralizan la carga positiva de los granos de cesio
y se genera una corriente que pasa por un conductor conectado
a tierra, y por medio de una válvula se le producen las
perturbaciones necesarias en las ondas hertzianas emitidas.
Las señales recibidas pasan por una
rejilla entre el catodo y anodo, que tiene por función
controlar la intensidad del haz de electrones, en forma que cuando
un haz de electrones en el transmisor pase por un punto muy iluminado,
el haz catódico del receptor sea intenso y en la pantalla
fluoroscópica de éste sea brillante.
Inversamente, cuando en el transmisor sean
poco iluminados, en el receptor aparecen también poco iluminados.
En esta forma en la pantalla del
receptor de este maravilloso invento,
se va formando la imagen que se transmite desde el transmisor.
Televisión en colores
Utilizando tres tipos de material fluorescente
en la pantalla del televisor, que reaccionan ante los rayos de
color rojo, azul y verde, se forman imágenes en colores.
La televisión es un importante medio
de comunicación y de gran valor didáctico porque,
como se ha dicho, hacer que un fenómeno o un hecho sea
visible, es ampliar enormemente nuestra capacidad para conocerlo
y comprenderlo.
Las nuevas energías
creadas
Formas tradicionales de energía
Desde los más remotos tiempos,
la producción de energía ha sido uno de los problemas
que han acuciado al hombre. Esta necesidad de energía ha
sido paralela al desarrollo de la actividad humana, y por consiguiente, el progreso de una
comunidad está en relación directa con la producción
y el consumo de energía.
Desde que el hombre de la Prehistoria aprendió
a utilizar el fuego, obtuvo una fuente de energía que le
dio luz y calor. Posteriormente, y durante muchos milenios, la
rueda hidráulica y el molino de viento fueron las únicas
fuentes de energía mecánica que logró crear.
La rueda hidráulica, montada sobre un río, trasmitía
su movimiento de rotación a un eje y a grandes “muelas”
de piedra que molían el grano. El molino de viento utilizaba
la fuerza del viento para mover sus aspas y girar el eje y las
ruedas.
A partir del siglo XIX, después
del descubrimiento de la máquina de vapor, la turbina y
la electricidad, las fuentes de energía se desarrollaron
enormemente, permitieron la utilización de los combustibles fósiles
(carbón y petróleo).
En el siglo XX, al viento y el agua, y a
los combustibles fósiles, se le han agregado, experimentando
con ellas, nuevas fuentes de energía, como la energía
nuclear, la radiación solar y el aprovechamiento del hidrógeno.
Combustibles fósiles
El carbón, el petróleo
y el gas natural (metano) son llamados combustibles fósiles
por haberse formado con los restos de los grandes bosques en las
profundidades de la tierra, hace millones de años. Estos
combustibles han venido a ocupar el lugar de la madera y su proceso
de formación se hizo muy lentamente. Inglaterra, con grandes
yacimientos de carbón y escasez de madera para la combustión,
fue la primera en usar el carbón y ese cambio facilitó,
posteriormente, su desarrollo industrial.
El carbón se ha usado y se usa para
generar energía mecánica en las máquinas
a vapor, ferrocarriles y barcos, para generar energía eléctrica
en las grandes usinas termoeléctricas y para uso doméstico,
en cocinas y calefacción.
El gas de hulla es una mezcla de hidrocarburos
gaseosos que se obtiene por destilación del carbón.
Este gas ha tenido mucho uso antes de la electricidad; ha servido
para el alumbrado público y privado, como combustible a
domicilio en las cocinas y como calefactor.
El petróleo es el principal
combustible que se haya creado por la ciencia y tecnologia para
generar energía mecánica y eléctrica, para
autos, aviones, ferrocarriles, barcos, alumbrado y calefacción.
Su consumo ha aumentado en forma que se considera excesiva, si
se tiene en cuenta que sus reservas conocidas no son inagotables.
El consumo mundial se evalúa en un millón de barriles
por hora. Se dice que estamos dilapidando el capital considerado
como “reliquias de la vida vegetal”, cuya extinción
obligará buscar nuevas
formas de energía.
Energía nuclear – Reactores
El temor al agotamiento de las reservas
de combustibles fósiles y su actual encarecimiento hacen
necesario buscar otras formas de energía.
La energía nuclear ha sido hasta hace poco tiempo sumamente
oneroso, lo que resulta un factor negativo para su utilización.
Actualmente con el aumento progresivo del precio del petróleo
y el temor a su agotamiento, la factibilidad de esta nueva forma
de energía es cada vez más segura.
La energía de los reactores
nucleares es utilizada desde hace años en múltiples
usos y su empleo es proyectado cada vez más en muchos países.
Estados Unidos posee una flota de submarinos atómicos y
el primero de ellos, el “Nautilus” fue botado en el
año 1954. La Unión Soviética posee submarinos
de iguales características y además rompehielos.
El gran desarrollo que se prevé para
la energía nuclear puede tener peligrosas consecuencias.
Los restos radiactivos son un importante factor de contaminación.
Si bien algunos países se depositan en minas profundas
abandonadas o en otros lugares alejados, esto no constituye una
solución definitiva. Han sucedido, además, accidentes
peligrosos con pérdidas de gases o de agua intensamente
radiactiva que, en el futuro, si se multiplica el número
de reactores, podrían aumentar considerablemente.
Otras formas de
energía creadas
La búsqueda de la tecnologia de nuevas formas de energía ha llevado
a considerar el uso del hidrógeno como combustible y también
el aprovechamiento de la energía solar y del viento.
Energía eólica
La energía eólica ha sido
aprovechada desde épocas muy antiguas, a través
de los molinos de viento, para producir energía mecánica
en pequeña escala. Modernamente se proyecta su aprovechamiento
en la producción de energía eléctrica en
gran escala. Actualmente se propone instalar, en forma experimental,
en el norte de Alemania una torre de 90 metros de altura, en cuyo
extremo se instalará un rotor de 100 metros de diámetro,
que aprovechará los vientos existentes. El éxito
de la experiencia provocaría la instalación de una
serie de torres en hilera, o en doble hilera, con un cálculo
de producción de energía a nivel industrial muy
promisorio.
Energía solar
Una nueva forma de obtener energía
será, en el futuro, el aprovechamiento directo de la radiación
solar por medio de “células solares” que generarán
energía eléctrica. Las células solares son
empleadas por constructores de las naves espaciales, especialmente en los satélites
artificiales que orbitan la Tierra. La luz solar es convertida
directamente en electricidad por medio de estas células.
En regiones cálidas se utiliza también el sistema
de las células solares para el suministro de agua caliente
a nivel familiar.
El hidrógeno, futuro proveedor de
energía
Se ha considerado recientemente que una
importante solución al problema energético surgirá
con el empleo del hidrógeno como combustible. Las razones
que lo justifican son importantes: existe en cantidades inagotables
en el mar; su poder energético es tres veces superior al
de la nafta; puede conservarse o transportarse a grandes distancias;
su combustión no genera restos que contaminen la atmósfera.
Cualquiera que sea la forma de
descomposición del agua, el hidrógeno es un combustible
que tiene numerosas ventajas como sustituto de los tradicionales
combustibles fósiles y en el campo de la ciencia y tecnologia.
formas de energía.
El problema de las nuevas formas de energía ha provocado
en los grandes países industriales una vasta gama de alternativas
energéticas similares al petróleo. Entre ellas podemos
enumerar: tecnologías para la producción de metano;
tecnologia del hidrógeno; energía
de fisión de uranio y de fusión; energía
geotérmica; energía solar; tecnologías de
la fotosíntesis; tecnologia de los residuos líquidos
y sólidos; energía hidroeléctrica; sistemas
ciclónicos; etc.
Tanto la radio como la televisión
y la energía nuclear son grandes medios de comunicación
y energético, y ejemplos de la búsqueda y el desarrollo
permanente puesta al servicio
de la humanidad.
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