Kontserbazio legeez II: Lehen emaitzak

César Tomé López

XIX. mendean zehar, kontserbazio-legeak aurkikuntzak egiteko bitarteko baliagarriak izatera heldu ziren, bereziki energiaren kontserbazio-legea.

Horrela, 1824an, Nicolas-Léonard-Sadi Carnot ingeniari militarrak kontserbazioaren printzipioa aplikatu zion kalorikoari, ustez lurrun-makinak martxan jartzearen arduradun zena. Kaloriko hura galdaratik irteten zen kanpora, galdarako tenperatura altuagoa zelako, eta hortik ateratzen zen makinaren lana; hain justu, ura goitik behera erortzeak errota mugiarazten duen bezalaxe. Carnoten analisiaren ondorioa garrantzitsua izan zen oso: ezin daiteke egon makina termiko itzulgarria baino eraginkorragoa den makina termikorik. 1837an analisi hura matematikoki adierazi zuen Benoit-Pierre-Émile Clapeyron frantziarrak, baina laster ahanzturan galdu zen.

Bien bitartean, Michael Faraday, William Grove eta beste batzuk indarraren kontserbazioa aztertzen zebiltzan, eta horrek barne hartzen zituen hala elektrizitatea nola magnetismoa.

Aurreko mendean eginiko lana 40ko hamarkadan trinkotu zen zientziaren alor desberdinetatik zetozen hainbat pertsonarengan, guztiek baieztatu zuten, gainera, energiaren kontserbazioaren eta zenbait ondorio interesgarriren «aurkitzaileak» zirela. William Thomsonek (Lord Kelvinek), kasu, Clapeyronen lana garatu zuen, eta hala ondorioztatu zuen tenperatura absolutuaren definizioa.

1847an Thomsonek James Joule entzun zuen bere emaitzei buruzko laburpen bat aurkezten, hain zuzen, emaitza horiek korronte elektriko batek sortutako beroa (Jouleren legea) eta lan mekanikoak sortutakoa neurtzerakoan lortu zituen. Jouleren ondorioa zen naturaren indarrak ez zirela kontserbatzen, baizik eta bata bestea bihurtzen zela kalkulu zehatz baten arabera: bero kopuru jakin batek beti sortuko zuen lan mekaniko kopuru berbera (beroaren baliokide mekanikoa).

Über die Erhaltung der Kraft (1847) lanean, Hermann von Helmholtz fisikari alemaniarrak naturaren printzipio orokor bat iragarri zuen, horretara heldu zen materia zer zen hausnartu ostean: indar zentralen efektuagatik batuta mantentzen ziren atomoen multzo bat. Berdindu egiten zituen, batetik, indar-zentro baten efektupean mugitzen zen partikula baten vis viva aldaketa, eta, bestetik, «indarraren intentsitatearen» aldaketa, azken hori Carl Friedrich Gaussen berreketa-funtzioarekin identifikatzen zuelarik. Helmoltzek lortu zuen erakustea bere indarraren elkar-trukagarritasunaren printzipioarekin bat egiten zutela Joulerenak bezalako emaitza esperimentalek.

1850ean, Rudolf Clausius-ek energiaren kontserbazioaren formarik esplizituena adierazi zuen. Carnoten analisia berregin zuen, baina, kalorikoaren kontserbazioa ordezkatu egin zuen gas perfektuaren «energiaren» kontserbazioarekin, zeina bere makina termikoaren lan-substantziatzat hartzen zuen. Ondoren, matematikoki adierazi zuen, eta horrela ezarri zen termodinamikaren lehen legearen forma. Beranduago, beroa gas-molekulen vis viva gisa aurkeztuko zuen, eta makinak igotako pisua energia-mota baten (zinetikoaren) transformazio moduan (energia potentzialera). XIX. mendeko bigarren erdialdean, energiaren kontserbazioa fisikaren oinarri bihurtuko zen.

Energiaren kontserbazioak, alabaina, ez zuen leku berezirik teoria zinetikoan edo James Clerk Maxwellen mekanika estatistikoan; aitzitik, ardatz zen Ludwig Boltzmannen lanetan, hala mekanikan nola termodinamikan. J. Williard Gibbs-ek termodinamikaren erabilera fisikatik kimikara hedatu zuen, eta, Helmoltzen momentu berean, beste kontserbazio-lege baliagarri batzuk garatu zituen (entalpia, energia askea, etab.).

Fisika-filosofiak energetika deituriko ikuspuntu berri bat hartu zuen horrela eta oinarrian energiaren kontserbazioa agertu zen; William Rankine, Wilhelm Ostwald eta Georg Helm garatu zuten ikuspuntu berri hori. Era berean, Maxwellek bere elektromagnetismoaren teoria berregin zuen energiaren kontserbazioaren testuinguruan, Peter Guthrie Tait eta Kelvin-en A treatise of natural philosophy (1867) lana gidatzat erabilita.

Funtsezko aurrerapauso horiek gorabehera, fisikariek zailtasun handiak izan zituzten energiaren kontserbazioaren baitan leku egokia emateko beroaren nahiz erradiazioaren zenbait fenomenori. Gainera, erradioaktibitateak legea argi eta garbi hausten zuen hasierako une horietan. Egoera ez zen oso itxaropentsua, izan ere, Kelvinek zioen bezala, laino ilun bakan horrek soilik iluntzen zuen fisikaren zeru oskarbia, baina, azkenean, Max Plancken hipotesi kuantikoak eta horretan oinarrituta garatutako teoriak konpondu zuten arazoa, baita, horrekin batera, hainbat zientzialarik esperimentalki frogatutakoak (horien artean zeuden Marie Sklodowska Curie eta Ernest Rutherford), hau da, desintegrazio erradioaktiboan materia eta energia kontserbatzen zirela, eta, era berean, Albert Einsteinek masa eta energia baliokidetzeak (E=mc2).

Egileaz: Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena: Lamia Filali-Mouncef Lazkano

Hizkuntza-begiralea: Gidor Bilbao