LA FUERZA DEL VACÍO

Al hablar de fuerza del vacío, Galileo habría tocado un tema candente. Para Aristóteles, y por tanto para todos los peripatéticos, un vacío aislado y continuo no puede existir, y esto por razones meramente lógicas. “Si el vacío es algo así como un lugar sin cuerpo –escribe Aristóteles- ¿si hubiera vacío, a donde iría un cuerpo colocado en su interior?... ningún objeto puede moverse si hay vacío;… en el vacío los objetos tienen que quedarse en reposo porque no hay ningún lugar al cual ellos puedan ir mejor que otro, en cuanto el vacío no admite diferencias… Porque… lo arriba no difiere de lo abajo; porque no habiendo diferencias en lo que no es nada, no hay ninguna en el vacío que es algo que no existe, una privación de existencia”³⁹.

 En el vacío, según Aristóteles, no habría movimiento. En efecto, se consideraba entonces que el movimiento implica el remplazo de un medio, el aire, por otro, el cuerpo, y que, luego que este ha sido arrojado, el aire desplazado lo retroimpulsa, lo cual no podría ocurrir en el vacío. Además, el cuerpo avanza venciendo la resistencia del medio ambiente, con movimiento tanto más rápido cuanto más enrarecido está aquel; por ello, en el vacío la velocidad debiera de ser enormemente grande. Finalmente, un sólido introducido en agua desplaza un volumen de agua igual al suyo; colocado en el vacío, ¿qué desplazará? ¿A dónde irá a dar el vacío desplazado? ¿Penetrará en el cuerpo? Todo esto es imposible⁴⁰.

Nótese que lo que Aristóteles excluía era un vacío aislado y continuo, mientras que sí admitía la presencia de pequeñísimos vacíos distribuidos en medios rarefactos. Consideraba que esta es la razón por la cual entre más rarefacta esté una sustancia, más rápidamente se mueve hacia arriba; por eso se dirigirían siempre hacia arriba el aire, medio rarefacto, y el fuego, más rarefacto todavía. Por eso mismo, de existir un volumen vacío este se elevaría inmediatamente con máxima velocidad. “Pero –concluía Aristóteles- tal vez es absolutamente imposible que el vacío se mueva: en efecto, el mismo razonamiento que mostró que ningún objeto es capaz de moverse en el vacío comprueba que tampoco el vacío puede hacerlo” ⁴¹.

El argumento más común acerca del horror al vacío lo expresa Galileo mismo en su libro Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla meccanica e i movimenti continui (Discurso y demostración matemática acerca de dos nuevas ciencias referentes a la mecánica y a los movimientos continuos) por boca de Salviati, uno de los imaginarios interlocutores: “Sean dos placas de mármol, metal o vidrio perfectamente planas, pulidas y bruñidas. Si las colocamos horizontalmente una sobre otra, conseguiremos con toda facilidad que la superior resbale… Pero intentemos separarlas manteniéndolas paralelas: hallaremos tal repugnancia a la separación que la superior se levantará y arrastrará consigo la otra, por grave y pesada que sea, manteniéndola levantada indefinidamente. Esto comprueba de modo evidente el horror de la naturaleza a tener que admitir, aun por un brevísimo tiempo, el espacio vacío que quedaría entre ambas láminas antes de que la afluencia del aire lo ocupe⁴².

La carta de Galileo del 6 de agosto no llego a Baliani sino hasta el 23 de octubre: en esos meses hubo una epidemia de peste que pudo ocasionar la demora en el correo. Al día siguiente, Baliani contestó con una larga misiva en la que explicaba que, si bien no le convencía del todo la idea de que la columna de agua llegue a romperse por efecto  de su propio peso como un cable, de todos modos compartía la idea de que pudiera crearse un vacío, aun dudando de que “pueda producirse en tanta cantidad y tan fácilmente”; pues su sentir era que el vacío “no puede crearse sin gran violencia, y que debe de poderse hallar qué tan grande tiene que ser esta violencia que se requiere para que el vacío se produzca” ⁴³.

Ahora bien, razona Baliani, olvidemos por un momento el vacío y pensemos en la fuerza que se requeriría para partir una columna de agua sujeta a gran presión, con objeto de permitir la entrada de aire. “Yo imagino hallarme en el fondo del mar, donde el agua tenga diez mil pies de profundidad; y, de no ser por la necesidad de respirar, creo que podría sostenerme, aun sintiéndome más comprimido y apretado por todos lados  de lo que estoy ahora… ; pero, prescindiendo de dicha compresión, no sentiría otra molestia, ni experimentaría el peso del agua mayormente que cuando, sumergiéndome en verano por debajo del agua para bañarme en la mar, tengo diez pies de agua sobre mi cabeza sin que note su peso. Pero si yo no estuviese dentro del agua, que me presiona de todos lados, si no me hallase no digo en el vacío sino en el aire, y que hubiese agua de mi cabeza hacia arriba, entonces sí acusaría su peso, y no podría aguantarlo a menos que tuviera una fuerza adecuada. De modo que, aunque al separar violentamente las partes superiores del agua de las inferiores no quedaría vacío, sino que penetrara aire, de todos modos se requeriría para la separación una fuerza no infinita, sino determinada, y siempre más grande a medida que aumente la profundidad del agua que tengo encima. Así no hay duda de quien se hallara, como se dijo antes, debajo de diez mil pies de agua, estimaría imposible realizar esa separación con cualquier fuerza, de modo de que nunca intentaría hacerlo; sin embargo se ve que no es cierto que sea imposible, sino que el impedimento resulta de que él no disponga de fuerza suficiente”⁴⁴. Y luego de otro razonamiento muy interesante que aquí no viene al caso, pero que referiremos más adelante, regresa a su sifón concluyendo: “Sea como sea,… yo creía que para crear el vacío se requiriese más violencia que la que puede producir el agua en un canal no más largo de 80 pies”.

En efecto, el concepto de Galileo de que una columna de agua pueda romperse en condiciones tan ordinarias era difícilmente admisible por parte de sus contemporáneos. Galileo había repetido en sus Nuevas ciencias el razonamiento, poniéndolo en boca del veneciano Giovanfrancesco Sagrado, otro queridísimo amigo ya difunto que en el diálogo representa al filósofo sensato, a propósito de la máxima altura de succión de una bomba aspirante. Un ejemplar del libro, publicado en 1638, fue enviado desde París por Marin Mersenne a Rene Descartes, que se hallaba en Flandes; y Descartes contestó con una extensa carta, criticando una serie de puntos que no le convencían. Una de sus objeciones era la siguiente: “La observación de que las bombas no aspiran el agua a más de dieciocho codos de altura no debe atribuirse al vacío, sino al material de las bombas, o bien al agua misma que escurre entre la bomba y la tubería en vez de elevarse más arriba” ⁴⁵. Si esa era la opinión de uno de los más grandes científicos de la época, ¿qué podía esperarse de los demás?

Un detalle interesante de la carta de Baliani es el que se refiere a la presión del agua sobre el nadador. Comparando su opinión con la de Herón {ver Paradojas hidrostáticas}, vemos claramente la ventaja del científico que sabía bucear sobre uno que no sabía. Herón tomaba en cuenta tan solo la carga de agua que está encima (fig. 11), olvidando la de abajo y de los costados; mientras que Baliani considera todo.

La cuestión la resolvió definitivamente Pascal en su Traité de l’équilibre des liqueurs (Tratado sobre el equilibrio de los líquidos), publicado póstumamente en 1663; y lo hizo con una sencillez y claridad que le eran típicas, que le permitieron volver diáfana incluso la teología. “El agua empuja hacia arriba a los cuerpos que toca por abajo, hacia abajo a los que toca por arriba y hacia un lado a los que toca del lado opuesto; de donde se concluye fácilmente que cuando un cuerpo está todo sumergido, como el agua lo toca por debajo, por arriba y por todos lados, ella se esfuerza para empujarlo hacia arriba, hacia abajo y hacia todos lados. Pero como su altura es la medida de la fuerza que ella posee en todas estas impulsiones, es muy fácil ver cuál tiene que prevalecer. Porque primero se nota que, teniendo el agua los mismos niveles sobre las caras laterales, las empuja por igual, y por tanto el cuerpo no recibe impulsos hacia ningún lado, como veleta entre dos vientos iguales. Pero como el agua tiene más altura sobre la cara inferior que sobre la superior, claro está que lo empujará más hacia arriba que hacia abajo; y como la diferencia entre dichas alturas de agua es el alto del cuerpo mismo, es fácil entender que ella lo empujará hacia arriba con una fuerza igual al peso de un volumen  de agua equivalente” ⁴⁶.

La famosa “ley de Pascal” que aparece en los tratados de física, ley que afirma la isotropía del estado del estado de presiones engendrado en todo punto de un líquido en reposo por efecto de la gravedad, no es otra cosa sino un corolario de la proposición anterior, cuando se suponga encoger al cuerpo sumergido siempre más hasta reducirlo a un punto.

Imágenes obtenidas de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Marin_Mersenne

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