Ciencia y Tecnologia 04-23-2008

Desde fines del siglo XIX y las primeras décadas del siglo XX se formularon un conjunto de teorías científicas que pasaron a ejercer una vasta influencia sobre la vida y la convivencia humana. El hombre, al investigar la naturaleza, formula sistemas de ideas, transforma conceptos, da pasos decisivos en la evolución de la ciencia y tecnologia, provocando cambios que son verdaderas revoluciones con repercusión en todos los aspectos de la vida moderna.

La ciencia, que hoy no tiene fronteras, se ha difundido en el mundo cambiando las condiciones socio-económicas de los pueblos, elevando el nivel de vida, la educación, la salud, mejorando los sistemas de producción, los medios de comunicación y transporte, creando nuevas fuentes de energía, fomentando el constante progreso y bienestar de la humanidad. Por todo ello, la ciencia y la tecnologia ha intervenido en el quehacer histórico y su desarrollo está íntimamente vinculado al de la evolución de la humanidad.
Esta relación entre la ciencia y el progreso histórico ha sido estudiada por el filósofo William James quien considera que el contenido humanístico de cualquier materia se encuentra en su estudio histórico. Por esta razón, el estudio de la ciencia debe realizarse “iluminado” por la Historia que proporciona contenido humanístico a la disciplinas científicas.
Al observar el enorme progreso de la ciencia y tecnologia logrado por el hombre, debemos destacar que, en cierto sentido, toda esta labor de avance y conquista se realiza de una manera unilateral ya que no se ha logrado todavía acompañarla de un conveniente desarrollo espiritual o ético capaz de proporcionar al ser humano la sabiduría necesaria para integrar una sociedad libre y justa que elimine la incomprensión, el temor y la violencia.

Principales teorías físicas de la ciencia y tecnologia
Los últimos años del siglo XIX y los primeros del siglo XX fueron fecundos en descubrimientos y en la formulación de teorías que contribuyeron a crear la nueva física.
Pertenecen a este período de la ciencia y tecnologia, entre las más importantes, según un orden cronológico, la teoría de los “Cuanta” de Max Planck, la de la Relatividad de Alberto Einstein y la de la Mecánica ondulatoria de Luis de Broglie.

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 ciencia y 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 de la ciencia y tecnologia.
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 ciencia y tecnologia 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 tecnologia 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 la ciencia y tecnologia, 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 de la ciencia y tecnologia.
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 ciencia y tecnologia de 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 y tecnologia, 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 de la ciencia y tecnologia, 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 l o prueba la ciencia y tecnologia, 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 y parte de la ciencia y tecnologia, (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 de la ciencia y tecnologia, 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 por la ciencia y tecnologia
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 de la ciencia y tecnologia, 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, dentro del campo de la ciencia y tecnologia, y 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 y el de la ciencia y la tecnologia.
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 a la ciencia y tecnología a 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 por la ciencia y tecnologia de 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 por la ciencia y tecnologia
La búsqueda de la ciencia y 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 la ciencia y tecnologia de los 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 de la ciencia y tecnologia, puesta al servicio de la humanidad.