DIALÉCTICA DE LA NATURALEZA DE LA RADIACIÓN SOLAR

DIALÉCTICA DE LA NATURALEZA DE LA RADIACIÓN SOLAR

Valentín Vásquez

Oaxaca, México
valeitvo@yahoo.com.mx

Introducción

Comprender la naturaleza de la radiación solar (luz) es de trascendental importancia, ya que es la fuente de energía de muchos procesos físicos, químicos y biológicos. Del conocimiento científico de su naturaleza depende la explicación de los procesos en los que participa. La concepción de su naturaleza está condicionada por el contexto histórico de sus autores. Así a fines del siglo XVII y principios del siglo XVIII, cuando la Mecánica era la ciencia más desarrollada, la doctrina que predominó fue la de la naturaleza mecánico-corpuscular formulada por Newton, a tal grado que desplazó durante un siglo a la teoría ondulatoria expuesta por primera vez por Huygens a fines del siglo XVII. Pero el conocimiento científico se mueve gradualmente y a saltos y es así como en 1865, se produce un salto revolucionario con la formulación de la teoría electromagnética de Maxwell, la cual negó a la teoría corpuscular de Newton. El conocimiento siguió moviéndose y es a principios del siglo XX, cuando se da otro salto en el desarrollo del conocimiento acerca de la naturaleza de la luz, con la Mecánica cuántica de Plank y el efecto fotoeléctrico de Einstein, descubrimientos que probaron la naturaleza corpuscular de la luz, con lo que se retorno al punto de partida, pero a un nivel muy superior, ya que la negación no es absoluta, implica la conservación de lo positivo de cada doctrina.

Ante las evidencias experimentales y teóricas, es hasta 1924, cuando De Broglie acepta la naturaleza dual de la luz: onda y partícula.

El desconocimiento de las leyes generales del movimiento de la materia y del pensamiento induce a polémicas estériles que frenan el desarrollo del conocimiento.

A principios del siglo XIX, Hegel ya había expuesto las tres leyes universales expuestas en su Ciencia de la lógica (1812-1816): la ley de la transformación recíproca de la cantidad y la cualidad, la cual establece que en el universo todos los procesos se mueven gradualmente, en un rango conocido como medida, que si se rebasa, se produce un cambio brusco –salto- que genera el relevo de la vieja cualidad por otra nueva. Se trata de una ley general del movimiento; la ley de la contradicción, la cual plantea que en el universo, todos los procesos son contradictorios y es la contradicción la que mueve a los procesos; finalmente, la ley de la negación de la negación, la cual plantea el carácter cíclico del movimiento de los procesos materiales y del pensamiento.

Como lo general está parcialmente en lo particular, por consiguiente, las leyes generales son el fundamento teórico de las ciencias particulares. En este sentido, las leyes universales del movimiento de la materia y del pensamiento descubiertas por Hegel nos orientan para comprender la naturaleza de los problemas particulares que enfrenta la ciencia. Así pues, aplicando las leyes generales descritas, resulta que tanto la teoría corpuscular como la teoría ondulatoria son ciertas, ya que ambas contribuyen al conocimiento de la verdad como lo testimonia el aporte de dichas teorías al conocimiento de la naturaleza de la luz.  Pero si se recurre a la ley de la contradicción, resulta que la luz es de naturaleza contradictoria; es decir, es onda y es partícula a la vez. Específicamente se trata de micro-partículas llamadas fotones que tienen un movimiento ondulatorio con una velocidad de 300,000 kilómetros por segundo. La enorme velocidad con que se mueven los fotones, es natural y lógica, ya que en realidad se trata de “micro-proyectiles” nucleares emitidos o “disparados” por el Sol por la explosión de “bombas” termonucleares de hidrógeno en su interior.

Es evidente, pues, que el conocimiento de las leyes generales del movimiento de la materia y del pensamiento, permiten entender racionalmente los problemas de las ciencias particulares, ya que lo general está parcialmente inmerso en lo particular, por esta razón, constituye su fundamento teórico y nos evita movernos a ciegas en el complejo mundo de la ciencia.

1. Fundamentación teórica

Las leyes generales del movimiento del pensamiento fueron descubiertas por Hegel a principios del siglo XIX y expuestas sistemáticamente en su Ciencia de la lógica (1812-1816). En la  doctrina del ser expone la ley del tránsito recíproco de la cantidad y la cualidad, la cual establece que en el pensamiento todos los procesos se mueven gradualmente –cuantitativamente- en un rango conocido como medida y que si se rebasa se produce un cambio brusco –salto-, con lo que la cantidad se transforma en una nueva cualidad; es decir, la cualidad se mueve cuantitativamente en los límites de la medida, pero que si se rebasa, la vieja cualidad es relevada por una nueva. La ley de la contradicción la plantea en la doctrina de la esencia en polémica con la ley de la identidad de la lógica aristotélica y afirma que en el universo todos los procesos son contradictorios en sí mismos y es la contradicción la que mueve a los procesos materiales y mentales. Finalmente en la doctrina del concepto, expone la tercera ley universal, la negación de la negación; la cual establece que en el universo todos los procesos son cíclicos y que para completar el ciclo el proceso tiene que pasar por dos negaciones, para retornar al punto de partida pero a un nivel superior. Así pues, la ley de la transformación recíproca de los procesos es una ley del movimiento; la ley de la contradicción hace referencia a la “fuerza motriz” del movimiento; y por último, la ley de la negación de la negación explica el carácter cíclico de los procesos. De hecho su obra en su exposición sigue la doble negación: la doctrina de la esencia niega a la doctrina del ser y la doctrina de la esencia es negada por la doctrina del concepto, con lo que se retorna al ser abstracto como punto de partida, pero a un nivel muy superior, como doctrina del concepto. Posteriormente y durante el mismo siglo, las leyes descubiertas por Hegel, fueron confirmadas con los grandes descubrimientos científicos, principalmente el descubrimiento de la célula -1838 y 1839- como unidad anatómica y fisiológica fundamental de todos los seres vivos, partir de la cual se ha desarrollado toda diversidad biológica; la ley de la transformación de la materia y la energía a principios de la década de 40 del siglo XIX y el descubrimiento de la evolución de los organismos vivos, expuesta en 1859 en el Origen de las especies por Darwin. 

Con las leyes descubiertas por Hegel y confirmadas por los descubrimientos descritos, aparece la dialéctica como nueva doctrina filosófica que sirve de fundamento teórico a todas las ciencias particulares, especialmente las ciencias naturales.

2. Historia de las teorías de la naturaleza de la luz

Históricamente la teoría corpuscular de la naturaleza de la luz apareció en la primera mitad del siglo XVII -1638- con Descartes, filósofo, físico y matemático francés. Su obra de Mecánica en la que expone su doctrina de la luz, no fue publicada durante su vida, por temor a la censura de la Iglesia y a las represalias de la Santa Inquisición. Posteriormente, en la segunda mitad del mismo siglo, Newton trabaja acerca de la naturaleza corpuscular de la luz, pero es hasta 1704, cuando publica su tratado de Óptica, en la que se expone su concepción de la luz. Ambos científicos, formulan la naturaleza de la luz en el contexto histórico del Renacimiento de la cultura en general y de las ciencias naturales en particular. Ambos concibieron la naturaleza de la luz, como un flujo de partículas materiales con movimiento mecánico rectilíneo.

Los rasgos que caracterizan a la teoría corpuscular de Descartes-Newton, se presentan en la imagen 1.

Imagen 1. Teoría corpuscular de la luz

La contra-parte de la teoría corpuscular es la teoría ondulatoria propuesta por Huygens en 1698, la cual considera a la luz como un movimiento de ondas a semejanza de cómo el sonido se mueve en el aire –atmósfera-. La teoría del movimiento ondulatorio de la luz, requiere de un medio en el que se muevan las ondas, razón por la cual, Huygens propuso la existencia del éter como sustrato en el que se transportan las ondas de luz.

En la imagen 2 se presentan los rasgos más relevantes de la teoría ondulatoria de Huygens.

Imagen 2. Teoría ondulatoria de Huygens

Dado el prestigio de Newton, adquirido con la publicación en 1687 de su magna obra: Principios matemáticos de la filosofía natural, la teoría ondulatoria de Huygens fue olvidada durante 100 años, hasta que fue rescatada por el físico inglés Young en 1801; pero, el salto más importante en el conocimiento acerca de la naturaleza ondulatoria de la luz, lo dio Clerk Maxwell con su teoría electromagnética de la luz en 1865. La nueva teoría de la luz de Maxwell, recupera  a la vieja teoría ondulatoria de Huygens y la eleva a un nivel muy superior, con una fundamentación matemática muy sólida. Específicamente, concibe  a la luz como un movimiento de ondas electromagnéticas con una velocidad de 300,000 kilómetros por segundo. Al parecer se había llegado a la verdad absoluta acerca de la naturaleza de la luz.

La teoría ondulatoria de Maxwell, se presenta en la imagen 3.

Imagen 3. Teoría electromagnética –ondulatoria- de Maxwell

La teoría corpuscular de Newton pasó a segundo plano, hasta que Max Plank en 1900 la elevó a un peldaño más alto con la Mecánica Cuántica. Esta nueva teoría física establece que la luz se transmite en paquetes de energía llamados cuantos, es decir, la luz se comporta en su movimiento como partícula. Esta hipótesis fue confirmada en 1905 por el trabajo de Einstein conocido como efecto fotoeléctrico, el cual consiste en hacer incidir en un material metálico la luz, interacción que genera el desprendimiento de electrones, proceso físico, que sólo puede ser explicado por la naturaleza corpuscular de la luz. Los nuevos descubrimientos científicos, desembocaron en un nuevo salto revolucionario en el conocimiento de la naturaleza de corpuscular de la luz.

En la imagen 4, se presenta la naturaleza del efecto fotoeléctrico.

Imagen 4. Efecto fotoeléctrico

En la imagen 4 se observa que al incidir la luz, particularmente las radiaciones gama de alta energía sobre un metal -átomos-, se produce la emisión de electrones, proceso que solo puede ser explicado racionalmente si se considera a la luz de naturaleza corpuscular, tal como lo establece la Mecánica Cuántica, nueva rama de la física fundamentada teóricamente por Max Plank en 1900.

Ante las evidencias empíricas y teóricas, finalmente en 1924, De Broglie, fusiona la naturaleza corpuscular y ondulatoria de la luz, para dar origen a la dualidad de la luz; es decir, que la luz se comporta como partícula y como onda. Además, generaliza la dualidad de la luz a otras micro-partículas.

La explicación dada por Einstein al fenómeno físico denominado efecto fotoeléctrico se presenta en la imagen 5.

Imagen 5. Efecto fotoeléctrico y su explicación

Finalmente las características de la naturaleza dual -contradictoria- de la luz, se presentan en la imagen 6.

Imagen 6. Naturaleza dual de la luz de De Broglie

Con la naturaleza contradictoria -dual- de la luz se ha producido la negación de la negación: la Teoría ondulatoria, particularmente la electromagnética de Maxwell, negó la Teoría corpuscular de Descartes-Newton, luego a principios del siglo XX, la Teoría mecánico-corpuscular de Newton-Descartes fue negada por la Mecánica Cuántica y el efecto fotoeléctrico de Einstein, para retornar al punto de partida: naturaleza corpuscular de la luz, pero a un nivel muy superior, fundamentado en la nueva rama de la física: la Mecánica cuántica. Se confirma la naturaleza cíclica del conocimiento científico.

3. Discusión

El desconocimiento de las leyes universales del movimiento de la materia y del pensamiento induce a polémicas estériles, puesto, que si los fenómenos se enfocan para su estudio dialécticamente, resulta que los aspectos contradictorios se transforman recíprocamente y en el terreno del pensamiento, las doctrinas contradictorias se suceden y ambas son válidas. En el caso del presente escrito, es evidente que ambas teorías tanto la corpuscular como la ondulatoria, expuestas por Newton y Huygens, son productos del contexto histórico en la que sus autores las formularon a fines del siglo XVII y principios del siglo XVIII, cuando todo era medido por el rasero de la Mecánica. En esta época la filosofía y la mayoría de las ciencias naturales se movían gradualmente, sin haber logrado dar todavía un salto o cambio cualitativo en su desarrollo. En estas condiciones en las que la única ciencia que había dado el salto cualitativo en su desarrollo, era la Mecánica, cuyas leyes y la Ley de la Gravitación Universal, estaban fundamentadas con la nueva rama de las matemáticas inventada por Newton: el cálculo diferencial e integral; así, la teoría ondulatoria de la luz fue abandonada. La teoría corpuscular de Newton negó a la teoría ondulatoria de Huygens. Solo cien años después, a principios del siglo XIX, la teoría ondulatoria fue rescatada por los experimentos del físico inglés Young y confirmada y fundamentada matemáticamente por el físico escocés Clerk Maxwell en 1865 al formular la teoría electromagnética de la luz. La teoría electromagnética de la luz de Maxwell negó a la teoría corpuscular de Newton. Esta situación no perduró mucho tiempo, ya que en 1900 el físico alemán Max Plank, descubrió que todos los cuerpos emiten radiación en paquetes llamados cuantos. Este descubrimiento fue confirmado por el trabajo de Albert Einstein en 1905, en el que al hacer incidir luz sobre una superficie metálica, se producía el desprendimiento de electrones. Este trabajo reafirmó la naturaleza corpuscular de la luz, pues, solo una partícula que choca con los metales puede generar el desprendimiento de los electrones. Se ha producido la negación de la negación: la teoría ondulatoria fue negada por la teoría corpuscular de Newton; luego ésta es negada por la teoría electromagnética de Maxwell y finalmente la mecánica cuántica de Plank y el efecto fotoeléctrico reafirman la teoría corpuscular, para retornar al punto de partida pero a un nivel muy superior.

Ante las evidencias experimentales y teóricas, es hasta 1924, cuando De Broglie acepta la dualidad de la naturaleza de la luz: onda y partícula.

Así pues, el desarrollo del conocimiento de la luz ha culminado con su naturaleza contradictoria: onda-partícula. Pero no se trata de una contradicción que se suceda temporalmente, es decir, que en su movimiento o propagación se comporte como onda y en su interacción con la materia como corpúsculo, en realidad en todo momento es la unidad contradictoria de partícula y onda. Se trata, pues, de micro-partículas llamadas fotones emitidas por el Sol, que se mueven a 300,000 kilómetros por segundo, ya que son el resultado de explosiones de “bombas” de hidrógeno en el centro del Sol.

El mecanismo que genera la energía solar en el núcleo del Sol, se presenta en la imagen 6.

Imagen 6. Generación de la energía solar

A temperaturas de 15 millones de °C en el núcleo del Sol, los elementos químicos, principalmente el hidrógeno y el helio, se encuentran en estado de plasma, es decir, partículas cargadas eléctricamente, particularmente el hidrógeno, se encuentra en forma de núcleo -protón- cargado positivamente; pero dadas las temperaturas tan elevadas, los núcleos de hidrógeno se mueven a grandes velocidades, de tal forma que se fusionan, para formar helio y liberar energía solar. Específicamente, se observa en la imagen 6, que cada segundo se fusionan 564 millones de toneladas de hidrógeno, para trasformarse en 560 millones de toneladas de helio y 4 millones de toneladas de energía. Esta energía de naturaleza nuclear, es la que mueve a los procesos, físicos, químicos, climáticos y biológicos en nuestro planeta. Se trata de micro-proyectiles nucleares llamados fotones y dado que son producto de explosiones nucleares de "bombas" de hidrógeno en el centro del Sol, se mueven a la velocidad de 300,000 kilómetros por segundo.

4. Conclusiones

Cuando las doctrinas científicas que explican el movimiento de los fenómenos materiales, se enfocan como si los objetos estuvieran aislados y estáticos, carentes de movimiento, se cae en la ley de la identidad aristotélica, la cual rechaza la contradicción; es decir, que una cosa o teoría o es una cosa o es otra pero no puede ser la unidad de ambos aspectos contradictorios. Así sucedió con las teorías corpuscular y ondulatoria, acerca de la naturaleza de la luz, cada una fue negada recíprocamente.

Si el estudio de los objetos materiales y del pensamiento, se enfocan como procesos, es decir, en su movimiento, ambas teorías son válidas en su tiempo, ya que las dos contribuyeron al conocimiento de la verdad. Así lo demostró la historia de la naturaleza de la luz.

La concepción moderna de la naturaleza de la luz es la síntesis unificadora de las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz, pero elevadas a un nivel muy superior.

El conocimiento científico se mueve gradualmente y a saltos, como lo prueban los grandes descubrimientos durante el siglo XIX y XX –electromagnetismo, mecánica cuántica y efecto foto eléctrico- conocimientos científicos que revolucionaron la concepción de la naturaleza de la luz.

Al igual que los procesos materiales del universo, el pensamiento también se mueve por las contradicciones. Fue la confrontación entre los partidarios de la teoría corpuscular y los partidarios de la teoría ondulatoria, la que movió el desarrollo del conocimiento acerca de la naturaleza de la luz.

Como todos los procesos materiales del universo, el conocimiento científico, también se mueve cíclicamente, en este caso particular de la naturaleza de la luz: la teoría corpuscular de Newton negó a la teoría ondulatoria de Huygens, luego la teoría corpuscular de Newton fue negada fundamentalmente por la teoría electromagnética de Maxwell y finalmente ésta última fue negada por la Mecánica cuántica de Plank y el efecto fotoeléctrico de Einstein, para retornar al punto de partida, pero a un nivel muy superior; es decir, se ha producido la negación de la negación, rasgo que identifica a los procesos cíclicos.

Las leyes generales del movimiento de la materia y del pensamiento, particularmente la Ley universal de la contradicción, permite concluir que la naturaleza de la luz es contradictoria: es partícula y es onda. Específicamente se trata de micro-partículas llamadas fotones que se mueven con trayectoria ondulatoria a una velocidad de 300,000 kilómetros por segundo. Esto es natural y lógico, puesto, que en realidad se trata de “micro-proyectiles” nucleares emitidos por el Sol.

5. Bibliografía

Hegel. 1812-1816. Ciencia de la lógica. Traducción Mondolfo Rodolfo (1960). Buenos Aires, Argentina.

Internet.