Boltzmann nació en Viena en 1844, en un mundo de certeza científica y cultural; a pesar de todo ello, hizo caso omiso de muchas de las creencias de sus contemporáneos. Consideraba que el mundo físico era algo que se debía explorar con una mente abierta, él no era un científico estereotipado, era implacablemente lógico y analítico. Durante su trabajo vivía periodos intensamente emotivos, seguidos de terribles depresiones que lo dejaban completamente incapaz de pensar con claridad. Tenía terribles crisis mentales e interrupciones en las que pensaba que el mundo se destruiría; afortunadamente, para la ciencia, estos momentos estaban asociados a algunas de las visiones más profundas de la verdadera naturaleza de nuestro mundo.
Comparable a su devoción por las matemáticas, Boltzmann era un apasionado por la música; fue cautivado por la grandeza y dramatismo de las óperas de Wagner y la cruda emoción de Beethoven. Era un pianista brillante y podía abstraerse durante horas en las obras de sus compositores favoritos, así como en profundas teorías matemáticas. Se dejó guiar por sus emociones, el instinto y también por su creencia en la posibilidad de las matemáticas para descubrir los secretos de la naturaleza. Fueron estos rasgos los que lo llevarían a convertirse en uno de los líderes de una impactante y controvertida nueva teoría, la que describiría la realidad a escalas muy pequeñas, mucho más pequeñas que cualquier cosa que fuera posible observar a simple vista.
Durante sus estudios universitarios, tuvo como maestros a José Petzval, Anrease von Ettinghausen y Joseph Stefan, entre otros. Entre 1867 y 1869 colaboró con Joseph Stefan en las investigaciones que llevaba a cabo sobre la pérdida de energía sufrida por los cuerpos muy calientes. Años después, en 1884, Boltzmann dedujo, a partir de los principios de la termodinámica, la ley empírica de Stefan, formulada en 1879, según la cual la pérdida de energía de un cuerpo radiante es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura superficial, y demostró que ésta sólo se cumplía si el cuerpo radiante era de color negro.
Durante su estancia en la Universidad de Leipzig, entre 1900 y 1901, tuvo como compañero a Wilhelm Ostwald (Premio Nobel de Química en 1909), era uno de los principales rivales intelectuales de Boltzmann, parece ser que las relaciones personales entre ambos se mantenían en unos términos socialmente aceptables. Las disputas científicas que mantenían, sin embargo, eran verbalmente violentas y tremendamente acaloradas y el ánimo de Boltzmann se veía seriamente afectado por ello, hasta el punto de padecer problemas psíquicos graves e intentar suicidarse durante su estancia en Leipzig.
En 1902, después de dejar Ernst Mach la Universidad de Viena en 1901, debido a su mal estado de salud, Boltzmann volvió a esta universidad para ocupar la cátedra de Física Teórica, cargo que ya había ocupado anteriormente, de 1894 a 1900, y que había abandonado debido precisamente a su aversión a Mach, su otro gran opositor científico, titular de la cátedra de Historia y Filosofía de la Ciencia. Además de la cátedra de Física Teórica, ocupó también la de Historia y Filosofía de la Ciencia que había quedado vacante tras la marcha de Mach. Durante la segunda mitad del siglo XIX, un reducido grupo de científicos comenzó a suponer que a escalas más pequeñas el Universo podría actuar de forma muy diferente a la experiencia cotidiana que, si fuera posible ver lo suficientemente cerca, cabría la posibilidad de que el Universo estuviera compuesto de diminutas partículas sólidas en constante movimiento.
Como lo mencionamos en una entrega anterior, Carnot creía que el calor era una especie de sustancia que fluía (como el agua) desde lo caliente a lo frío. Visto en términos de los átomos, el calor de pronto se convertía en un concepto mucho menos misterioso. Boltzmann y otros vieron que si un objeto estaba caliente simplemente significaba que sus átomos se movían más rápidamente. Observar al mundo a través de los átomos resultaba ser una idea inmensamente poderosa, pero esta imagen del Universo tenía en apariencia un problema insuperable. ¿Cómo podrían billones y billones de átomos, incluso en un pequeño volumen de gas, alguna vez ser estudiados? ¿Cómo se podría dar con las ecuaciones matemáticas que describieran todo esto? (Después de todo, los átomos estaban constantemente chocando entre sí, cambiando de dirección y velocidad, además de ser muchos). Parecía un desafío casi imposible de resolver.
Boltzmann intuyó una forma para resolver este problema, pudo ver con más claridad lo que otros físicos no lograron ver, para explicar este nuevo aspecto de la realidad fue necesario abandonar la certeza. En lugar de tratar de entender y medir los movimientos exactos de cada átomo de manera individual, dedujo que podía construir una teoría funcional mediante el uso de las probabilidades de los átomos viajando a cierta velocidad y en ciertas direcciones. Se había transportado al interior de la materia, había imaginado un mundo nuevo, dejando de lado la realidad cotidiana y encontró las matemáticas para describirlo. Sería aquí, en esta escala, que un día se las ingeniaría para descubrir el secreto más profundo de la energía –a pesar de la amplia hostilidad hacia sus teorías–.
Las ideas de Boltzmann fueron muy, pero muy controvertidas. Uno de los aspectos más sorprendentes de esta historia es que muchos de sus contemporáneos vieron sus ideas sobre los átomos con una hostilidad enorme. Hoy en día la existencia de los átomos, la idea de que toda la materia está compuesta de diminutas partículas, es algo que aceptamos sin cuestionamiento, pero en aquel tiempo hubo un notable y eminente rechazo de parte de los físicos. Después de una de las conferencias de Boltzmann sobre la teoría atómica en Viena, el gran físico austríaco Ernest Mach se puso de pie y dijo simplemente: “¡No creo que los átomos existan!”, fue un comentario mordaz. Ese comentario proveniente de un científico tan respetado fue doblemente perjudicial (los trabajos iniciales de Mach se centraron en el estudio de la dinámica de los gases y de los fenómenos ópticos y acústicos, campo en el que estableció las fórmulas para determinar la velocidad del sonido, razón por la cual la unidad de velocidad en aeronáutica lleva su nombre).
Sé parte de la Unidad Académica de Ciencia y Tecnología de la Luz y la Materia (LUMAT). Informes: http://lumat.uaz.edu.mx/; https://www.facebook.com/LUMAT.UAZ; https://twitter.com/LumatUaz.
*Docente Investigador de la Unidad Académica
de Ciencia y Tecnología de la Luz y la Materia. LUMAT.
**Docente Investigadora de la Unidad Académica Preparatoria.
