Instrumentos científicos

Viejos objetos para una nueva historia de la ciencia

Instrumentos científicos: resonadores de Helmholtz

Scientific instruments: Antique objects write a new history of science. Scientific instruments are meaningful objects as they offer us a privileged window from which to glean scientific practices. This paper outlines some recent historical work on this subject and discusses the main guidelines of a cataloguing project, now underway at the University of Valencia.

Los instrumentos científicos han suscitado tradicionalmente el interés de todos los que han pretendido entender las características de la actividad científica. Las ricas colecciones de instrumentos astronómicos medievales y renacentistas atrajeron muy pronto la atención de los historiadores, igual que todas las colecciones asociadas a grandes figuras de la historia de la ciencia o a instituciones como la Académie des Sciences de París. Desde la Segunda Guerra Mundial, diversas comisiones internacionales y nacionales han impulsado la creación de catálogos de instrumentos que permitieron elaborar estudios comparados y reconstruir colecciones. Además podemos agregar los conocidos trabajos de autores como Derek J. Solla Price o Maurice Daumas, que abrieron nuevas líneas de investigación en los años sesenta y setenta de este siglo. No obstante, en las últimas décadas, los historiadores de la ciencia han renovado su interés por los instrumentos científicos y los han analizado desde nuevas perspectivas. A partir de las conclusiones de estos recientes trabajos, presentaremos la labor de catalogación de instrumentos científicos de la Universitat de València que, dentro del proyecto de Thesaurus.cat, hemos ido desarrollando desde septiembre de 1999.

Resulta evidente que uno de los primeros problemas con que ha de enfrentarse toda catalogación es la misma definición del objeto estudiado. Tal como ha señalado Debora J. Warner, conservadora de la colección del National Museum of American History, definir lo que se debe entender por “instrumento científico” no es tarea fácil. Esta denominación tan solo llegó a ser ampliamente utilizada durante el siglo XIX, al mismo tiempo que se difundía el término “científico” que popularizó William Whewell. En los siglos XVII y XVIII, los constructores de instrumentos solían diferenciar entre instrumentos matemáticos, ópticos y filosóficos, expresiones que solamente de manera parcial hacen referencia a la noción moderna. A finales del siglo XIX, James Clerk Maxwell recordaba que un objeto se transforma en instrumento científico por el uso, es decir, adquiere esta condición por el hecho de ser utilizado en una investigación científica. Algunos historiadores han diferenciado entre instrumentos pasivos, destinados a la observación y a la medida, e instrumentos activos, cuyo propósito es la creación de nuevos fenómenos en el laboratorio. En la colección de instrumentos de la Universidad de Valencia existen ejemplos tanto de los primeros (termómetros, galvanómetros, colorímetros, balanzas) como de los segundos (tubos de rayos catódicos, electroimanes). Un ejemplo de éstos últimos son los resonadores de Helmholtz, conjunto de diez esferas metálicas diseñadas originalmente por Hermann von Helmholtz para probar su teoría física sobre las notas musicales que defendió a mediados del siglo XIX.

«La reproducción de experimentos clásicos puede servir para discutir, desde nuevos planteamientos, el significado de los experimentos cientÍficos y para analizar los procesos»

También se pueden diferenciar diferentes tipos de instrumentos en función de los públicos a los que van dirigidos. Estos públicos pueden ser otros científicos, de una misma disciplina o de otras, o grupos externos a la comunidad científica, los cuales incluyen desde los estudiantes de diferentes cursos científicos hasta todos los posibles destinatarios de las obras de divulgación científica o los industriales interesados en las aplicaciones tecnológicas. Todo esto permite diferenciar entre instrumentos destinados a la investigación, a la docencia o a los usos industriales. En realidad, un mismo instrumento puede pasar de un contexto a otro y servir de esta manera de “mediador” –según la expresión de Norton Wise– entre ciencia e industria o entre diferentes disciplinas científicas. Este ha sido el caso de los resonadores de Helmholtz mencionados anteriormente, que han pasado de los laboratorios de acústica al mundo de la industria del sonido, donde se aprovechan como aislantes. De la misma manera, el polarímetro, del cual existen diferentes tipos en la colección de la Universitat de València, ha sido un instrumento utilizado tanto en la investigación como en el control de calidad industrial del azúcar, por lo que una de sus variantes se conoce habitualmente como “sacarímetro”.

Buena parte de los estudios históricos recientes sobre instrumentos están destinados al análisis de su papel en las prácticas experimentales desarrolladas en los laboratorios. Los instrumentos producen registros numéricos o gráficos que adquieren su significado dentro de lo que Hans Rheinberger ha denominado “sistemas experimentales”. Por eso, toda catalogación de instrumentos científicos ha de tener en cuenta también la documentación asociada que permita ubicar los instrumentos en los diferentes “sistemas experimentales” en que se integraron. Ahora bien, para que los instrumentos puedan producir datos que sirvan como base de las explicaciones científicas, resulta necesario que las comunidades científicas los acepten como un medio seguro para realizar investigaciones. Muchos trabajos publicados en las últimas décadas han sido dedicados a mostrar que este proceso de aceptación es mucho más complejo de lo que se había pensado tradicionalmente. Parte de la dificultad de este estudio está en que los instrumentos se presentan en los artículos científicos como herramientas no problemáticas que permiten mejorar la investigación de la naturaleza, sin hacer explícitas todas las suposiciones teóricas que son asumidas en su uso. Algunos historiadores, como Simon Schaffer, denominan “transparencia” la cualidad que adquieren los instrumentos cuando son aceptados como seguros transmisores de información sobre la naturaleza. Otros autores, como Trevor Pinch, han preferido recorrer a una versión ampliada del concepto de “caja negra” para referirse a esta característica. Con esta expresión se suele hacer referencia habitualmente a los instrumentos que realizan ciertas funciones, como la toma de datos empíricos, sin que se conozca exactamente el modo de funcionamiento interno. Actualmente, los historiadores han ampliado esta noción para incluir en ella no solamente objetos materiales, sino también otros conceptos teóricos que también se pueden transformar en cajas negras. Cuando ocurre esto, los instrumentos y los conceptos científicos adquieren bastante confianza para ser utilizados por las comunidades científicas sin necesidad de entender totalmente su funcionamiento o significado.

Instrumentos científicos: bobina de Ruhmkorff

Bobina de Ruhmkorff, un instrumento que aplica los principios de la inducción para generar chispas eléctricas muy espectaculares (Departamento de Física Aplicada de la Universitat de València, años centrales del siglo XX).

Durante las grandes controversias científicas, como las que se desarrollan durante las revoluciones científicas, estos consensos se rompen y algunos instrumentos científicos se ponen en duda, de manera que muchas de las ideas asumidas que permitían usarlos se hacen explícitas y son discutidas por las comunidades científicas. Desde este punto de vista, resultan muy interesantes periodos como por ejemplo el denominado “revolución química” de finales del siglo XVIII para aclarar el proceso que condujo a transformar en “cajas negras” instrumentos tan importantes como el calorímetro.

Desde este punto de vista, instrumentos científicos como los que forman parte de la colección de la Universidad de Valencia permiten “abrir las cajas negras” de muchos instrumentos actuales, y, de esta manera, ofrecen nuevas posibilidades para renovar la enseñanza de las ciencias. La forma de los instrumentos antiguos hace explícita la teoría sobre la que se basa su uso. Muchos de ellos son auténticos “théorèmes réifiés”, como señalaba el filósofo Gaston Bachelard, ideas transformadas en objetos de lata, vidrio o madera. Por eso, resulta mucho más sencillo aprender la base teórica de la colorimetría a través de un colorímetro de finales del siglo XIX que mediante un sofisticado instrumento actual. Además, si estos instrumentos son reintegrados al marco histórico en que nacieron, los estudiantes pueden reflexionar sobre los mecanismos que los convierten en herramientas aceptadas para la obtención de datos seguros y reproductibles.

«Los instrumentos cientÍficos se pueden analizar desde múltiples perspectivas que permiten convertirlos en nexos entre diferentes disciplinas»

La reproductividad de los experimentos es otro de los problemas que interesan a los historiadores actuales. Diversos estudios han mostrado que la reproducción de ciertas experiencias solamente se puede realizar después de adquirir lo que Michel Polanyi denominaba tacit knowledge, un conocimiento práctico e implícito en muchos trabajos experimentales que resulta difícil de transmitir mediante el texto impreso, por lo que generalmente se adquiere a través de la tarea cotidiana en los laboratorios. Estas habilidades prácticas son las que han provocado, en general, el fracaso de la reproducción de ciertos experimentos clásicos, junto con la misma dificultad de obtención de los materiales necesarios. Hace ocho años, en un seminario realizado en París, en el que participaban diversos especialistas, resultó imposible reproducir el conocido experimento de Coulomb con una balanza de torsión que sirvió para establecer las leyes de la electrostática. Sin embargo, en otros casos, estas reproducciones han permitido introducir nuevas pruebas a la larga discusión sobre el carácter real o imaginario de los experimentos realizados por autores como Galileo. Estas reproducciones de experiencias clásicas son una buena herramienta para la enseñanza de las ciencias, aunque han de estar debidamente situados en el contexto histórico en que surgieron. De esta manera, además de propiciar el aprendizaje de ciertas habilidades relacionadas con el trabajo experimental, la reproducción de experimentos clásicos puede servir para discutir, desde nuevos planteamientos, el significado de los experimentos científicos y analizar los procesos que conducen a consensos sobre las explicaciones y los datos que puede aceptar una comunidad científica.

Los instrumentos científicos y la documentación que se les asocia (libros de instrucciones, catálogos comerciales, etc.) son también fuentes extraordinarias para reconstruir las biografías de sus constructores y analizar el comercio de estos objetos. Aunque en los primeros momentos los constructores eran artesanos dedicados a producir objetos de vidrio o metal, no necesariamente de uso científico, la consolidación del comercio de instrumentos durante el siglo XVIII y, especialmente, el desarrollo de la big science en este siglo, condujo a la especialización y a la aparición de importantes industrias que ganaron prestigio en la fabricación de ciertos instrumentos. Este es el caso de la casa Sartorius, fundada en 1870 en Gotinga por Florenz Sartorius y especializada en la fabricación de balanzas de precisión. Otra prueba de la importancia de estos constructores de instrumentos es la asociación de sus nombres con algunos instrumentos populares. Es el caso de las bobinas de Ruhmkorff, instrumentos utilizados en electromagnetismo que diseñó el constructor de instrumentos alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff y que presentó en la exposición Universal de París de 1855. También resulta interesante la colección de la Universitat de València para conocer la aparición y el desarrollo de industrias locales que adaptaron ciertos instrumentos científicos y los comercializaron para usos didácticos o de investigación.

Como es lógico, buena parte de los instrumentos de la colección de la Universitat de València se construyeron con fines didácticos. En el futuro, esperamos poder recuperar también algunos documentos, como cuadernos de apuntes de estudiantes o protocolos de prácticas, que permitan analizar los usos de los instrumentos en la enseñanza universitaria. En la colección figura uno de los mas conocidos instrumentos creados durante el siglo XIX para realizar pequeñas experiencias relacionadas con la producción de electricidad estática: la máquina de Wimshurst. La creó el ingeniero inglés James Wimshurst en 1880 y consiste en un disco giratorio de vidrio que está conectado a dos botellas de Leiden, otro instrumento clásico relacionado con la historia de la electricidad. El generador eléctrico de Wimshurst consiguió una gran difusión en los centros educativos incluso sirvió de base para la creación de algunos juegos populares, tal y como se ha producido con otros instrumentos científicos.

Como vemos, los instrumentos científicos se pueden analizar desde múltiples perspectivas que permiten convertirlos en nexos entre diferentes disciplinas. De esta manera, pueden servir para ofrecer una imagen mucho más humana de la actividad científica y actuar como puentes entre las ciencias sociales y las ciencias naturales. También pueden contribuir a la renovación de la enseñanza de las ciencias, tanto gracias en su uso en las aulas como en otros espacios educativos como museos o centros de divulgación científica. Finalmente, los instrumentos forman parte también del patrimonio histórico de la universidad, y ayudan a entender las transformaciones de esta institución a lo largo del tiempo. Gracias a muchos profesores que han sido conscientes de esta importancia, hoy en día disponemos de un punto de partida excelente para establecer un rico museo de historia de la ciencia en nuestra universidad: los cerca de mil instrumentos científicos que se han conservado en despachos, sótanos o, a veces, en casas particulares. Al final de este año se habrá preparado el primer inventario de estas piezas y una página en la red permitirá acceder a las fotografías y a una breve descripción. Esperamos contar próximamente con un catálogo detallado y unos locales adecuados para mostrar los principales instrumentos. Resultaría absurdo menospreciar las ventajas que estos viejos objetos nos ofrecen para comprender mejor la actividad científica.

© Mètode 2000 - 25. Disponible solo en versión digital. Colecciones de la memoria - Primavera 2000

Instituto de Historia de la Ciencia y Documentación “López Piñero”. Universitat de València-CSIC.

Profesor titular del Instituto de Historia de la Medicina y de la Ciencia López Piñero (Universitat de València-CSIC).