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El hipsómetro del sabio Caldas

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Luis Fernando Múnera López[1]

 

Gracias a un accidente y a la aplicación de su inteligencia, percepción e imaginación, Francisco José de Caldas (Popayán, 1768 – Bogotá, 1816), aislado del mundo científico en su ciudad natal, confirmó un principio físico elemental: La presión de la atmósfera influye en la temperatura de ebullición del agua. Con esta teoría inventó el hipsómetro. Este evento, que se cuenta en pocas palabras, recoge un hecho enriquecedor de la historia de la ciencia en Colombia.

 

El hipsómetro es un instrumento que permite medir la diferencia de presión atmosférica y por tanto la diferencia de alturas entre dos lugares, mediante la diferencia de la temperatura de ebullición del agua.


Lo bonito de este hecho, además de la utilidad del invento, es la manera como la narra, de su puño y letra, el autor del ingenio: “En un pequeño viaje que hice (hacia 1793) al volcán de Puracé, no tuve acontecimiento más feliz que romper un termómetro por la extremidad del tubo”[2]. Suena extraño que un científico remontado en lo alto del páramo y entregado a sus observaciones rompa uno de sus instrumentos, cuya reposición no sería fácil en el Popayán del siglo XVIII, y se declare feliz. Sin embargo, Caldas lo confirma: “Sí, este fue el fruto más precioso de esta expedición porque él fue la causa de que nacieran en mí ideas que de otro modo nunca se habrían producido”.


El sabio decide recuperar su instrumento, usando lo que queda de él. Introduce nuevamente el mercurio en el trozo de tubo de vidrio que le quedó, y entonces “tomo aguas de lluvias con precaución, la hiervo, sumerjo mi termómetro, dejo que evacue todo el mercurio superabundante, le cierro y creo tener el límite superior”. Después “hago venir nieve, le machaco y envuelvo en ella la bola de mi termómetro, señalo el punto en que se detiene”, y obtiene el extremo inferior.


Mediante evidencia directa y algunas lecturas previas, infería que el punto de congelamiento era constante de un lugar a otro y tenía referencias de que la temperatura de ebullición era distinta en ciudades de América y Europa, situadas en latitudes y alturas diferentes, pero carecía de algún análisis que lo justificara.

 

Confirma su duda cuando mide, con su termómetro reconstruido, la temperatura de ebullición del agua en Popayán y la encuentra más alta que en el Puracé. Para su espíritu científico esta información resulta inquietante. Detrás de ella se muestra un hecho tangible pero inexplicado. Y se dedica a analizarlo.


De repente, surge lo que parece ser la respuesta: “Duplico mis esfuerzos, leo los pocos físicos que tengo y comienzo a meditar con seriedad. Un día, revolviendo en mi espíritu todas las ideas expuestas hasta aquí quiero volver sobre mis pasos para aclararlas, y tomo un camino inverso. De repente se me presentan estas verdades: el calor del agua hirviendo es proporcional a la presión atmosférica; la presión atmosférica es proporcional (sic) a la altura sobre el nivel del mar; la presión atmosférica sigue la misma ley que las desviaciones del barómetro, o hablando con propiedad, el barómetro no nos enseña otra cosa que la presión atmosférica; luego, el calor del agua nos indica la presión atmosférica del mismo modo que el barómetro; luego, como él, puede darnos las elevaciones de los lugares. He aquí un método de medir las montañas y las elevaciones de los lugares sin necesidad del barómetro y con tanta seguridad como él. ¿Será éste un verdadero descubrimiento? ¿Habré adivinado en el seno de las tinieblas de Popayán un método que estará hallado y perfeccionado por algún sabio europeo? O por el contrario ¿seré yo el primero a quien se hayan presentado estas ideas?”
El sabio Caldas vuelve a revisar los pocos libros y escritos de que dispone y no encuentra nada que se le parezca. Sus dudas no terminan: “La simplicidad de los principios, la claridad de las ideas me inspiraba, a pesar de estas reflexiones, una grande desconfianza”. Finalmente, afianza su fe en sus descubrimientos y deducciones, termina por aceptar su validez, pero reconoce una dificultad: “debo perfeccionarlas, me decía, debo consultar a la experiencia”.


Decide entonces emprender la investigación, a pesar de sus limitaciones. Tiene su barómetro y consigue prestado un termómetro “exacto, cerrado en Londres”. Posee un dato de gran valor, la lectura confiable de presión atmosférica y temperatura de ebullición al nivel del mar. Propone y calibra un modelo matemático que le permita predecir la relación entre la temperatura de ebullición y la altura barométrica. Empieza a medir sistemáticamente esas dos variables en Popayán y seis localidades vecinas. Más adelante hace lo mismo en el valle del Patía, Pasto y Quito. Los resultados comprueban tanto su teoría como el modelo, con un pequeño margen de error. Con ello, el termómetro queda convertido en hipsómetro.


Cuando Caldas se encuentra en 1801 con el barón Alexander von Humboldt, le explica su teoría y le muestra los resultados de sus experimentos. El sabio alemán los encuentra valederos y le confirma que nadie ha propuesto ideas similares. Caldas declara entonces en su manuscrito: “Desde ese momento entro en posesión de éste, si se puede llamar pequeño descubrimiento”. Y así se lo reconoce la historia de la ciencia.



[1] Miembro correspondiente de la Academia Antioqueña de Historia.

[2] Ensayo de una memoria sobre un nuevo método de medir las montañas por medio del termómetro por Francisco José de Caldas. Manuscrito, 37 páginas. Quito, abril de 1802. Códice que se conserva en la Biblioteca de la Universidad de Antioquia.