Un mundo magnético E-Book

Francesc Lloret Pastor

• Herausgeber: Publicacions de la Universitat de València
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Sin Fronteras
• Sprache: Spanisch

Seitenzahl: 241

Veröffentlichungsjahr: 2024

Beschreibung

El magnetismo es, para la mayoría de nosotros, tan fascinante como desconocido. Desde jugar con imanes en la infancia hasta creer que llevar una pulsera magnética es beneficioso para la salud, está presente en nuestras vidas constantemente. Sin embargo, ¿qué sabemos sobre el magnetismo? ¿Son los imanes capaces de curar? ¿Cómo se genera el campo magnético terrestre y por qué es tan importante? ¿Cuándo se espera que ocurra la próxima inversión de los polos magnéticos? ¿Cómo se orienta una bacteria gracias al campo magnético? ¿Cómo son capaces los imanes de proporcionarnos una fotografía del interior de nuestro cuerpo o de almacenar información en un CD? Estas son algunas de las cuestiones que aborda "Un mundo magnético. La omnipresencia de los imanes", un libro de divulgación científica ameno y entretenido que aclara algunos de los aspectos más interesantes sobre una fuerza que lo mueve todo, aunque no seamos conscientes de ello.

Leseprobe

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Francesc Lloret Pastor, 2024

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Producción editorial: Maite Simón

Interior

Diseño y maquetación: Inmaculada Mesa

Corrección: David Lluch

Cubierta

Diseño original: Enric Solbes

Grafismo: Inmaculada Mesa

ISBN: 978-84-1118-373-4 (papel)

ISBN: 978-84-1118-374-1 (ePub)

ISBN: 978-84-1118-375-8 (PDF)

Edición digital

A mi esposa, Isabel,y a mis hijas Isa y Carla

Premis Literaris Ciutat d’Alzira 2023

Esta obra obtuvo el XXIX Premi Europeu de Divulgació Científica Estudi General, instituido por la Universitat de València y el Ayuntamiento de Alzira. Formaban el jurado José Ramón Alonso, Rosa M. Donat, Anabel Forte, Carolina Moreno y Juan Nácher.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

Capítulo 1. HISTORIA DEL MAGNETISMO

LOS IMANES EN LA ANTIGÜEDAD

WILLIAM GILBERT Y LA CIENCIA MODERNA

MESMER Y EL «MAGNETISMO ANIMAL»

EL AUGE DE LA CIENCIA MODERNA

MAGNETISMO MICROSCÓPICO: EL ELECTRÓN, EL IMÁN ELEMENTAL

EL EXPERIMENTO DE STERN-GERLACH

Capítulo 2. GEOMAGNETISMO

EL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE Y LA MAGNETOSFERA

LA HELIOSFERA: EL VIENTO SOLAR Y LA RADIACIÓN CÓSMICA

COMPOSICIÓN DEL CENTRO DE LA TIERRA Y ORIGEN DEL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

OSCILACIONES DEL CAMPO Y LOS POLOS MAGNÉTICOS

INVERSIONES DE LOS POLOS MAGNÉTICOS: PALEOMAGNETISMO

CONSECUENCIA DE LAS INVERSIONES GEOMAGNÉTICAS

LA DRAMÁTICA EXCURSIÓN MAGNÉTICA DE LASCHAMPS

EL CAMPO MAGNÉTICO DEL SOL

LOS CAMPOS MAGNÉTICOS DE LOS PLANETAS DEL SISTEMA SOLAR

EL CAMPO MAGNÉTICO INTERESTELAR

Capítulo 3. MAGNETOBIOLOGÍA

BIOMAGNETISMO Y MAGNETOBIOLOGÍA

BIOMAGNETISMO: MAGNETOENCEFALOGRAMA Y MAGNETOCARDIOGRAMA

MAGNETOBIOLOGÍA: MAGNETORRECEPCIÓN Y MIGRACIONES

ORIENTACIÓN MAGNÉTICA EN BACTERIAS: BACTERIAS MAGNETOTÁCTICAS

MAGNETITA EN CÉLULAS EUCARIOTAS

NEURONAS MAGNETOSENSORAS ENC. ELEGANS

LA ORIENTACIÓN DE LAS PALOMAS MENSAJERAS Y LAS AVES MIGRATORIAS

EL CAMPO MAGNÉTICO EN LA MIGRACIÓN DE LAS AVES

¿MURCIÉLAGOS CON MAGNETOFOTORRECEPTORES?

FOTOMAGNETORRECEPCIÓN EN LOS INSECTOS

MARIPOSAS MONARCA: EL PRODIGIO DE LA CUARTA GENERACIÓN

DEL AIRE AL OCÉANO

LA MIGRACIÓN DE LAS ANGUILAS

¿MAGNETORRECEPCIÓN EN HUMANOS?

Capítulo 4. GRANDES ELECTROIMANES

LA APARICIÓN DE LOS ELECTROIMANES

LA LLEGADA DE LOS SUPERCONDUCTORES

OBSERVANDO EL INTERIOR DEL CUERPO: RMN POR IMÁGENES

IMANES PARA COMPRENDER EL ORIGEN DEL UNIVERSO: EL CERN

UN SOL ARTIFICIAL: LA FUSIÓN NUCLEAR

ITER, LA GRAN ESPERANZA

OTRO PODEROSO IMÁN PARA EL REACTOR SPARC

TRENES QUE VUELAN: EL MAGLEV

UN SUEÑO MUY VIEJO

Capítulo 5. NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS

LA NANOTECNOLOGÍA

NANOCIRUJANOS: NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS CONTRA EL CÁNCER

BIONANORROBOTS: BACTERIAS MAGNETOTERAPÉUTICAS

GRABACIÓN MAGNÉTICA

NANOBITS: MÁS RÁPIDO, MÁS CAPACIDAD, MÁS LIGERO, MÁS PEQUEÑO, MÁS SEGURO, MÁS BARATO, MÁS…

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ÍNDICE Y CRÉDITOS DE LAS IMÁGENES

INTRODUCCIÓN

A todos, con independencia de nuestra edad o formación, nos ha llamado la atención esa misteriosa fuerza invisible que poseen los imanes para interactuar a distancia, para repelerse o atraerse entre sí, incluso para atraer no solo imanes, sino también clavos u otros objetos de hierro sin tocarlos directamente. Aunque se interponga una lámina de plástico o madera entre el imán y el objeto no se interrumpe la atracción, milagrosamente ¡se siguen atrayendo!, y…, para más desconcierto y confusión, si estos objetos se frotan con el imán…, ¡también se vuelven imanes! Como si alguna especie de espíritu o presencia inmaterial contenida en el imán fuera capaz de transferirse a ese otro objeto.

Esta aparente magia que emana el imán ha sido invocada por iluminados, falsos expertos y curanderos de todo tipo para curar o sanar mediante el influjo magnético, atribuyéndole virtudes que de ningún modo posee. Tal comportamiento ante lo desconocido y misterioso parece ser propio de la naturaleza humana.

Como anécdota curiosa, me comentaba un conocido investigador en el campo del magnetismo que coincidió en un viaje en tren con un personaje extrovertido y charlatán que le preguntó a qué se dedicaba. El paciente científico le contestó que se dedicaba al magnetismo, a lo que el charlatán respondió: «Hombre, me alegro de viajar con un colega. ¡Yo también trabajo en un circo!».

Curiosamente, aunque nos encontramos en la era de la alta tecnología, en la que se usan a todas horas imanes, desde que nos levantamos hasta que nos acostamos, el imán sigue siendo un gran desconocido, un prodigio que encierra un secreto. La mayor parte de las personas no han recibido formación alguna sobre esta materia, lo que las hace extremadamente crédulas a todos aquellos infundios sobre los imanes. Hay que admitir que el magnetismo es complejo y que resulta difícil eliminar ese halo misterioso que lo acompaña.

También es cierto que, desde hace años, sobre este tema se está desarrollando y generalizando una pseudociencia, esto es, una serie de teorías o procedimientos que pretenden ser científicos, pero que en realidad no lo son. Se podría pensar que una buena educación y preparación técnica podría salvaguardar contra la pseudociencia; sin embargo, en ocasiones, resulta muy difícil, por no decir imposible, separar la ciencia de la pseudociencia. A diferencia del escepticismo que caracteriza a la ciencia, la pseudociencia se alimenta de credulidad. No requiere demostraciones. Basta con un vocabulario confuso para definir conceptos vagos. La pseudociencia puede llegar a ser muy dañina cuando entra en el campo de la medicina; ya sea por promover falsos diagnósticos o por aplicar remedios contraproducentes. En cualquier caso, siempre puede causar un daño al impedir que el paciente siga el tratamiento médico convencional, el único que podría conseguir sanarlo. El efecto placebo puede, por sugestión, sedar o paliar, pero no curar. En el caso del magnetismo, el peligro surge de las falsas terapias magnéticas que imprudentemente recomiendan ciertos tratamientos magnéticos a personas ingenuas o fanáticas, pero absolutamente ignorantes en la materia, así como de comerciantes sin escrúpulos.

Un ejemplo es la venta de las pulseras magnéticas que empezaron a comercializarse hace unos años. Según su promotor, las milagrosas pulseras reaccionaban positivamente con el campo magnético del cuerpo y proporcionaban equilibrio, fuerza y flexibilidad. Estas pulseras se agotaban nada más llegar a las tiendas y el número de reservas excedía con creces las unidades que salían al mercado. Un negocio tan fructífero hizo que surgieran multitud de competidores que trataban de comerse su parte del pastel. Rápidamente se multiplicaron las marcas de pulseras cuyos nombres incluían sustantivos o adjetivos normalmente en inglés, como equilibrium, balance, powerplus, power, energy, harmony, etc. Todas ellas ofrecían los mismos milagros y, sorprendentemente, contaban con una clientela tan diversa como miembros del gobierno, políticos, artistas famosos, futbolistas, conocidos periodistas y un largo etcétera (González, 2019).

Por la misma época, diferentes empresas empezaron a comercializar imanes terapéuticos. Con un lenguaje pseudocientífico aseguraban que sus productos magnéticos (plantillas, almohadillas, antifaces, fajas para adelgazar, ropa interior para acabar con la impotencia, etc.) podían prevenir, diagnosticar y curar numerosas enfermedades.

Cada vez son más frecuentes los anuncios que promocionan productos no verificados basándose en principios falsos. Entre ellos se podrían incluir todos los dispositivos relacionados con el agua magnética o imanada, es decir, agua que ha estado en presencia de imanes permanentes y ha adquirido virtudes extraordinarias. Para ello se colocan imanes o bien a los lados de la tubería por donde circula el agua o bien en los filtros que se enroscan en el grifo, con lo que el agua se magnetiza y se curan todas las enfermedades imaginables. La podríamos denominar la versión laica del «agua de Lourdes». Les puedo asegurar que ambas obran exactamente los mismos milagros.

Incluso hace poco, en plena crisis de la COVID-19, los «antivacunas» echaron mano del sufrido magnetismo para advertir sobre la peligrosidad de los componentes de las vacunas y convencer a los indecisos de que no se inocularan estos fármacos. Con la inestimable ayuda de las redes sociales, llevaron este mito a su máximo nivel, haciendo circular por internet vídeos de auténticos «brazos magnéticos» que atraían tenedores, cucharas o monedas, que quedaban pegados en el hombro donde se había inyectado la vacuna. Algunos negacionistas han ido más allá asegurando que, con la vacuna, se introduce un «microchip magnético» para controlarnos.

Varias asociaciones de consumidores denuncian constantemente estas estafas y los peligros que conllevan, pero los timadores siempre acaban lucrándose. Desgraciadamente, podríamos seguir escribiendo varios capítulos sobre fraudes y mitos basados en los imanes y en el magnetismo. Lo cierto es que el magnetismo nos acompaña insistente y discretamente a lo largo de nuestra vida, desde el cierre de la puerta de nuestro frigorífico hasta el deporte, la medicina, el coche, las comunicaciones… El disco duro del ordenador, el vídeo, el pendrive, las tarjetas de crédito, los transformadores y generadores, la televisión, los auriculares, el móvil, los equipos de telecomunicaciones y un larguísimo etcétera. Todos estos elementos, tan familiares en las primeras décadas del siglo XXI, están basados en efectos magnéticos cuya influencia en la vida cotidiana es decisiva. Incluso, la propia vida en el planeta está ligada a la existencia de un campo magnético terrestre.

El primer capítulo relata y analiza la historia del magnetismo. Aunque la mayor parte de los avances y las aplicaciones del magnetismo son recientes, la historia ayuda a entender resultado final y la dificultad de conseguirlo.

Dado que la vida en la Tierra es posible gracias a la existencia de una magnetosfera que nos protege de las altas radiaciones cósmicas, en el segundo capítulo se estudia el origen y la evolución del campo magnético terrestre (el geomagnetismo), así como su influencia en el desarrollo de la vida en nuestro planeta. Las temibles inversiones de los polos magnéticos se revisan a la luz de los últimos cambios y anomalías del campo magnético terrestre (el paleomagnetismo). Este capítulo también recoge las recientes investigaciones sobre los campos magnéticos de otros planetas y estrellas, así como su papel en la evolución del universo.

Nuestro propio cuerpo es capaz de crear pequeños campos magnéticos (biomagnetismo). Vivimos y nos desenvolvemos en un mundo magnético, por lo que no es de extrañar que los seres vivos hayan desarrollado capacidades y habilidades para detectarlo y usarlo (magnetobiología). Desde las simples bacterias hasta los animales más complejos biosintetizan nanopartículas magnéticas (biomineralización) que les permiten desarrollar brújulas naturales para detectar el campo magnético y orientarse por él (magnetodetección), y así poder realizar sorprendentes y extraordinarias migraciones, las cuales se recogen y examinan en el capítulo tercero.

El cuarto capítulo está dedicado a los colosales electroimanes superconductores y a algunas de sus aplicaciones en diferentes áreas: la medicina (la resonancia magnética por imágenes), el mundo subatómico (colisionadores de partículas), el sector energético (la fusión nuclear) y el transporte (trenes que levitan magnéticamente, MagLev). Finalmente, el capítulo quinto se dedica al mundo nanoscópico, los nanoimanes o nanopartículas magnéticas y sus implicaciones en medicina (los nanocirujanos) e informática (bits y nanobits).

Podemos decir que la revolución que está experimentando el ámbito tecnológico y que afectará, sin duda, a la vida cultural, política y social del presente siglo, es producto, en gran medida, del desarrollo de la microelectrónica y de la alta tecnología basada en el electromagnetismo. La ciencia del magnetismo se ha vuelto crucial tanto en nuestra tecnología, como medio ideal de almacenamiento de datos en sustratos magnéticos, como en medicina y en cualquier campo de la ciencia (Grande, 2003).

No pretendemos, sin embargo, ser exhaustivos. Se ha seleccionado lo que parecía más relevante o interesante. El objeto fundamental de la presente revisión divulgativa es visualizar el impacto del magnetismo en nuestra vida cotidiana y futura. Se ha tratado de utilizar un lenguaje sencillo y, dentro de lo posible, sin tecnicismos e incluir la mínima cantidad de fórmulas y ecuaciones, pero en todo momento se ha intentado mantener la rigurosidad científica del contenido.

Capítulo 1

HISTORIA DEL MAGNETISMO

LOS IMANES EN LA ANTIGÜEDAD

El magnetismo es un fenómeno conocido desde la más remota antigüedad. En el papiro de Ebers, que data del año 3600 a. C., se explica cómo los egipcios utilizaban la magnetita (ferrita o piedra imán) en preparaciones médicas y como amuleto. Algunos escritos chinos incluso anteriores, aproximadamente del año 4000 a. C., ya mencionan la magnetita bajo el nombre de hierro meteórico. Una leyenda cuenta que Cleopatra, para retrasar el proceso de envejecimiento, dormía con una piedra imán sobre la frente.

No es sorprendente que los filósofos antiguos, al explicar las propiedades insólitas de los imanes, las consideraran divinas. Se les dedicaban versos y se les atribuían centenares de inverosímiles virtudes. Fueron probablemente los griegos quienes primero reflexionaron sobre sus sorprendentes características. Así aparece en los escritos de Tales de Mileto (624546 a. C.). Platón (428-348 a. C.), en su diálogo Ion (o Sobre la Ilíada), escribe:

… la magnetita no solo atrae anillos de hierro, sino que les transfiere un poder similar para atraer otros anillos. De esta manera, se forman cadenas de anillos colgados unos con respecto a otros…

El nombre actual de magnetismo viene de magnes-magnetes, que probablemente proviene a su vez del griego por referencia a Magnesia, zona de Asia central donde abunda el mineral magnetita (un óxido de hierro también llamado ferrita, Fe3O4), que constituye el imán natural o piedra imán. Así al menos lo relatan algunos escritos de Tales de Mileto que corrobora Lucrecio Caro (98-55 a. C.) en su De rerum natura (Sobre la naturaleza de las cosas), en donde relata las curiosas propiedades de una roca negra de las proximidades de la ciudad de Magnesia del Meandro (Carbonell, 2017).

Otro posible origen de la palabra se atribuye a Plinio el Viejo (23-79 d. C.), quien, en uno de sus escritos, cuenta la historia del pastor griego Magnes, que al intentar subir sobre una gran roca negra se dio cuenta de que los clavos de la suela de su calzado y la punta de su cayado se pegaban a la piedra. Cualquier objeto de hierro quedaba pegado en la gran roca. Llevó al pueblo algunos pedazos de piedra y se convirtieron en el juguete de pequeños y mayores. Se las llamó «piedras de Magnes»; de ahí el nombre de magnetita. Esta poética versión es tan válida como la anterior, solo que la primera fue propuesta unos cinco siglos antes y, además, Magnesia del Meandro se halla a unos pocos kilómetros de Mileto, ciudad natal de Tales, por lo que es razonable pensar que el famoso filósofo conocía perfectamente la denominada piedra magnética.

Desde muy antiguo se le han atribuido virtudes curativas. Por ejemplo, el griego Hipócrates (460-370 a. C.) recomendaba:

… si la cavidad uterina no retiene el semen viril, toma plomo y saca de la piedra que atrae el hierro un polvo fino, envuelve todo en tela de lino humedecida con leche de mujer, y luego aplícalo como fomento contra la matriz.

Siendo los griegos un pueblo que se interesaba por la naturaleza, no es de extrañar que surgieran las primeras teorías para explicar las maravillas del magnetismo. La escuela de los filósofos animistas le atribuía un origen divino. Filósofos como Tales, Anaxágoras y otros, todos ellos animistas, creían que la piedra imán poseía un alma (ánima).

Diógenes de Apolonia (460 a. C.), contemporáneo de Anaxágoras, perteneciente a la escuela de los filósofos mecanicistas o atomistas, decía: «… es la humedad del hierro de la que se alimenta la sequedad del imán…».

Esta idea de que los imanes se alimentan de hierro también fue una superstición que duró varios siglos. Tuvieron que pasar unos dos mil años para que Giovanni Battista della Porta (1535-1615), ya en el siglo XVI, mostrara la falsedad de tal idea.

Por la época de Diógenes de Apolonia aparecieron diversas teorías, entre las que destacan, por su sofisticación, aquellas que sostenían que el magnetismo se debía a los «efluvios», unas emanaciones invisibles. Uno de sus pioneros fue Empédocles (494-434 a. C.), y posteriormente Demócrito (470-370 a. C.) y Epicuro (341-270 a. C.). Puesto que los atomistas fueron los fundadores de la teoría atómica, no es de extrañar que imaginaran una exhalación de partículas que salían del imán, rompían el aire y creaban un vacío entre el hierro y el imán que causaba la unión de ambos. Esta teoría perduró varios siglos. En este sentido, Lucrecio Caro escribía:

… debe ser que de esta piedra fluyan muchísimas partículas o una efluencia que, con sus golpes, parta en pedazos todo el aire que se encuentra entre la piedra y el hierro. Cuando este espacio se vacía […] los átomos del hierro caen al vacío, todos unidos, desplazándose así hacia el imán…

Posteriormente, en los escritos de Plutarco (50 d. C.) puede encontrarse la curiosa observación de que «la piedra imán pierde su fuerza si se la restriega con ajo». Curiosamente, esa misma referencia aparece en los escritos de Plinio el Viejo. Esa falsa creencia perdurará durante muchos siglos, como veremos más adelante. Casi doscientos años más tarde, Galeno (130200 d. C.), famoso anatomista y médico, criticaba la teoría de los efluvios indicando que no era creíble «puesto que no explica por qué un anillo unido a un imán atrae a otro anillo», y lo enfatizaba añadiendo: «… he visto cinco piezas de hierro sostenidas magnéticamente, una cadena con solo la primera [pieza] estando en contacto con el imán…».

Durante la Alta Edad Media pasó el tiempo sin más progreso; en esa época solo los monjes sabían leer y escribir y la investigación se limitaba a consideraciones puramente teológicas, al menos la oficial.

En otras latitudes del planeta, el imán reveló muy pronto una gran utilidad práctica: la brújula. Aunque la fecha de esta primera aplicación tecnológica y su lugar de nacimiento siguen siendo objeto de controversia, parece ser que sucedió en China, hace más de 3.000 años. La figura 1.1 muestra un mural conmemorativo de las primeras brújulas chinas. En su parte superior se puede observar el dibujo de la brújula más antigua conocida, a la que se atribuyen unos 2.500 años de antigüedad. Se trata de una superficie de cobre donde reposa una cuchara, la cual gira libremente y se detiene con el mango apuntando hacia el sur.

Parece ser que la brújula fue introducida en Europa durante el siglo XII por Guyot de Provins (entre el 1100 y el 1200 d. C.), quien describe su uso haciendo flotar en agua una aguja imanada sobre paja o corcho (figura 1.2). Estas brújulas con agujas o figuras de peces flotando también aparecen en China y se pueden ver en la parte inferior del mural de la figura 1.1. Los caravaneros, al atravesar el desierto llevaban un camello blanco con una carga imprescindible para el viaje: un recipiente de barro con agua en el que flotaba sobre un corcho una aguja de hierro imantada que indicaba el camino a través de las interminables arenas.

Fig. 1.1. Mural chino en la estación de metro de Jianguomen (Pekín) conmemorando el descubrimiento de la brújula.

Fig. 1.2. Aguja imantada flotando sobre corcho.

El primer tratado europeo importante sobre el magnetismo se debió a Pierre Peregrín de Maricourt. Su Epístola Petri Peregrini de Maricourt ad sygerum de foucaucourt militem de magnete, de 1269, se puede considerar el tratado de física experimental conocido más antiguo. Allí describe sus experimentos con un imán esférico al que llama Terrella, ‘pequeña Tierra’. Peregrín distingue claramente los polos de un imán permanente; observa que el norte y el sur se atraen y que polos iguales se repelen; describe cómo, si se fragmenta un imán, se crean otros polos, y discute la aplicación de la brújula. Asevera, además, que es de los polos magnéticos de la Tierra de donde los polos de la piedra imán reciben sus propiedades.

Cristóbal Colón (1451-1506) utilizó la brújula en su viaje al nuevo mundo, y describió cómo la aguja imantada no marcaba exactamente el norte geográfico (según las estrellas) sino que formaba un ángulo con el meridiano geográfico. Hoy en día ese ángulo se denomina declinación magnética. Aunque el siguiente capítulo se dedica al magnetismo terrestre (geomagnetismo), es interesante avanzar aquí algunos conocimientos recientes sobre este fenómeno. Actualmente, y desde hace unos 780.000 años, nuestro polo sur magnético se encuentra en el hemisferio norte y nuestro norte magnético en el hemisferio sur. Además, los polos magnéticos no coinciden exactamente con los geográficos; estos últimos están definidos por el eje de rotación de la Tierra, tal como se ilustra a la izquierda de la figura 1.3. En este sentido, la aguja de una brújula situada en el punto A apuntaría hacia el polo magnético formando un ángulo (llamado declinación) con la línea que conecta con el norte geográfico. Este ángulo es distinto para cada punto del planeta. Obviamente, en aquellos puntos que se encuentren sobre el meridiano que contiene ambos polos, caso del punto B, el ángulo de declinación es cero. Esta línea o meridiano se denomina línea agónica. En general, los ángulos de declinación aumentan a medida que nos acercamos a los polos, pudiendo llegar al máximo de 180º, como es el caso del punto C. En el ecuador, la declinación varía de 0º hasta unos 30º.

Fig. 1.3.Izquierda: Posición del norte geográfico y el polo sur magnético. Derecha: Brújula con el ángulo de declinación.

Colón, cinco días después de salir de Canarias, escribía en su cuaderno de bitácora: «… al anochecer las agujas nordesteaban mientras que de madrugada noruesteaban algún tanto…». De estas palabras se deduce que Colón en ese día había pasado de una declinación oriental (nordestear) a una occidental (noruestear), para lo cual tuvo que cruzar la «línea agónica».

Otro ángulo de interés es el de «inclinación», debido a que la aguja imantada se sitúa paralela a las líneas del campo magnético terrestre, formando un ángulo respecto a la horizontal del suelo, tal y como se muestra en la parte izquierda de la figura 1.4. La flecha gruesa indica la posición de la aguja de la brújula (tangente a la línea de campo) y la delgada paralela al suelo (horizontal). El ángulo formado se denomina inclinación magnética, y puede ser muy grande en las cercanías a los polos magnéticos o tan pequeño como cero en el ecuador. El ángulo en los puntos exactos de los polos es de 90º, y esta medida es la que se usa para identificar su punto exacto.

Fig. 1.4.Izquierda: Posición de los polos magnéticos y geográficos. Las flechas gruesas están orientadas respecto a las líneas del campo magnético (tal como haría la aguja de una brújula) formando un ángulo con la horizontal del suelo, indicada por flechas delgadas. Derecha: Una de las primeras brújulas para medir el ángulo de inclinación.

En los tiempos de Colón, la explicación más extendida para justificar que la brújula apuntaba al norte era que existía una gran montaña de magnetita en el polo geográfico, inaccesible en aquellos tiempos. Otras explicaciones implicaban a la estrella polar (Polaris), que estaría formada por una gran masa magnética. Con estos modelos no era posible encontrar una explicación a los fenómenos de declinación e inclinación, lo cual era muy preocupante. Conocer la verdadera dirección del meridiano era particularmente necesario, tanto para los cartógrafos como para los fabricantes de relojes solares, en los que la orientación del aparato es esencial para que señalen la hora exacta.

El jesuita Atanasio Kircher (1601-1680), uno de los científicos más importantes de la época barroca, recopiló una serie de datos geográficos y magnéticos enviados desde diversas partes del mundo. Aprovechando los viajes que los misioneros jesuitas hacían a las Indias Occidentales y Orientales, así como a los colegios que los jesuitas tenían en Europa, Kircher les pidió que hicieran observaciones tanto de la declinación como de la inclinación magnética por todo el océano. A partir de estos datos construyó las primeras tablas sobre estos ángulos de la mayor parte del hemisferio norte. Kircher concluía:

La realidad de la declinación –o variación, como la denominaban entonces– es cierta y está fuera de toda falsedad o duda…

De todo lo cual concluyo que en todo el hemisferio boreal existe una distribución de la inclinación magnética según la latitud […] si esta distribución existe también pasado el ecuador, se ignora, ya que no sé de nadie que lo haya probado…

WILLIAM GILBERT Y LA CIENCIA MODERNA

Lo que podríamos llamar la etapa precientífica del magnetismo termina con la aparición de la imponente figura de William Gilbert de Colchester (1544-1603), considerado el verdadero fundador de la ciencia del magnetismo. Gilbert nació en 1544, un año después de la muerte de Copérnico (1473-1543) y veinte años antes que Galileo (1564-1642). La física era su afición y la medicina su profesión. Eminente en ambos campos, fue presidente del Royal College of Physicians y médico personal de la reina Isabel. Gilbert se sirvió de su condición aventajada en la corte para emplear su tiempo libre en el estudio profundo del magnetismo. Como médico, también creía en las aplicaciones curativas del imán. En una de sus recetas indicaba:

… preparar un polvo fino de la piedra imán, mezclarlo con vinagre y secarlo al sol. Triturarlo de nuevo, pasarlo por una criba muy tupida y guardarlo para su uso… Este polvo debe administrarse en los casos de hígado dilatado o muy húmedo, así como en caso del bazo aumentado. Devuelve salud y belleza a algunas muchachas que padecen de palidez o tienen mal color de la cara, puesto que seca mucho y astringe, sin causar daño.

Su gran obra, De magnete, magnetisque corporibus et de magno magnete tellurae, physiologia nova, plurimis argumentis et experimentis demonstrata (Del imán, de los cuerpos magnéticos y del gran imán de la Tierra, una nueva fisiología, demostrada por muchos argumentos y experimentos), habitualmente y por fortuna conocida simplemente como De magnete, fue publicada en 1600. Dedicó diecisiete años a su escritura. Allí reunió todo el conocimiento fiable de su tiempo sobre el magnetismo. Puede considerarse como la primera gran obra de la física experimental.

Gilbert fue de los primeros «filósofos naturales» que hizo hincapié en el método experimental y que lo utilizó para ahondar en el conocimiento del magnetismo. Observó que la atracción del imán se concentra en los extremos de la magnetita y que el calor destruye el magnetismo. Rechazó la vieja teoría de los efluvios que creaban un vacío parcial que era responsable de la atracción. Contra ella argumentaba el hecho de que agitar el aire debía llevar tiempo, mientras que las atracciones eran instantáneas si de repente se acercaba un objeto a otro.

Sus experimentos le condujeron a afirmar que la Tierra era, en sí misma, un imán y que este se encontraba en su centro. Dedujo que los polos del imán Tierra se encontraban sobre su eje de rotación, lo cual no podía ser una coincidencia, prediciendo una relación entre el giro de la Tierra y la aparición de los polos.

Hoy sabemos, tal como hemos indicado antes, que los polos geográficos (eje de rotación) y los polos magnéticos no coinciden (figuras 1.3 y 1.4); sin embargo, están lo suficientemente cerca como para aceptar como un gran éxito la deducción de Gilbert. Se tuvo que esperar unos doscientos años para que el físico alemán Karl Friedrich Gauss (1777-1855) mostrara la no coincidencia de estos y unos trescientos para que se encontrase, por primera vez, su ubicación exacta.

El interés de Gilbert por la teoría copernicana no dejaba de estar relacionado con su interés por el magnetismo. Puesto que la Luna, al dar la vuelta a la Tierra, siempre mostraba la misma cara, especuló con que la fuerza entre ambas podría ser magnética y siempre veíamos el polo atraído por la Tierra. De forma similar justificaba la órbita elíptica descrita por nuestro planeta alrededor del Sol. Supuso que el Sol también era un imán y que la mitad del año la fuerza magnética solar repelía a la Tierra, aumentando la distancia entre ambos, mientras que la otra mitad del año, la atraía. Estas teorías eran tan ingeniosas como erróneas.

Quizá, su contribución más importante, entre las muchas que hizo Gilbert, fue que mostró claramente cómo la ciencia podía construirse de manera fructífera mediante la experimentación y cuán vacío e inútil era gran parte del trabajo publicado hasta ese momento por autores que simplemente creyeron lo que otros autores habían escrito y que no se habían molestado en comprobarlo. En la primera frase del prólogo de De magnete, Gilbert ya deja clara su apuesta por la experimentación:

En el descubrimiento de cosas secretas y en la investigación de las causas ocultas, los experimentos seguros proporcionan y demuestran sólidos argumentos en comparación con probables conjeturas y las opiniones de los especuladores filosóficos de tipo común.

Esta última había sido la actitud de la sociedad medieval, una creencia en la autoridad absoluta ya fuese de la Iglesia o de los escritores de la Antigüedad, cuyo punto fuerte no era precisamente la ciencia. Así, Gilbert escribe:

Nuestra generación ha producido muchos volúmenes sobre causas y maravillas recónditas, abstrusas y ocultas; pero nunca una prueba de un experimento, nunca una demostración se encuentra en ellos. Los escritores solo se ocupan de palabras que involucran un tema de mayor oscuridad; tratan el tema de manera esotérica, milagrosa, abstrusa, recóndita, mística.