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Luz Portilla
Luz Portilla
Lic. en Ciencias de la Comunicación Social
Octubre 22, 2016

Vida y obra de Evangelista Torricelli
Publicado: Octubre 22, 2016

El físico y matemático italiano Evangelista Torricelli nació el 15 de octubre de 1608 en Faenza, parte de los Estados Pontificios. Fue el mayor de tres hijos del trabajador textil Gaspar Torricelli y Caterina Angetti. La familia era muy pobre.

Sus padres notaron sus grandes aptitudes y, sin recursos para darle una educación adecuada, lo enviaron con su tío Jacobo Torricelli, un fraile que le enseñó humanidades y lo inscribió en un colegio jesuita.

A los 18 años murió su padre y fue enviado al Colegio Romano para estudiar matemáticas y filosofía con el monje Benedetto Castelli, uno de los primeros discípulos de Galileo.

Al ver el talento del joven, lo llevó a la Universidad de Sapienza, también en Roma, a donde se mudaron su madre y hermanos menores para acompañarlo.

Torricelli se convirtió en secretario de Castelli, quien había sido llamado por Urbano VII para enseñar matemáticas. Lo ayudó durante seis años y aprendió matemáticas, mecánica, hidráulica y astronomía.

Cuando Torricelli tenía 24 años, Galileo Galilei le escribió a Castelli. Su joven secretario le respondió para explicarle que estaba fuera de Roma. Era ambicioso y admiraba enormemente al sabio de Pisa, así que aprovechó para informarle de su propio trabajo matemático.

Le explicó que había leído los textos clásicos y a matemáticos contemporáneos como Brahe, Kepler y Longomontanus, que creía en la teoría de Copérnico de que la Tierra gira alrededor del Sol y que había estudiado el Diálogo Concerniente a los dos Sistemas Principales del Mundo: el de Ptolomeo y el de Copérnico que Galileo había publicado seis meses antes.

La carta dejaba en claro que Torricelli estaba fascinado por la astronomía y era firme partidario de Galileo. Sin embargo, la Inquisición prohibió la venta del libro y ordenó que el autor compareciera en Roma.

Después del juicio a Galileo al año siguiente, 1633, Torricelli pensó que su interés por Copérnico era peligroso y cambió su atención a áreas matemáticas menos controversiales.

Durante los siguientes nueve años sirvió como secretario de Giovanni Ciampoli, un amigo de Galileo que fue gobernador de varias ciudades.

La lectura de la obra de Galileo Discursos y Demostraciones Matemáticas Concernientes a las Dos Nuevas Ciencias, le inspiró algunos desarrollos de los principios mecánicos del movimiento parabólico de proyectiles y empezó a escribir su Obra Geométrica.

Cuando le pidió su opinión a Castelli, este quedó tan impresionado que se puso en contacto con Galileo para mostrarle el trabajo de su pupilo y solicitarle que lo acogiera como asistente.

La partida de Torricelli se retrasó debido a la muerte de su madre. Después se trasladó a Florencia, donde el anciano Galileo vivía vigilado por los oficiales de la Inquisición, acompañado por otro asistente, Vicenzo Vivani.

Galileo quedó ciego durante sus últimos años, pero terminó el libro que resume el trabajo de toda su vida, Discursos, completado por sus discípulos Vivani y Torricelli. El manuscrito fue sacado clandestinamente de Italia y publicado en Holanda en 1642.

Tras la muerte de Galileo, Fernando II de Toscana nombró a Evangelista Torricelli filósofo y matemático del gran duque y profesor de matemáticas en la Academia Florentina. Vivió en el palacio ducal de Florencia.

Los filósofos griegos consideraban que el vacío significaba “falto de contenido”, un obstáculo para entender sus principios básicos. La ciencia premoderna afirmaba que la naturaleza aborrecía el vacío, haciendo del horror vacui un principio absoluto. Este concepto, formulado por Aristóteles, seguía vigente en el siglo XVII.

El uso de bombas de vacío para extraer agua es muy antiguo, desde la época de los romanos. Su funcionamiento se explicó durante siglos con la idea de que la naturaleza aborrecía el vacío.

La experiencia planteó un problema, difícil de explicar: ¿Por qué los plomeros venecianos del siglo XVII no podían bombear agua a más de 10 m, por más que mejoraran sus bombas?

Galileo lo mencionó en su Discurso y en 1640 Gasparo Berti realizó un experimento espectacular. Fijó a la fachada de su casa un tubo de plomo de 11 m lleno de agua, sellado arriba con una tapa de cobre y con su parte inferior cerrada provisionalmente, colgando sobre una cubeta con agua.

Al abrir la parte inferior, el agua comenzó a bajar y se detuvo cuando alcanzó los 10 m, la misma altura que limitaba las bombas. Algo estaba claro, no era la imperfección de estas lo que acotaba su uso.

El viejo modelo entró en crisis. Los que negaban el vacío tenían que explicar qué llenaba el espacio entre el agua y la tapa de cobre; los defensores de su existencia debían responder qué era entonces lo que sostenía la columna de agua.

Cuatro años después, por sugerencia del finado Galileo, Torricelli sustituyó el agua por mercurio y usó un tubo más corto, en el experimento que le dio fama universal.

Llenó un tubo de vidrio de un metro de largo, cerrado en la parte superior y abierto en la inferior, el cual invirtió sobre un plato. Comprobó que el mercurio no se escapaba y observó que en el espacio encima del metal se creaba el vacío.

Una vez invertido el tubo sobre el plato, el líquido comenzaba a descender y luego se detenía. La altura del mercurio era de unos 76 cm, independientemente de la forma u orientación del tubo.

Había una fuerza que le impedía descender más, mientras que en entre la columna y la parte cerrada del tubo se hacía el vacío, contraviniendo la hipótesis de Aristóteles de que la materia era compacta, continua y no toleraba ningún vacío.

Esa fuerza, que equilibraba el peso de la columna de mercurio de 76 cm, era la presión atmosférica. La presión del aire consigue empujar al mercurio hasta una altura de 760 mm; al agua, mucho más ligera, unos 10 m.

Una columna de agua de 10 m pesa lo mismo que una de mercurio de 760 mm y lo mismo que una columna de aire tan alta como la atmósfera terrestre. Lo que empuja al agua o al mercurio no es la succión del vacío, sino la presión del aire.

Evangelista Torricelli concluyó que las variaciones en la altura de la columna de mercurio de un día a otro se debían a cambios en la presión atmosférica. Iniciaba una nueva era en la investigación científica.

A los 35 años, fue el primero en obtener el vacío, demostrar la existencia de la presión atmosférica y descubrir el principio del barómetro, por el que pasó a la posteridad.

Un barómetro no es más que mercurio dentro de un tubo de vidrio cerrado por arriba y sin aire, que se dobla al final para no tener que poner un plato debajo como en su experimento.

Cuando hay mal clima, baja la presión atmosférica; el aire pesa menos, su empuje es menor y la columna de mercurio desciende. Esta sube cuando hay buen clima. Las oscilaciones son un sensor de los cambios de presión del aire, producidos por las variaciones meteorológicas.

Torricelli enunció que la presión atmosférica, medida al nivel del mar, era igual a la ejercida por una columna de mercurio de 76 cm de altura y que sería menor al aumentar la altitud.

Años más tarde, la unidad de presión torr se nombró en su memoria. Un torr equivale a 1 mm de mercurio y una atmósfera equivale a 760 torrs.

Su explicación no fue inmediatamente aceptada. Presuponía que el aire pesaba, lo cual contradice nuestra experiencia; por ejemplo, vemos cómo el humo sube sin presión alguna.

Torricelli miró lo que todo el mundo había visto, pero pensó lo que nadie había pensado: que vivimos sumergidos en el fondo de un mar de aire y sometidos a la presión barométrica.

Nunca lo publicó; no estaba en la Biblia y la iglesia católica consideraba hereje a quien creía en el vacío. Le escribió a Marin Mersenne, un clérigo menor que nunca descubrió nada pero creía que la causa de la ciencia era la de Dios y se dedicó a difundirla.

El experimento de Torricelli era muy sencillo de reproducir. El físico Blas Pascal francés se interesó, aunque su cuñado Florin-Périer realizó el experimento.

Si la explicación del italiano era correcta, la presión que el aire ejercía en la cumbre de una montaña tendría que ser menor que la existente al pie de la misma.

Florin-Périer repitió el experimento tres veces en un mismo día: al pie de Puy-de-Dôme, a mitad de camino y en la cumbre. Los resultados fueron concluyentes: la columna de mercurio descendía a medida que subía la montaña.

Este crucial experimento no solo respaldaba el nuevo modelo, sino que refutaba el antiguo: si fuera la resistencia al vacío interno lo que sujetaba la columna de mercurio, esta no debería variar.

Los experimentos facilitaron la invención de barómetros, altímetros y manómetros. Surgió la idea de que era posible ascender al espacio utilizando globos con aire caliente o gases ligeros.

Barómetros son los diversos instrumentos que sirven para medir la presión atmosférica, altímetros los que señalan la altitud sobre el nivel del mar y manómetros los que miden la presión de cualquier gas o vapor.

Las mediciones del Puy-de-Dôme vislumbraron una nueva utilidad del barómetro: medir la altura de las montañas. Pero los cambios atmosféricos de humedad y temperatura hacen variar el peso del aire; a una misma altura puede haber diferentes lecturas del barómetro, según el día sea seco o lluvioso.

Esta dificultad planteó un nuevo reto para la ciencia: encontrar una fórmula física para calcular la altura de una montaña con los datos del barómetro, el termómetro y mediciones geométricas.

Transcurrió más de un siglo hasta que Laplace, célebre físico y matemático francés, proporcionó una fórmula precisa para medir alturas con la ayuda del barómetro.

Para ajustar los coeficientes de la fórmula era necesario comparar mediciones barométricas y geométricas de una misma montaña. Cuando el geodasta francés Borda realizó en 1776 la primera medición precisa del Teide, Laplace la aprovechó para ajustar el primer coeficiente de su fórmula.

Evangelista Torricelli se dedicó a la matemática pura, incluyendo cálculos sobre figuras geométricas complejas. Estudió la mecánica de fluidos y la trayectoria de los proyectiles; sus aportaciones a la geometría fueron determinantes en el desarrollo del cálculo integral.

Realizó importantes mejoras al telescopio y el microscopio. Ganó mucho dinero con su destreza y aún se conservan en Florencia numerosas lentes fabricadas por él y grabadas con su nombre.

En 1644 publicó sus trabajos sobre el movimiento bajo el título Obra Geométrica. Tuvo una agria disputa con Roberval, quien lo acusó de plagiar sus soluciones al problema de la cuadratura de la curva cicloide.

Preocupado, Torricelli empezó a reunir su correspondencia con Roberval sobre el tema. Como hombre honesto, necesitaba presentar la verdad al mundo.

Sin embargo, antes de completar la tarea, contrajo la tifoidea y murió pocos días después en Florencia, el 25 de octubre de 1647. Tenía tan solo 39 años y estaba en la cúspide de su carrera. Fue enterrado en San Lorenzo.

Moribundo, confió sus manuscritos y cartas a su amigo Ludovico Serenai; debía entregarlos a alguien que los preparara para su publicación. Benedetto Castelli no pudo; Vicenzo Vivani aceptó, pero tampoco lo hizo.

Gran parte del trabajo del matemático y científico italiano se perdió; han sobrevivido algunas cartas suyas y transcripciones de conferencias que dio en la Academia.

Una era sobre el viento. Fue el primero en dar la explicación científica correcta, que los vientos son producidos por diferencias en la temperatura del aire y, por lo tanto, en su densidad.

Sus trabajos recopilados fueron publicados por los editores Gino Loria y Guiseppe Vassura: tres volúmenes en 1919 y el cuarto en 1944, casi 300 años después de su muerte.

En palabras de Torricelli, vivimos en el fondo de un mar de aire. Sobre nuestras cabezas tenemos aproximadamente una tonelada de aire, ejerciendo una enorme presión.

No lo notamos porque nuestro interior está a esa misma presión. Si el aire de la atmósfera terrestre desapareciera, literalmente explotaríamos.

Como hombre de ciencia, Evangelista Torricelli abrió el camino para conocer la atmósfera en que vivimos y marcó el comienzo de la investigación espacial.

Investigación y guión: Conti González Báez

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