Instruments científics

Vells objectes per a una nova història de la ciència

Instruments científics: ressonadors 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.

Els instruments científics han suscitat tradicionalment l’interès de tots els qui han pretès comprendre les característiques de l’activitat científica. Les riques col·leccions d’instruments astronòmics medievals i renaixentistes van atraure molt aviat l’atenció dels historiadors, igual com totes les col·leccions associades a grans figures de la història de la ciència o a institucions com ara l’Académie des Sciences de París. Des de la Segona Guerra Mundial, diverses comissions internacionals i nacionals han impulsat la creació de catàlegs d’instruments que permeteren l’elaboració d’estudis comparats i la reconstrucció de col·leccions. A més hi podem afegir els coneguts treballs d’autors com ara Derek J. Solla Price o Maurice Daumas, que van obrir noves línies d’investigació en els anys seixanta i setanta d’aquest segle. Això no obstant, en les darreres dècades, els historiadors de la ciència han renovat el seu interès pels instruments científics i els han analitzat des de noves perspectives. A partir de les conclusions d’aquests treballs recents, presentarem el treball de catalogació d’instruments científics de la Universitat de València que, dins del projecte de Thesaurus.cat, hem anat desenvolupant des del setembre de 1999.

Resulta evident que un dels primers problemes amb què ha d’enfrontar-se tota catalogació és la mateixa definició de l’objecte estudiat. Tal com ha assenyalat Debora J. Warner, conservadora de la col·lecció del National Museum of American History, definir el que s’ha d’entendre per “instrument científic” no és pas una tasca fàcil. Aquesta denominació tan sols va arribar a ser àmpliament utilitzada durant el segle XIX, alhora que es difonia el terme “científic” que va popularitzar William Whewell. En els segles XVII i XVIII, els constructors d’instruments solien diferenciar entre instruments matemàtics, òptics i filosòfics, expressions que solament de manera parcial fan referència a la noció moderna. A finals del segle XIX, James Clerk Maxwell recordava que un objecte es transforma en instrument científic per l’ús, és a dir, adquireix aquesta condició pel fet de ser utilitzat en una investigació científica. Alguns historiadors han diferenciat entre instruments passius, destinats a l’observació i a la mesura, i instruments actius, el propòsit dels quals és la creació de nous fenòmens al laboratori. En la col·lecció d’instruments de la Universitat de València existeixen exemples tant dels primers (termòmetres, galvanòmetres, colorímetres, balances) com dels segons (tubs de raigs catòdics, electroimants) Un exemple d’aquests últims són els ressonadors de Helmholtz, conjunt de deu esferes metàl·liques dissenyades originalment per Hermann vol Helmholtz per a provar la seua teoria física sobre les notes musicals que va defensar a mitjan segle XIX.

«La reproducció d’experiments clàssics pot servir per a discutir, des de nous plantejaments, el significat dels experimentscientífics i analitzar els processos»

També es poden diferenciar diversos tipus d’instruments en funció dels públics a què van dirigits. Aquests públics poden ser altres científics, d’una mateixa disiciplina o d’altres, o grups externs a la comunitat científica, els quals inclouen des dels estudiants dels diversos cursos científics fins tots els possibles destinataris de les obres de divulgació científica o els industrials interessats en les aplicacions tecnològiques. Tot això permet diferenciar entre instruments destinats a la investigació, a la docència o als usos industrials. En realitat, un mateix instrument pot passar d’un context a un altre i servir d’aquesta manera de “mediador” –segons l’expressió de Norton Wise– entre ciència i indústria o entre diferents disciplines científiques. Aquest ha estat el cas dels ressonadors de Helmholtz esmentats adés, que han passat dels laboratoris d’acústica al món de la indústria del so, on es fan servir com a aïllants. De la mateixa manera, el polarímetre, del qual existeixen diversos tipus en la col·lecció de la Universitat de València, ha estat un instrument utilitzat tant en la investigació com en el control de qualitat industrial del sucre, per la qual cosa una de les seues variants es coneix habitualment com “sacarímetre”.

Bona part dels estudis històrics recents sobre instruments estan destinats a l’anàlisi del seu paper en les pràctiques experimentals desenvolupades als laboratoris. Els instruments produeixen registres numèrics o gràfics que adquireixen el seu significat dins del que Hans Rheinberger ha denominat “sistemes experimentals”. Per això, tota catalogació d’instruments científics ha de tenir en compte també la documentació associada que permet ubicar els instruments en els diferents “sistemes experimentals” en què es van integrar. Ara bé, perquè els instruments puguen produir dades que servesquen com a base de les explicacions científiques, resulta necessari que les comunitats científiques els accepten com un mitjà segur per a realitzar investigacions. Molts treballs publicats en les darreres dècades han estat dedicats a mostrar que aquest procés d’acceptació és molt més complex que no s’havia pensat tradicionalment. Part de la dificultat d’aquest estudi està en el fet que els instruments són presentats en els articles científics com a eines no problemàtiques que permeten millorar la investigació de la naturalesa, sense fer explícites totes les suposicions teòriques que són assumides en el seu ús. Alguns historiadors com ara Simon Schaffer denominen “transparència” a la qualitat que adquireixen els instruments quan són acceptats com a segurs transmissors d’informació sobre la naturalesa. Altres autors, com ara Trevor Pinch, s’han estimat més fer servir una versió ampliada del concepte de “caixa negra” per a referir-se a aquesta característica. Amb aquesta expressió se sol fer referència habitualment als instruments que realitzen certes funcions, com ara la presa de dades empíriques, sense que es conega exactament el mode de funcionament intern. Actualment, els historiadors han ampliat aquesta noció per incloure-hi no solament objectes materials, sinó també altres conceptes teòrics que també es poden transformar en caixes negres. Quan ocorre això, els instruments i els conceptes científics aquireixen prou confiança per ser utilitzats per les comunitats científiques sense necessitat d’entendre’n totalment el funcionament o significat.

Instruments científics: bobina de Ruhmkorff

Bobina de Ruhmkorff, un instrument que fa ús dels principis de la inducció per tal de generar espurnes elèctriques molt espectaculars (Departament de Física Aplicada de la Universitat de València, anys centrals del segle XX).

Durant les grans controvèrsies científiques, com ara les que es desenvolupen durant les revolucions científiques, aquests consensos es trenquen i alguns instruments científics es posen en dubte, de manera que moltes de les idees assumides que permetien usar-los es fan explícites i són discutides per les comunitats científiques. Des d’aquest punt de vista, resulten molt interessants períodes com ara la denominada “revolució química” de finals del segle XVIII per aclarir el procés que va conduir a transformar en “caixes negres” instruments tan importants com ara el calorímetre.

Des d’aquest punt de vista, els instruments científics com els que formen part de la col·lecció de la Universitat de València permeten “obrir les caixes negres” de molts instruments actuals, i, d’aquesta manera, ofereixen noves possibilitats per renovar l’ensenyament de les ciències. La forma dels instruments antics fa explícita la teoria sobre la qual es basa el seu ús. Molts d’ells són autèntics “théorèmes réifiés”, com assenyalava el filòsof Gaston Bachelard, idees transformades en objectes de llautó, vidre o fusta. Per això, resulta molt més senzill aprendre la base teòrica de la colorimetria a través d’un colorímetre de finals del segle XIX que mitjançant un sofisticat instrument actual. A més a més, si aquests instruments són reintegrats en el marc històric en què van nàixer, els estudiants poden reflexionar sobre els mecanismes que els converteixen en eines acceptades per a l’obtenció de dades segures i reproduïbles.

«Els instruments científics es poden analitzar des de múltiples perspectives que permeten de convertir-losen nexos entre diverses disciplines»

La reproductibilitat dels experiments és un altre dels problemes que interessen els historiadors actuals. Diversos estudis han mostrat que la reproducció de certes experiències solament es pot realitzar després d’adquirir el que Michel Polanyi denominava “tacit knowledge”, un coneixement pràctic i implícit en moltes tasques experimentals que resulta difícil de transmetre mitjançant el text imprès, per la qual cosa generalment s’adquireix a través de la feina quotidiana als laboratoris. Aquestes habilitats pràctiques són les que han provocat, en general, el fracàs de la reproducció de certs experiments clàssics, juntament amb la mateixa dificultat d’obtenció dels materials necessaris. Fa vuit anys, en un seminari realitzat a París, en què participaven diversos especialistes, va resultar impossible reproduir el conegut experiment de Coulomb amb una balança de torsió que va servir per a establir les lleis de l’electrostàtica. Això no obstant, en altres casos, aquestes reproduccions han permès introduir noves proves a la llarga discussió sobre el caràcter real o imaginari dels experiments realitzats per autors com ara Galileu. Aquestes reproduccions d’experiències clàssiques són una bona eina per a l’ensenyament de les ciències, encara que han d’estar degudament situades en el context històric en què van sorgir. D’aquesta manera, a més de propiciar l’aprenentatge de certes habilitats relacionades amb el treball experimental, la reproducció d’experiments clàssics pot servir per a discutir, des de nous plantejaments, el significat dels experiments científics i analitzar els processos que condueixen a consensos sobre les explicacions i les dades que pot acceptar una comunitat científica.

Els instruments científics i la documentació que s’hi associa (llibres d’instruccions, catàlegs comercials, etc.) són també fonts extraordinàries per reconstruir les biografies dels seus constructors i analitzar el comerç d’aquests objectes. Encara que en els primers moments els constructors eren artesans dedicats a produir objectes de vidre o metall, no necessàriament d’ús científic, la consolidació del comerç d’instruments durant el segle XVIII i, especialment, el desenvolupament de la big science en aquest segle, va conduir a l’especialització i a l’aparició d’importants indústries que van guanyar prestigi en la fabricació de certs instruments. Aquest és el cas de la casa Sartorius, fundada el 1870 a Göttingen per Florenz Sartorius i especialitzada en la fabricació de balances de precisió. Una altra prova de la importància d’aquests constructors d’instruments és l’associació dels seus noms amb alguns instruments populars. És el cas de les bobines de Ruhmkorff, instruments utilitzats en electromagnetisme que va dissenyar el constructor d’instruments alemany Heinrich Daniel Ruhmkorff i presentats en l’exposició Universal de París de 1855. També resulta interessant la col·lecció de la Universitat de València per conèixer l’aparició i el desenvolupament d’indústries locals que adaptaren certs instruments científics i els comercialitzaren per a usos didàctics o d’investigació.

Com és lògic, bona part dels instruments de la col·lecció de la Universitat de València es van construir amb fins didàctics. En el futur, esperem poder recuperar també alguns documents, com ara quaderns d’apunts d’estudiants o protocols de pràctiques, que permeten analitzar els usos dels instruments en l’ensenyament universitari. En la col·lecció figura un dels més coneguts instruments creats durant el segle XIX per realitzar petites experiències relacionades amb la producció d’electricitat estàtica: la màquina de Wimshurst. La va crear l’enginyer anglès James Wimshurst el 1880 i consisteix en un disc giratori de vidre que està connectat a dues botelles de Leiden, un altre instrument clàssic relacionat amb la història de l’electricitat. El generador elèctric de Wimshurst va aconseguir una gran difusió en els centres educatius i fins i tot va servir de base per a la creació d’algunes joguines populars, tal com s’ha esdevingut amb altres instruments científics.

Com veiem, els instruments científics es poden analitzar des de múltiples perspectives que permeten de convertir-los en nexos entre diverses disciplines. D’aquesta manera, poden servir per oferir una imatge molt més humana de l’activitat científica i actuar, d’aquesta manera, com a ponts entre les ciències socials i les ciències naturals. També poden contribuir a la renovació de l’ensenyament de les ciències, tant gràcies al seu ús en les aules com en altres espais educatius com ara museus o centres de divulgació científica. Finalment, els instruments formen part també del patrimoni històric de la universitat, i ajuden a entendre les transformacions d’aquesta institució al llarg del temps. Gràcies a molts professors que han estat conscients d’aquesta importància, avui disposem d’un punt de partida excel·lent per establir un ric museu d’història de la ciència en la nostra universitat: els prop de mil instruments científics que s’han conservat en despatxos, soterranis o, a vegades, en cases particulars. Al final d’aquest any s’haurà enllestit el primer inventari d’aquestes peces i una pàgina en la xarxa permetrà accedir a les fotografies i a una breu descripció. Esperem comptar pròximament amb un catàleg detallat i uns locals adequats per mostrar els principals instruments. Resultaria absurd menysprear els avantatges que aquests vells objectes ens ofereixen per a comprendre millor l’activitat científica.

© Mètode 2000 - 25. Col·leccions de la memòria - Número 25. Primavera 2000

Institut d’Història de la Ciència i Documentació “López Piñero”. Universitat de València-CSIC.

Professor titular de l’Institut d’Història de la Medicina i de la Ciència López Piñero (Universitat de València-CSIC).