La teoría del flogisto – Maravillosamente errónea pero fantásticamente fructífera

Hay un tipo de partidario del ateísmo gnu y/o del cientificismo que adopta una actitud muy blanca y negra respecto a la definición de ciencia y también a la historia de la ciencia. Para esta gente, y hay sorprendentemente muchos de ellos, las teorías o son correctas, y por lo tanto científicas, y ayudan al progreso de la ciencia o son incorrectas, y por lo tanto no son científicas, y obstaculizan ese progreso. Por supuesto, desde el punto de vista del historiador, esta actitud o punto de vista es uno que sólo puede ser visto con incredulidad, ya que nuestro gnu ateo defensor del cientificismo descarta el geocentrismo, la teoría del flogisto y el lamarckismo como falsos y, por lo tanto, para ser arrojados al cubo de la basura de la historia, mientras que aclama a Copérnico, Lavoisier y Darwin como dioses de la ciencia que condujeron fuera del valle de la ignorancia a la luz del sol del pensamiento racional.

Ya he abordado esta situación en más de una ocasión, pero como historiador de la ciencia creo que es una lección que hay que repetir a intervalos regulares. Como es la «Semana Nacional de la Química 2015» de la Sociedad Americana de Química, volveré a examinar la Teoría del Flogisto, cuyo creador, Georg Ernst Stahl, nació el 22 de octubre de 1659 en Ansbach, que está en la Franconia Media, justo al lado de donde vivo.

Stahl tuvo una carrera bastante convencional, estudiando medicina en la Universidad de Jena de 1679 a 1684. En 1687 se convirtió en médico de la corte del duque de Sachen-Weimar y en 1694 fue nombrado profesor de medicina en la recién fundada Universidad de Halle, donde permaneció hasta 1715, cuando se convirtió en médico personal de Friedrich Wilhelm I, rey de Prusia. Stahl, al igual que la mayoría de los químicos de la Edad Moderna, era un médico profesional, y la química sólo existía en el contexto académico como una subdisciplina de la medicina.

Para entender la teoría del flogisto tenemos que retroceder y echar un breve vistazo al desarrollo de la teoría de la materia desde los antiguos griegos. Empédocles introdujo la famosa teoría de los cuatro elementos, Tierra, Agua, Aire y Fuego, en el siglo V a.C. y ésta siguió siendo la teoría básica en Europa hasta la Edad Moderna. En el siglo IX, Abu Mūsā Jābir ibn Hayyān añadió el azufre y el mercurio a los cuatro elementos como principios, más que como sustancias, para explicar las características de los siete metales. En el siglo XVI de nuestra era, Paracelso retomó el Azufre y el Mercurio de al-Jābir añadiendo la Sal como su tria prima para explicar las características de toda la materia. En el siglo XVII, cuando la influencia de Paracelso estaba en su apogeo, muchos alquimistas/químicos adoptaron la teoría de los cinco elementos -Tierra, Agua, Azufre, Mercurio y Sal- dejando de lado el aire y el fuego. Robert Boyle, en su obra The Sceptical Chymist (1661), desechó tanto la teoría griega de los cuatro elementos como la tria prima de Paracelso, avanzando a tientas hacia un concepto más moderno de elemento. Llegamos ahora a los orígenes de la teoría del flogisto.

El alemán Johann Joachim Becher (1635-1682), médico y alquimista, era un gran admirador de Boyle y sus teorías e incluso viajó a Londres para aprender a los pies del maestro.

Al igual que Boyle rechazó tanto la teoría griega de los cuatro elementos como la tria prima de Paracelso, en su Physica Subterranea (1667) sustituyéndolos por una teoría de dos elementos Tierra y Agua con el Aire presente sólo como agente de mezcla de ambos. Sin embargo, básicamente reintrodujo la tria prima de Paracelso en forma de tres tipos diferentes de Tierra.

• terra fluida o Tierra mercurial dando al material las características, fluidez, finura, fugacidad, apariencia metálica
• terra pinguis o Tierra grasa dando al material las características aceitosas, sulfurosa e inflamable
• terra lapidea Tierra vidriosa, dando al material la característica fusibilidad

Stahl retomó el esquema de elementos de Becher concentrándose en su terra pinguis, convirtiéndola en su sustancia central y rebautizándola como flogisto. En su teoría, todas las sustancias inflamables contienen flogisto, que se desprende al arder, cesando la combustión al agotarse el flogisto. La demostración clásica de esto fue la combustión del mercurio, que se convierte en ceniza, en la terminología de Stahl (óxido mercúrico en la nuestra). Si esta ceniza se recalienta con carbón vegetal, el flogisto se restablece (según Stahl) y con él el mercurio. (En nuestra opinión, el carbón vegetal elimina el oxígeno y restablece el mercurio). En una compleja serie de experimentos, Stahl convirtió el ácido sulfúrico en azufre y de nuevo en azufre, explicando los cambios una vez más a través de la eliminación y el retorno del flogisto. Por extensión, Stahl, un excelente químico experimental, fue capaz de explicar, con su teoría del flogisto basada en la experimentación y la observación empírica, lo que hoy conocemos como las reacciones redox y las reacciones ácido-base. La teoría del flogisto de Stahl fue, por tanto, la primera explicación «científica» con base empírica de gran parte de los fundamentos de la química. Es un ejemplo clásico de lo que Thomas Kuhn llamó un paradigma e Imre Lakatos un programa de investigación científica.

Visto en retrospectiva la teoría del flogisto es gloriosa, maravillosa y absolutamente errónea en todos sus aspectos lo que lleva al desprecio con el que la ven nuestros ateos gnu defensores del cientificismo, sin embargo se equivocan al hacerlo. Prefiero el programa de investigación científica de Lakatos al paradigma de Kuhn precisamente porque describe mucho mejor el éxito de la teoría del flogisto. Para Lakatos es irrelevante que una teoría esté bien o mal, lo que importa es su heurística. Un programa de investigación científica que produce nuevos hechos y fenómenos que se ajustan al ámbito descriptivo del programa tiene una heurística positiva. Uno que produce nuevos hechos y fenómenos que no encajan tiene una heurística negativa. Los programas de investigación científica tienen heurística positiva y negativa simultáneamente a lo largo de su existencia, mientras la heurística positiva supere a la negativa el programa sigue siendo aceptado. Este fue exactamente el caso de la teoría del flogisto.

La mayoría de los químicos europeos del siglo XVIII aceptaron y trabajaron en el marco de la teoría del flogisto y produjeron una gran cantidad de nuevos e importantes conocimientos químicos. Los más notables en este sentido son los llamados químicos neumáticos, en su mayoría británicos. Trabajando dentro de la teoría del flogisto, Joseph Black (1728-1799), profesor de medicina en Edimburgo, aisló e identificó el dióxido de carbono, mientras que su estudiante de doctorado Daniel Rutherford (1749-1819) aisló e identificó el nitrógeno. El sueco Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) produjo, identificó y estudió el oxígeno, pero no se le reconoce el mérito porque, aunque fue el primero, tardó en publicar sus resultados y se le adelantó Joseph Priestley (1733-1804), que también había descubierto el oxígeno de forma independiente, etiquetándolo erróneamente como aire desflogístico. Priestley, el mejor químico neumático, aisló e identificó al menos otros ocho gases y sentó las bases para el descubrimiento de la fotosíntesis, quizá su mayor logro.

Henry Cavendish (1731-1810) aisló e identificó el hidrógeno, que durante un tiempo pensó que podía ser flogisto, antes de realizar el descubrimiento más importante en el marco de la teoría del flogisto, la estructura del agua. Mediante una serie de cuidadosos experimentos, Cavendish pudo demostrar que el agua no era un elemento, sino un compuesto formado por dos medidas de flogisto (hidrógeno) con una de aire desflogisticado (oxígeno). Con el mismo nivel de precisión también demostró que el aire normal está formado por cuatro partes de nitrógeno por una de oxígeno, o mejor dicho, no del todo. Constantemente encontraba algo que no podía identificar presente en una centésima parte del volumen de nitrógeno. En el siglo XIX esto sería finalmente identificado como el gas argón.

Todos estos descubrimientos deben ser contados a la heurística positiva de la teoría del flogisto. Lo que pesa en el lado negativo es el hecho de que, al aumentar la precisión de las mediciones en el siglo XVIII, se descubrió que las cenizas, de mercurio por ejemplo, que quedaban al quemarse eran más pesadas que la sustancia original que se quemaba. Esto era preocupante, ya que se suponía que la combustión era la liberación de flogisto. Algunos partidarios de la teoría llegaron a sugerir el flogisto negativo para explicar esta anomalía. Esta sugerencia, que nunca cuajó, es objeto de especial burla hoy en día, algo que me parece un tanto extraño en una época en la que se ha tenido que aceptar la antimateria y ahora se pide que se acepte la materia oscura y la energía oscura para explicar las anomalías conocidas en las teorías actuales.

Históricamente fueron los descubrimientos del oxígeno y de la composición del agua los que dieron a Lavoisier los elementos necesarios para desmantelar la teoría del flogisto y construir su propia teoría competidora, que al final resultaría exitosa y comprometería a la teoría del flogisto al basurero de la historia de la química. Sin embargo, no hay que olvidar que fue precisamente esta teoría la que le proporcionó las herramientas que necesitaba para hacerlo. Como escribí en mi subtítulo, incluso una teoría maravillosamente errónea puede ser fantásticamente fructífera y debe tratarse con respeto cuando se mira en retrospectiva.