Torricelli y el barómetro

Los fontaneros del Gran Duque de Toscana tenían, hacia 1640, un problema que no sabían explicar: una bomba de succión, por buena que fuera, no levantaba el agua más de unos diez metros. A partir de ahí el pistón subía y el agua se quedaba abajo. La explicación en uso era aristotélica y se llamaba horror vacui: la naturaleza aborrece el vacío, y por eso el agua sigue al pistón. Pero un horror no se mide, y el agua se paraba siempre a la misma altura, como si lo que tiraba de ella tuviera un límite de fuerza. Galileo, ya viejo y ciego, dejó anotado el problema; su ayudante Evangelista Torricelli lo resolvió en 1644, dos años después de la muerte del maestro.

El razonamiento de Torricelli fue cambiar el agua por algo más pesado para que el aparato cupiera en una mesa. El mercurio pesa 13,6 veces más que el agua: si el agua se paraba a diez metros, el mercurio debería pararse a unos 76 centímetros. Su amigo Vincenzo Viviani hizo el experimento en 1643: un tubo de vidrio de poco más de un metro, cerrado por un extremo, lleno de mercurio, tapado con el dedo, invertido y sumergido en una cubeta con más mercurio. Al retirar el dedo, el mercurio bajó hasta quedarse a 76 centímetros sobre el nivel de la cubeta, y en lo alto del tubo quedó un espacio sin nada. Era el vacío que no podía existir, y estaba a la vista.

Lo importante no es el vacío, sino la explicación de por qué el mercurio se queda a esa altura, que Torricelli escribió en una carta a Michelangelo Ricci el 11 de junio de 1644 y que es uno de los párrafos más claros de la historia de la física. «Vivimos sumergidos en el fondo de un océano de aire elemental», dice, y ese aire pesa; su peso sobre la superficie del mercurio de la cubeta es lo que sostiene la columna del tubo, y la columna mide exactamente ese peso: una columna de aire de toda la altura de la atmósfera equilibra a una de mercurio de 76 centímetros, o a una de agua de diez metros. El tubo no era un experimento sobre el vacío: era una balanza para pesar la atmósfera. Torricelli vio también que la altura cambiaba un poco de un día a otro, y que esa variación debía de tener que ver con el tiempo: había inventado el barómetro. El nombre se lo puso Boyle en 1665.

Faltaba una prueba que no fuera de gabinete, y la diseñó un hombre enfermo desde París. Blaise Pascal, que había repetido los experimentos de Torricelli en Ruán con tubos de doce metros llenos de vino, razonó que si lo que sostenía el mercurio era el peso del aire de encima, en lo alto de una montaña, con menos aire encima, el mercurio debería bajar. Le pidió a su cuñado Florin Périer, que vivía en Clermont, que lo comprobara en el Puy de Dôme. Périer lo hizo el 19 de septiembre de 1648 con un cuidado que hoy llamaríamos de protocolo: dejó un tubo abajo en el convento de los mínimos, con un fraile vigilándolo, subió con otro los casi mil metros hasta la cima y midió allí varias veces, en sitios distintos de la cumbre, con el tubo en pie y tumbado; el mercurio había bajado más de ocho centímetros. A mitad de bajada medía una altura intermedia, y en el convento el tubo que se había quedado no se había movido. Pascal lo publicó ese mismo año, y a partir de ahí el peso del aire fue un hecho y el horror al vacío, una frase.

El último acto fue un espectáculo. Otto von Guericke, burgomaestre de Magdeburgo, había construido la primera bomba de vacío, y en 1654, ante la Dieta Imperial en Ratisbona, juntó dos semiesferas de cobre de medio metro, extrajo el aire de dentro, y dieciséis caballos, ocho a cada lado, no pudieron separarlas. No había nada dentro que las uniera: era el aire de fuera, el peso del océano de Torricelli, lo que las apretaba. Boyle y Hooke, con una bomba mejor, convirtieron el vacío en instrumento y de él salió la ley de los gases; de la presión atmosférica aprovechada como fuerza salió, sesenta años después, la máquina de Newcomen, la que Watt haría rentable. Y el barómetro, el aparato que empezó como una pregunta de fontaneros, mide hoy la presión en una unidad que lleva el nombre del hombre que supo lo que estaba midiendo: el torr, un milímetro de mercurio.