Debekatuta dago, legeak zehazten dituen salbuespenetan izan ezik, obra hau edozein eratan berregitea, honen komunikazio publikoa eta moldaketa egitea, aurrez jabetza intelektualaren titularren baimena eskuratzen ez bada. Eskubide horien urraketa jabetza intelektualaren aurkako delitu bezala har daiteke (Kode Penaleko 270 eta hurrengo artikuluak). CEDRO erakundeak (Centro Español de Derechos Reprográficos) (www.cedro.org) babesten ditu aipatutako eskubide horiek.\nEusko Jaurlaritzako Hezkuntza, Unibertsitate eta Ikerketa sailak onetsia (2009-III-24)\nAzalaren diseinua: Iturri Azalaren argazkia: Ion Cazenave Euskararen arduraduna: Andoni Duandikoetxea Maketazioa: Itxaropena S.A. © Luis C. Zaballos Ruiz © EREIN. Donostia 2010 ISBN: 978-84-9746-557-1 L. G.: SS. 1108/10 EREIN Argitaletxea. Tolosa Etorbidea 107 20018 Donostia T 943 218 300 F 943 218 311 e-mail: erein@erein.com www.erein.com Inprimategia: Itxaropena, S. A. Araba Kalea, 45-20800 Zarautz (Gipuzkoa) T 943 835 008 F 943 130 822 e-mail: itxaropena@itxaropena.net\nTEKNOLOGIA ongizate-gizartean Luis C. Zaballos Ruiz\n1 zientziaren eta teknologiaren eragina gizartean ......................11\n1.1.- Sarrera: Alexandriako liburutegia.......................................................11\n1.2.- Zergatik ikasi –jakin– behar dugu zientzia?.....................................13\n1.3.- Noraino helduko gara zientziaren eta teknologiaren eskutik? Rapa Nui-ren historia...........................................................................15\n2 zientziaren eta teknologiaren ezaugarri orokorrak ...............19\n2.1.- Metodo Zientifikoa ...............................................................................19 2.2.- Ikerkuntza purua eta aplikatua ...........................................................22\n2.3.- Ikerkuntza zientifikoaren bitxikeriak.................................................23\n2.3.1.- Txertoak, gaixotasunaren aurkako borrokan mugarri.........23\n2.3.2.- Zer da elektroia: partikula ala uhina? ......................................25\n2.3.3.- Ustekabeko zientzia ....................................................................26\n3 zientziaren eta teknologiaren lorpenik handienak..................29\n3.1.- Sarrera .....................................................................................................29\n3.2.- Atomoaren historia...............................................................................30\n3.2.1.- Daltonen teoria atomikoa..........................................................31\n3.2.2.- Nola zirkulatzen –mugitzen– da korronte elektrikoa gas batean zehar?................................................................................33 5\n3.2.3.- Thomsonen eredua......................................................................35 Thomsonen ereduaren akatsak .............................................................36\n3.2.4.- Rutherford-en eredua .................................................................37\n3.2.5.- Bohr-en eredu atomikoa ............................................................39\n3.2.6.- Uhin-mekanika kuantikoaren teoria atomikoa......................41\n3.3.- Teoria atomikoaren ondorioak...........................................................44 3.3.1.- Erradioaktibitatea eta Lurraren adina .....................................44\n3.3.2.- Aztarna arkeologikoen eta izaki bizidunen adina..................50\n3.3.3.- Atomoaren egitura aztertzen hasi, eta unibertsoraino heldu ................................................................................................52 3.3.4.- Manhattan proiektua ...................................................................53\n4 Gizakiaren jarduera naturan: baliabide naturalak ...................57\n4.1.- Sarrera .....................................................................................................57\n4.2.- Nola ustiatzen du Natura gure gizarteak?.......................................60\n4.3.- Baliabide naturalak ................................................................................62 4.4.- Zuhaitzak, egurra eta papera ..............................................................64 4.4.1.- Paperaren inguruan: historia......................................................64\n4.4.2.- Paperaren aplikazioak..................................................................64\n4.4.3.- Ingurumenarekiko ardura...........................................................65\n4.4.4.- Basoak, egurra eta papera..........................................................65\n4.4.5.- Birziklatzea: papera, paper gehiago egiteko............................67\n4.5.- PLASTIKOAK .........................................................................................68\n4.5.1.- Plastikoen historia........................................................................68\n4.5.2.- Plastikoen fabrikazioa.Transformazio-teknikak .....................70\n4.5.5.- Plastikoen zenbait aplikazio .......................................................76\n5 Baliabide energetikoak ...............................................................................79\nEnergiaren gaineko alderdi orokorrak.................................................81\nErregai fosilak...................................................................................................84 Sarrera: ezaugarri orokorrak..................................................................84\nEzaugarri orokorrak eta formazioa ......................................................86 Kontsumoa eta erreserbak.....................................................................86\nIngurumen-arazoak ikatza erabiltzeagatik ...........................................87\nPetrolioa eta gas naturala..............................................................................87\nEzaugarri orokorrak eta formazioa ......................................................87\nErabilera munduan: kontsumoa eta erreserbak.................................88\nIngurumen-arazoak petrolioa eta gas naturala erabiltzeagatik.......90\nEnergia nuklearra ............................................................................................91\nAlderdi orokorrak ....................................................................................91 Kontsumoa eta erreserbak.....................................................................92\nSeguritatea eta ingurumen-inpaktuak...................................................93\nIstripu nuklearrak .....................................................................................94\nEnergia nuklearra: etorkizunari begira .................................................95\nEnergia berriztagarriak ..................................................................................97\nEguzki-energia..................................................................................................99 Energia hidroelektrikoa ...............................................................................103\nEnergia eolikoa ..............................................................................................104\nItsasoko energia ...........................................................................................105\nEnergia geotermikoa ....................................................................................106\nEtorkizunari begira, zein dira egungo energia iturrien ikuspegiak?...112\nEnergia aurrezteko eta eraginkortasun handiagoz erabiltzeko proposamenak ........................................................................................114\n4.- Industriak eta birziklatzea.....................................................................116 7\n6.1.- Sarrera ...................................................................................................123\n6.2.- Zaborraren arazoa..............................................................................125 6.3.- Zer dira hondakinak?........................................................................129\n6.4.- Hondakinak tratatzeko metodoak ..................................................133 6.4.1.- Zabortegiak.................................................................................134 6.4.2.- Errauste-plantak .........................................................................138\n6.4.3.- Birziklatzea ..................................................................................141\n7 Produktu kimikoak .....................................................................................145\n7.1.- Badago kimikarik nire bizitzan?........................................................145\n7.1.1.- Sarrera: zer dira produktu kimikoak?....................................145\n7.1.2.- Produktu kimikoaren kontzeptua ..........................................146 7.1.3.- Erreakzio kimikoak....................................................................146\n7.1.4.- Arriskutsuak ala seguruak? ......................................................147\n7.1.5.- Naturala edo artifiziala?............................................................148\n7.1.6.- Produktu kimikoak eta komunikabideak ..............................150\n7.2.- Produktu kimikoen arriskua .............................................................151\n7.3.- Industria Kimikoak ..............................................................................156\n7.4.- Kimika Berdea......................................................................................158\n7.5.- Zenbait produktu kimikoren garrantzia gure eguneroko bizimoduan............................................................................................159\n7.6.- Azkenean, zer? Produktu kimikoak, bai ala ez? .............................161\n8 Planetaren kudeaketa iraunkorra: ingurumen-arazo nagusiak..............................................................................................................163\n8.2.- Gainbegiratu orokorra planetaren egoerari .................................165\n8.3.- Ingurumen-arazo nagusiak: ekosistemen funtzionamendu iraunkorra ..............................................................166\n8.4.- Ingurumen-arazo nagusiak.................................................................169\n8.4.1.- Hazkuntza demografikoa..........................................................170 8.4.2.- Ingurumenaren kutsadura........................................................174\n8.4.3.- Lur-zoruak degradatzea eta bioaniztasuna galtzea.............176\n9 Atmosferako kutsadura...........................................................................185 9.1.- Atmosferaren ezaugarri orokorrak.................................................185\n9.2.- Atmosferako kutsadura......................................................................186 9.3.- Mundu mailako ingurumen-arazoak................................................193\n9.4.1.- Euri azidoa...................................................................................193\n9.4.2.- Berotegi-efektua eta berotze globala....................................196 9.4.3.- Ozono-geruza.............................................................................199\n10 Klima-aldaketa eta berotze globala..............................................203\n10.2.- Zer dakigu klimaren eta eguraldiaren gainean? .........................203\nNola egiten dute lan klimatologoek? .......................................................204\n10.3.- Zer gertatzen ari da? Klima-aldaketaren frogak (datuak) .......205\n10.4.- Zergatik gertatzen ari dira aldaketa horiek? Zer diote zientzialariek? (hipotesiak) .............................................................206 10.5.- Zer gerta daiteke horrela jarraituz gero? ...................................208\n10.6.- Zein dira konponbideak?.................................................................212\n11 Kontsumo-gizartea eta aztarna ekologikoa............................215\nBeraz, nahi beste kontsumi dezakegu, edo, aitzitik, badago nolabaiteko mugarik? ...................................................................................215\n11.2.- Zer kontsumitzen dugu? .................................................................215\n11.3.- Baliabideak ..........................................................................................218\n11.4.- Hondakinak eta produktuen bizitza-zikloa .................................220\n11.5.- Ingurumen-arazoen analisi kuantitatiboa: ingurumen-adierazleak ....................................................................225 9\n11.5.1.- Zenbat jasan dezake planetak? .............................................226 11.5.2.- Garaiz al gaude? .......................................................................228 11.5.3.- Adierazleak, errealitatera hurbiltzeko modu bat..............229\n11.6.- Aztarna ekologikoa ...........................................................................231 11.7.- Gainbegiratu historikoa: iraganeko eta etorkizuneko zibilizazioak. .......................................................................................234 11.7.1.- Maien zibilizazioaren historia................................................235 11.7.2.- Txinako gizartearen garapena ...............................................236\n11.8.- Zer egin dezakegu?...........................................................................238 Eranskina. Aztarna ekologikoa kalkulatzeko taulak ...............................240\nZientziaren eta teknologiaren eragina gizartean\n1.1.- Sarrera: Alexandriako liburutegia\nAlexandro Handiak fundatu eta eraiki zuen Alexandriako hiria –Egiptoko iparraldean kokatua–. Kultura arrotzak errespetatzea eta ezagutza aurreiritzirik gabe bilatzea bultzatu zuen. Hiria, edozelan ikusita ere, harrigarria zen: munduko merkataritzaren, kulturaren eta jakinduriaren gunea izateko sortu zuen Alexandrok. Etorbide luzeak eta zabalak zituen, eta nonahi aurkitzen ziren arkitektura dotoreko sekulako eraikinak eta estatua miragarri asko. Alexandroren oroigailu-hilobi ikusgarria eta itsasargia –Faros izenekoa, Antzinateko zazpi mirarietako bat– ziren hiriko bi monumenturik handienak.\nAlexandrian hasi zen, hain zuzen –K.a. 300. urtean, gutxi gorabehera–, gizakion biderik harrigarrienetako bat: gure adimenari esker, inguratzen gaituen mundua ulertzen ahalegindu, eta, apurka-apurka, urratsez urrats, gaur egungo gizarte zientifiko-teknologikoa eratzeraino heldu gara bide horretan. Seguruenik, mundu osoko lekurik garrantzitsuenetakoa izango da Alexandriako hiria, zientzia eta kultura direla eta: garrantzi handiko papera jokatu zuen arlo horietan, eta antzinako munduaren jakinduriaren zati handi bat biltzen zuten hainbat eta hainbat liburu zeuden bertako liburutegi ospetsuan.\nHorregatik, zientziaren ikuspegitik, liburutegia zen –hurbileko museoarekin batera– Alexandriako miraririk handiena. Gaur, ia-ia guztiz desagertuta dago eraikin hori, baina, garai batean, planetako hiririk handienari zegokion moduan, munduko ikerkuntza-zentro nagusia izan zen. Kosmos osoa aztertzen zuten bertan aritzen ziren ikerlariek (Kosmos terminoa grezieratik dator, eta unibertsoaren ordena esan nahi du; nolabait, desordenaren edo kaosaren –Khaos, grezieraz– kontrakoa da).\nJakinduriaren hainbat arlo ikertzen zituen jakintsu-komunitate handi bat zegoen liburutegian; besteak beste, fisika, literatura, medikuntza, astronomia, geografia, filosofia, matematika, biologia eta ingeniaritza lantzen ziren. Zientzia eta erudizioa arnasten ziren liburutegiko geletan, eta etengabe azaltzen zen jakintsu haien jenialtasuna. Erastotenes, Hiparko, Euklides, Herofilo, Arkimedes, Ptolomeo eta Galeno1 izan ziren jenio haietako batzuk. Emakume bat ere bazegoen, Hipatia, matematikaria eta astronomoa, liburutegiko azken argitsua. 11\nLiburu-bilduma zen liburutegiko altxorra; zaila da zehazki zenbat liburu zeuden ematea, baina milioi erdi ale inguru zegoela uste da –zein bere papiroan, eskuz idatziak denak–.\nMendebaldeko munduak artean ikusitako hiririk handiena zen Alexandria. Edozein egunetan, herrialde guztietako pertsona ugari heltzen ziren hara, bizitzeko, merkataritzan aritzeko edo ikasteko. Hantxe zeuden, zalantzarik gabe, mundu modernoaren haziak. Baina, nolatan ez ziren sustraitu eta loratu? Ilunpean eta lokartuta egon zen Mendebaldea mila urtean zehar, harik eta Kolonek, Kopernikok eta haien garaikideek berraurkitu arte Alexandrian egindako lana. Zergatik?\nErantzutea ez da batere erraza, baina, dirudienez, liburutegiko jakintsuak ez ziren inoiz serioski ausartu gizartearen antolamendu politikoa, ekonomikoa edo erlijiosoa zalantzan jartzen. Zeruko izarren leku finkoaren gainean eztabaidatu zuten gogo handiz, baina ez zuten berdin jokatu esklabutzaren bidezkotasunaren gainean, adibidez. Nahiz eta herrialde askotako eta alor askotako ikerlariek aurkikuntza ugari egin, gutxi batzuen pribilegioa ziren zientzia eta kultura. Aurkikuntza berriak ez ziren azaltzen, ezta jendearengana helarazten ere. Hiriko biztanle gehienek ez zekiten zer gertatzen ari zen harresi haien barrualdean –ideiarik txikiena ere ez zeukaten–. Ikerkuntza haietako emaitzak, salbuespenak salbuespen, ez ziren baliabide erabilgarri bihurtzen hiriko biztanleentzat. Aitzitik, armak hobetzeko, sineskeriak ugaritzeko edo erregeak dibertitzeko erabili ziren zenbait aurkikuntza. Zientzialariek ez zuten aintzat hartu zein ahalmen handikoak izan zitezkeen makina berriak, eta ez zuten inoiz pentsatu nola erabili herri xumeari laguntzeko. Garai hartan, oso aplikazio praktiko gutxi izan zituzten lorpenik handienek. Zientziak ez zuen inoiz lortu jendetzaren irudimena liluratzea. Horregatik guztiagatik, ez da harritzekoa inork ez laguntzea Hipatiari2, Ziriloren3 jarraitzaileek bortizki hil zutenean, 415. urtean.Talentu eta kultura handiko emakumea zen Hipatia, eta liburutegian lan egin zuen azken zientzialaria izan zen. Handik gutxira, amorrazioz beteriko jendetzak su eman zion liburutegiari –guztiz suntsitu arte–, baina inork ez zuen bere gain hartu hondamendia saihesteko ardura. Galera ordezkaezina izan zen: betiko desagertu ziren antzinako mundu hartako lanik handienetako gehienak.\nAgian, bestelakoak izango ziren gertaerak Alexandriako bizilagunek jakin izan balute zertan ari ziren liburutegian lan egiten zutenak; matematikaren, fisikaren, medikuntzaren, astronomiaren eta biologiaren oinarriak jartzen ari ziren eraikinaren barrualdean, baina kanpoko inork ez zeukan horren berri.\nErastostenesek Lurraren tamaina kalkulatu zuen; Hiparkok konstelazioen mapa ordenatu eta izarren gutxi gorabeherako distirak bildu zituen; Euklidesek geometriaren oinarriak jarri zituen; Herofilok giza fisiologia landu eta burmuinaren zeregina zehaztu zuen;Arkimedesek hainbat asmakizun mekaniko fabrikatu zituen; Ptolomeok astronomiaren funtsa ezarri zuen (garai hartan, nahastu egiten ziren astrologia eta astronomia); Galenok anatomiako testuak idatzi eta medikuntzaren abiapuntuko ezagutzak bildu zituen.\nAlexandrian jaio zen, 370. urtean, eta matematikaria, astronomoa, fisikaria eta filosofoa zen. Garai hartako gizarteari erreparatuta, emakume bikaina izan zela esan dezakegu inolako zalantzarik gabe.\n3 Hipatiaren garaian, tentsio handiak jasaten ari zen Alexandria –erromatarren menpean zegoen aspaldidanik–. Eliza kristaua sendotzen ari zen, eta kultura paganoen boterea eta eragina gainditzen saiatzen ari zen. Zirilok, Alexandriako apezpikuak, mespretxatu egiten zuen Hipatia, gobernadore erromatarraren laguna baitzen Hipatia, eta zientziaren eta kulturaren ikurtzat hartzen baitzuen –paganismoarekin identifikatzen zituen zientzia eta kultura aspaldiko Elizak–.\nBegi-bistakoa da historia honen ikasbidea: zientzia ezin da bazter ilun bateko jarduera izan, eta argitara atera behar ditu bere emaitzak; egindako lanak zabaldu egin behar ditu zientzialariak, eta zientziaren emaitzak â€“ezagutza eta aplikazio berriakâ€“ guztiongana heldu behar dira. Baina horretarako, zientzialariez eta adituez gainera, denok izan behar dugu zientziaren eta teknologiaren munduarekiko jakin-mina edota ardura. Ikus dezagun ea gai garen, liburu hau irakurriz, helburu horretara hurbiltzeko. 1.2.- Zergatik ikasi â€“jakinâ€“ behar dugu zientzia?\nEz dago inongo dudarik. Zientziaren eta teknologiaren menpean dagoen munduan bizi gara. Lurreko hainbat lekutan gizakien egoera oso bestelakoa izan arren, herrialde guztietan ikus dezakegu, neurri handiagoan edo txikiagoan, zientziaren edota teknologiaren eragina.\nBaina, badakigu zer den zientzia? Badakigu zer neurritan mugatzen duen zientziak gure eguneroko bizimodua? Zer jakin beharko genuke zientziaren eta teknologiaren inguruan?\nZein izan behar da gure jarrera zientziarekiko eta teknologiarekiko? Batetik, eskuzabalak izan gaitezke, era guztietako teknologia berriak eskuratu baititzakegu zientziaren aurrerakuntzei esker, eta bizimodu erosoagoa izan. Bestetik, jarrera kritikoa izan behar dugu, aurrerakuntza bakoitzak izan lezakeen ordainari erreparatuz.\nEdozelan ere, guztiz bidezkoa da pentsatzea gaur egungo gizartean hiritarren zientzia-formazioa hobetu beharra dagoela. Zientziaren aurrerakuntzak gure bizimoduan izandako eragina hain handia denez, azturarik ohikoenak aldatzeraino ere heldu da.\nXIX. mendetik aurrera, eta XX. mende osoan zehar, gizakiok askoz ezagutza zientifiko eta teknologiko gehiago eskuratu ditugu aurreko historia guztian baino. Ezagutza horietako gehienak herritarron ohiko bizimoduan integratu dira, eta hainbat aplikazio praktiko ekarri dituzte. Erabili, erabiltzen ditugu objektu berri horiek, baina ez dugu ezertarako ere pentsatzen zer oinarri zientifiko duten, nola eragingo duten pertsonen bizitzan edo nolako aldaketak ekar ditzaketen gizartean edo ingurumenean.\nKomunikabideek etengabe aurkezten dituzte zientziaren gaineko eztabaidagaiak: ingeniaritza genetikoa, material berriak, energia-iturriak, klima-aldaketa, baliabide naturalak agortzea, informazio-teknologiak, osasuna eta abar artikulu askotako aztergai izaten dira.\nXXI. mendeko herritarrok eskubidea izan behar dugu zientzia-heziketa izateko, bai eta hartarako beharra ere, gizartean era autonomoan, kritikoan eta erantzukizunez jokatu ahal izateko. Alde batetik, ezin da ukatu zientziak eta teknologiak lorpen ugari izan dituztela, baina, beste alde batetik, haiek ulertzeko behar dugun informazioa oso konplexua da, eta eskuraezina dirudi zenbaitetan. Horrek guztiak ezinbesteko bilakatzen du zientzia ezagutzea, gizakiak bere inguruarekiko duen erlazioa aztertzeko. Hala ere, pertsona bat ikasia dela irizteko orduan, zientziaren balioespena desabantaila nabarian dago,, gizarte arloko ezagutzarekin alderatuz gero. Tradizionalki, pinturari, musikari, literaturari, zinemari eta arteari lotuta egon da kultura, eta ez, aldiz, fisikari, kimikari, ingeniaritzari edo teknologiari.\nHamleten egilea edo Mozart ez ezagutzea kultura-gabeziatzat jotzen da, eta arrazoi osoarekin, gainera. Hala ere, ez da berdin jokatzen baldin eta norbaitek Newtonen legeak ezagu13\ntzen ez baditu edo elementuen taula periodikoa zer den ez badaki; orokorrean, nahiz eta zientziaren printzipioen oinarriak edo teknologiaren funtsezko eginkizunak ezagutu ez, oso landutzat jo daiteke pertsona bat. Guztiz harritzekoa da zein irizpide ezberdinak erabiltzen diren zientzia arloko ezagutza falta balioesteko beste edozein arloren aldean. 1.1.- IRUDIA: TAULA PERIODIKOA\nOso adibide adierazgarriak eman daitezke; orain dela gutxi, honela zioen teleberri batean kutsadurari buruzko albiste batek: “elementu hauek aurkitu dituzte: nitrogeno oxidoak, …” edo “…ozonoa, hiru molekula oxigenoz osatua…”. Zer gertatuko litzateke horrelako akaHarrigarria bada ere, unibertsoko gauza guztiak oso substantzia sinple gutxirekin eginda daude tsak eginez gero ekono–elementu kimikoak–. Oso modu bitxian antolatu dituzte zientzialariek elementu horiek guztiak, eta taula periodikoa garatu dute. Izugarrizko informazioa ematen du, eta elementu bat non miaz, Olinpiar Jokoez dagoen jakinik, haren hainbat propietate aurresan ditzakegu. edo futbol-ligaz hitz egitean? Zalantzarik gabe, gertatuz gero, zuzenketa eta komentario ugari sortuko lirateke.. Era berean, harritu egingo ginateke testu arrunt batean ortografia-akatsak ikustean; ostera, ez da gauza bera gertatzen notazio zientifikoarekin, esaterako: Unitateen Sistema Internazionala duela hogeita hamabost urte baino gehiago onartu bazen ere, inork ez omen du aintzat hartzen, eta gramoak adierazteko “gr”, “gr.”, “g.” grafiak erabiltzen da, eta ia-ia inoiz ez “g”.\nZein izan daitezke egoera horren zergatiak? Azterketa sakona egingo ez badugu ere, kontuan hartu behar da ezagutza zientifiko-teknologikoari eskuraezina deritzotela herritar gehienek. Modu horretan, zientziak jokaera mitikoa dauka gure gizartean, bere lorpenengatik zein lorpen horietara heltzeko erabiltzen duen metodologiarengatik. Gure ongizate-gizartean, zientziaren izaera horrelakoa izatea ez da, noski, zoriaren ondorioa. Neurrigabeko kontsumo-zibilizazio honetan, gutxiengo bati ezagutza zientifikoak ematen dion erabakitzeko ahalmenean oinarritu behar da gure gizarte-eredua. Adibidez, argaltze-metodo baten eraginkortasuna erabat frogatuta geratzen da, zientifiko kalifikatzailea erantsiz; ibilgailu batzuen iragarkien lengoaia erabat esoterikoa eta ulertezina izan daiteke: ez du garrantzirik, zientzia dela ematen du. Bio- aurrizkiak, detergente batean, eraginkortasun handieneko agiria ziurtatzen du. Adibide asko eta asko aipa daitezke esandakoaren indargarri. Horrela, paradoxa honetara heltzen gara: nahiz eta gizartean zientzia eta teknologiaren balioespena txikia izan, ez da gauza bera gertatzen zientziak jendearengana heltzeko duen ahalmenarekin. Egoera hori oso bitxia da, eta oso modu adierazgarrian azaltzen da kimikaren 14\nkasuan. Gizarteak, orokorrean, atseginez onartzen du merkatuak eskainitako edozein produktu kimiko berri, aurrekoa baino hobeagoa dena, eta gainera irrikaz dago kimikariek eta beste zenbait profesionalek produktu berriak aurkitzeko, minbizia, HIESa eta beste zenbait gaixotasun sendatzeko, edo eguneroko bizitzan agertzen diren beste zenbait arazo konpontzeko. Beste era batera esanda, aurrerapen zientifiko-teknologikoa onartu egiten du, bizi-kalitate hobea ahalbidetzen duelakoan. Baina, aldi berean, gorrotatu egiten du kimika.\nJendeak, orokorrean, balorazio negatiboa dauka kimikaren jardueraren inguruan; instalazio industrialak arriskutsuak direla pentsatzen du, neurri handiagoan edo txikiagoan ingurumena kutsatu egiten dutela uste du, gehigarri kimikoek jakientzako kaltegarriak direla sinesten du, eta abar... Ohikoa da kimikan adituak ez direnei honakoa bezalakoak entzutea: â€œelikagai honek kimika duâ€?, naturala ez dela eta baztertzekoa dela aditzera eman nahian; ez omen dira konturatzen kontsumitzen edo erabiltzen dugun guzti-guztian hartzen duela parte kimikak, eta bizitza bera ere prozesu kimiko konplexua dela. 1.2. IRUDIA: KUTSADURA ATMOSFERIKOA\nKontuan hartzekoa da, beraz, herritar modura izan behar dugun formazioa arlo zientifikora ere heldu behar dela; horrela, gure eguneroko bizimoduan, erabaki garrantzitsuak hartzeko irizpideak izango ditugu.\nAurrerapen zientifiko teknologikoari lotuta, nonahi azaltzen da kutsaduraren arazoa.\n1.3.- Noraino helduko gara zientziaren eta teknologiaren eskutik? Rapa Nui-ren historia\nOzeano Barearen Hegoaldeko mapan irla txiki bat ikus dezakegu; Txileko kostaldetik 3.600 km-ra dago, eta irla populatu hurbilena 2.000 km-ra baino urrunago aurkitzen da. Irlaren azalera osoa 166 km2 da. Hango biztanleek Rapa Nui deitzen diote, bertako hizkuntzaren izen berbera, alegia.\nEsploratzaile holandarrek egin zituzten irla horri eta biztanleei buruzko lehenengo kontakizun idatziak; 1722ko Pazko egunean heldu ziren irlara, eta horrexegatik deitu zioten Pazko irla. Europara itzulitakoan, erabat harrituta kontatu zuten harrizko monumentuz josita zegoela irla, ehunka zirela, eta oso handiak. Lehenagoko gizarte handiago eta konplexuago baten frogatzat hartu ziren monumentu haiek. Ordudanik, geologo, arkeologo eta historiagile askoren jakinmina piztu du harrizko monumentuen misterioak, eta saiatu dira azaltzen zer gerta zitekeen irlan esploratzaile holandarrak heldu baino lehen. 15\nAzken ikerketen arabera, Rapa Nuiko lehenengo bizilagunak 1200. urtearen inguruan heldutako esploratzaile polinesiarrak izan ziren. Irla emankorra zen, palmondo-basoak zituen eta berrogeita hamar landare mota baino gehiago. Intsektu espezie batzuk ere bazeuden, eta bi musker mota –irlako animaliarik handienak ziren–. Rapa Nui sumendien jarduerak sortua zenez, itzalitako sumendien kraterretako lakuetan bakarrik topa zitekeen edateko ura. Oso arrain espezie gutxi zegoen irlaren inguruko uretan. Polinesiarrek zenbait hazi eta landare ekarri zituzten jakiak landatzeko, baina laster konturatu ziren haietako asko ez zirela ondo hazten irlan. Zorionez, oiloak oso ondo egokitu ziren, eta batata barietate batzuk (patata gozoa) ere landatu ahal izan zituzten; horrela, jaki-aniztasun egokia lortu, eta handik aurrera gizarte aurreratua garatu zuten, teknologian zein gizarte arloan.\nBiztanleen kopurua, memento batean, 10.000ra heldu zela uste da. Beren adimena eta irlako baliabideak uztartuz, gai izan ziren etxeak eraikitzeko, jakiak landatzeko eta prestatzeko, arropa egiteko, hotzetik eta euritik babesteko, eta seme-alabak zaintzeko. Gizarte hark kultura aberatsa erdietsi zuen, erlijio-ohiturak eta jarduera sozialak garatuz.Teknologia modu izugarrian erabili zuten: ahu izeneko tenplu izugarri handiak eraiki zituzten, eta irla ospetsu bihurtu duten moai deituriko harrizko 600 estatua baino gehiago ere bai. Estatua horiek sei metroko altuera dute eta 9.000 kg inguru pisatzen dute; irlako kostaldean sakabanaturik aurkitzen dira eta turista ugari erakartzen dituzte gaur egun.\nEgindako ikerketek adierazten dutenez, ahu eta moaiak irlako kostaldean egon arren, irlako barrualdean dagoen arroka mota bera erabili zuten moai guztiak egiteko. Beraz, estatuok garraiatzeko moduren bat aurkituko zuten Rapa Nuiko biztanleek, barrualdetik kostalderaino –20 km inguru– eramateko gai izan baitziren.\nIrlako kondairek diotenez, moaiak “oinez” joan ziren zein bere kokalekuraino. Kondaira horiek eta ikerketen emaitzak direla eta, ikertzaileek hipotesi hau plazaratu dute: irlako bizilagunek lera bezalako zerbaiten gainean mugitzen zituzten estatuak, palmondo-enborrez egindako errail batzuen bidez desplazatuz harrobitik behin betiko kokalekuetaraino; harria zizelkatzeko eta egitura konplexuak eraikitzeko beharrezko tresnak eta teknologia garatu ez ezik, sokak, poleak, olio lubrifikatzailea eta bestelako mekanismoak ere fabrikatu zituzten harrizko eraikuntza handi haiek garraiatzeko. 1.3.- IRUDIA: RAPA NUI IRLAKO ESTATUA OSPETSUAK\nIrlan aurkitzen diren moai izeneko harrizko zenbait estatua.\nRapa Nuiko biztanleek palmondoenborrak erabili zituzten bai etxebizitzak egiteko, eta bai erregai gisa ere. Palmondoen egurra erruz erabili, eta horrek irlako deforestazioa ekarri zuen. Populazioa garatu eta haztean, zuhaitzak mozten jarraitu zuten soroak lortzeko eta eusteko materialak eskuratzeko, baso oso-osoak bakandu arte. Landare-sustrairik gabe, lurrak ura eusteari utzi, eta lurzorua itsasoraino labaindu zen; horrela,\nkostaldetik hurbil bizi ziren arrain eta krustazeo gehienak hil ziren. Higatutako lur-zorua gogortu, eta, nahiz eta euria egin lehortu egiten zenez, nekazaritzarako balioa galdu zuen. Populazioa handituz joan zen eta basoa mozten jarraitu zuten. Basoa soildutakoan eta lur-zoruaren eta uraren baliabideak agortutakoan, gero eta zailago bihurtu zen bizirautea, eta soldatak gutxitu egin ziren. Agintarien eta soldatapekoen arteko diferentziak handitu, eta uneren batean egoera jasanezina izatera heldu zen. 1687an, langileen matxinada gertatu zen, eta ondoren izandako gudan hilda suertatu ziren agintari gehienak. Baina egoera are okerrago bilakatu zen. Langileak anarkian murgildu eta taldetan banatu ziren; etengabeko liskarretan aritu ziren elkarren kontra. Gatazka horietan, inork ez zuen pentsatu basoa babestu behar zenik, ezta abeltzaintza eta nekazaritza zaindu behar zirenik ere; gelditzen ziren zuhaitzak moztu zituzten eta lur-zorua itsasoraino labaindu zen. Gosea eta gaixotasunak epidemiko bihurtu ziren. Irlako baliabideak urritzen hasi ziren, eta haiek eskuratzeko lehiak ekintza bortitzak eragin zituen; iturri batzuen arabera, kanibalismoa ere gertatu zen. Matxinadaren hasieran 8.000 biztanle inguru ziren irlan, eta XIX. mendearen erdian ehunka gutxi batzuk baino ez ziren gelditzen. Gainera, zientzialarien azken ikerketen arabera, tenperaturan eta eurietan izandako aldaketak ere izan zitezkeen Rapa Nuiko gizartearen gainbeheraren zergatiak.\nAntzinako gizarte hartan izandako krisialdiaren faktore nagusia baliabideen urritasuna izan zela ondoriozta daiteke. Irlako bizilagunak, teknologikoki eta kulturalki garatutako gizartea eratu arren, ez ziren gai izan beharrizanen eta ingurumen-baliabideen arteko orekari eusteko.\nZientziaren eta teknologiaren ezaugarri orokorrak\n2.1.- Metodo zientifikoa\nZientziaren eta zientzialarien lanaz hitz egitean metodo zientifikoa aipatu ohi da. Hala ere, metodo zientifikoa dela eta, ez dugu pentsatu behar arau sorta zurrun bat denik; horrela balitz –prozedura bakarra balitz–, zientzia egiteko modu egoki bakarra legoke, eta gainerako bide guztiak desegokiak direla ondorioztatuko genuke (jarduera zientifikoa ondo edo gaizki eginda dagoen balioztatzeko arriskua izango genuke). Metodo zientifikoa deitutakoa komunitate zientifikoak hartzen duen jokaera-patroietako bat besterik ez da. Beraz, ez da singularrean hitz egin behar metodo zientifikoaz, ez baita arau-sistema bakarra eta aldaezina.\nNaturak nola funtzionatzen duen azaltzeko, gertaerak edo datuak erabiltzea da gaur egungo metodo zientifikoaren oinarri nagusia. Gertaerak edo datuak dira zentzumenen bidez jaso daitezkeen fenomenoak. Bi baldintza bete behar dituzte: batetik, ez dute subjektiboak izan behar –hau da, norberaren esperientzia pertsonalak ez dira kontuan hartuko–; eta bestetik, errepikagarriak izan behar dute –hau da, egiaztatu behar dugu emaitza berberak lortzen ditugula esperimentuak baldintza berberen pean egiten baditugu; beraz, behin bakarrik lortutakoak arbuiatu egingo ditugu–. Datuak hartzerako orduan, bi prozesu bereizten dira: behaketa eta esperimentazioa. Behaketa, nagusiki, pasiboa da, ezin baitira kontrolatu ez fenomenoaren baldintzak ezta zer aldiunetan gertatzen diren ere. Natura Zientzia guztietan oso garrantzitsua da, eta zenbait kasutan –Astronomian edo Etologian, kasurako–, datuak jasotzeko modu nagusia. Esperimentazioa, berriz, behaketaren aldaera hobetua dela esan daiteke, zientzialariak kontrolatu egiten baitu esperimentuetan zer baldintzatan eta zer aldiunetan gertatzen diren fenomenoak. Horrela, aukera izaten dugu datuak nola jaso antolatzeko; behaketaren kasuan, ostera, jarrera guztiz pasiboa izaten dugu, esan bezala. Are garrantzitsuagoa da fenomenoaren baldintzak aldatzeko gai izatea, esperimentazio sistematikoa egiteko gai izango baikara horrela. Esperimentazio sistematikoa eginez, nahi dugun baldintza alda dezakegu esperimentu batetik bestera, eta faktore horren eragina balioetsi. 19\nLaburbiltzeko, esan dezakegu behaketa naturan gertatzen dela, eta esperimentazioa, aldiz, laborategian.\nArrazoinamendu zientifikoaren abiapuntua behin-behineko hipotesia da. Gertaerak azaltzeko ideia da hipotesia, eta modu askotan gara daiteke: oso datu gutxi erabiliz, edo datu sorta zabal baten bidez; esperientzia arruntean oinarrituta edo esperimentu zehatzak eta espezializatuak eginez; era intuitiboan –oharkabean ere bai, agian: zientzia modernoaren historian badira halako adibide franko–, edo oso arau hertsiei jarraituz.\nHurrengo urratsa hipotesia aztertzea (egiaztatzea) izango da. Hipotesi batek, ontzat edo egokitzat hartzeko, bi baldintza bete behar ditu: batetik, ezaguturiko fenomenoak azaldu behar ditu, eta bestetik, gai izan behar du iragarpenak egiteko; hau da, ahalmena izan behar du aurrez esateko zer gertatuko litzatekeen balizko kasu batean. Puntu honetan, hipotesiaren analisia dela eta, hainbat iritzi bil ditzakegu zientzien epistemologian 4.\nEdozelan ere, maila teorikoan metodo zientifikoaz eztabaidatzen jarraitzen badugu ere, ezin dugu ukatu zein eragin handia izan duen zientzia klasikoetan. XVII. mendean, mendebaldeko Europan, Zientzia Iraultza deitutakoa gertatu zen. Galileo –fisikan–, Harvey –fisiologian– edo Sydenham –patologian– izan ziren iraultza horren protagonistetako batzuk. Zientzia klasikoak (Grezian, Txinan edo Indian) ezagutzaren kontzepzio existentzialistan oinarrituta zeuden; hau da, errealitatearen esentzia (zentzu metafisikoan) ezagutzea zuten helburu; ondorioz, absolutua eta behin betikoa zen ezagutza horren balioa. Aldiz, Europa modernoan garatutako metodo zientifikoa datuen bidezko ezagutzan oinarritzen da, eta gertaeren arteko erlazioak azaldu baino ez du egiten. Hortaz, batetik erlatiboa –une bakoitzean ezagutzen ditugun datuen menpekoa– eta bestetik behin-behinekoa da –datu berriak ager baitaitezke– haren balioa.\nBi prozedura horien artean beste bereizketa bat egin daiteke: ezagutza zientifiko modernoaren hipotesi baliagarriak azalpenak direla esaten da; aldiz, antzinako metodo espekulatiboetan asmo existentzialistetako interpretazioak izango ziren. Askotan, azalpenak lege deitzen dira, batez ere gertaeren arteko erlazioak funtzio matematikoen bidez adierazita daudenean. Hala ere, lege asko –medikuntza arloan, adibidez– ez datoz matematikoki adierazita eta kualitatiboak besterik ez dira.\nAzalpenak sistematikoak badira eta naturaren ezaugarri bati edo esparru zabal bati lotuta badaude ondoz ondoko lege multzo bat osatzen dutelarik, teoria deitzen dira. Horrela, “erlatibitatearen teoria”, “kuantuen teoria”, “argiaren uhin-teoria”, “teoria zelularra”, “eboluzioaren teoria” eta abar plazaratu dituzte zientzialariek. Egia esateko, teoria terminoa ez da beti zentzu hertsian erabiltzen, askotan teoria deitzen baitira, aurreko azalpen handiekin batera, tamaina ertaineko eta txikiko zenbanahi hipotesi.\n4 Induktibismoa: gertaeretatik hasita azalpenetara heltzen da indukzioaren bidez, hau da, kasu partikularretatik arau unibertsaletara. Gaur egun baztertua dago. Neopositibismoa: indukzioa ezinezkoa dela aldarrikatzen du, eta hipotesiak egiaztatu egin behar direla defendatzen du; hau da, eskura dauden datuak edo gertaerak egiazkoak ote diren zehaztu behar direla. Karl R. Popper: ikerlari honen iritziz, zientifikoa izateko, frogagarria izan behar da hipotesia, hau da, aztertua izan behar da, eta, frogan lortutako emaitzen arabera, onartua eta baztertua izan. Neopositibismoaren “egiaztatzea”ren ordez, “errefusatzea” edo “gezurtatzea” (gazteleraz: falsabilidad edo refutabilidad; frantsesez: réfutabilité edo falsifiabilité; ingelesez: falsiabability edo refutability) terminoa proposatu zuen. Thomas S. Kuhn: honen ustez, paradigmak –jarduera zientifikoaren helburuak eta metodoak definitzen dituzten teoria zientifiko handiak– dira ezagutzaren motorrak, eta ez hipotesiak egiaztatzea edo errefusatzea.\nMetodologia zientifikoa aztertzen duten lan gehienetan, fisikako eta kimikako adibideak hartu ohi dira, horiexek baitira sendoen oinarritutakoak, baina ez dugu ahaztu behar metodo zientifikoaren garrantzia ezagutzaren arlo guztietara zabaltzen dela: botanika, zoologia, lurraren zientziak, medikuntza...\nAzkenik, metodo zientifikoaren deskribapen txiki hau bukatzeko, ereduak aipatuko ditugu. Berriz ere, ez dago modu bakarra ereduak zer diren edo zer funtzio duten azaltzeko, baina orokorrean hau esan dezakegu: ereduak dira errealitatearen alderdi baten errepresentazioak –irudikapenak–, eta alderdi horri dagozkion hipotesietan oinarrituta daude. Ereduak oso erabiliak dira irakaskuntzan, marrazkien edo objektuen bidez irudikapen sinplifikatuak eginez; antzekotasuna edo metafora erabiltzen dira askotan.\nIkerkuntzan gero eta garrantzitsuagoa da ereduak erabiltzea, hipotesiak edo teoriak deskribatu nahi duen errealitatearen alderdia ahalik eta konplexutasunik handienarekin adierazteko erabili behar baitira. Konplexutasun hori dela eta, zientzialariek etengabeko zuzenketak egin behar dituztenez, gero eta ohikoagoa da oso eredu formalak erabiltzea, askotan matematikoki edo ordenagailuaren bidez antolatuak. Ereduak prestatzea zientziaren jarduera bat da, behaketa, esperimentazioa eta beste diren modu berean. Eredua gure zentzumenek zuzenean sumatu ezin dezaketen zerbaiten irudikapena da. Ezagutzen duguna azaldu behar du irudikapen horrek, eta saio berriak iradoki, emaitzak iragarriz. Emaitza horiek baieztatzen badira, eredua eta haien ondorioak teoriatzat jotzen hasiko gara.\nAdibide gisa, komunitate zientifikoan oso garrantzi handiko bi teoria aipatuko ditugu: teoria atomikoa5 eta teoria zelularra. Teoria atomikoa Dalton-ek formulatu zuen, 1808. urtean. Laburbilduta, puntu hauetan oinarrituta dago: – Elementuak partikula txiki zatiezin batzuek osatzen dituzte, atomo deritzenek.\n– Elementu berberaren atomo guztiek masa berdina dute. Bi elementu ezberdinak dira haien atomoak ezberdinak direlako.\n– Elementuen atomoak zenbakizko proportzio sinpleetan elkartzen dira konposatuaren atomoak eratzeko (gaur egun molekula deritzegu).\nTeoria horrek oso ondo azaltzen ditu kimikako oinarrizko hainbat prozesu, eta gaur egun ere bada baliagarria esparru horretan; beste zenbait arlotan, aldiz, guztiz gaindituta dago, batez ere atomoak zatiezinak direla dioen puntuan.\nTeoria zelularra izaki bizidunen egitura azaltzeko proposatu zen. Zientzialariek aspaldian pentsatzen zuten egitura-unitate bat egon behar zela bai landare bai animalietan, baina XVII. mendera arte ez zuten horrelakorik egiaztatu mikroskopioa asmatu arte: 1665. urtean, Robert Hooke zientzialari ingelesak kortxoaren zelulei behatu zien –lehen aldiz–, mikroskopio bati esker.\n5 Hirugarren kapituluan ikusiko dugun bezala, Daltonen teoria baino askoz lehenago, Demokritok proposatutako Teoria Atomikoa ez da benetako teoria zientifikoa.\nTeoria zelularraren puntu nagusiak XIX. mendean garatu zituzten Schleiden eta Schwann zientzialari alemanek. Hiru puntu hauetan laburbil daiteke teoria: • Izaki bizidun guztiak zelulaz osatuta daude.\n• Zelula horiek bizidunen bizi-funtzioak betetzen dituzte: nutrizioa, erlazioa eta ugalketa; hau da, zelula da bizitza daukan izakirik txikiena.\n• Zelula orok beste zelula batean du jatorria, eta bizidun oro zelula batetik sortutakoa da.\nXIX. mendean teoria hori izugarrizko aurrerakada izan zen bizidunen azterketan, eta gaur egun ere oso baliagarritzat hartzen da. Izan ere, bizidunei buruz orain arte egin diren ikerketa guztiek ontzat ematen dute teoria hori, eta bizidun guztien oinarrizko egitura-unitatea zelula dela baieztatzen dute.\nIkus dezakegunez, ideia multzo bat besterik ez da teoria, eta errealitatearen edo naturaren alderdi bat azaltzeko xedea dauka.\nZientziaren izaera analitikoa\nDenok entzun dugu inoiz analisi berba. Zertan datza zientziaren ikuspegitik analisi bat egitea? Analisi baten ezaugarri nagusia ikergaia (aztergaia edo problema) zatitzea dela esan dezakegu. Zientzialariek egiten duten lanaren ezaugarri garrantzitsu bat analizatzea da. Problema konplexua ikertu nahi dugunean, ezin dira atal guztiak batera eta aldi berean landu: zati sinpleagoak aztertu behar dira aldi bakoitzean. Horixe da analisi bat egiteko modua.\nHistorikoki, horrelaxe gertatu zen higiduraren azterketan, esaterako. Gorputzen higidura aztertzen badugu, hainbat galdera sortzen zaizkigu: nola mugitzen dira gorputzak?, zergatik mugitzen dira?, zergatik erortzen dira gorputzak gero eta azkarrago?, zein da azelerazioaren kausa?, zer erlazio dago indarraren eta mugimenduaren artean? Higiduraren ikerketa mende askotan zehar garatu zen, baina modu orokorrean planteatu zen denbora luzez, higiduraren kausak aztertu nahirik, ikuspegi analitikoa alde batera utzita. Hala ere, ikerketa horretako lehenengo aurrerapen adierazgarriak problema zatitutakoan heldu ziren; lehendabizi, higiduraren deskribapen zehatza egin zen (Galileo), eta, ondoren, higiduraren eta kausen arteko erlazioa landu zen (Newton).\nJokaera hori, izaera analitikoa, zientziaren ezaugarri nagusi bat da: problema konplexuak ikertzeko, dagozkien zati sinpleagotan deskonposatu behar dira, eta, bukatzeko –hau da, sintesi lana egiteko–, analizatutako problemaren zati bakoitzak dituen konponbideak uztartu egin behar dira. 2.2.- Ikerkuntza purua eta aplikatua\nZer da ikertzea? Zertarako balio du? Zer ikerketa mota bereiz daitezke?\nZientzia eta teknologia gugandik hain urrun daudela ematen duenez, ezin dugu ezta imajinatu ere zertan aritzen diren arlo horietako langileak. Telebistan dokumental bat ikusten dugunean, edo asteburuko egunkariek banatzen duten gehigarrian artikuluren bat irakurtzen dugunean, galde dezakegu geure artean zertan jarduten ote duten ikerkuntza-enpresetako langileek. 22\nIndustria farmazeutikoan aritzen diren langileak imajinatzen baditugu, pentsa dezakegu denbora guztian sendagai edo txerto berriekin esperimentatzen dutela, baina askotan lana guztiz bestelakoa da: nolabait esateko, ikerkuntza puruan murgilduta daudela ikusiko genuke; hau da, oinarrizko ezagutzak lortzeko ikerkuntzan. Helburu praktiko zuzenik gabeko ikerkuntza hori emankorra izan liteke hemendik zenbait urtetara, eta sendagai eta txerto berriak garatzeko aukera eman lezake. Zer egiten ari dira ikertzaileak? Zertarako balio dute egiten ari diren ikerketek?\nIkertzea denbora galtze hutsa dela pentsatzen dugu askotan –”horrek ez du ezertarako balio” entzuten da maiz–; hala ere, zientziaren eta teknologiaren historiari gainbegiratua emanez, guztiz oker gaudela kontura gaitezke. Adibidez, konputagailuen oinarrizko zirkuituak ez zituzten aurkitu ordenagailuak eraiki nahi zituzten pertsonek, baizik eta fisika nuklearrean ziharduten zientzialariek: aurreko mendeko 30eko hamarkadan partikula nuklearrak kontatzen ari ziren eta lan itxuraz nekoso eta interesik gabeko hark egundoko fruituak eman zituen.\nGauza bera esan dezakegu energia nuklearraren gainean. Zientzialariek ez zuten energia nuklearra aurkitu jendeak energia-iturri berriak nahi edo behar zituelako, baizik eta erradioaktibitatea, nukleoa eta abar aurkitu zituztelako atomoaren gaineko ikerketan. Ernest Rutherford, Marie Curie eta askoz zientzialari gehiago ikerkuntza puruan ari ziren, eta haien lorpenen aplikazio teknologikoak geroago heldu ziren.\nJ.J. Thomson-ek izpi katodikoak –elektroiak– aurkitu zituen 1898an; ezin zuen inolaz ere imajinatu telebistaren oinarriak jartzen ari zenik.Thomsonek berak esaten zuenez, metodo guztiz berriak eta oso ahalmen handikoak ekar ditzake ikerkuntza puruak; ikerkuntza aplikatuak, aldiz, metodo zaharrak hobetzea eta garatzea baino ez du lortzen. Motor bat funtzionatzeko beharrezkoak diren indukzio-bobinak fabrikatzen dira gaur egun Michael Faradayk XIX. mendean indukzio elektromagnetikoaren legeak aurkitu zituelako. Era berean, komunikabideetan ezinbestekoak diren uhin elektromagnetikoak Hertz-ek aurkitu zituen, aurretik Maxwell-ek elektrizitatean eta magnetismoan egindako lanetan oinarrituta.\nEra batera edo bestera, XX. mendean ere, edozein aplikazio praktiko oinarrizko pentsamendu zientifikoren batekin erlazionatuta dago inolako zalantzarik gabe. 2.3.- Ikerkuntza zientifikoaren bitxikeriak\n2.3.1.- Txertoak, gaixotasunaren aurkako borrokan mugarri\nAskotan, zientziaren aurkikuntzak inguruabar askoren metaketaren ondorio izaten dira. Horrelakoetan, ikerlariek behatzeko dituzten dohain bikainak funtsezkoak dira, bai eta, batzuetan, zoria ere. Horixe gertatu zen infekzio-gaixotasunen aurkako borrokan, jarraian emango ditugun bi adibideek, oso esanguratsuak bi-biak, erakusten duten bezala: batetik, baztangaren kontrako txertoaren historia, eta bestetik, Louis Pasteur zientzialari frantses ospetsuaren gora-beherak. Ikaratzeko moduko gaixotasuna zen baztanga: itzelezko sarraskiak eragin zituen XVIII. mendetik desagertu zen arte –milaka eta milaka pertsonaren heriotza ekarri zuen–. Adin guztieta23\nko jendea gaixotzen zen, eta bizirik iraun zutenak orbainez markaturik geratu ziren. Gaixotzen ziren zazpi pertsonatatik bat hil egiten zen. Gutxira, baztangaren hiru ezaugarriz jabetu ziren:\n1. Gaixotasunak giza talde bati erasotzen zionean, jende asko gaixotzen zen.\n2. Bizirik irauten zutenak ez ziren berriz gaixotzen.\n3. XVIII. mendearen hasieran, Turkian eta Britainia Handian zenbaitek antzeman zutenez, baztangak eragindako zaurietako zorne-jarioak jendeari inokulatuz gero, azaldu, azaltzen zen gaixotasuna, baina batere seinale larririk gabe. Batzuk hil egiten ziren, baina gehienak suspertu, eta ondoren ez ziren berriz gaixotzen. Immune bihurtzen ziren, garai hartan nozio horren esanahia bereganatzen ez bazekiten ere.\nInjekzioaren ideia AEBetara iritsi, eta jakin-min handia piztu zuen Boylston doktorearengan; Bostonen bizi zen, eta umetan baztangak jo zuenez, immune zela konturatu zen. 1717. urtean, Bostonen, itsasontzi bateko tripulazioak ekarrita, baztanga-epidemia hasi zela detektatu zuenean, bere semea eta beste bi boluntario inokulatu zituen. Hirurek gaixotasunaren seinale ahulak agertu, eta bizirik iraun zuten. Epidemia indar handiz hedatzen ari zela ikusita, Boylstonek beste 247 pertsona inokulatu zituen, eta haietatik 6 baino ez ziren hil. Gure gaurko ikuspegitik harrigarria bada ere, gaixotasunari aurre egiteko sistema iraultzaile horren kontra azaldu ziren mediku asko eta asko.\n1792an, behien gaixotasunak jotzen zituen pertsonak baztangarekiko immune bihurtzen zirela konturatu zen Edward Jenner mediku ingelesa. Esan ohi denez, larruazalean zauri asko zituen emakume gazte bat aztertzean, baztanga izan zezakeela esan zion Jennerrek; emakumeak ezinezkoa zela erantzun zion, behien gaixotasuna pasatuta zegoela, eta hura jasaten zuten pertsonak ez zituela inoiz baztangak jotzen. Jennerrek informazio zabalagoa eskuratu, eta gazteak esandakoa egia zela aurkitu zuen. Gainera, gauza jakina zen behien gaixotasunak infekzio arina eragiten zuela. Jennerrek bere jenialtasuna erakutsi zuen: batetik behien gaixotasunari buruzko informazioa eta bestetik Boylstonek garatutako baztangaren kontrako injekzioaren metodo arriskutsu hura elkartzea bururatu zitzaion. Ondorioztatu zuenez, jendea behien gaixotasunarekin inokulatuz gero, immunitatea lortzen zuten; horrela, Boylstonen metodoak zeukan hiltzeko arrisku handia eragozten zen.\nJennerren metodoa, txertaketa izenekoa, laster zabaldu zen mundu osoan zehar. Gainera, baztanga agertzen zen tokian, gaixotutako pertsona guztiak isolatu eta identifikatu egiten zituzten; horrela, 1979an, Somalian, baztangaren azken kasua gertatu zen, eta harez geroztik desagertutzat ematen da.\nJennerren aurkikuntzatik urte askotara, metodo horrek hiltzeko arriskua ere ekar zezakeela frogatu zuten epidemiologoek. Gaixotasunaren kontra txertatutako ehun mila pertsonatatik bat gaixotu eta hil egiten zen. Zientzialariek oso denbora luzea behar izan zuten gertaera horretaz jabetzeko, txertoa hartuta hiltzeko arriskua oso-oso txikia baitzen.\nBritainia Handiak eta AEBek hiritarrak txertatzeari utzi zioten arrisku horretaz jabetutakoan, baztanga aspaldian desagertuta baitzegoen bi herrialde haietan. Une hartan erabaki zutenez, handiagoa zen txertoaren eraginez hiltzeko arriskua bide naturalez gaixotzekoa baino. 24\nHala ere, bertako biztanleak, baldin eta gaixotasuna guztiz erradikatu gabeko beste herrialde batera joan izan balira, arriskuan egongo ziren.\nZoriak Louis Pasteur ere jo zuen mende bat geroago. 1880 aldera, oiloen kolera zeritzon mikrobio txiki bat ikertzen zebilen Pasteur, oiloak ordu gutxian hiltzen zituena. Mikroorganismo horren kultiboak zeuzkaten poteez beterik zegoen Pasteurren laborategia. Ikerketetan egiaztatu zuena aintzat hartuta, pote haietako tanta batzuk injektatuta, oilo koitaduak ezinbestez hiltzen ziren. Egun batean, ustekabean, kultibo zahar bateko tantak injektatu zizkien oilo batzuei, eta, biharamunean, bizi-bizirik zeudela ikusi zuen harriturik. Erratu zela pentsatu beharrean, zientzialari zorrotz hura ondorio honetara iritsi zen: aste batzuen buruan poteetan hildako edo zahartutako mikrobioek oso gaixotasun arina eragiten zuten animaliengan; hala, sendatutakoan, mikrobio gaiztoagoen erasotik babestuta geratzen ziren oiloak. Printzipio hori erabiliz, denbora luzerik iragan gabe aurkitu zuen gizakien gaixotasun izugarri bati aurre egiteko txertoa: amorruaren kontrakoa, hain zuzen ere.\nHainbat modutan presta daitezke txertoak: mikrobioak berak erabiliz –hildakoak edo birulentzia kentzeko tratamenduan jarritakoak–, edo haien osagai kimikoekin. Txertaketa –hau da, txertoak jartzea–, erantzun immunologikoa sortzen duen immunizazio artifiziala da. Organismo bat jarri zaion txertoari dagokion gaixotasunetik babesten du. Gaur egun, hogeita bi txerto inguru erabiltzen dira hainbat gaixotasunen kontra.\nBeste garai batzuetan heriotza askoren zergatia izan ziren beste gaixotasun batzuk (poliomielitisa, elgorria eta difteria, kasu) gaur ez dira aparteko arazoak. Gure herrian, haur eta nerabe guzti-guztiei aplikatzen zaizkie txerto egokiak, osasun-sistemak araututako egutegi bati jarraituz.\nTxertoaren gainean, galdera bat egin dezakegu. Dakigun bezala, mediku guztiek, lanean hasi aurretik, zin hipokratikoa egiten dute, beren lanerako gida etiko modukoa izango dena. Zinak honela dio bere zatietako batean: “Edozeren gainetik, ez eman inoiz minik inori, ezta heriotza ekar diezaiokeen aholkurik ere”. Zure ustez, hautsi zuen Boylston doktoreak zin hipokratikoa, 1717an hainbat pertsona inokulatu zituenean?\n2.3.2.- Zer da elektroia: partikula ala uhina?\nModu batera edo bestera, denok ulertzen dugu nahiko ondo zer den partikula bat. Esfera txiki baten antzerakoa imajinatzen dugu: forma, tamaina, pisua eta abar ditu. Hasieran, modu horretan imajinatzen zituzten zientzialariek atomoak, esfera txikiak, zatiezinak eta aldaezinak balira bezala. Horrez gain, gure eguneroko esperientzian uhinen berri ere izan dugu maiz: ibaietako edo lakuetako uraren gainazalean, adibidez, uhinak ikus daitezke: sortu, mugitu, errebotatu eta abar egiten dute.\nArgiarekin ere antzeman daitezke horrelako fenomenoak: ispilu batean ikus dezakegun bezala, argi-izpiak islatu egiten dira; hau da, errebotatu egiten dute. Baso bat uretan objektu luze bat sartzen badugu –arkatz bat, kasurako–, ur barruan dagoen zatia okertuta dagoela ematen du. Argiaren errefrakzioa izeneko fenomenoarengatik gertatzen da hori. Are ikusgarriagoa da difrakzioaren fenomenoa: difrakzioaren bidez, argi zuria –eguzkiko argia– bere koloretan deskonposatzea lortuko dugu –objektu metaliko baten laguntzaz; CD edo DVD bat baliatuz, adibidez–; horrela, ortzadarreko zazpi koloreak ikusiko ditugu. 25\nBeraz, partikulak eta uhinak gure eguneroko esperientzietako gauza arruntak direla esan dezakegu nolabait, eta badirudi argi eta garbi bereizten ditugula batzuk eta besteak, dituzten propietateak ere oso ezberdinak baitira.\nHurrengo kapituluan zehatzago aztertuko badugu ere, jadanik aipatu dugu teoria atomikoa. Atomoak partikula zatiezinak zirela esaten zuen Daltonek, baina zientzialarien lanak aurrera egin ahala aldaketa handiak jasan zituen eredu atomikoak.\nIkerketa horretan, 1897an hain zuzen, J.J. Thomsonek elektroia aurkitu zuen; karga negatiboa duen partikula da elektroia, eta, atomoa baino txikiagoa denez, atomoa zatigarria dela frogatu zuen. Elektroiaren masa eta karga zehaztutakoan, existitzen zen partikularik txikiena zela erabaki zuen.\nBaina atomoaren gaineko ikerketak jarraitu, eta zenbait ezaugarri berri gelditu ziren agerian. Argiaren izaera azaldu nahian, eredu korpuskularra –hau da, argia partikulaz osaturik dago– proposatzeko beharra ikusi zuen Einstein-ek. Horrela, argiak, berez uhin baten hainbat ezaugarri izan arren (erreflexioa –islatzea–, errefrakzioa, difrakzioa, interferentziak eta abar), partikula multzo bat izango balitz bezala jokatzen du efektu fotoelektrikoa6 izenekoan. Gaur egun, fotoi deitzen diogu partikula multzo horren osagai bakoitzari, eta guztiz barneratuta dago zientziaren hizkuntzan. Beraz, argia zer den azaldu nahi izanez gero, izaera bikoitza daukala esan beharko genuke, aldi berean dela partikula eta uhina.\nAntzekoa gertatu zen elektroiarekin. Argiak duen izaera bikoitz hori –ondo bitxia, senaren aurkakoa baitirudi– partikula guztietara zabaldu behar zela uste zuen Louis de Broglie frantziarrak, eta partikula bakoitzari uhin bat egokitu behar zaiola iradoki. De Broglieren uhin-korpuskulu bikoiztasunaren hipotesia da, eta horri esker Nobel saria eman zioten zenbait urte geroago.\nG.P. Thomsonek, elektroia aurkitu zuen J.J. Thomsonen semeak, elektroiek uhinen zenbait ezaugarri dituztela frogatu zuen. Aitari Nobel saria eman zioten 1900ean elektroia partikula zela frogatzeagatik, eta semeak, hogeita hamar urte geroago, sari bera lortu zuen elektroia uhina ere bazela aurkitzeagatik.\nThomson semeari galdetu zioten behin ea zelan azaltzen zuen elektroiaren izaera bere eskoletan, eta berak, umoretsu, honako hau esaten omen zuen: “[…] astelehenetan, asteazkenetan eta ostiraletan, elektroia uhina dela esaten dut, eta gainerako egunetan partikula dela kontatzen diet ikasleei…”. Anekdota hori egia edo gezurra izan, nahiko adierazgarria da zientziaren izaeraz. Edonork galde dezake ea zientzialariek, horren lan handia egin eta gero, oraindik ere ez ote dakiten zer den elektroia. Eta egia esateko, ezetz aitortu beharko genuke, baina, hainbat gauza ez badakizkigu ere –gogoan izan zientziaren teoriek behin-behineko balioa dutela–, harrigarria da erabateko ziurtasunik ez duen ezagutza horri esker zenbat eta zer-nolako etekinak lortu ditugun, eta zein handia den zientziak eta teknologiak gure bizitzan daukaten garrantzia. 2.3.3.- Ustekabeko zientzia\nMetalen propietate fisiko garrantzitsuenetako bat korronte elektrikoa eroateko gaitasuna da. Kobrea, adibidez, etxeko instalazio elektrikoen osagai nagusia da. Ohiko metalak –kobrea, zinka, Erradiazio elektromagnetiko batekin (X izpiak, argi ikusgaia...) materia jo, eta materia horretatik elektroiak erauztearen fenomenoa da efektu fotoelektrikoa. Prozesuan igorritako edo erauzitako elektroiak fotoelektroi deritze.\nnikela, burdina eta abar– “eroale arruntak” direla esan dezakegu. Badira, ordea, beste substantzia batzuk supereroaleak deitutakoak. Zer dira supereroaleak? Zer da tenperatura kritikoa?\n1911n, Kamerling Onnes holandarrak, nahi gabe, merkurioaren erresistentzia elektrikoa 4,2 K-tan desagertu egiten zela aurkitu zuen. Ate berri bat ireki zuen gertaera horrek zientzian; supereroankortasunaren fenomenoarena, alegia. Geroago, esperimentuak errepikatu, eta antzerako emaitzak lortu zituen beste metal edo aleazio batzuk erabiliz –adibidez, indioa, eztainua, banadioa, beruna eta niobioa baliatu zituen–.\nTenperatura kritikoa deitu zion erresistentzia elektrikoa desagertzen zen tenperaturari, eta, hasieran, oso tenperatura baxua zenez, helio likidoa erabili behar zuen materialak hozteko.\nErraz uler daitekeenez, teknologiaren ikuspegitik oso garrantzitsuak ziren substantzia supereroaleak, hainbat aplikazio izan zitzaketelakoan eta energia-galerak izugarri murriztuko zirelakoan. Beraz, gainditu beharreko arazo nagusia, besteak beste, tenperatura kritikoarena zen, eta tenperatura hori hain txikia ez izateko ahaleginak egin zituzten ikerlariek.\nBeheko grafikoan, denboran zehar tenperatura kritikoak izandako eboluzioa ikus daiteke. XX. mendeko 80ko hamarkadan zientzialariek uste zutenez, nitrogeno likidoaren tenperatura lortzeko (77 K) 2100 urtera arte itxaron beharko genuke aurkikuntzen erritmoari jarraituz gero. Baina ustekabeko aurkikuntza gertatu zen handik oso gutxira. Lantanoz, barioz eta kobrezko oxidoz osaturiko konposatu bat aztertzen ari ziren, eta, espero ez bezala, supereroalea zela ohartu ziren. Izugarrizko aurrerakada ekarri zion horrek tenperatura kritiko altuagoak lortzeko ikerketari. Aurrerantzean, etengabeko aurkikuntzak etorri ziren elkarren jarraian, eta benetako iraultza gertatu zen supereroaleen arloan. Georg Bednorz eta Mex Müller 1987ko Fisikako Nobel sariaren irabazleak izan ziren gorago aipatutako konposatu supereroalea deskubritu eta urte bakar batera.\nZientziaren bideak nolakoak diren adierazten digu gertaera horrek. Prozesu teknologikoetan ez bezala –produktu berriak zaharren aldaketa-hobekuntzaz lortzen dira–, ezagutza berrien bitartez egiten du aurrera zientziak, eta ezagutza horiek ez diote beti jarraitzen aurrez pentsatutako bideari, baizik eta iraultzaileak izaten dira askotan; horrela, teknologiaren eta zientziaren eboluzioaren norabidea guztiz aldatzen dute, eta ustekabeko bide berriak irekitzen dituzte. 2.1. IRUDIA: TENPERATURA KRITIKOAREN EBOLUZIOA\nIzugarrizko iraultza zientifikoa gertatu zen 1986an, tenperatura altuko supereroaleak aurkitzean.\nGauza bera pentsa daiteke, beraz, eguzki-zelulen eraginkortasunari buruz, eta edozein unetan gerta daiteke ikerkuntza hankaz gora jarriko duen ustekabeko aurkikuntza. Ez da inolaz ere ez zentzugabea ezta utopikoa ere.\nEz dago bermerik, jakina, baina pare bat gogoeta egin daiteke aurkikuntza zientifikoa indartzeko moduari buruz.\nZientzia, kontrakoa pentsatu daitekeen arren, ez da planifikatzen eraikin baten antzera; ostera, baratzeak bezala lantzen da. Izan ere, zientzia ez da eraikitzen arkitekto batek eraikin bat eraikiko lukeen bezala, aldez aurretik den-dena planifikatuz, hasieran zimenduak ezarriz eta azkenik zientzialariei planoak eta materialak emanez eraikina egin dezaten. Sorkuntza zientifikoa sustatu nahi badugu, egin beharreko lanak baserritarren lanen antzekoa izan beharko du, lur-zorua prestatuz, hazia ereinez eta ongarria gehituz, azkenik fruituak lortuko direla jakinik. Ez dakigu zehatzmehatz zer lekutan azalduko den fruitua, baina seguru gaude loratuko dela ortua.\nZientziaren historia ustekabeko gertaeraz beteta dago, serendipitate izeneko aurkikuntzaz beteta –serendipitate hitza neologismoa da, eta zoria eta zientzialariaren zuhurtzia konbinatuz egiten den aurkikuntzari egokitzen zaio–. Adibidez, Fleming-ek horrelaxe deskubritu zuen penizilina, eta Shirakawak polimero eroaleak. Ez dira salbuespenak. Zientzialarien ohiko lanaren parte bat dira ustekabeko horiek, eta argi eta garbi adierazten digute nola aurki daitekeen teknologia-arazoen ustekabeko konponbidea –energiarena, kasurako– laborategi bateko txokorik bazterrenean.\nEz ditugu, aitzitik, ikerkuntza lan koordinatuak gaitzetsi behar, gehienetan ezinbestekoak baitira teknologiaren erronka handiei aurre egiteko; baina “zientzia txikia” ere aldarrikatu behar dugu, bertan baitago iraultza zientifiko guztien benetako hazia.\n2005. urtean, Albert Einsteinen zenbait lanen mendeurrena ospatu zen, 1905ean Erlatibitate bereziaren teoria dela-eta argitaratutakoena, besteak beste. Bitxia bada ere, Einsteinek ez zuen Fisikako Nobel saria lan ospetsu hargatik lortu, baizik eta efektu fotoelektrikoa azaltzeko baliagarriak izan ziren ikerkuntza puruko lanengatik.\nUne egokia da, beraz, gogorarazteko zenbat eta zenbat aparailu teknologiko ditugun gaur egun –besteak beste, eguzki-zelulak, jakina– efektu fotoelektrikoari lotuta. Berrikuntza teknologiko horiek guztiak ikerkuntza puruan izandako aurrerakuntzei esker garatu ziren.\nBaina ez da beharrezkoa Einstein izatea ezagutzaren norabidea aldatzeko. Edozein zientzialari anonimoren lana izan daiteke eraginkorra, baldin eta bere lanak komunitate zientifikoari jakinarazten badizkio eta haren eskuetan uzten baditu. Asmo hori lortzeko, zientzialariek hainbat bide dituzte: aldizkari espezializatuak, kongresuak...\nTeknologia garatzea, berritzea eta hobetzea eta eskura ditugun baliabideak –energetikoak barne– modu egokian kudeatzea ezinbestekoak izango dira gure espezieak irauteko, kulturalki zein teknologikoki. Baina historiari gainbegiratua ematen badiogu, etorkizunean izango ditugun berrikuntzarik garrantzitsuenak ustekabeko zientziaren eskutik etorriko direla ikus dezakegu. Etorkizuneko energia edo material berriak gaur egun ezezagunak diren printzipio eta prozesuetan ezkutaturik daude; edozein aldiunetan suerta daitezke, zientziaren eta ezagutzaren ohiko bideari ekiten diogun bitartean, ustekabeko aurkikuntza harrigarriak. 28\nZientziaren eta teknologiaren lorpenik handienak\nAurreko kapituluan ikusi dugun bezala, zientzialariek teoriak garatzen dituzte natura ikertzean jasotako ezagutza guztiak modu koherentean eta antolatuan biltzeko. Prozedura horri jarraituz, hainbat teoria plazaratu dituzte; besteak beste, hauek ekarriko ditugu hona, ikertutako arloen arabera sailkatuta: • Fisika eta Kimika: Teoria atomikoa (teoria kuantikoa) eta Erlatibitatearen teoria • Biologia eta Geologia: Teoria zelularra eta Eboluzioaren Teoria\n• Geologia: Kontinenteen Plaka tektonikoaren\nBeste teoria asko daude, noski, baina aurreko sorta har dezakegu prozedura zientifikoaren ardatz gisa. Zerrenda hori ikusita, berehala galde diezaiokegu geure buruari ea zein den teoriarik garrantzitsuena. Ez dago galdera hori erantzuterik, teoriok zeinek bere natura-arloa aztertzen baitute; gainera, teoriak ez dira banakako izaki isolatuak, eta konexio ugari izaten dituzte.\nDena dela, iritzi pertsonalak izan arren, zenbait zientzialari ausartu dira aurreko galderari erantzuten. Behin, Richard Feynman (1918-1988) fisikari estatubatuarrari galdetu zioten zein zen, bere ustez, zientziaren aurkikuntzarik garrantzitsuena. Nobel saria irabazitako fisikari ospetsu hark, Teoria Atomikoaren garrantzia nabarmendu, eta hau erantzun zuen: “Esaldi bakar batekin laburtu beharko banu Zientziaren historia, hau esango nuke: den-dena dago atomoz osaturik”.\nJarraian, ikusiko dugu zertan datzan teoria atomikoa. Duela 2.000 urte hasi ziren Greziako filosofoak materiaren gaineko ideiak plazaratzen, eta, handik aurrera, gaur egungo atomoaren eredua eraiki arte, bidaia luzea egin du ideion historia horrek. Bidaia guztietan bezala, ordea, garrantzitsuena ez da bakarrik heltzea, baizik eta bidea egitea, bidaiatzea: emaitza positibo asko lortu dira 2.000 urteko bidaia horretan, eguneroko bizimoduan laguntzen diguten hainbat tresna eta produktu eskuratzeko aukera izan baitugu –X izpiak medikuntzan, uhin elektromagnetikoak mikrouhin-labeetan eta komunikazio mota guztietan, CDak eta DVDak irakurtzeko laserrak, telebista…–. 29\nZoritxarrez, zientziaz eta teknologiaz jarduten dugunean, ezin dira aipamen guztiak baikorrak izan. Energia nuklearrak, adibidez, eztabaida handiak sortzen ditu, bai era baketsuan erabiltzean –istripuez gain, hondakin erradiaktiboek sor ditzaketen arazoak ditugu– bai eta militarki baliatzean ere –Bigarren Mundu Gerran lehen bonba atomikoak jaurti zirenetik, holokausto nuklearraren mehatxupean bizi izan da mundua hainbat urtetan zehar–. 3.2.- Atomoaren historia\nK.a.VI. mendean, Asia Txikiko filosofoek galdera hau egin zioten beren buruari: “Zertaz dago eginda mundua?”. Lehen erantzunen arabera, material bakar batez osatuta dago guztia; material hori izendatzeko, arjé berba erabili zuen Miletoko Talesek. Agrigentoko Enpedoklesek arjé delakoak hainbat forma har zitzakeela uste zuen (ura, airea, lurra eta sua), materia askotarikoa dela arrazoitzeko. Baina printzipio sortzailea izendatzea baino, garrantzitsuagoa zen (eta da) materiaren egitura nolakoa den zehaztea. Bi aukera daude: materia jarraitua eta homogeneoa da (infinituki zatigarria, beraz) edo materia partikulaz osaturik dago (horren arabera, ezin genezake materia etengabe zatitu).\nBigarren aukeran zegoen oinarrituta Leuzipo eta Demokrito greziarrek K.a.V. mendean formulatu zuten teoria. Haien ustez, materia ezin daiteke infinituki zatitu (hau da, ez da jarraitua), eta, beraz, nolabaiteko materia zatirik txikiena egon behar da: atomo izena eman zioten materia unitate horri; atomoak hutsean daude, hau da, atomoak existitzeko, hutsak ere existitu behar du. Garai hartan, Demokrito konturatuta zegoen gugandik oso urrun dauden ezin konta ahala elementuz (izarrez) osaturik dagoela Esne Bidea; izugarrizko urruntasun hori dela eta, ezin ditugu banaka bereizi distira lausotu hori osatzen duten milaka eta milaka argiak. Modu berean, beste zenbait gorputz, jarraituak direla diruditen arren, partikula diskretuz osaturik daude. Adibidez, hondartzako hareak gorputz jarraitua dirudi urrunetik, baina, hurbiletik ikusita, harri ñimiño askotaz osaturik dagoela kontura gaitezke. Beraz, logikoa da gauza bera pentsatzea itsasoko uraren kasurako, adibidez.\nAtomoei buruz, Demokritok lau atomo mota proposatu zituen: harrizko atomoak, astunak eta lehorrak; urezko atomoak, astunak eta hezeak; airezko atomoak, arinak eta hotzak; eta suzko atomoak, iheskorrak eta beroak.\nLau atomo mota horiek konbinatuz sustantzia ezagun guztiak sortzen direla aldarrikatu zuen. Adibidez, landare batek urezko eta harrizko atomoak ditu –lurrazalak dituen bezala–, eta suzko atomoak –Eguzkiak bezala–. Urezko atomoak galdu dituen enbor lehorra erretzen bada, suzko atomoak askatu, eta harrizko atomoak –errautsak– utziko ditu hondakin gisa. Zenbait harri, mineral metalikoak, metal bihurtzen dira sugarraren ondoan jartzean, haien atomoak suzko atomoekin lotzen baitira. Demokritoren ideiei jarraituz gero, metal merkeek –burdina, kasurako– suzko atomo gutxi izango lituzkete, eta urreak, berriz, suzko atomoen kopururik handiena izango luke, eta, horregatik, distiratsua eta baliotsua izango litzateke. Horrexegatik guztiagatik berotzen zuten burdina alkimistek –suzko atomoak gehitzeko–, urre bihurtuko zelakoan. 30\nAtomismo greziarrak ez zituen benetako teoria zientifiko baten ezaugarri nagusiak, ez baitzuen gertaera esperimentalen oinarria edo baieztapena. Uste hutsez eraikitako ideia multzoa zenez, desegin ere uste hutsez desegin zitekeen. Platonek, Aristotelesek eta haien jarraitzaile askok atzera bota zuten atomismoa; are gehiago: gizartean zeukaten itzalari esker, teoria hori baztertzea lortu, eta haren ordez â€œmateriaren jarraitutasunarenâ€? ideia zabaldu zuten. Hala ere, atomismoa ez zen ahaztua izan, nahiz eta hogei mende igaro behar izan ziren onartua izateko.\nXVII. mendean, okultismoan eta misterioan oinarritutako ideia guztiak alde batera uzten ahalegindu ziren kimikariak, eta Natura oinarri mekaniko baten arabera azaldu nahi izan zuten. Kimikak, garai hartan, alkimiarekin zeukan lotura handiagoa zientziarekin baino. Pentsamolde berri haren ordezkari nagusia Robert Boyle izan zen. Haren ustez, partikula txikiz, solidoz eta zatiezinez osaturik dago materia; gasen jokabidea azaltzeko, ideia hauek proposatu zituen: â€œnorabide guztietan azkar higitzen diren partikula ugariz osaturik daude gasak, eta partikula horiek etengabe ari dira jotzen bai elkarren kontra bai eta, ontzi itxi batean egonez gero, ontziko hormen kontra ereâ€?; hau da, eredu korpuskular zinetikoa (korpuskuloa = partikula; zinetikoa = higidurari dagokiona) proposatu zuen. Eredu hori Bernouilli fisikari suitzarrak zedarritu zuen XVIII. mendean. 3.1. IRUDIA: ALKIMISTAK\nBeste metaletatik abiaturik, urrea lortu nahian aritu ziren alkimistak denbora luzean, kimikaren oinarriak artean ezarri gabe baitzeuden.\n3.2.1.- Daltonen teoria atomikoa\nXVIII. mendearen amaiera aldera, kimikari gehienak konbentziturik zeuden materiaren izaera korpuskularraz, baina inork ezin izan zuen ideia hori bermatu esperimentu kuantitatiboen 31\nbidez. Hori lortu zuen lehena John Dalton kimikari ingelesa izan zen (1766-1844). Proposatu zuen materiaren teoria atomikoa puntu hauetan laburbil daiteke: • Elementuak partikula txiki zatiezin batzuek osatzen dituzte, atomo deritzenek.\n• Elementu berberaren atomo guztiak berdinak dira (masa berekoak). Bi elementu ezberdinak dira beren atomoak ezberdinak direlako.\n• Elementuen atomoak zenbakizko proportzio sinpleetan elkartzen dira konposatuaren atomoak eratzeko (gaur egun, molekula deritzegu).\nDaltonen ereduaren akatsak\nGarai hartan, ezagunak ziren prozesu kimikoen gaineko ebidentzia esperimental batzuk –adibidez, masaren kontserbazioaren legea, proportzio konstanteen legea, e.a.–. Daltonen eredua –partikula zatiezinez osaturik dago materia (atomo deiturikoak)– oso arrakastatsua izan zen lehen aipatutako ebidentzia esperimentalok egoki azaltzea lortu baitzuen.\nHala ere, XIX. mendearen amaieran eta XX.aren hasieran egindako zenbait esperimentuk zalantza handian jarri zuten eredu hori. Esperimentu haiek guztiek materiaren izaera elektrikoarekin zerikusia zuten. Atomoak neutroak izan arren, eroale modura jokatzen zuten zenbait egoeratan; hau da, propietate elektrikoak agertzen zituzten. Hauek eman ditzakegu adibide gisa:\n• Disoluzioen konduktibitate elektrikoa: sukaldeko gatza, uretan disolbatuta, eroalea da; eta azukrea, aldiz, ez. • Igurtzi bidezko elektrizitatea: egindako esperimentuen emaitzen arabera, karga positiboak eta negatiboak egon zitezkeela uste zen.7\n• Esperimentuak gasekin: baldintza oso berezietan –presio txikiak eta tentsio handiak erabiliz–, gasak eroale bihurtzen dira, eta izpi katodikoak deitutakoak ikus daitezke. Izpi horiek analizatutakoan, karga negatiboa daukatela ondorioztatu zen.\nDaltonen teoriaren kontrako beste gertaera bat Mendeleiev-en sailkapen periodikoa izan zen. Elementu kimiko guztiak oso modu bitxian antola daitezke: elementuak, oso pisu ezberdina izan arren, taldeka sailkatzen dira, eta dituzten propietateak behin eta berriz –periodikoki– errepikatzen dira. Pisuaren arabera sailkatu zituen elementuak Daltonek, eta hala ezin zuen azaldu zergatik antzeko pisu atomikodun elementuek (Na, Cl) hain propietate ezberdinak dituzten, eta, aldiz, pisu ezberdinetako beste zenbait elementutan (F, Cl, Br) propietate berdintsuak ikusten diren. Emaitza horiek ikusita, atomoak sakonago aztertzen jarraitu zuten zientzialariek, eta auzia konpontzeko bidea gasen konduktibitate elektrikoa ikertzean aurkitu zuten.\n7 Plastikozko objektu bat (boligrafo bat, adibidez) artilezko jertse batekin igurtzi, eta paperezko zati txikiak erakartzea lortuko dugu; horixe da igurtzi bidezko elektrizitatea, eta atomoan karga ezberdineko partikulak egon zitezkeela pentsatu zuten zientzialariek esperimentuen emaitzak ikusitakoan. Ondorioz, Daltonen atomo sinplea eta zatiezina ezinezkoa suertatuko zen.\n3.2.2.- Nola zirkulatzen –mugitzen– da korronte elektrikoa gas batean zehar?\nGasak ez dira eroale onak; hala ere, oso potentzial-diferentzia handia dagoenean, txinparta bat sor daiteke bi elektrodo metalikoren artean. Horrelakoetan, ondoriozta dezakegu partikula kargatuak mugitzen ari direla elektrodo batetik bestera –airean mugitzen den korronte elektriko bat sortu dela–, eta txinparta horixe da froga ikusgaia.\nEsperimentu hori 10.000 volteko potentzial-diferentzia sortzen duen tresna batekin –Rumkhorff bobina, adibidez– egin daiteke. Bi elektrodo metaliko (puntadunak badira, hobeto) hurbiltzen badira, nabarmen ikus daiteke txinparta bat.\nEsperimentua errepikatzen bada, eta hodi baten barruan zein gas sartzen den – presioa txikia izanik: 0,01 atm, gutxi gorabehera–, korronte elektrikoa dagoela jabetzeaz gain, argi bereizgarri bat edo beste sortzen dela ikus daiteke: gas bakoitzari argiaren kolore bat dagokio. Beheko taulan daude adierazita zenbait gasek sortutako kolorea:\n3.1. TAULA: DESKARGA HODIETAKO ARGIAK\nGasa hidrogenoa helioa neona nitrogenoa merkurio-lurrina karbono dioxidoa\nArgiaren kolorea urdin argia arrosa argia gorri laranja hori laranja urdin-morea zuria\nFenomeno horretan oinarritzen dira neon-argiak (lanpara mota horietan zein gas dagoen, kolore bat edo beste lortuko dugu). 3.2. IRUDIA: NEONEZKO ARGIAK\nGas batek, beirazko hodi batean sartuta egotean –presioa txikia izanik–, argi bereizgarria igortzen du korronte elektrikoa hodian zehar iragatean.\nEmaitza horiek guztiek agerian jarri zuten nolabaiteko erlazioa dagoela materiaren eta elektrizitatearen artean.\n1858an, Plücker fisikari alemaniarra honetaz ohartu zen: gasetarako deskarga-hodian presioa behar beste txikitzen bada, gasak argia igortzeari uzten dio, baina beste fenomeno bat azal33\nmaterial mota guztietan agertzen ziren; hau da, materiaren nolabaiteko oinarrizko osagaiak direla pentsa zitekeen.\nZer ondorio atera daitezke gertaera eta datu esperimental horiek ikusita? Partikula berri haien masa atomorik txikienarena baino txikiagoa zelarik, kolokan gelditu zen Daltonen ideia; hau da, atomoa zatiezina delakoa. Beraz, nolabaiteko barne-egitura izan beharko luke atomoak aurreko emaitza haiek azaltzeko.\nGasen deskarga-hodietan gertatutako fenomenoak eta metalak zergatik diren eroaleak ulertzeko antzerako azalpenak erabil zitezkeela ikusita, elektrizitatea –korronte elektrikoa, kasu honetan– karga negatibodun partikula sorta batez osatuta dagoela ematen zuen. Horrela, G.J. Stoney (1826-1911) fisikari irlandarrak elektroia9 izena proposatu zuen, eta, azkenik, izpi katodikoen partikulei elektroi izena ematea onartu zuten zientzialari guztiek. Goian esandakoagatik, elektroiaren aurkitzailea J.J. Thomson izan zela kontsidera daitekeela aipatu behar da, nori berea legeari jarraituz.\nEdison efektua –metalak berotzean sortutako erradiazioa– eta efektu fotoelektrikoa –metalak argiztatzean sortutako erradiazioa– modu berean azaltzea lortu zuten zientzialariek. Gero eta datu gehiago pilatu ziren, eta atomo zatiezinaren teoria porrot egiten hasia zegoen. Orduan, nola dago osatuta atomoa? 3.2.3.- Thomsonen eredua\nEmaitza esperimentalak ikusita, J.J. Thomsonek eredu hau proposatu zuen atomoa azaltzeko: atomoa positiboki eta uniformeki kargaturiko esfera da, elektroiak haren barrualdean itsatsita egonik, angurri baten pipitak balira bezala. Adierazpen grafikoa hau da:\n3.4. irudia:Thomsonen eredu atomikoa elektroia\nJ.J. Thomsonen ustez, elektroi kopuruaren araberakoa da elektroien kokapena –konfigurazio elektronikoa– atomoan, eta egonkortasunik handiena lortzeko modu egokian banatzen dira elektroiak. Elektroiak, beren arteko aldarapenaren eraginez, uniformeki aldenduta daude; horrela, karga positiboa eta negatiboa orekan egotean, atomoa egonkorra izango da.\npositiboki kargaturiko masa\nJ.J. Thomsonen ereduaren bitartez, honako gertaera esperimental hauek azaldu daitezke: – ioien formazioa elektroiak irabaziz edo galduz – korronte elektrikoaren kondukzioa\n9 Duela 2.500 urte Miletoko Tales filosofo greziarrak frogatu zuenez, larruz igurzten bada, objektu txikiak erakartzen ditu anbarrezko barra batek –paperezko zatiak, kasurako–. Elektrizitate deitu zion anbarraren propietate horri, grezieraz elektroi esaten baitzaio anbarrari.\n– elektrizitate estatikoaren fenomenoak\n– hutsezko hodietan behatutako irradiazioak\nThomsonen ereduaren akatsak\nAurreko ereduaren akatsak erradioaktibitatea aurkitzearekin batera etorri ziren. Becquerelek ikusi zuen fenomenoa lehendabiziko aldiz 1890ean, eta uraniozko eta toriozko konposatuek igorritako erradiazioetan aurkitzen da haren jatorria. Handik urte gutxira, Curie senar-emazteek aurrekoak –uranioa eta torioa– baino elementu erradioaktiboagoak –polonioa eta erradioa– lortu zituzten. 1900ean isolatu ziren azken bi elementu horiek.\nHala ere, erradioaktibitatearen aurkikuntza X izpienaren ostean gertatu zen. Izpi horiek 1885. urtean aurkitu zituen W. Röntgen fisikari alemaniarrak. Izpi katodikoen hodian lanean ari zela, inguruan kokaturiko pantaila fluoreszente baten distira nabaritu zuen. Fenomenoa behin eta berriz errepikatzen zen, nahiz eta hodia kartoi beltzez estali, edota pantaila distantzia handiagora jarri; gauza bera gertatzen zen pantailaren eta hodiaren artean objektuak tartekatuta ere. Röntgenek pentsatu zuenez, partikula horiek ezin ziren izpi katodikoak izan, kartoia zeharkatzeko edo airean distantzia luzeak egiteko gauza ez ziren eta. Haien izaera ezezaguna kontuan hartuz, X izpiak izena eman zien. Hauek dira haien ezaugarririk nabarmenenak: – Izpi katodikoek gorputz solido baten kontra (anodo metalikoaren edo hodiaren beiraren kontra) jotzean sortzen dira.\n– Lerro zuzenean hedatzen dira, ez dira desbideratzen eremu elektrikoaren edo magnetikoaren eraginagatik, eta belztu egiten dituzte argazki-plakak, argi arruntak belzten dituen bezala. – Fluoreszentzia sortzen dute, airea ionizatzen dute eta gorputz elektrizatuak deskargatzen dituzte. – Materia barneratzeko ahalmen handia dute.\nBecquerelek substantzia fluoreszenteak aztertu zituen X izpiak sortzeko gai ote ziren jakiteko, eta fenomeno erradiaktiboak aurkitu zituen. Horretarako, zenbait sustantzia fluoreszente utzi zituen denbora batez eguzki-argitan, eta paper beltzez estalitako argazki-plaka baten gainean kokatu zituen; plaka belztea lortu zuten sustantzia bakarrak uranioarenak izan zirela ikusi zuen.\nBecquerelek esperimentu bera errepikatu zuen, baina baldintzak sistematikoki kontrolatuz, aldagai bakoitzaren eragina aztertzeko: plaka berdin-berdin belzten zela baieztatu zuen, bai eta prozesua ez zela eguzki-argitan emandako denboraren menpekoa. Baina ez zen hori izan fenomenorik harrigarriena. Uraniozko gatz-kristalak paper beltzez estalitako plakaren gainean eta kaxoi itxi batean egonda –hau da, eguzki-argirik jaso gabe–, argazki-plaka belztuta suertatzen zen. Hortaz, ez zen fluoreszentzia erradiazio berri haren zergatia (garai hartan, X izpiak zirela uste zuen Becquerelek), baizik eta uranioari hertsiki lotutako propietate ezezagunen bat. Fenomeno berriari erradioaktibitate izena eman zitzaion. 36\nGainera, fenomeno erradiaktiboak eragiteko orduan, substantzia erradioaktibo haiek berdin-berdin jokatzen zuten elementu zein konposatu gisa egonda; hau da, polonio (Po) edo erradio (Ra) atomoak, adibidez, bakar-bakarrik egon litezke edo beste elementu batekin konposatu bat eginda. Gertaera horiek ezin ziren azaldu Thomsonen eredu sinplea erabiliz, eta zientzialariek ikerketak egiten jarraitu zuten oztopoak gainditzeko. 3.2.4.- Rutherford-en eredua\nSubstantzia erradioaktiboak aztertzean, hiru erradiazio nagusi nabaritu zituzten zientzilariek: α (alfa), β (beta) eta γ (gamma) izendatu zituzten. Taulan ditugu haien ezaugarri nagusiak:\n3.2.- TAULA: PARTIKULA ERRADIOAKTIBOAK Partikula\nMasa erlatiboa (protoiarenarekin alderatuta)\nAbiadura (materian barneratzeko ahalmena)\nIa-ia zero (protoiarena baino 2.000 aldiz txikiagoa) 0\nErradiazio horiek ikusita, elektroiaz gainera, atomoaren osagai izan zitezkeen bestelako partikulak existitzen zirela pentsatzen hasi zen.\nAtomoaren egitura ikertzeko eman zen hurrengo urratsa fisikaren historian oinarrizko esperimentuetako bat da. Rutherford-ek egin zuen, eta α partikulak erabili zituen, urrezko xafla oso mehe baten kontra jaurtiz. Emaitzak ustekabekoak izan ziren, eta eredu atomiko berri baten bidea ireki zuten. Esperimentua honelakoa izan zen:\n3.5- IRUDIA: RUTHERFORDEN ESPERIMENTUA\nThomsonen eredua zuzena izan balitz, α partikula gehienek arazorik gabe zeharkatuko zuten atomoa. Batetik, α partikulek nahiko abiadura handia daukate atomoan barneratzeko, eta, bestetik, elektroien karga negatiboak α partikulak erakarriko balitu ere, atomoaren karga positiboak orekatu egingo luke aurreko efektua: beraz, partikulek aurrera egitea espero zuen 37\nRutherfordek. Eta horrelaxe gertatu zen kasurik gehienetan; baina partikula gutxi batzuk, berriz, oso desbideratuta atera ziren, eta beste batzuek –hau bai harrigarria– errebotatu ere egin zuten, zementuzko horma baten kontra jo izan balute bezala.\nRutherfordek, harrituta, hau idatzi zuen: “Bizitzan gertatu zaidan gauzarik harrigarriena izan da: imajina ezazu hamabost hazbeteko jaurtigaia botatzen duzula setazko paper baten kontra, eta atzera egiten duela; hau da, zure kontra errebotatzen duela…”\nEmaitzak aztertutakoan, atomorako eredu berri bat iradoki zuen Rutherfordek: eredu planetarioa. Hau imajinatu zuen: atomoak nukleo bat dauka, eta haren inguruan biraka aurkitzen dira elektroiak; atomoaren karga positiboa eta ia-ia masa osoa nukleoan biltzen dira. Eredu grafikoa honako hau da: 3.6.- IRUDIA: RUTHERFORDEN EREDU ATOMIKOA\nEsan daiteke, beraz, Rutherfordek atomoaren nukleoa aurkitu zuela. Eredu berri honek aurreko fenomeno guztiak –erradioaktibitatea barne– azaltzeko balio zuen.\nRutherforden ereduaren akatsak\nRutherfordek bazekien bere ereduak bi akats nagusi zituela. Alde batetik, eredu hori bere horretan zuzena balitz, atomoa ezegonkorra litzateke: elektroia, bira egiten hasten bada, nukleorantz hurbildu, eta, azkenik, haren kontra jo eta deuseztatuko da. Arrazoia teoria elektromagnetiko klasikoan zegoen –Maxwell-en teoria–; teoria horrek esaten zuenez, elektroia, partikula kargatua eta azeleratua10 izanik, etengabe igorriko du energia erradiazio gisa. Energiaren kontserbazioaren printzipioa aplikatuz, elektroiak energia galtzen badu, eta ez badu inondik berriz jasotzen, energia barik geldituko da, eta ezin izango du nukleoaren inguruan biraka jarraitu. Beraz, azkenean, nukleoaren gainera “eroriko” da. 10 Fisikan, abiaduraren aldaketa da azelerazioa. Objektu baten abiadura 3 m/s-koa dela esatean, objektu horrek segundoko 3 metro egiten dituela esan nahi dugu, baina informazio hori osatzeko, zer norabidetan eta norantz higitzen ari den ere esan behar dugu. Abiadura magnitude bektoriala dela esaten dugu, eta bai modulua –zenbakizko balioa–, bai noranzkoa bai eta norabidea ere adierazi behar ditugu. Higidura zirkularrean, nahiz eta bira kopurua konstantea izan, etengabeko norabide- eta noranzko-aldaketa dago, eta partikula azeleraturik dagoela esaten da. Partikula kargatuen eta azeleratuen portaera horri esker funtzionatzen dute irratiko eta telebistako antenek, bertan elektroiak etengabe azeleratuak izaten baitira maiztasun egokiko uhinak sortzeko.\nGainera, Rutherforden ereduak ezin zituen azaldu elementu kimikoen espektro ez-jarraituak. Ikus dezagun zer diren espektroak.\nBeste zenbait ataletan aipatu dugun bezala, argia –argi zuria– objektu metaliko baten kontra bideratzen dugunean, ortzadarreko kolore guztiak ikus daitezke. Horra zer den argiaren espektroa –argia osatzen duten kolore guztien multzoa, alegia–. Ohartzen bazara, kolore sorta hori modu jarraituan azaltzen da, etenik gabe, moretik gorriraino. Aldiz, elementu kimiko batek igorritako argia –gogoratu neoi-argien gainean esandakoa– aztertzen badugu, ez dugu kolore sorta jarraitua ikusiko. Hurrengo argazkian ikus dezakegu:\n3.7.- IRUDIA: ESPEKTROAK\nSakabanaturiko marra sorta bat dagokio elementu bakoitzari. Zergatik ezin zuen Rutherforden ereduak gertaera hori azaldu? Lehenago esan dugunez, eredua zuzena balitz, atomoa ez litzateke egonkorra izango eta nukleorantz eroriko litzateke; bide horretan, etengabe igorriko luke energia: beraz argia gero eta energia gutxiagokoa izango litzateke, eta etengabe igorri beharko lituzke kolore guztiak.\nAdibide bat jar dezakegu aurrekoa ulertzeko. Txilibitu bat jotzen baduzu –denbora guztian modu berdinean–, sortuko duzun soinua etengabe entzungo dugu jotzen ari zaren bitartean; aldiz, Argi ikusgaia bere koloreetan deskonposatzean, argi sorta jarraitua eskuetatik erori eta txilibituak zoruaren ikusten da. Elementu kimikoek, aldiz, espektro ez-jarraituak sortzen kontra jotzen badu, jotzean baino ez dituzte. dugu soinua entzungo. Imajina ezazu txilibitua eskaileretatik behera erori eta hainbat mailatan jotzen duela. Kasu horretan, maila bakoitzaren gainean jotzean sortutako soinua entzungo genuke: soinu sorta ez-jarraitua entzungo genuke. Antzerakoa gertatzen da argiaren espektroarekin: jarraituak edo ez-jarraituak izan daitezke espektroak. Aurreko bi oztopoak gainditzeko, erabateko iraultza zientifikoa gertatu zen; fisika klasikoak ezin izan zuen atomoaren egitura azaldu, eta fisika berria –erlatibitatearen teoria eta kuantuen teoria– nagusitu zen. 3.2.5.- Bohr-en eredu atomikoa\nNiels Bohr fisikari danimarkarrak lortu zuen aurreko problemak ebaztea, eta atomoaren eredu berria proposatu zuen. Baina horretara heltzeko, argiaren izaera aztertu behar dugu lehendabizi. 39\nArgiak energia ematen duela kontuan hartuz –begi-bistan da argitasuna eta beroa ematen dituela–, argi jakin batean dagoen energia kantitatea zenbatekoa den galde dezakegu.\nHorretan ari zen, hain zuzen, XIX. mendearen amaieran eta XX.aren hasieran, Max Planck fisikaria. Gorputz beroek igorritako argia aztertzen ari zela, ezin zituen inolaz ere gertaera esperimentalak kuantitatiboki azaldu. Konponbidea lortzeko, hau suposatu zuen: “Kuantuak deituriko energia-unitatez osaturik dago argia, eta unitate horietako bakoitzean dagoen energia kantitatea argiaren kolorearen menpekoa da; hau da, dagokion uhin elektromagnetikoaren maiztasunaren menpekoa.”\nMatematikoki, honela adierazi zuen hipotesia: E = h· f. Maiztasuna (f) zenbat eta handiagoa izan, hainbat eta handiagoa izango da energia (E). Bi magnitudeak zuzenki proportzionalak dira, eta bien arteko erlazioa Plancken konstantea (h) da.\nHipotesi horren arabera, ez dago energia etengabe zatitzerik –kuantuak deituriko gutxieneko energia zatiak daude–, eta argiak korpuskulu-izaera ere badu –argia partikulaz osaturik dago (fotoi izena dute)–.\nEinsteinek lortu zuen korpuskulu-izaeraren aldeko froga efektu fotoelektrikoa azaldutakoan. Bigarren kapituluan aurreratu genuen bezala, argiaren propietate guztiak ezin dira eredu bakar baten arabera azaldu, eta horrexegatik onartu dute zientzialariek argiak izaera bikoitza duela: zenbait fenomeno uhin-teoriaren bidez azaldu behar dira: interferentzia, difrakzioa eta abar; beste zenbait, aldiz, eredu korpuskularraren bidez uler daitezke –kasurako, efektu fotoelektrikoa–.\nNiels Bohr fisikari danimarkarra Plancken teoria aplikatzen ausartu, eta eredu atomiko berria proposatu zuen. Eredua hiru postulatutan biltzen da:\n• Elektroia nukleoaren inguruan ari da biraka orbita zirkularrak eginez. Orbita horiek geldikorrak deitzen dira, eta bertan elektroiak ez du irradiazio-energiarik igortzen.\n• Elektroiek ezin dute nukleoaren inguruan edozein orbita zirkularretan biratu.\n• Elektroiak orbita geldikor batetik beste batera –energia txikiagokoa– igarotzean baino ez du igortzen energia –argi moduan–.\nBohren postulatuak analizatuz, atomoaren zenbait ezaugarri azaltzeko aukera izango dugu, eta, nagusiki, Rutherforden ereduen akatsak gainditzeko. Bigarren postulatuak esaten digunez, ezin da elektroia nukleotik edozein distantziatara aurkitu, baizik eta orbita jakin batzuetan soilik. Antzerako egoera izango genuke apalategi bateko liburuak aztertuz gero; han, liburuak ezin daitezke zorutik edozein altueratara egon, baizik eta apal bakoitzari dagokion altueran soilik. Liburu bakoitzak, beraz, kuantizaturik dauka bere posizioa. Elektroiaren posizioa ere kuantizaturik dagoela esan dezakegu.\nHalaber, espektro ez-jarraituen arazoa konpondu zuen Bohren ereduak. Orbita batetik beste batera pasatzean baino ez luke igorriko energia elektroiak, eta, horrela, energia kantitate jakin bat egokituko litzaioke jauzi bakoitzari, eta marra bat baino ez genuke ikusiko. Hortaz, elektroiaren energia kuantizaturik dagoela esan dezakegu. 40\nAurrerago zabalago azalduko badugu ere, kuantizatuta egotea da gakoa. Apur bat pentsatzen hasita, gure eguneroko hainbat gauza daude kuantizatuta; adibidez, supermerkatuan, mandarinak kuantizaturik daude: ezin duzu 4,25 mandarina erosi; berdin-berdin gertatzen da bananekin, laranjekin, eta fruta gehienekin. Zer esanik ez, automobila edo etxea. Etxebizitza aipatu dugunez, beste adibide bat eman dezakegu: etxe batean ezin da nahi dugun lekuan bizi: 1. pisuan, 2. pisuan, 3. pisuan edo beste pisu batean bizi behar da, baina ezin dugu esan: zorutik 12 metrora bizi nahi dut â€“agian altuera horretan ez dago etxebizitzarik, eta pisu batetik beste batera doazen eskaileretan egon beharko genukeâ€“. Zergatik gertatzen zaigu, orduan, hain arrotza atomoaren gaineko ideia, posizioa edo energia kuantizaturik daudela esatean? Lehendabizi, argi eta garbi esan behar dugu fenomeno horiek maila atomikoan bakarrik direla garrantzitsuak, eta gure eguneroko zereginetan guztiz oharkabe pasatzen direla. Aurrerago ikusiko dugun bezala, nahiz eta partikula bakoitzari bere uhina egokitzen zaion, tenis-pilota batek edo boligrafo batek daukan uhin-izaera erabat arbuiagarria da mundu makroskopikoan, eta partikula modura jo ditzakegu objektu horiek inolako arazorik gabe. Bohren ereduaren akatsak\nHidrogeno atomoaren espektroak azaltzeko balio du Bohren ereduak, baina emaitzak ez dira hain zehatzak elektroi kopuru handiagoa duten elementuetarako.\nGainera, fisika klasikoa eta kuantikoa nahasten ditu. Igorritako energiak azaltzeko Bohrek emandako konponbideak (egoera geldikorrak) ez du justifikazio teoriko sendorik; hala ere, atomoaren egonkortasuna eta espektro ez-jarraituak azaltzeko balio digu ideia horrek (elektromagnetismo klasikoak onartzen ez baditu ere, begi-bistakoa da: atomoak egonkorrak dira; eta dagozkien espektroak, ez-jarraituak). 3.2.6.- Uhin-mekanika kuantikoaren teoria atomikoa\nEmaitza onak eman zituen Bohren ereduak hidrogeno atomoaren kasurako, eta izugarrizko aurrerapena ekarri zuen espektro atomikoak ulertzeko; hala ere, ez zuen lortu modu egokian aurresatea gainerako atomoen espektroak. Gainera, eredua ez zen gai izan gertaera esperimental berriak azaltzeko, eta fisika berriaren eta fisika klasikoaren ideiak nahastu behar izan zituen aurrera egiteko. Gaur egun, ezin dezakegu Bohren teoria onartu. Bi arrazoi nagusi daude:\nâ€˘ Ez dator bat ziurgabetasun-printzipioarekin: Bohren teoriaren arabera, elektroiak nukleoaren inguruan ari dira biraka (posizio jakinetan eta abiadura jakinekin), eta bi datu horiek aldi berean zehaztea ezinezkoa da ziurgabetasun-printzipioari jarraituz gero.\nâ€˘ Ez du egokiro islatzen elektroiaren izaera: Bohren ustez, partikula bat baino ez da elektroia, eta De Broglieren hipotesiak, aldiz, uhin-korpuskulu izaera bikoitza aldarrikatzen du. 41\nArrazoi horien atzean daude, hain zuzen, atomoaren gaineko teoria berriaren oinarriak. Teoria hori 1924-1928 urteetan sortu zen, eta mekanika kuantiko-ondulatorioa (uhin-mekanika kuantikoa) deritzo. Hauek dira teoriaren oinarriak: • Plancken hipotesia: energia kuantizaturik dago.\nPlancken hipotesia dagoeneko aztertu dugunez, ikus dezagun jarraian zertan diren De Broglieren eta Heisenbergen ideiak. Materiaren izaera bikoitza: De Broglieren hipotesia\nIkusi dugunez, argiak uhin modura (interferentzia, difrakzioa...) zein korpuskulu modura (fotoiak: efektu fotoelektrikoa) joka dezakeela onartzen zuten zientzialariek; era berean, elektroiek ere jokaera berdina eduki zezaketela pentsatu zen.\nIdeia hori Louis de Brogliek proposatu zuen 1924an, eta baieztaturik suertatu zen zenbait froga esperimentaletan –elektroien difrakzioa lortu zuten Davisson-ek eta Germer-ek, 1929an–. Gainera, Bohren ereduaren bigarren postulatua azaltzeko baliagarria izan zen hipotesi hori.\nDe Brogliek adierazi zuenez, uhin bat dagokio –materia-uhina, alegia– mugimenduan dagoen partikulari. Hipotesia, elektroiari ez ezik, partikula guztiei ere aplika dakieke. Heisenbergen ziurgabetasun-printzipioa\nFisika klasikoak –zehatzago esanda, Newtonen legeek– dioenez, erraz zehaztu dezakegu objektu baten ibilbidea; hau da, hasierako baldintzak ezagututa, objektuak aldiune bakoitzean zer posizio eta zer abiadura daukan jakin dezakegu. Zirkuitu edo errepide batean higitzen ari den automobil baten posizioa eta abiadura aldiune bakoitzean jakitea guztiz gauza arrunta da. Baina kontua ez da hain sinplea mundu makroskopikotik mikroskopikora igarotzean: zehaztapen berdina egin daiteke elektroiarentzat edo bestelako partikula azpiatomikoentzat?\nZer egin beharko genuke elektroi baten posizioa eta abiadura ezagutu nahi izanez gero? Elektroia non dagoen –hau da, posizioa– zehaztu nahi badugu, nolabait ikusi egin beharko dugu, eta, horretarako, argi egokiarekin argiztatu beharko dugu. Lehenago esan dugunez, energia da argia, eta, argiztatzean, energia kantitate jakin bat emango diogu elektroiari. Elektroia oso ondo ikusi nahi badugu, hau da, haren posizioa doitasun handiz zehaztu nahi badugu, energia handiko argia beharko dugu, baina, orduan, energia kantitate hori hartzean, elektroiaren mugimendua aldatu egingo dugu –nolabait, elektroia bultzatzen ari garela esan dezakegu; edozein objekturekin gertatuko litzateke gauza bera, bultzada txiki bat emanez gero–. Irudiak argitu dezake azaldutakoa:\n3.8.- irudia: Heisenbergen mikroskopioa\nElektroia ikusteko, argiztatu egin behar dugu, eta argia energia denez, kitzikatu egingo dugu elektroia, eta haren posizioa eta abiadura aldatu.\nDirudienez, ezinezkoa da partikula azpiatomiko baten zenbait magnitude aldi berean eta erabateko doitasunez zehaztea. Heisenbergek, 1927an, egoera aztertu eta ziurgabetasun-printzipioa deritzona proposatu zuen.\nAztertu berri dugun kasurako, hau da, elektroiaren posiziorako eta abiadurarako, honela enuntzia dezakegu: “Ezinezkoa da elektroiaren posizioa eta abiadura aldi berean eta erabateko zehaztasunez determinatzea”.\nOrokorrean, zenbait magnitude fisiko –energiarekin eta denborarekin ere gertatzen da gauza bera– aldi berean zehazteko, nolabaiteko muga dagoela adierazten du printzipio horrek, eta Plancken konstantearekin lotuta dago muga hori. Konstante hori izugarri txikia denez –10-34 J· s ingurukoa–, erraz uler daiteke propietate bitxi horiek garrantzi gabeak izatea mundu makroskopikoan. Bitxia eta harrigarria dela pentsatu arren, hau esan behar da, argi eta garbi: gauzak ez dira berdinak, eta objektuek ez dute berdin jokatzen, mundu makroskopikoan eta mikroskopikoan.\nPrintzipio horren ondorioz, eredu klasikoetan erabiltzen zen orbita kontzeptuak –elektroiaren ibilbidea, satelite batek Lurraren inguruan egiten duena bezalakoa– bere zentzua galtzen du, ezin baita esan –erabateko zehaztasunez, gutxienez– non dagoen eta nola mugitzen ari den elektroia. Gaur egun, orbitaren ordez, orbitala erabiltzen dute zientzialariek atomoa deskribatzeko. Honela defini dezakegu: “orbitala da elektroia aurkitzeko probabilitaterik handieneko eskualdea”. Berriz esango dugu: gure eguneroko esperientzian guztiz harrigarria izan badaiteke ere, partikula azpiatomikoen kasurako ezin dira aldi berean erabateko zehaztasunez adierazi haien posizioa eta abiadura. Nolabaiteko ziurgabetasuna dago maila atomikoan jokatzen duten partikuletan.\nAdibidez, futbol-partida batean atezainaren posizioa zehazten badugu aldiune bakoitzean eta puntuz puntu irudikatzen baditugu, atearen inguruan kokaturiko hainbat eta hainbat puntu lortuko ditugu. Beraz, gehienetan, atezaina bere atearen inguruetan egongo da, baina probabilitatea txikia bada ere, ez da ezinezkoa beste atearen inguruetan egotea; antzerakoa gertatzen da elektroiarekin, eta, gainera, ezinezkoa da, posizioak zehaztuta badaude, abiadura jakitea; hau da, puntu batetik beste batera nola joan den jakitea. Posizioa ondo definituta dago, baina ez dago jakiterik zein izan diren atezainaren mugimenduak. Hala ere, ez da pentsatu behar neurtzeko teknikaren akats batekin edota neurtzeko prozesuak eragindako aldakuntza batekin erlazionaturik dagoela ziurgabetasun-printzipioa; ulertzea (eta onartzea!) zaila bada ere, materiaren beren-beregiko propietatea da –esan dugun bezala, maila mikroskopikoan soilik dauka garrantzia, eta, hain zuzen ere horrexek dakar printzipioa ulertzea are zailagoa izatea, zuzen-zuzen ohartzerik ez dugu eta–. 43\nIbilbidearen kontzeptuak ez dauka esanahirik dimentsio atomikoak dituzten partikulentzat –ezin da zehazki definitu–, eta beharrezkoa da, beraz, beste eredu bat partikula azpiatomiko horien ezaugarriak deskribatzeko. Uhin-mekanika kuantikoa\nEinsteinen, De Broglieren, Bohren, Heisenbergen eta besteren ideietan oinarriturik, teoria berri bat garatu zen 1924-1928 artean, partikula azpiatomikoen jokaera azaltzeko. Teoria horretan, zenbaki kuantikoak erabiltzen dira –partikula horien propietate guztiak kuantizaturik daude–: partikularen ezaugarri jakin bat adierazten du zenbaki bakoitzak. Automobil bateko matrikula balitz bezala, bere ezaugarriak adierazten dituen zenbakien sorta dauka elektroi bakoitzak. Zenbaki horiek –zenbaki kuantikoak– ezin dira berdinak izan atomo bateko bi elektroirentzat, edozein direlarik ere –zenbakietako batek, gutxienez, ezberdina izan behar du–.\nEsandako guztia, gainetiko azalpenak izan arren, oso bitxia dela pentsa dezakegu, baina teoria kuantikoari berari esker azaldu ditzakegu hainbat eta hainbat gertaera, eta, aurrerago ikusiko dugun bezala, aplikazio praktiko askoren oinarriak ezartzeko baliagarria izan da. 3.3.- Teoria atomikoaren ondorioak\nSeguruenik, teoria atomikoa erabili da gehien zientziaren hainbat esparrutan; materiaren oinarrizko osagaiak zein diren eta nola egituratzen diren adierazten du: protoiak, neutroiak, elektroiak, nukleoa, atomoak, molekulak eta abar nolakoak diren eta nola jokatzen duten azaltzen du. Hortaz, ezagutzaren arlo gehienetan da aplikazio handikoa.\nOrain, teoria atomikoarekin loturiko hiru gai jorratuko ditugu: hasteko, Lurraren adina zehazteko metodoa –prozesu erradioaktiboetan oinarrituta– ikusiko dugu; jarraian, unibertsoaren adina kalkulatzeko prozedura –espektroen gaineko ikerkuntzarekin lotuta– deskribatuko dugu; eta, bukatzeko, atomoaren historian izandako zorigaiztoko gertaera bat aztertuko dugu –Bigarren Mundu Gerran erabilitako bonba atomikoa lortzeko hainbat zientzialarik egindako lana: Manhattan Proiektua, alegia–. 3.3.1.- Erradioaktibitatea eta Lurraren adina\nLehenago azaldu dugun bezala, 1911n, esperimentu ospetsua egin zuen Ernest Rutherfordek; esperimentu haren bitartez, atomoaren nukleoa aurkitu zuela esan dezakegu. Ikerkuntzak aurrera joan ahala, nukleoaren propietateak aztertzean, prozesu erradiaktiboak landu zituzten Rutherfordek eta beraren lankideek. Berehala ikusiko dugunez, prozesu erradioaktiboei esker, hain zuzen ere, lortuko dugu Lurraren adina zehaztea. Gaur egun, badakigu 4.500 milioi urte inguru dituela Lurrak, baina, nola heldu dira zientzialariak zenbaki horretara?\nEsan dugunez, nukleoa eta kanpoko elektroiak –karga negatibokoak– bereizten ditugu atomoan. Nukleoan, protoiak –karga positibokoak– eta neutroiak –kargarik gabekoak– daude. Protoien eta elektroien kopurua berdina da atomo guztietan –materia neutroa dela kontuan hartuta–, baina protoien eta neutroien kopuruak ez dira beti berdinak, eta hortxe dago prozesu erradiaktiboen jatorria. Protoi kopuruari zenbaki atomikoa (Z) deritzo; eta protoi kopuruaren eta neutroi kopuruaren baturari, zenbaki masikoa (A). Elementu kimikoak XAZ moduan 44\nadierazten dira; adibidez, Fe56 26 idaztean, burdina atomoak –Fe da burdinaren ikurra– 26 protoi (Z), 26 elektroi eta 30 neutroi (A=56 denez, 26 protoi eta 30 neutroi izango dira) dituela esan nahi dugu. Elementu baten ezaugarri nagusia zenbaki atomikoa (Z) da; zenbaki masikoa, ordea, aldakorra izan daiteke; hau da, protoi kopuru bati neutroi kopuru bat baino gehiago egokitzea gerta daiteke. Kasu horretan, elementu kimiko batek isotopoak dituela esango dugu; hau da, protoi kopuru berdineko baina neutroi kopuru ezberdineko aldaerak. Hidrogenoa dugu adibide egokia esandakoa azaltzeko: 3.3.- TAULA: HIDROGENOAREN ISOTOPOAK Izena\nElektroi kopurua Neutroi kopurua\nHiru isotopoek propietate kimiko berdinak dituzte, eta prozesu nuklearretan soilik adierazten dituzte ezberdintasunak. Deuterioa oso ezaguna da D2O formulako konposatua eratzeko, erreaktore nuklearretan erabiltzen baita –ur astuna deitzen zaio, eta H2O formulako ur arruntaren antzerakoa da–; halaber, guztiz ezaguna da karbono-14 izenekoa –karbono-12aren isotopoa–, objektu zaharren eta fosilen adina zehazteko balio du eta. Taulan ikus ditzakegu zenbait elementu kimikoren partikula kopuruak:\n3.4.- TAULA: ZENBAIT ELEMENTU KIMIKOREN PARTIKULA KOPURUAK Elementua\nNeutroi kopurua / Protoi kopurua\nSodioa Na23 11\n12 / 11 = 1,09\nBurdina Fe56 26\n30 / 26 = 1,15\nIodoa I53 27\n74 / 53 = 1,40\nUranioa U238 92\n146 / 92 = 1,59\nHonakoa da adierazpen grafikoa:\n3.9.- IRUDIA: PROTOI KOPURUA / NEUTROI KOPURUA ERLAZIOA\nElementu arinetan, Z txikia den kasuetan, protoien kopurua eta neutroien kopurua berdinak dira, baina Z handitu ahala, elementu astunen kasuetan, gero eta handiagoa da neutroi kopurua.\nHasierako elementuetan –elementu arinak– nahiko berdintsuak dira protoien eta neutroien kopuruak, baina, atomoen tamaina handitu ahala, nabarmen desorekatzen dira. Desoreka horren arabera, nukleoak egonkorrak diren edo ez diren zehaztu dute zientzialariek. Nukleorik egonkorrenetan, 1,2-tik beherakoa da neutroi kopurua/ protoi kopurua erlazioa; aldiz, proportzioa 1,6-tik gorakoa denean, ez dago nukleo egonkorrik.\nBeraz, nukleoa ez-egonkorra bada, nolabaiteko deskonposizio-prozesua gertatuko da. Desintegrazio nuklearrak dira prozesu horiek, eta prozesu erradioaktiboak direla esaten da –Marie Curiek proposatu zuen izena, erradio (Ra) elementu kimikoaren portaera ikertzean aurkitu baitzuen lehendabiziko aldiz–. Naturalak edo artifizialak izan daitezke aldaketa horiek; naturalak direnean, hiru kasu bereizten dira:\n3.5.- TAULA: PROZESU ERRADIAKTIBO NATURALAK Prozesua\nα partikulak igortzea\nHeliozko nukleoak dira: 2 protoi eta 2 neutroi dituzte. Karga +2koa da, eta masa 4koa (unitate atomikotan).\nβ partikulak igortzea\nElektroiak dira: masa ia-ia zero da (protoiarena edo neutroiarena baino 200 aldiz txikiagoa); eta karga, -1ekoa.\nγ izpiak igortzea\nEnergia handiko uhin elektromagnetikoak dira (ez dute masarik, ezta kargarik ere).\nErraz uler daitekeenez, nukleo ez-egonkorra duen atomo baten desintegrazioan, beste atomo bat lortuko da; adibidez, X elementua emanik, hau gerta daiteke: α partikula igortzean: XAZ β partikula igortzean: XAZ\n4 YA-4 Z-2 + He2\nYAZ+1 + e01 -1\nEmaitza horiek aztertuta, Soddyk eta Fajans-ek, 1913an, desplazamendu erradioaktiboaren legeak deduzitu zituzten. Honela enuntzia ditzakegu:\n• Elementu batek α partikula igortzen badu, bi protoi eta bi neutroi gutxiago dituen beste elementu bat lortzen da. • Elementu batek β partikula igortzen badu, protoi bat gehiago eta neutroien kopuru berdina dituen beste elementu bat lortzen da.\nAdibide gisa, hauek idatz ditzakegu: • U238 92\n• Bi210 83\n4 Th234 90 + He2 (uranioa desintegratzean, α partikula bat igorriz, torioa lortzen da)\n0 Po210 84 + e-1 (bismutoa desintegratzean, β partikula bat igorriz, polonioa lortzen da)\nAlkimisten ametsa betetzen dute prozesu erradiaktiboek, eta antzinako teoria atomikoak baliogabetzen dituzte. Atomoak ez dira zatiezinak edo aldaezinak, eta, alkimistek nahi bezala, urrezko atomoak lor litezke prozesu erradiaktiboen bidez beste zenbait atomo erabiliz (hala ere, prozesua egitea ez liteke batere erraza, ezta merkea ere). Uranioaren eta bismutoaren prozesu erradiaktiboak naturalak dira; lau segida nagusi aurki ditzakegu naturan: 3.6. taula: prozesu erradiaktiboak naturan (segidak) Segida\nPb208 82 Pb208 82 Bi209 83\nUranioaren segidan, adibidez, elementu horretatik hasita, hainbat desintegrazio gertatzen dira –α, β, eta γ partikulak igorriz– eta, bukaeran, beruna izango dugu. Ikus daitekeenez, beruna da lehenengo hiru segidetako azken emaitza –berunezko atomoa oso egonkorra da–, eta horri esker erabiliko dugu metodo erradiaktiboa, geroago ikusiko dugun bezala, Lurraren adina zehazteko.\nProzesu erradiaktiboak artifizialak ere izan daitezke. Horrela eragindako lehenengo erreakzio nuklearra Ernest Rutherfordek egin zuen, 1919an. Nitrogeno atomoak bonbardatu zituen, α partikulak erabiliz, eta protoiak lortu zituen –eremu magnetiko batean izandako desbideratzea antzeman zuen–; gainera, oxigeno atomoak sortu ziren esperimentuan. Honela idatz dezakegu prozesuaren ekuazio kimikoa: N147 + He24\nO178 + H11+ energia\nIkusten denez, beste elementu bat lortu zuen. Rutherfordek fisikaritzat hartzen zuen bere burua, eta ustekabe handia izan zuen handik gutxira, 1920an hain zuzen, Kimikako Nobel saria 47\neman ziotenean. Dirudienez, honakoa esan zuen: “Ezagutu ditudan transmutazio (transformazio) guztietatik, nirea izan da harrigarriena, fisikari izatetik kimikari izatera pasatu bainaiz”.\nProzesu erradiaktiboen abiadura\nJakina denez, denbora pasatu ahala gutxitu egiten da substantzia erradioaktibo baten ahalmena, eta ahalmena galtzeko prozesu horren abiadura oso ondo ezagutzen dute zientzialariek. Hori dela eta, nahiko erraza da jakitea zein den substantzia erradioaktibo baten adina, une batean daukan irradiazio-ahalmena ikusita. Horrelako metodoak urte askoko zehaztapenak egiteko erabili dira. Adibidez, arkeologian, karbono-14aren metodoa erabiltzen da, eta Lurraren adina zehazteko ere erabili da –kasu horretan, uranioaren bidez–.\nIa-ia inguratzen gaituen guztia da erradioaktiboa: arnasten dugun airea, lorategietako lurra, eraikuntzarako material gehiena, eta gure gorputza bera ere bai; edonon aurki daitezke elementu erradioaktiboak. Uranioan eta torioan dago erradioaktibitate horren jatorri nagusia, bi elementu horiek naturan existitzen baitira. Harrigarria izan badaiteke ere, lur-geruzan, 30 cmko sakoneran, 3,1 tona uranio eta 4,7 tona torio daude kilometro karratuko. Uranioa eta torioa berez desintegratzen dira: kate edo segida bat egiten dute hainbat elementu erradioaktibo sortuz, eta berunaren isotopo egonkorrak lortzen dira amaieran. Hala ere, beruna eratu arte, gas erradioaktiboak –radonaren isotopoak– sortzen dituzte segida horiek. Gas horiek oso arriskutsuak dira birikietarako eta minbiziaren eragile izan daitezke. Substantzia horiek oso ohikoak dira uraniozko meategietan: arrisku larrian egoten dira bertan lan egiten duten meatzariak. Gure etxeetan ere sortzen dira horrelako gasak, eta horrexegatik ez da komeni eraikinak hermetikoegiak izatea.\nProzesu erradioaktiboak oso ondo aztertuta daude, eta jakin dezakegu zenbat nukleo desintegratuko diren denbora jakin batean. Bizitza-erdia da magnitude erabiliena, eta material baten erdia desintegratzeko zenbat denbora behar den adierazten du; adibidez, material erradiaktibo baten 100 atomo baditugu eta bizitza-erdia 60 minutu bada, 50 atomo geldituko dira denbora hori pasatu eta gero, eta gainerako atomoak –50, kasu horretan– desintegratuta egongo dira, beste elementu batzuk eratuta. Beste 60 minutu igarotzen badira, gelditzen den kantitatearen erdia desintegratuko da –hau da, 25 atomo–, eta beste 25 geldituko dira. Taula bat egin dezakegu erabili dugun adibideko datuok ikusteko (bizitza-erdia=60 min): 3.7.- TAULA: PROZESU ERRADIAKTIBO BATEN ABIADURA: BIZITZA-ERDIA Denbora (min)\nGrafikoan ikus dezakegu aldaketa:\n3.10.- IRUDIA: PROZESU ERRADIAKTIBOEN ABIADURA\nBizitza-erdiaren balioak oso aldakorrak dira; taulan ikus ditzakegu elementurik ohikoenenak: 3.8.- TAULA: ZENBAIT ELEMENTUREN BIZITZA-ERDIAREN BALIOA Elementua\n4.500 milioi urte\nPlutonio-239 Erradio-226 Zesio-137\n24.131 urte 1.600 urte 30 urte 28 urte\nBeraz, material bat, uranio purutik hasita, duela 4,5 mila milioi urte eratu izan balitz, uranioaren erdia baino ez luke gaur, eta beruna litzateke gainerakoa –gogoan izan beruna dela uranioaren segidaren amaierako elementua–. Litekeena da, beraz, harri baten adina zehaztea, harriaren lagin txiki batean dauden isotopoen kantitate erlatiboak neurtuz. Teknika horren bidez analizatu da zenbateko adina duten Ilargiko arrokek, meteoritoek eta Lurreko arrokek. Lurreko hainbat lekutako arrokak aztertuz, 4.500 milioi urteko datua lortzen da, eta horixe da, zientzialarien iritziz, Lurraren adina. Izugarrizko izar-leherketetan –supernobak– eratu ziren Lurraren formazio-aldian zeuden uraniozko eta toriozko arrokak.\nKalkulua oso erraza da: uranio-238 desintegratzean beruna-206 lortzen da; hau da, hasieran 238 g uranio bagenu eta guztiz desintegratuko balitz, 206 g berun izango genuke amaieran –gainerakoa, prozesu erradioaktiboetan igorritako partikulak izango lirateke–. Uranioaren bizitza-erdia 4.500 milioi urte dela jakinik: 49\n3.9.- TAULA: URANIOAREN DESINTEGRAZIOA Denbora (milioi urte)\nNahikoa da, beraz, lagin egokia hartu eta dituen uranio eta berun kantitateak zehaztea. Grafikoan ikus ditzakegu emaitzak: 3.11.- IRUDIA: URANIOAREN DESINTEGRAZIOA\nIkusten denez, uranioa ez da inoiz agortuko –nahiz eta beraren kantitatea gero eta txikiagoa izango den–.\nHainbat zientzialarik hartu zuten parte ikerkuntza horretan; Willard Libby, Arthur Holmes, Harrison Brown eta Clair Patterson dira ospetsuenak. Azkenik, 1953an, Clair Pattersonek lortu zuen 4.550 mila milioi urteko datua –errorea ±70 urte da–, eta gaur egun ere onartuta dago. Kalkulu hori egiteko, zenbait oztopo gainditu behar izan zituen: • Antzina-antzinako arrokak –uranioz eta berunez osatuak– aurkitu behar izan zituen.\n• Laginak hartzean, berehala kutsatzen ziren atmosferan zegoen berunarekin, eta kutsadura saihesteko prozedura asmatu behar izan zuen. Arazo horiek gainditu, eta zazpi urtean pazientzia handiz lan egin eta gero –lagin egokiak lortu zituen, eta kutsadura saihesteko laborategi esterilizatua eraiki zuen–, Lurraren adina zehaztu zuen Pattersonek. 3.3.2.- Aztarna arkeologikoen eta izaki bizidunen adina\nSeguruenik, behin baino gehiagotan entzun duzu zer edo zer karbono-14 dela-eta –objektu zaharren eta fosilen adina zehazteko erabiltzen da–. Baina, zer da karbono-14 delako hori?\nXX. mendeko 40ko hamarkadara arte, aztarna arkeologikoen datarik fidagarrienak egiptoarren Lehen Dinastiara baino ez ziren heltzen; hau da, K.a. 3000. urtera. Inork ezin zuen ziurtasunez esan, adibidez, noiz desagertu ziren azken izotz-geruzak, edo zer garaitan margotu zituzten Cromagnon gizakiek Lascaux-eko (Frantzia) eta Altamirako kobazuloak. Willard Libbyk 50\nerradiokarbonoaren bidezko datazioa asmatu zuen, eta, horrela, hezurren eta beste zenbait arrasto organikoren adinak aztertzeko baliabidea izan zuten zientzialariek.\nLibbyren ideia oso bikaina izan zen, eta Nobel saria jaso zuen lan horrengatik 1960an. Prozesu erradioaktiboetan oinarrituta dago metodoa. Ikusi dugun bezala, elementu berberaren atomo ezberdinak egon daitezke –isotopoak: nukleoaren neutroi kopurua da haien arteko alde bakarra; bestelako propietate kimikoak berdinak dituzte–. Karbonoaren kasuan, C12 da atomo ugariena –nukleoak 6 protoi eta 6 neutroi ditu–; baina badago beste bat, C14 –nukleoak 6 protoi eta 8 neutroi ditu–, erradioaktiboa dena.\nKarbono-14 isotopo ez-egonkorra da, eta desintegratu egiten da. Honakoa da prozesu N147 + e-10 + energia (neutrinoa). Galera hori orekatzeko, C14-ren atoerradiaktiboa: C146 mo berriak eratzen dira, atmosferako nitrogeno atomoekin erreakzionatzen baitute izpi kosC146 + H. Eratutako C14-ren atomikoetako neutroiek; honakoa da erreakzioa: N147 + n01+ moak oxidatu eta CO2 bihurtzen dira, atmosferan sakabanatu eta gainerako CO2-rekin nahasten dira. Horrela, C14-ren desintegrazio- eta formazio-prozesuak orekatuta daude, eta atmosferan dagoen C14-ren kantitatea nahiko konstantea dela esan dezakegu (hori ez da guztiz egia –hainbat arrazoirengatik–, baina onartu egin ditzakegu gure kalkuluak egiteko). Izaki bizidunek karbonoa dute, eta bizirik dauden bitartean etengabe trukatzen dute karbonoa ingurunearekin –CO2 kanporatzen dute arnasketan, eta C xurgatzen dute karbohidratoetan, adibidez–, baina hiltzean, izaki bizidunak ez du C gehiagorik xurgatzen, eta, une horretatik aurrera, izaki bizidunaren C14-ren kantitatea gutxitzen hasiko da –desintegratu egingo da–; ondorioz, hildako materia organikoaren C14-ren portzentajea jaisten hasiko da, lehen esandako prozesu erradiaktiboari jarraituz: C146\nN147 + e-10 + energia.\nProzesu horren abiadura ezagutzen dugunez, posiblea da une bateko C14-ren kantitatea neurtzea eta izaki bizidun hori zer garaitan hil zen jakitea.\nBeraz, fosil batek duen karbono-14ren kantitatea neurtzeko, lagin txiki bat erre eta karbono dioxido –gasa– bihurtzen da. Laginak denbora jakin batean igorritako elektroi kopurua zenbatuz, fosilaren ahalmen erradiaktiboa jakin dezakegu. Erradiazio-kontagailuak erabiltzen dira igorritako elektroiak neurtzeko –C14 desintegratzean, N14 eta elektroiak sortzen dira–. Desintegratu den erradiokarbonoa zehazteko eta fosilaren adina jakiteko, karbono-14ren eta karbono-12ren kantitateak alderatzen dira. Kasu honetan, bizitza-erdia 5.730 urtekoa denez, izaki biziduna hil eta 5.730 urte geroago, erdira gutxituko da kantitatea, eta 57.300 urte pasa eta gero C14-ren % 0,1 baino ez da geldituko.\nLehen esan dugunez, landareek, bizirik dauden bitartean, atmosferako CO2 xurgatzen dute fotosintesia egitean, eta kanporatu egiten dute arnasketan. Horrela, izaki bizidunak C14 trukatzen ari dira etengabe atmosferarekin. Horregatik, antzerakoa da izaki bizidunen ehun organikoetan eta atmosferako CO2-n dagoen C14/C12 proportzioa.\nLehendabizi, fosila bizirik balego izango lukeen C14ren kontzentrazioa zehaztuko dugu –une hartako atmosferan zegoen C14ren kontzentrazioa, hain zuzen–, eta gaur egun daukanarekin alderatuko dugu. Bien arteko diferentzia ikusita, erraz kalkula dezakegu fosilaren adina. 51\n3.12.- IRUDIA: DOPPLER EFEKTUA\nBeraz, baldin eta atzo baino elkarrekiko urrunago badago den-dena gaur, hurbilago egongo zen atzo, eta, logikari jarraituz gero, denboran atzera egiten badugu, den-dena batuta egongo zen uneren batean. Grafiko baten bidez adieraz dezakegu hobeto ulertzeko: 3.13.- IRUDIA: BIG B ANG DELAKOA\nBeraz, unibertso osoko osagai guztiak elkarrekin, oso lekune txiki batean, egongo ziren hasiera-hasieran, eta elkarrekiko urruntzen hasiko ziren handik aurrera. Leherketa batean gertatzen denaren antzekoa imajina dezakegu egoera hori. Hain zuzen ere horri deritzote Big Bang zientzialariek. Leherketa hitza erabiltzen badugu ere, existitzen zen guztiaren urruntze-mugimendu batez hitz egiten ari gara. Logikoa denez, hasiera hartan osagaiak urrundu, eta gaur egun unibertsoa osatzen dutenek, funtsean berdinak izan arren, eboluzionatu egin dute, eta gorputz konplexuagoak, handiagoak eta bitxiagoak eratu dituzte. Lurra, adibidez, duela 4.500 milioi urte eratu zen, eta unibertsoa, aldiz, duela 15.000 milioi urte. Beraz, Big Bang adierazpena entzuten dugunean, zientziak azalpen logikoa eta funtsezkoa daukala pentsatu behar dugu. 3.3.4.- Manhattan proiektua\nOinarrizko zientzia, zientzia aplikatua eta teknologia, kronologikoki ordenaturik, elkarren jarraian azaltzen direla pentsa daiteke; hala ere, askotan, nahiko konplexuak dira esparru horien 53\narteko erlazioak. Egia da, batzuetan, oso arin lortzen direla oinarrizko zientziaren aurkikuntza baten industria-aplikazioak; adibidez, nahiz eta elektromagnetismoaren gaineko ikerkuntza ez zegoen pentsatuta etxeetako argiztapena edo urrutiko komunikazioak hobetzeko, aplikazio praktiko horiek garatzeko lagundu zuen. Aldiz, beste batzuetan, aplikazio praktiko jakin bat garatzeko ikerkuntzak eraman du oinarrizko aurkikuntza batera; horixe gertatu zen Plancken hipotesiarekin. Bigarren Mundu Gerran, aurrekaririk gabeko elkarlana gertatu zen zientziaren eta teknologiaren esparru guztietan. AEBetako adibidea aztertuko dugu jarraian, esandakoa agerian jartzeko.\n1939ko irailean, gerraren hasieran, Amerikako Estatu Batuek nazio neutrala zela deklaratu zuten, baina aldi berean harreman estuak izan zituzten Britainia Handiarekin. Arlo militarrean egindako ikerkuntzen gaineko informazioa trukatzen zuten, esaterako. Alemaniatik –artean, erregimen nazistaren pean zegoen– ihes egindako hainbat zientzialari heldu ziren Estatu Batuetara, eta zurrumurru eta berri asko zabaldu ziren unibertsitateetan eta ikerketaguneetan; batetik, Europako egoera zuten mintzagai, eta, bestetik, zientzialari alemaniarren ikerketa nuklearrak zirela eta, bonba atomikoa lortzeko zer aukera zegoen eztabaidatzen zuten.\nSzilard, Wigner eta Teller fisikariek –jatorriz hungariarrak– Einstein konbentzitu zuten Roosevelt presidenteari idazteko, eta Alemaniak bonba lortzeko arriskuaz ohartarazteko; horren ondorioz, arma nuklearrak fabrikatuko ziren.\nAzkenean, gerran sartu ziren Estatu Batuak –aitzaki ofiziala Pearl Harbour-eko gertaera lazgarria izan arren, ordurako ezinbestekotzat jotzen zen gerran parte hartzea–, eta ikerkuntza militarreko programetan laguntzea erabaki zuten fisikari askok. 1941eko abenduan, Estatu Batuak gerran sartzean, 7.000 fisikari inguru ari ziren lanean gerrarekin loturiko esparruetan.\n1942ko ekainean, bonba atomikoa eraikitzeko baimena eman zuen Rooseveltek. Manhattan proiektua hasi zen orduan. Zientzialariek, militarrek eta industria handiek hartu zuten parte. 1942ko irailean, Groves jenerala izendatu zuten proiektuaren zuzendari. Hiru ataletan banatu zuen proiektuaren ikerkuntza zientifikoa: • isotopoak banatzea gas-difusioaren bidez: Columbiako Unibertsitatean, Urey-ren gidaritzapean\n• plutonioaren gaineko ikerketak: Berkeleyn, Lawrence-ren eskutik\n• kate-erreakzioen gaineko ikerketak: Chicagon, Compton-en ardurapean\nBonba atomikoa eraikitzeko, Mexiko Berriko estatua aukeratu zuten, eta Los Alamos herritik hurbil zegoen ezkutuko base batean kokatu zuten operazio-zentroa.\n1942ko abenduaren 2an, pila atomiko batek kontrolatutako lehenengo kate-erreakzioa lortu zuen Enrico Fermik. Grafitoa –400 tona inguru– eta uranioa –6 tona uranio metaliko eta 50 tona uranio oxido– ziren osagai nagusiak; grafitoa moderatzailea zen; uranioa, erregaia. Pila deitu zioten, grafitozko hainbat adreilu pilatzen zirelako bata bestearen gainean. Ordu erdi bat iraun zuen erreakzioak: geldoa eta kontrolatua izan zen; bonba batean, aldiz, segundo milioiren batean baino arinago gertatu beharko zukeen erreakzioak. Bi bonba mota fabrikatzea erabaki zuten: batean, uranio-235 erabiliko zuten; bestean, plutonio-239. 1943an, material horiek ekoizteko lantegiak eraiki zituzten: Oak Ridgen,Tennesseen, ura54\nnioa fabrikatu zuten gas-difusioa erabiliz, eta Hanforden, Washingtonen, plutonioa produzitzeari ekin zioten.\n1943ko martxoan ireki zen Los Alamoseko zentroa. Robert Oppenheimer fisikari teorikoa izan zen zuzendaria. Martxoaren amaieran hasi ziren heltzen lehenengo zientzialariak; 1945eko uztailean, bonba atomikoa eginda zegoela, 2.000 zientzialari eta teknikari baino gehiago aritzen ziren lanean ezkutuko base militar hartan. Ospe handiko pertsonaiek hartu zuten parte lan horretan: Neils Bohr –eredu atomiko famatuarena–, Hans Bethe, Richard Feynmann –garai hartan oso gaztea bazen ere–, Johann von Neumann –ordenagailuen arkitekturaren fundatzaileetako bat– eta beste.\n1945eko uztailaren 16ean, egunsentian, lehendabiziko bonba atomikoa –Gadget izena eman zioten– leherrarazi zuten, Los Alamosetik hurbil zegon lautada batean. Abuztuaren 6an, aberasturiko uraniozko bonba atomikoa jaurti zen Hiroshiman9, eta, hiru egun geroago, beste bonba bat –plutonioz egina– Nagasakin. 3.14 IRUDIA: NAGASIKO BONBA ATOMIKOA\nNagasakiko bonba atomikoaren ondorioz sortutako onddo formako lainoa 18.000 metroko garaierara iritsi zen 1945eko abuztuaren 9ko goizean.\nOrokorrean, zientzialariak pozik zeuden, bai egindako lanarengatik, bai eta gerra bukatzeagatik ere. Dirudienez, une haietan, ez ziren konturatu zer ondorio izan zitzakeen energia nuklearrak. Zientzialari askok zalantzak izan zituzten, eta baten bat –Joseph Rotblat fisikaria, jatorriz poloniarra–, proiektua bukatu aurretik, enpresa uzten ausartu zen, Alemaniaren kontrako gerra irabazita baitzegoen bonba erabili gabe. Gerra bukatu eta berehala, abuztuaren 11n, Neils Bohrek eskutitz bat argitaratu zuen Londreseko The Times egunkarian: “Zientzia eta zibilizazioa” zen izenburua, eta egoera berriaren gaineko iritzia plazaratu zuen, energia nuklearra erabiltzean zer gerta zitekeen analizatuz. Bost urte geroago, 1950ean, “Eskutitz irekia Nazio Batuei” argitaratu zuen, antzerako planteamenduari eutsiz. Denbora aurrera joan ahala, gero eta zientzialari gehiagok azaldu zituzten beren kezkak gai horren inguruan.\nEdozelan ere, bonba atomikoaren esperientziak oso ondorio garrantzitsuak izan zituen zientziarentzat. 1945eko udazkenean, AEBko etorkizuna eta munduan izango zuen papera ikerkuntzaren menpekoa zela esan zuen Truman presidenteak kongresuan –zehatzago esanda, uni11 Ez dirudi beharrezkoa denik bonba haien ondorioez luze idaztea. Milaka eta milaka pertsona hilda, eta beste horrenbeste edo gehiago betiko kalteturik suertatu ziren, gizakiak inoiz egin duen sarraskirik handienean. Abuztuaren 14an, Japonia errenditu, eta bukatu zen gerra.\nbertsitatearen, industriaren eta gobernuaren arteko ikerkuntza koordinatuaren menpekoa–. Hiru erakunde ofizial sortu zituen haren gobernuak ikerkuntza-lana kooordinatzeko: • Atomic Energy Comission\nEz zituzten desegin proiektuan parte hartutako laborategiak, eta Los Alamos, Oak Ridge eta Berkeley ikerkuntza-laborategi bihurtu ziren; gaur egun ere, garrantzi handiko lekuak dira fisikaren ikerkuntzan, arlo militarrarekin zer ikusirik ez badute ere. Big Science deitutakoaren hasiera izan zen; Genevako CERN12 eman dezakegu horren adibidetzat.\n12 CERN (Ikerkuntza Nuklearrerako Europako Erakundea; frantsesez, CERN: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) izeneko erakundea 12 herrialde europarrek fundatu zuten 1954an, eta nazioarteko zientzia-elkarlanaren eredua eta munduko ikerkuntza-zentro nagusietakoa da gaur egun. Ia-ia 50 estatuk hartzen dute parte –20 estatu kide eta beste 28 estatu laguntzaile– bertako lanetan. Frantziaren eta Suitzaren arteko mugan kokaturik dago.