La historia del oxígeno

En Energía Creadora rastreamos los procesos que hay detrás de los grandes descubrimientos e invenciones, para intentar hallar una serie de pautas que alienten la creatividad. Así, podrían aprenderse a nivel individual y también enseñarse en la escuela, en los equipos de trabajo y en cualquier organización.

EC | Madrid | Enero 2013

Lo cierto es que el nombre de nuestro protagonista es bastante desconocido, a pesar a que fue uno de los mayores científicos de su momento, aclamado en su patria, Gran Bretaña, y en EEUU, país que lo acogió al final de sus días.

La historia de Priestley es interesante porque son muchos los pasos que conducen a su éxito. Hemos de tener en cuenta diversos factores: su biografía, su forma de pensar, la tecnología de la época, las redes de información, el paradigma científico dominante. Joseph Priestley no halló el oxígeno en un momento de inspiración; pasó años investigando, saltando de un tema a otro, realizando numerosos experimentos y, sobre todo, intercambiando información con otros hombres de ciencia. Analizaremos brevemente cada uno de estos factores para contar la historia en toda su complejidad.

Joseph Priestley nació en Gran Bretaña en 1733, y murió en EEUU en 1804. Se dedicó a la Filosofía Natural, a la experimentación, invención, educación, religión (era ministro de la Iglesia),  política, química… Inventó la soda. Fue miembro de varias sociedades científicas y gran amigo de Benjamin Franklin y de Thomas Jefferson. Se le puede considerar un pionero de la divulgación científica: deseaba dar a conocer al gran público los avances de la ciencia, por lo que escribía en inglés y con un lenguaje accesible.

Publicó casi 500 libros y opúsculos, sobre una gran variedad de temas, en especial de ciencia, política y religión. Con 39 años recibió la Medalla Copley, que otorgaba la Royal Society y era como el Premio Nobel de la época.

En su biografía, vemos ya señales tempranas de un interés y fascinación por la naturaleza y sus procesos. Una simple anécdota infantil, que de no haber sido quien fue, habría pasado desapercibida, contiene la clave de su futuro: el pequeño Priestley se divertía capturando arañas y metiéndolas en tarros de cristal. Pero los pobres bichos morían a las pocas horas. Ese hecho, por entonces sin explicación, fue algo que, desde siempre, inquietó a Priestley. Con los años, él mismo pudo darle respuesta.

Otra curiosidad cotidiana fue también decisiva: se mudó con su familia a una casa que estaba junto a una fábrica de cerveza. En ella realizó ciertas observaciones que le atrajeron hacia el estudio del aire. Desde luego, muchos otros vecinos lindaban con la cervecería, pero sólo Priestley se fijó en las cubas en las que fermentaba la bebida y pudo aprovechar esta coincidencia para avanzar en sus estudios. Y es que el azar puede ser decisivo siempre y cuando exista una mentalidad receptiva, una predisposición intelectual capaz de aprovechar los más nimios incidentes. Como dijo Pasteur, “el azar favorece a la mente preparada”.

“La ciencia no es una simple búsqueda de la verdad universal en la que un genio descubre repentinamente nuevos datos por el mero poder de su intelecto. Por el contrario, las innovaciones en la ciencia son el resultado de una compleja interacción de perspicacia, estudio empírico y las convenciones de un sistema-paradigma dado”. (Thomas Kuhn, citado por Steven Johnson en «La invención del aire», pg. 59)

Priestley reunía unas cualidades y características indispensables para la creatividad: era observador, atento, curioso, innovador y optimista. Hoy sabemos que el buen humor favorece la inspiración, y Priestley nunca lo perdió, ni se vino abajo pese a las terribles circunstancias que tuvo que soportar en ciertos momentos. Además, su mente era multidisciplinar. Estaba convencido de que la ciencia, la política y la religión no eran compartimientos estancos, sino que se refuerzan mutuamente. Él buscaba la conexión entre estas tres esferas, como se aprecia en sus escritos.

Desde sus inicios como joven maestro, Priestley fue un innovador: enseñaba gramática inglesa, historia moderna y política, asuntos que no eran materia escolar. También, aunque era miembro de la Iglesia, poseía unas opiniones críticas y avanzadas sobre esta institución.

Compartía información compulsivamente. Las conexiones sociales y las redes de información son inseparables del éxito científico. Las buenas  ideas, para prosperar, necesitan circular. Formó parte de los Honestos Liberales, los Electricistas, los Lunáticos… Estos peculiares nombres se refieren a sociedades que apoyaban y practicaban la ciencia, integradas por científicos e intelectuales. Solían celebrar reuniones en entornos relajados (cenas, tertulias, cafés…), en las que ponían en común sus avances, problemas, desafíos, proyectos y sueños. Era muy frecuente también la comunicación por carta, bastante fluida dentro de Inglaterra. Sin el apoyo, colaboración y recursos que estos círculos aportaban al trabajo individual de sus integrantes, la mayoría de los logros de Priestley y de todos los demás, habrían sido imposibles.

A lo largo de su vida, Priestley desarrolló un estilo de investigación “más exploratorio que sistemático, barajando innumerables variaciones de materiales, equipos y objetos o sujetos de estudio”. Su enfoque era inventivo, casi caótico, y “su método estaba más cerca de la selección natural que del razonamiento abstracto: las nuevas ideas surgían de yuxtaposiciones, del azar, de la diversidad”. (S. Johnson)

Para centrarnos en el descubrimiento en sí, debemos situarnos en su contexto. Estamos en una época anterior a la química como la conocemos actualmente. Apenas había interés en investigar “el aire”, que era como una especie de vacío. Se tenía constancia del llamado aire fijo o mefítico (dióxido de carbono), por los efectos nocivos que producía. Gracias a un experimento con menta, este ámbito fue volviéndose cada vez más interesante. Priestley introdujo, tras muchas arañas y ratones,  una ramita de menta en un frasco de cristal, y al contrario que los animales, no se murió. Era como si la planta “devolviera” aire puro al contenido del tarro. Así comenzó la andadura de los “fluidos sutiles”, antesala de los elementos. En el discurso de entrega de la medalla Copley, lo expresaron del siguiente modo: “debo rogaros encarecidamente que prosigáis investigando este asunto, probablemente aún sin agotar, o bien investiguéis la naturaleza de alguno de los otros sutiles fluidos del universo”. (Steven Johnson, pg. 100)

Y, en efecto, la gran hazaña de Priestley ocurrió apenas 2 días después de este evento. Nuestro científico empezó a utilizar unas lentes de vidrio convexas de gran espesor para quemar todo tipo de sustancias. Al calentar polvo de mercurio, Priestley obtuvo un vapor extraño. Lo trasladó a un recipiente e hizo algunos ensayos: si introducía una vela, ardía con gran intensidad. Probó el gas con ratones vivos, que no se veían en absoluto afectados por él. Priestley se atrevió a inhalar un poco. La sensación fue de comodidad y ligereza. “Existía un aire más puro que el aire común. Dos mil millones de años después de que las cianobacterias empezaran a bombear con él la atmósfera de la Tierra, Joseph Priestley había descubierto el dioxígeno (O2)” (S. Johnson, pg.105). En seguida se dio cuenta de que había logrado algo inusual, y continuó indagando hasta probar de manera fiable que aquel gas era una subespecie del aire corriente.

El británico lo denominó “aire deflogistizado”, a causa de una creencia imperante en la época, según la cual el motivo por el que arden las cosas era algo denominado flogisto. Esta teoría se reveló errónea poco después, pero Priestley jamás aceptó esta equivocación y durante el resto de su vida se aferró a ella. Es una gran incógnita por qué, ante las pruebas abrumadoras contra el flogisto, Priestley nunca cambió de parecer.

Las grandes ideas, como hemos visto, suelen llegar en fragmentos, en pequeñas piezas que se van sumando a lo largo de la vida. Entonces, para que se produzcan buenas ideas, habría que fomentar entornos (escuela, trabajo…) donde esos fragmentos puedan madurar en el tiempo.

La carrera científica de Priestley fue meteórica, pero se vio truncada de la noche a la mañana. Sus opiniones sobre fe y política eran, quizá, demasiado avanzadas  para su contexto, y acabaron por costarle la enemistad de un sector reaccionario, que se proclamó contra la Revolución Francesa y contra todos sus defensores británicos, como Priestley. Razones ideológicas se impusieron a su prestigio científico y, la misma sociedad que le había encumbrado, trató de acabar con él. Perseguido y repudiado, Priestley no tuvo más remedio que marcharse a Estados Unidos con 60 años. Allí, privado de sus redes de información (la comunicación postal entre EEUU y el viejo continente era extremadamente lenta), su producción se vio resentida, aunque no dejó de investigar y escribir hasta el día de su muerte.

Fuentes
La invención del aire. Un descubrimiento, un genio y su tiempo. Steven Johnson, Turner, Madrid 2010.

Felices coincidencias

Un antiguo cuento persa relata las aventuras de 3 hermanos, príncipes de la isla Serendip, que lograban solucionar sus problemas a través de increíbles casualidades, y se pasaban la vida haciendo descubrimientos «por accidente y sagacidad», de cosas que ni siquiera se habían planteado. Esta leyenda da nombre al fenómeno que vamos a describir: la serendipia.

 EC | Madrid | Enero 2013

Fue Horace Walpole, un escritor y arquitecto británico, el primero en emplear este relato para referirse a sus propios descubrimientos accidentales, acuñando el término serendipia. ¿Qué habría sido de nuestra historia sin casualidades, sin errores, coincidencias, accidentes y ojos sagaces que fueron más allá? Pensemos en Arquímedes o en Colón, dos de los primeros ejemplos de serendipia. O, quizá, deberíamos decir pseudoserendipia.

Royston M. Roberts, autor de Serendipia, descubrimientos accidentales en la ciencia, inventa este término para distinguir entre la verdadera serendipia -los casos en que se descubre algo que no se buscaba- y aquellos en que se tiene la necesidad o intención de solucionar un problema, y de repente, un hecho inesperado y fortuito da la solución. El inventor del velcro no tenía intención alguna de crear un cierre cuando salió a pasear por el campo y volvió a casa con la ropa llena de unos cardos llamados cardamoños, que se resistían a ser arrancados de las prendas. Sin embargo, al ver la gran resistencia de los cardos, decidió observarlos al microscopio y vio que sus pinchos terminaban en diminutos ganchos. Esto le dio la idea de fabricar un sistema de cierre con dos cintas, e inmediatamente se puso a trabajar en ello. He aquí un auténtico caso de serendipia.

Debemos importantes avances en química al dormilón Kekulé, pionero de la Teoría de la Estructura Química. Este investigador logró resolver algunos problemas, como el de la complicada estructura del benzeno, tras haberse quedado dormido (en el piso superior de un autobús londinense y en su casa de Gante frente al fuego) y haber soñado cosas raras.  En este caso hemos de hablar de pseudoserendipia, ya que se buscaba una solución; lo peculiar fue la forma de encontrarla.

La vacuna de la viruela, una de las enfermedades más devastadoras, se debe a una coincidencia en vez de a un arduo trabajo de laboratorio. El médico Edward Jenner, recordó en el momento clave que, cuando era joven, una ordeñadora le había comentado que ella nunca sufriría ese mal, ya que había tenido “vaccinia”, una enfermedad transmitida por las vacas que tenían casi todas las ordeñadoras. Curiosamente, esas mujeres no solían enfermar de viruela, ni siquiera estando en contacto directo con quienes sí la padecían. Jenner tuvo el buen juicio de reflexionar acerca de ese comentario, y pensó que, mejor que intentar curar la viruela, sería evitar que la gente la contrajera.  Decidió inocular vaccinia a un niño, y dos meses después, viruela. El niño no la desarrolló. Tras proseguir sus ensayos, dio con la vacuna.

Muchos medicamentos han surgido de forma serendípica: la aspirina pretendió ser un antiséptico, con inútiles resultados. Pero en lugar de descartarse como fármaco, se reconoció su efectividad como analgésico y antipirético.

La vida entera de Flemming es una cadena de casualidades. Fleming es famoso por su descubrimiento de la penicilina, paradigma de la serendipia. Pero sin una experiencia previa de Sir Alexander, quizá la presencia de moho en la placa de petri que dio lugar a la penicilina, hubiese pasado desapercibida. Esta experiencia pasada no es muy agradable. Fleming estaba preocupado por los antisépticos usados en la época: causaban más mal que bien, porque destruían los glóbulos blancos. Una vez que cayó enfermo, se dedicó a estudiar sus propias flemas. Las recogía en platos de cultivo, y se llenaban de bacterias amarillas. En un momento de observación, una lágrima, debida, seguramente a su congestión, se le cayó al plato. Al día siguiente, había un círculo vacío de bacterias donde la lágrima había caído.  Entonces se dio cuenta de que debía haber alguna sustancia inofensiva para los tejidos humanos, pero eficaz contra las bacterias. Años después aplicó el mismo discurrimiento al moho del cultivo de la gripe. Él mismo relató:

“Si no fuera por la experiencia anterior (con la lisozima), yo habría tirado la placa, como muchos bacteriólogos debieron haberlo hecho antes”. (Ídem, pg. 252)

En 1889 unos investigadores estaban estudiando la función del páncreas en la digestión. No tenían en mente nada relacionado con la diabetes. Habían extirpado el páncreas a un perro. Un ayudante de laboratorio les llamó la atención sobre un enjambre de moscas que zumbaba sobre un charco de orina de ese perro. ¿Por qué atraía a las moscas? La analizaron y descubrieron que estaba cargada de glucosa. La presencia de esta sustancia en la orina indica diabetes, y como el perro en cuestión carecía de páncreas, comenzaron a sospechar una relación entre este órgano y la enfermedad. Este curioso incidente abrió la vía a futuras investigaciones sobre la diabetes, originó más experimentos y encarriló su estudio y posterior tratamiento. No fue hasta 1922 cuando empezó a utilizarse la insulina clínicamente, pero todo empezó con la extracción de un páncreas canino. De hecho, aquellos investigadores nunca fueron reconocidos por sus contribuciones a la digestión, sino como pioneros en el trabajo sobre la causa y control de la diabetes.

Este tipo de accidentes llegan a convertirse en descubrimientos por la sagacidad de la persona que topa con esos accidentes. Bien lo expresa la famosa cita de Pasteur, otro buen exponente de la serendipia: “En los campos de la observación, la casualidad favorece sólo a las mentes preparadas” (citado por Roberts, pg. 372)

La característica dominante de este tipo de mentes, tan proclives a los accidentes, es la curiosidad. Los accidentes presenciados despiertan en ellos una gran curiosidad que les hace ir más allá que sus compañeros.  Los tres sustitutos del azúcar se descubrieron azarosamente, por ejemplo, la sacarina: un preparado del laboratorio se derramó accidentalmente en la mano de un químico y, este, intrépido, lo probó y le supo extraordinariamente dulce. En seguida se percató de las posibilidades comerciales de aquella sustancia y comenzó a investigar.

“El descubrimiento consiste en ver lo que todos han visto y pensar lo que nadie ha pensado” (Albert Szent-Gyorgy).

Los errores y despistes han sido proverbiales. Grandes inventos han surgido a partir de productos mal hechos, como las célebres notitas autoadhesivas (Post-its), o de máquinas estropeadas, como cuando se descubrió la luna de Plutón mientras arreglaban un escáner que se había roto.  Incluso la torpeza propicia descubrimientos; un investigador tropezó y se cayó por una pendiente, en Tailandia, dándose de bruces con unas antiguas vasijas que llegaron a cambiar las teorías sobre la prehistoria.

La arqueología es uno de los campos más sujetos a la serendipia. Pompeya y Herculano se hallaron en 1709 durante la excavación de un pozo para la agricultura, los famosos guerreros chinos de terracota fueron encontrados casualmente por unos campesinos, y el Niño de Taung, a manos de unos trabajadores que buscaban cal en Johanesburgo en 1924. Hasta entonces, ni siquiera se pensaba que África fuese la cuna de la civilización. Obreros que encuentran cuevas a partir de un hueso que sobresale en una madriguera de conejo, mamuts en unas obras de construcción en Dakota del Sur 1974, mastodontes en Austin, Texas…

“En arqueología, casi nunca encontraréis lo que vais buscando.” Mary Leakey, arqueóloga.

Niños jugando han descubierto muchas cuevas y arte rupestre; los Rollos del Mar Muerto los encontró un niño beduino que buscaba a su cabra en unos escarpados riscos. Observó una pequeña abertura en uno de ellos y tiró una piedra. El sonido que produjo fue de cerámica rota, lo que condujo al gran hallazgo.

La lista de descubrimientos por serendipia es interminable. Seguro que el futuro nos depara más felices coincidencias. Pero para que lleguen a transformarse en descubrimientos, serán necesarias mentes preparadas y sagaces. Estas cualidades pueden adquirirse. Se debería animar a los estudiantes a ser flexibles en sus pensamientos e interpretaciones, a no evaluar sus resultados en función de correcto/incorrecto. Los resultados inesperados deben tenerse en cuenta, ya que, como hemos visto, puede que sirvan para otro propósito, o que conduzcan a otros descubrimientos, o que más tarde se demuestre su utilidad. Hay que valorar y promover la capacidad de observación y la curiosidad.

Fuentes
Serendipia, descubrimientos accidentales en la ciencia, Royston M. Roberts. Alianza Editorial. Madrid, 1992.

El aprendizaje por descubrimiento

Los niños pequeños preguntan, observan, imitan, experimentan… su entorno les parece misterioso y lleno de enigmas que tratan de descifrar por sí mismos. Aprenden ellos solos descubriendo el mundo que les rodea. Es el tipo de aprendizaje más natural del ser humano, y debería utilizarse más en las aulas, pero requiere mucho tiempo y esfuerzo.

EC | Madrid | Enero 2013

Nuestro principal medio de aprendizaje es el descubrimiento, sobre todo en la infancia. Sin embargo, a nivel académico, no se ha hecho mucho énfasis en él. Se ha fomentado más un tipo de enseñanza de carácter deductivo, basado en las enseñanzas transmitidas por el profesor, quien presenta problemas a los alumnos para que estos los resuelvan aplicando conceptos generales.

En cambio, el aprendizaje por descubrimiento es un tipo de aprendizaje en el que no se reciben los contenidos de forma pasiva, sino que el sujeto descubre por sí mismo los conceptos y sus relaciones y los reordena para adaptarlos a su esquema cognitivo. La enseñanza por descubrimiento coloca en primer plano el desarrollo de las destrezas de investigación e incide en la solución de los problemas. Por eso es especialmente adecuada para potenciar la inteligencia científica.

Según el creativo Jeremy Baka, los niños de preescolar hacen unas 100 preguntas al día. La mayoría de esas preguntas pueden parecer estúpidas, pero según Baka, ¿no debió sentirse estúpido Einstein al cuestionar toda la física anterior?

La pedagogía ha prestado atención al descubrimiento como forma de aprendizaje. Dos de sus principales defensores han sido Piaget y Jerome Bruner.

Piaget planteó, en su teoría del aprendizaje, que los niños se desarrollan intelectualmente mediante su actividad física y mental, gracias a las interacciones con el medio ambiente. Quiso demostrar que el aprendizaje no se adquiere por la acumulación pasiva de conocimiento, sino por mecanismos internos de asimilación y acomodación.  Los niños son capaces de crear su propio conocimiento mediante las acciones o situaciones que se le presenten.

Bruner ha dedicado toda su carrera a investigar los procesos de enseñanza y aprendizaje. El aprendizaje por descubrimiento es una de las principales implicaciones de su pedagogía, que se basa en los siguientes puntos:

  • Predisposición de los niños hacia el aprendizaje.
  • El modo de estructurar un conjunto de conocimientos para que sea interiorizado lo mejor posible por el estudiante.
  • Las secuencias más efectivas para presentar un material.
  • La naturaleza de los premios y castigos.

Para el psicólogo norteamericano, el aprendizaje es un proceso activo, de asociación y construcción. Por eso, el instructor debe motivar a los estudiantes a que ellos mismos descubran relaciones entre conceptos y construyan proposiciones. Debe encargarse de que la información con la que el estudiante interacciona esté en un formato apropiado para su estructura cognitiva.

Esta forma de aprender encuentra hoy en día una gran compañera en las nuevas tecnologías. Las propias características de los aparatos y ambientes tecnológicos exigen que cada uno aprenda muchas cosas por sí mismo mediante la curiosidad y la exploración de la utilidad de los nuevos dispositivos o aplicaciones. Aprender de manera independiente y por cuenta propia se ha convertido hoy en un componente fundamental de la experiencia de aprendizaje. Cada vez va haciéndose más hueco en el aprendizaje reglado, aunque su aplicación efectiva no es fácil.

En primer lugar, requiere muchísimo trabajo previo por parte del profesor. El hecho de que sea un aprendizaje natural no significa que haya que dejar a los niños a su aire. Debe ser un aprendizaje guiado, pero a la vez, percibido como un juego. Los alumnos deben tener la impresión de que en el aula exploran, investigan y “hacen cosas”. Para que el aprendizaje resulte efectivo y productivo, los profesores han de tener las clases muy bien preparadas. Es, por tanto, una metodología más compleja y elaborada de lo que puede parecer a simple vista.

¿Cómo se puede aplicar en el aula?

Al ser un tipo de aprendizaje global e integral, no existe una serie de pasos específicos para llevarlo a cabo, aunque sí que se pueden dar unas directrices de cómo introducir a los alumnos en las actividades de aprendizaje por descubrimiento. Estas son algunas de ellas:

  1. Lanzar una pregunta intrigante a los alumnos.
  2.  Proporcionar material, previamente organizado, para que los alumnos puedan trabajar sobre el tema en cuestión.
  3.  Invitar a los alumnos a que hagan suposiciones intuitivas basadas en pruebas insuficientes y que luego confirmen sistemáticamente esas suposiciones.
  4.  Organizar la clase para que los alumnos aprendan a partir de su propia implicación activa.
  5.  Ayudar a construir sistemas internos de codificación dentro de los cuales una persona puede organizar diferentes aspectos de un concepto general.

Los sistemas educativos están comenzando a alentar este tipo de aprendizaje. En el aprendizaje por competencias no deja de aludirse al aprendizaje por descubrimiento. Por ejemplo, la competencia básica de aprender a aprender, remite al aprendizaje por uno mismo, la actitud exploradora, la construcción del propio conocimiento…

“Descubrir cosas es positivo y da placer” (Daniel Goleman)

Sin embargo, este tipo de enseñanza cuenta con algunas desventajas que dificultan su aplicación sistemática. Por un lado tenemos la gran cantidad de trabajo previo que supone por parte del profesor. Este debe planear cuidadosamente y con antelación los distintos puntos y contenidos de cada aspecto a trabajar. No se puede dejar a la improvisación. Por otra parte, dada su propia naturaleza, es un proceso bastante lento y dispar, ya que cada niño aprende a su ritmo. Para que este aprendizaje pudiera implantarse a nivel global, deberían reformarse los tiempos, estructuras… en definitiva una reforma profunda del sistema escolar que, de momento, no tiene pinta de producirse. Pero, en la medida de lo posible, sí que se deberían introducir elementos del aprendizaje por descubrimiento en determinados momentos y materias.

Fuentes
– Curiosidad y el placer de aprender. El papel de la curiosidad en el aprendizaje creativo. Hugo Assmann. PPC. Madrid, 2005.
Educación para el éxito