PREPRINT LA TEORÍA DE ABBE Y SU INTRODUCCIÓN EN ESPAÑA:EL USO DE INSTRUMENTOS PARA DEMOSTRACIONES CIENTÍFICAS. ABBE’S THEORY AND ITS INTRODUCTION IN SPAIN: THE USE OF INSTRUMENTS FOR SCIENTIFIC DEMONSTRATIONS. Esteban Moreno Gómez & Carolina Martín Albaladejo VERSION PREPRINT 17/03/2021 TÍTULO: LA TEORÍA DE ABBE Y SU INTRODUCCIÓN EN ESPAÑA: EL USO DE INSTRUMENTOS PARA DEMOSTRACIONES CIENTÍFICAS. TITLE: ABBE’S THEORY AND ITS INTRODUCTION IN SPAIN: THE USE OF INSTRUMENTS FOR SCIENTIFIC DEMONSTRATIONS AUTORES /AUTHORS: Esteban Moreno Gómez. VACC‐CSIC. [https://orcid.org/0000‐0001‐8367‐6812] Carolina Martín Albaladejo. MNCN‐CSIC. [https://orcid.org/0000‐0003‐0137‐0866] PALABRAS CLAVE: Ernst Abbe, Joaquín Mª de Castellarnau, difracción, microscopio, aparatos de demostración. KEYWORDS: Ernst Abbe, Joaquín Mª de Castellarnau, diffraction, microscope, demonstration apparatus. PREPRINT LA TEORÍA DE ABBE Y SU INTRODUCCIÓN EN ESPAÑA:EL USO DE INSTRUMENTOS PARA DEMOSTRACIONES CIENTÍFICAS. ABBE’S THEORY AND ITS INTRODUCTION IN SPAIN: THE USE OF INSTRUMENTS FOR SCIENTIFIC DEMONSTRATIONS. Esteban Moreno Gómez & Carolina Martín Albaladejo RESUMEN La teoría de la formación de imágenes en el microscopio propuesta por Ernst Abbe supuso un cambio en el enfoque científico sobre el que se apoyaba la microscopia. La teoría contó con muchos detractores, sobre todo entre la comunidad científica inglesa, pero su nuevo enfoque supuso una revolución tecnológica en el diseño y construcción de microscopios de alta calidad, que abrieron la puerta a nuevos descubrimientos en el campo de la biología y de la medicina. Joaquín Mª de Castellarnau (1848‐1943), ingeniero de montes que realizaba estudios microscópicos de tejidos vegetales, fue conocedor contemporáneo de las ideas de Abbe y decidió divulgarlas en España mediante diversas publicaciones y cursos de formación. En sus conferencias utilizó aparatos de demostración práctica que permitían asimilar mejor algunos conceptos de la nueva teoría. El MNCN‐CSIC conserva en perfecto estado un original e inusual instrumento diseñado por Abbe que fue empleado por Castellarnau para realizar diversos experimentos que ayudaran a esclarecer los puntos más complejos de la teoría. En este trabajo se contempla, además, cómo el contexto en el que la ciencia se desarrolló en España favoreció las actividades prácticas en la demostración de nuevas teorías científicas, como fue la de Abbe de la formación de imágenes en un microscopio en las primeras décadas del siglo XX. SUMMARY The theory of image formation in a microscope proposed by Ernst Abbe changed the scientific approach to microscopy. Though the theory had many detractors, especially among the English scientific community, his new approach led to a technological revolution in the design and construction of high‐quality microscopes. It paved the way for new discoveries in the fields of biology and medicine. Joaquín María de Castellarnau (1848–1943), a forest engineer who conducted microscopic studies on plant tissues, was a contemporary connoisseur of Abbe’s ideas who decided to disseminate them in Spain through various publications and training courses. In his lectures, he used various devices for practical demonstrations that allowed some concepts of the new theory to be better understood. At the Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid (MNCN–CSIC), one such original and unusual instrument designed by Abbe and used by Castellarnau has been preserved in perfect condition. Castellarnau used this instrument for various experiments that helped clarify the most complex points of Abbe’s theory. In this work, we explore how the context in which science developed in Spain favoured practical activities to demonstrate new scientific theories, such as Abbe’s demonstration of image formation in a microscope in the early twentieth century. PREPRINT LA TEORÍA DE ABBE Y SU INTRODUCCIÓN EN ESPAÑA:EL USO DE INSTRUMENTOS PARA DEMOSTRACIONES CIENTÍFICAS. ABBE’S THEORY AND ITS INTRODUCTION IN SPAIN: THE USE OF INSTRUMENTS FOR SCIENTIFIC DEMONSTRATIONS. Esteban Moreno Gómez & Carolina Martín Albaladejo INTRODUCCIÓN En 1893 la empresa de óptica Zeiss mostraba en su catálogo el objeto nº 21; lo denomina Apparat zur Demonstration des Zusammenhanges zwischen Beugungswirkung und Bild eines Objectes, es decir, aparato para demostrar la relación entre el efecto de difracción y la imagen de un objeto. Hacía ya más de 20 años que Ernst Abbe había desarrollado estudios en los que enunció los conceptos y leyes necesarios para conocer y mejorar el mecanismo de la formación de la imagen a través de un microscopio; sus conclusiones se conocen como teoría de Abbe o de la formación de imágenes en el microscopio. Entre otras, llegó a la conclusión de que era la luz difractada la que entraba en el objetivo y, tras incidir sobre el objeto, determinaba la calidad de las observaciones al microscopio. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) custodia una cantidad importante de instrumentos científicos de interés histórico; a finales del siglo pasado se llevó a cabo un ambicioso proyecto que permitió la recuperación y catalogación de más de setecientos aparatos de distintos centros de la institución (Moreno et al., 1996, p. 11). Esta acción se retomó en 2014 cuando este organismo puso en marcha un programa1 encaminado a continuar con la recuperación de este patrimonio instrumental. En la actualidad, el CSIC tiene catalogados, o en fase de catalogación, algo más de un millar de aparatos de distinta importancia científica e histórica. Una de las colecciones de mayor interés histórico es la del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN), que cuenta con un fondo de variado origen de más de trescientas piezas. En la colección de Instrumentos Científicos Históricos del MNCN se conserva un singular aparato que jugó un papel relevante en la demostración de la importancia del fenómeno de la difracción en la observación microscópica. Tradicionalmente, el estudio de este tipo de instrumentos en colecciones científicas ha estado ligado a la museística y conservación de patrimonio, considerando estas piezas como fuentes históricas con un innegable interés en la enseñanza y en la divulgación de la ciencia (Bertomeu y García, 2003, p. 11). Pero además, estos instrumentos, objetos construidos para la investigación y la didáctica de la ciencia, forman parte la cultura material de nuestra historia y su examen nos permite indagar cómo se ha construido el conocimiento científico y cómo se ha transmitido en las distintas etapas de la historia. La pieza objeto de nuestro interés, catalogada por primera vez en 1995 (Moreno et al., 1995, p. 97), nos permite recrear cómo fue la introducción de la teoría de Abbe en España a manos del ingeniero de montes José María de Castellarnau. 1. ABBE Y LA TEORÍA DE LA FORMACIÓN DE IMÁGENES EN UN MICROSCOPIO Ernst Abbe (1840‐1905) nació en el seno de una familia humilde y trabajadora, y solo gracias al apoyo económico del propietario de la fábrica donde su padre era capataz, pudo cursar los primeros cursos elementales. En la Universidad de Jena (Alemania) realizó sus estudios universitarios iniciales y en la de Göttingen, en el mismo país, acabaría doctorándose en 1861 (Günther, 1970, p. 6). En Göttingen se familiarizó con la teoría y la práctica de las mediciones de precisión, el control estadístico de los errores en la experimentación y en el diseño, y con la 1 Plan de Identificación, Recuperación y Conservación de Instrumentos y Aparatos Científicos de Interés Histórico del CSIC. PREPRINT LA TEORÍA DE ABBE Y SU INTRODUCCIÓN EN ESPAÑA:EL USO DE INSTRUMENTOS PARA DEMOSTRACIONES CIENTÍFICAS. ABBE’S THEORY AND ITS INTRODUCTION IN SPAIN: THE USE OF INSTRUMENTS FOR SCIENTIFIC DEMONSTRATIONS. Esteban Moreno Gómez & Carolina Martín Albaladejo construcción de instrumentos científicos. Tras su doctorado, Abbe se centró en la astronomía llegando a ser nombrado director del Observatorio de Jena en 1877 (Masters, 2007, p. 19). Su relación con Carl Zeiss (1816‐1888) fue determinante para el desarrollo de instrumentos ópticos, actividad que le llevó a formular su teoría de la formación de la imagen en un microscopio. Carl Zeiss fundó un taller de mecánica y óptica de precisión en la ciudad de Jena en 1846. Uno de sus objetivos fue producir microscopios pequeños y fácilmente transportables, con la calidad suficiente para ayudar en estudios de historia natural (Auerbach, 1904, p. 10). Así, desde sus inicios en el mundo empresarial, Zeiss contó con el asesoramiento y la colaboración de científicos que, por su campo de investigación, acabarían siendo destinatarios de sus productos2. También supo rodearse de especialistas en óptica y matemáticas (Wimmer, 2017, p. 52)3. De esta manera Zeiss intentaba cubrir las necesidades de sus futuros clientes, naturalistas y médicos, principalmente, utilizando los conocimientos y destrezas de físicos y matemáticos. Aunque Zeiss es un claro ejemplo de la entonces incipiente relación entre el ámbito académico y el industrial4, la producción de microscopios seguía contando con una fuerte componente artesanal, principalmente en lo concerniente a la fabricación de lentes, para cuya elaboración se seguía empleando, lo que se podría denominar, un sistema de prueba y error. Los artesanos pulían distintas piezas de vidrio y las combinaban para probar su utilidad óptica, seleccionando las mejores (Masters, 2007, p. 20; Wimmer, 2017, p. 53). Esta forma de trabajar dependía en gran medida de la pericia de los artesanos y dejaba al margen cualquier planificación teórica que implicase una técnica calculada para la fabricación de microscopios (Abbe, 1873a, p. 413). La forma de fabricar microscopios cambió tras el encuentro entre Abbe y Zeiss en 1866, cuando el primero aceptó trabajar en los talleres de Zeiss como contratado independiente (Masters, 2007, p. 19). Nada más comenzar esta colaboración, Abbe inició un ambicioso programa de investigación encaminado a mejorar el proceso de producción de lentes para la fabricación de microscopios. El propio Abbe se cuestionaba la razón por la que los cálculos teóricos permitían la fabricación de las lentes de los telescopios de forma matemática mientras que éstos no funcionaban en la fabricación de lentes para microscopios5.