1. ¿Los vidrios de las ventanas antiguas son más gruesos abajo porque han fluido?
La idea está muy extendida, pero los investigadores la consideran un mito. Un artículo de prensa de 2008, firmado por el periodista científico Kenneth Chang, lo resume así: los vidrieros medievales no sabían fabricar láminas perfectamente planas, de modo que las ventanas ya eran irregulares cuando eran nuevas[1].
Un estudio publicado en 2018 en una revista de la Sociedad Americana de Cerámica describe cómo se hacía. Los artesanos soplaban el vidrio hasta formar una esfera hueca, la aplanaban y la hacían girar hasta obtener un disco plano. De ese disco se cortaban los cristales de la ventana, y el disco era más grueso en el centro y más delgado en los bordes. Según esa explicación, los vidrieros ponían la parte más gruesa abajo, porque así el cristal parecía más estable[2]. Por eso algunas ventanas parecen «caídas» hacia abajo sin que el vidrio se haya movido. Pero esto solo explica el grosor. Todavía queda otra pregunta: ¿puede el vidrio fluir, aunque sea muy poco?
2. ¿Cuánto podría fluir el vidrio de una ventana de hace casi 750 años?
Un equipo de la empresa Corning, con Ozgur Gulbiten y John Mauro (hoy en la Universidad Estatal de Pensilvania), estudió vidrios de las ventanas de la abadía de Westminster, en Londres, que datan de 1268. Calcularon su viscosidad, es decir, cuánto «se resiste a fluir» un material: la miel tiene más viscosidad que el agua[2].
El resultado tiene dos partes. Primero, a temperatura ambiente la viscosidad de ese vidrio resultó unos 16 órdenes de magnitud menor que la de estimaciones anteriores, es decir, el vidrio fluiría mucho más fácilmente de lo que se creía[3]. Segundo, aun así, el cálculo indica que fluiría como máximo alrededor de 1 nanómetro en mil millones de años, una millonésima parte de un milímetro[2]. Los autores lo describen como algo prácticamente imposible de medir. Y las ventanas tienen unos 750 años.
O sea: el vidrio podría fluir un poco, en teoría, pero no lo bastante como para que se note a escala humana. La diferencia de grosor que se ve en las ventanas viene de la fabricación. Queda la pregunta que da título a este artículo: si no fluye de forma visible, ¿es entonces un sólido?
3. ¿Qué le pasa al vidrio al enfriarse que no le pasa al agua?
Cuando el agua se congela, sus moléculas se acomodan en un orden regular y forman cristales de hielo. En el vidrio no ocurre eso. Las moléculas se van frenando hasta quedar prácticamente inmóviles, sin alinearse en un cristal[1]. En la práctica, el material se queda con el desorden que tenía cuando estaba fundido.
Tampoco hay una temperatura única en la que el vidrio «se congele». El periodista Kenneth Chang explicaba en 2008 que esta transición no ocurre a una temperatura bien definida, que enfriar más despacio hace que ocurra a una temperatura más baja y que la estructura final depende de la rapidez del enfriamiento[1]. En la divulgación del físico Paddy Royall (Universidad de Bristol), tampoco hay un momento claro en que el material pase a sólido; si pudiéramos mirarlo con un microscopio, veríamos pequeños grupos de decenas de moléculas ordenadas como en un sólido, rodeados de otras que siguen desordenadas como en un líquido[5].
En ciencia, «vidrio» no es solo el de las ventanas: también puede referirse a materiales sólidos no cristalinos, como algunos plásticos y algunas cerámicas[1]. Y esto lleva a una comparación útil: ¿qué aspecto tiene algo que de verdad fluye, aunque parezca duro?
4. ¿Cómo se ve un material duro que de verdad fluye? El experimento de la brea
En 1927, el profesor Thomas Parnell, de la Universidad de Queensland (Australia), calentó brea, una sustancia negra parecida al alquitrán que a simple vista parece sólida, y la vertió en un embudo de vidrio. Tras tres años de reposo, en octubre de 1930 cortó la parte inferior del embudo y la brea empezó a fluir[4].
La primera gota tardó unos ocho años en caer. Las gotas siguientes tardaron entre siete y nueve años cada una, la séptima cayó en julio de 1988 y la octava necesitó más de doce años[4]. Un artículo científico de 1984 estimó la viscosidad media de la brea, con las seis primeras gotas, en unos 2,3 × 108 pascales·segundo (Pa·s), unas 250.000 millones de veces la del agua[4].
Es decir, la brea parece un bloque duro, pero en una vida humana se puede ver cómo cae una gota. Con el vidrio, en cambio, ni siquiera mil millones de años darían un cambio visible. Entre «fluye en años» y «no fluye de forma visible nunca» hay una diferencia enorme, pero esa diferencia no basta para decidir qué es el vidrio por dentro.
5. Entonces, ¿es líquido o sólido? Por qué los científicos dicen «ninguno de los dos»
Si nos fijamos en cómo se comporta al tocarlo, el vidrio es un sólido: no se desparrama y no cambia de forma. Si nos fijamos en cómo están colocadas sus partículas, se parece a un líquido, porque están desordenadas y no forman un cristal. John Mauro lo resume diciendo que el vidrio no es ni un líquido verdadero ni un sólido verdadero: tiene propiedades de ambos y constituye su propio estado de la materia, un estado que no está en equilibrio y no es cristalino. A escalas de tiempo cortas parece sólido, pero tiende lentamente a relajarse hacia el estado líquido[5]. Mauro ha propuesto cambiar la definición de vidrio[3].
Otro investigador, Peter Harrowell (Universidad de Sídney), lo expresó con una imagen divertida: el vidrio es el más espeso y pegajoso de los líquidos y también el más desordenado y sin estructura de los sólidos rígidos[1]. Y no es un problema resuelto: el físico Philip Anderson, premio Nobel, escribió en 1995 que el problema sin resolver más profundo e interesante de la teoría del estado sólido quizá sea la naturaleza del vidrio[1].
Una forma sencilla de resumirlo (esta frase es nuestra, no de las fuentes): lo que llamamos «líquido» y «sólido» son dos etiquetas muy útiles para la vida diaria, pero el vidrio queda justo en el borde donde ambas se quedan cortas. Para saber más, puedes comprobarlo tú mismo con un experimento sencillo.
6. Un experimento en casa: cómo cambia la viscosidad con la temperatura
Haz este experimento con un adulto. Necesitas un frasco de miel con tapa. Deja el frasco una noche en la nevera. Al día siguiente, saca una cucharada de miel fría y otra de miel que haya estado a temperatura ambiente, con la misma cuchara y la misma cantidad. Inclina las cucharas con el mismo ángulo. ¿Cuál cae más despacio?
La viscosidad de un material cambia mucho con la temperatura. En el vidrio ocurre algo parecido, pero mucho más extremo: al enfriarse, su viscosidad aumenta tanto que sus partículas apenas se reorganizan en escalas de tiempo cotidianas. Eso sí, la miel no se convierte en vidrio en la nevera: el experimento solo muestra que la temperatura cambia la viscosidad.
Si visitas un edificio antiguo, mira sus ventanas desde fuera, sin tocarlas. Quizá notes que los reflejos se deforman. Pero, como hemos visto, eso no demuestra que el vidrio haya fluido: puede venir de la fabricación.