La búsqueda del móvil perpetuo era un afán recurrente en los círculos científicos de la época. Al respecto y en España, son especialmente ingeniosos dos artificios proyectados en la segunda mitad del siglo XVI por un técnico de Medina del Campo, Francisco Lobato, que los denomina «Máquina gravísima y delicada» (García-Diego y García Tapia, 1990, pp. 47-48) y «Canal de agua que vuelve» (García-Diego y García Tapia, 1990, pp. 87-90).

Ayanz, por su parte, niega que sea posible alcanzar este objetivo y atribuye el intento de hacer movimiento perpetuo a la «soberbia de los hombres» y a su «ignorancia», situándolo en la línea de querer hacer oro y plata, asegurando que es engañoso «como atrás queda tocado». Así pues, tiene otro capítulo dedicado a esto.

El inventor navarro sólo encuentra tres movimientos perpetuos que Dios hizo: el ciclo del agua, el movimiento celeste y el devenir del alma.

«Los ríos caudalosos que continuo corren». Ayanz enuncia correctamente los fundamentos del ciclo hidrológico: «levantan vapores de la tierra, y se condensan en agua, y vuelven a caer en ella, y causa una continua circulación», pero busca su origen en los «planetas e influjos celestes» en lugar de en la energía solar. No comparte la opinión «que otros tienen» de que es igual que la circulación sanguínea. Ve imposible que lo reproduzca el hombre «porque nos falta hacer agentes, como los planetas y la mar, y tierra que haga tal efecto». Ayanz no es el primer español que se preocupa por el ciclo del agua, pues unos años antes, Lastanosa, al que el técnico navarro pudo conocer en la corte7, da una explicación similar a este fenómeno en Los veintiún Libros de los Ingenios y de las Máquinas: «No cabe duda (de que el agua) se engendra de exhalaciones (vapores); la cual exhalación llevada encima de los canales de la tierra, y ahí congelada del frío, se convierte en agua, y por causa de su gravedad desciende abajo8».

El movimiento celeste, sobre el que afirma que los hombres «ni lo alcanzamos, ni entendemos como se mueven los cielos, ni que materia sean, y cuando la tuviéramos nos faltara lugar». En el Renacimiento, los fundamentos de la astronomía moderna se establecen gracias a las teorías de Copérnico (1473-1543), Tycho Brahe (1546-1601), Kepler (1571-1650) y Galileo (1564-1642)9, entre otros, pero probablemente Ayanz no tenga acceso a todas estas fuentes y, además, no quiera problemas con la Iglesia, por lo que se limita a pasar de puntillas por tan espinoso asunto.

El «tercero movimiento que será para siempre es el alma, que tenemos hecha a semejanza de Dios». Se trata de una interesante asociación de ideas religiosas y técnicas, propia de una mente analítica preclara.

En cuanto a movimientos perpetuos humanos, Ayanz afirma que ya lo ha tratado previamente en el capítulo sobre «pesar y medir la fuerza de las máquinas», donde hace referencia a la balanza de una barra y una pesa acoplada a una máquina para medir el rendimiento, al que denomina «fatiga» (García Tapia, 2001, pp. 193).

Su idea de las causas del movimiento de las máquinas es muy actual. Influyen lo que llama «peso, número y medida», ahora correspondientes con fuerza, valor y unidad de medida. Para negar la posibilidad de encontrar un móvil perpetuo afirma que no pueden ser continuos los movimientos pues siempre se equilibra el «agente» con el «resistente»; suben, o bajan hasta alcanzar el equilibrio y se necesita una fuerza externa para volver a ponerla en movimiento. Newton, en 1687, enuncia las leyes del movimiento10, entre ellas el Principio de acción y reacción que Ayanz parece intuir en el momento en el que cita a un «agente» y a un «resistente».

Ayanz, mediante la prueba, trata de desmontar algunos principios científicos fuertemente asentados. El primero, aquél que afirma «que de una parte de tierra se hacen diez de agua, y de una de agua diez de aire, y de una de aire diez de fuego». Pesando antes la tierra húmeda, secándola y volviéndola a pesar se demuestra que no es así. Así dice: «pesando la tierra, y echándola en el fuego, y después que haya consumido la humedad, tornarla a pesar, y ver lo que menguó». Relaciona este asunto con la generación de minerales por el agua en cuevas, estalactitas y estalagmitas actuales, a las que denomina «torres» y pone el ejemplo de una cueva en Cuenca llamada «de la India». La parte de generación de minerales, ahora cristalización, en minas no puede completarse al faltar una parte en el impreso original.

Para demostrar la parte de «aire» (vapor) que realmente puede generarse del agua, utiliza el aparato dibujado en la figura 3, basado en su máquina de vapor patentada para elevar agua (García Tapia, 1990, pp. 77-90), ahora convertida en un instrumento científico, para conocer cuánta parte de vapor puede salir del agua por medio del calor («fuego»). En este caso, primero ha sido la técnica utilitaria (1606) y luego la experimentación científica (1612).

Se hace un experimento con un cuero que se hincha al recibir el vapor y luego se encoge al condensarse. Tras el ensayo, el autor, Ayanz, parece negar la posibilidad de vacío total, aunque no está claro por faltar parte del impreso original.

«El aire no se convierte en fuego», puesto que «la llama no es fuego sino materia encendida». Es un antecedente de la teoría actual de la combustión, desconocida en la época, en que comúnmente se confundía el fuego con la llama. Se apoya en ejemplos de la naturaleza y hay uno curioso sobre los rayos generados por las nubes en las tormentas que se confundían con fuego y llamas, pero Ayanz dice que no tienen materia. Naturalmente no se conocía su naturaleza eléctrica, pues aún falta más de un siglo para que Franklin11 aclare este fenómeno.

Si cambiamos el término «fuerza» por «energía», y «fuego» por «calor», como Ayanz identifica «fuerza» con «fuego» que no tiene materia, resultaría que el «calor» es «energía», descubrimiento revolucionario, si se tiene en cuenta que, aún en el siglo XIX, se hablaba del «calórico12». También Lastanosa en Los Veintiún libros… trata el tema, aunque de forma más somera: «Mas es al fuego mismo al cual pertenece el calentar en grande manera las cosas13». A su vez, Gómez Pereira en su obra Antoniana Margarita afirma: «El fuego ínfimo al que denominamos llama […] se le ha de admitir la acción de calentar» (Barreiro, 2000, pp. 118).

Para Ayanz, la naturaleza de la combustión se demuestra en los volcanes y la lava generada: «el fuego se ha visto salir de algunas bocas de los cóncavos de la tierra, como fue en Sicilia, y en las Indias, que se vio correr por encima de la tierra como un río». Del mismo modo, Gómez Pereira se fija en estos fenómenos geológicos cuando estudia la naturaleza del fuego:

El fuego […] ocupa su propia región, equiparable a un lugar que no se ve en ningún sitio, salvo en algunas rendijas de la tierra que expulsan llamas (Barreiro, 2000, pp. 118).

El técnico navarro considera que el fuego puede producir vacío que, al no poder ser total, tiende a ser llenado con otra materia y pone el ejemplo de las ventosas, remedio curativo que producía un vacío que hinchaba la carne sobre la que se aplicaba: «como se ve encendiendo una poquita de estopa en una ventosa, y pegándola a la carne, como no puede haber cosa vacía, todo lo que aquel fuego consume de aire, lo va hinchando la carne». En este caso, se alinea con las tesis del horror vacui14, desmontadas por Torricelli (Herrera, 2012, pp. 5) y Pascal (Díez del Corral, 2008, pp. 140).

Ayanz hace un experimento utilizando un vaso de plata o de cobre de muy poco espesor que, dando calor a la caldera a la que se conecta, produce aire (vapor) que al expandirse puede reventar y al condensarse produce vacío y se abolla hacia adentro. No saca conclusiones sobre la presión atmosférica, concepto aún desconocido15, pero el experimento va bien encaminado. Desgraciadamente el dibujo (figura 4) está cortado por arriba en el impreso, falta el vaso de plata o de cobre, por lo que el estudio de la experiencia no puede ser completo.

En este apartado el autor trata de desmontar la creencia de la época de la existencia de una «esfera de fuego» por encima de la Luna, basada en buena medida en los pensamientos de Ptolomeo y Aristóteles (Guillaumin, 2005, pp. 151), así como antes Ayanz trató de desmentir la creencia en otras regiones donde se desarrollarían los fenómenos meteorológicos, como el rayo. Por ejemplo, en la segunda parte del Quijote, en la aventura del caballo Clavileño, escrita unos pocos años después por Cervantes (1615), se dice lo siguiente y en boca de Don Quijote:

Sin duda alguna, Sancho, que ya debemos de llegar a la segunda región del aire, adonde se engendra el granizo y las nieves; los relámpagos y los rayos se engendran en la tercera región; y si es que desta manera vamos subiendo, presto daremos en la región del fuego, y no sé yo como templar esta clavija para que no subamos donde nos abrasemos16.

A pesar del tono irónico de la novela, era cierta la creencia en esta esfera de fuego que seguía representándose en los mapas astronómicos.

Ayanz recurre, como siempre, a la experiencia para desmentir la teoría de la esfera de fuego: pesar y medir cada elemento. Para pesar el aire utiliza una especie de balanza hidrostática y llega a dos conclusiones: «[…] hallé, que las pesas que eran de bronce, metidas en el agua pesan menos que fuera de ella más de dos onzas por libra». Aquí ratifica el principio de Arquímedes y comprueba que el peso de un cuerpo sumergido en un fluido (peso aparente) es inferior.

«[…] hace más fuerza o peso el aire, metido debajo del agua hacia su esfera, o centro, que el agua hacia el suyo». Considera que los elementos tienden a desplazarse a su «centro» y entiende que el peso del aire es mayor que el del agua porque el aire hace más fuerza.

Se pregunta:

El agua por gran viento que haya caerá a tierra, y el aire por más furia que haga una corriente de agua subirá sobre ella, ¿pues porque el fuego ha de ser de menos fuerza, si hubiera esfera donde apeteciera subir?

Concluye que no hay esfera de fuego. Se ve por los cometas que nunca llegan a ella y porque la luz de la esfera de fuego, si existiese, reflejaría en los astros y daría sombras, como el Sol, y no hay tales cosas.

Pero, para poder afirmarlo, recurre de nuevo a una balanza para demostrar que el fuego no pesa, es decir no «apetece» a su centro porque no lo tiene, ni tiene materia. Es solo «calor», es decir «energía», empleando el término actual.

Ayanz insiste en el tema siguiendo su idea, comenzando con una contundente frase que revela su admirable mentalidad científica, surgida de su experiencia como inventor: «Ninguna filosofía hay más cierta que la prueba, porque ella es la que nos satisface y convence a nuestras opiniones». Con esta sentencia, Ayanz suscribe las palabras de Leonardo, quien afirma:

No saben que mis materiales tienen más valor porque derivan de la experiencia antes que de las palabras de otros, y la experiencia es la maestra de quienes han escrito con acierto17.

Estos pensamientos, junto a otros similares, van sentando las bases de las corrientes empíricas surgidas en la Edad Moderna.

Siguiendo este principio, recurre a dos de sus instrumentos científicos favoritos: la balanza y la caja cerrada (figura 7) a donde se hace llegar el fuego y el aire (vapor). De esta forma confirma, una vez más, la falta de peso del fuego y vuelve a aseverar que «no hay esfera de fuego».

Las diferentes temperaturas entre zonas y entre el invierno y la época estival eran explicadas por la presencia de una esfera de fuego. En relación a esto, Gómez Pereira explica que:

[El fuego] manifiesta su potencia y dominio más extenso y más próximo a nosotros, en las épocas de calor estival por la influencia del sol y de otras estrellas que favorecen su calor y sequedad […]; en la época invernal se retira a un lugar estrecho por el influjo de otras estrellas contrarias que favorecen la frialdad (Barreiro, 2000, pp. 117).

Ayanz atribuye las diferencias térmicas a la variación en la inclinación de los rayos del Sol, lo cual, sabemos ahora, es cierto. Así, el técnico navarro concluye:

Y se ve claro, que esta destemplanza de calor, o frío lo hace el Sol, el estar más desviado, y dilatarse más el día o la noche.

Tras negar la existencia de la esfera ígnea, al técnico navarro le sobreviene otra duda, ¿de dónde viene el fuego? Ayanz lo sitúa en el centro de la tierra, de donde vienen los volcanes. Explica que para crearlo se necesita una materia combustible, porque el fuego no es materia, ni tiene peso, ni ocupa lugar, es sólo «fuerza» (energía). Es más, completando su teoría sobre las piedras imantadas18 deduce que el fuego es de la misma naturaleza que el imán que extiende su «virtud» (magnetismo) a otras piedras imantadas. Ahora diríamos que el «calor» (fuego) y el «magnetismo» son formas de la «energía», que se transmite de unas materias a otras. Aquí Ayanz demuestra su capacidad de precursor una vez más, aunque comete errores, como cuando afirma que el Sol es solo «fuego», sin cuerpo ni peso.

Finalmente, concluye con otra muestra de su racionalidad científica:

Los que dicen que está [la esfera de fuego] se fundan en lo que oyeran decir, sin ninguna prueba ni demostración.

El término «compeler» equivale a «desplazar» y aquí desmiente otra opinión de la época, según la cual los elementos obligaban por sí mismos a desplazarse unos a otros. Para Ayanz esto es falso y es una fuerza exterior la que los desplaza. En la naturaleza pone el ejemplo de los terremotos en los que la tierra se desplaza por una fuerza, la del aire a presión en las oquedades de la Tierra. Así, dice: «el aire encerrado en los cóncavos de la tierra, que va creciendo, y por no caber donde está, la hace temblar, hasta que la revienta y sale».

Para Aristóteles, la velocidad de caída de los cuerpos depende de su peso y de la resistencia del medio (Romo, 1985, pp. 25), motivo por el cual los cuerpos pesados caen más rápido que los ligeros (Mason, 2012, pp. 230). Esta idea fue aceptada hasta que Simon Stevin (1548-1620) demuestra que no era así. En un experimento atribuido erróneamente a Galileo (Mason, 2012, pp. 230) explica:

Tomemos […] dos balas de plomo, una de ellas diez veces mayor de peso que la otra, que dejaremos caer juntas de la altura de treinta pies […], y se verá que la más ligera no emplea diez veces más tiempo para caer que la más pesada, sino que caen con tanta igualdad sobre la plancha que ambos ruidos parecen una única sensación de sonido19.

Previamente, en España, Lastanosa propone sus teorías de la caída de los graves, siendo estas similares a las de Stevin. Así dice: «Cuanto de más alto bajan los pesos, tanta más velocidad y presteza traen consigo20», y añade:

[De] dos pesos que descienden [que] sean de la misma materia y de una misma forma y de un mismo peso, hace mayor golpe el que cae de más alto21.

Ayanz da también su explicación de la caída de los graves:

[La razón de ello] no procede sino de su mismo peso que, como apetece su centro, que cuanto más alto cae, va tomando más fuerza hasta que cae a su centro.

Para el inventor navarro tampoco es el aire el que impulsa al cuerpo que cae, sino al contrario, hace resistencia. Ilustra su explicación con el ejemplo de un águila que abre las alas y el aire frena su caída.

Para demostrarlo, de nuevo a través de la experimentación, mide con una balanza al aire libre el peso de un cuerpo que cae y luego lo hace con el mismo cuerpo en un cántaro donde el aire está confinado, comprobando que en el primer caso hay mayor resistencia del aire y, por tanto, el peso es menor. Esta opinión la sustancia con varios ejemplos para demostrar que nunca hay «compulsión de elementos».

Finalmente utiliza esto para unir la negación del movimiento perpetuo, con la de la compulsión de elementos. Para ello fabrica una bomba de rosario de cajas (figura 9) que van dentro de un cilindro. Si hubiese compulsión de elementos (agua y aire) funcionaría como una máquina de movimiento perpetuo, pero, en la práctica, hace falta un agente exterior (una persona que mueva la manivela de la bomba). Aunque es cierto que se trata de una bomba de mayor rendimiento, nunca podrá ser de movimiento continuo.