domingo, 10 de mayo de 2015

MICHAEL FARADAY


         Faraday era uno de los diez hijos de un herrero que se trasladó con su familia a Londres. Es raro encontrar una familia pudiente de clase obrera con diez hijos, así que no hubo ninguna duda respecto a la educación del joven Faraday, que se hizo aprendiz de un encuadernador.
         Sucedió que esto fue un golpe de suerte para él porque tuvo los libros a su alcance, que oficialmente solo le incumbían por el exterior pero que no pudo evitar ojearlos. Su segundo golpe de suerte fue que su patrón sintió simpatía por el deseo que tenía el joven de aprender, y le permitía leer los libros y asistir a conferencias científicas.
         En 1812 un cliente le dio a Faraday localidades para asistir a las conferencias de Humphry Davy en el Royal Institution. El joven Faraday tomó notas que después detalló cuidadosamente con diagramas en color y se las mandó a Banks, presidente de la Royal Society, esperando obtener un empleo que le permitiera tener un contacto más íntimo con la ciencia. Como no tuvo contestación le mandó al mismo Davy otras notas con la petición de que le nombrase su ayudante. A Davy esto le impresionó mucho, tanto por la adulación implícita del gesto como por la evidente habilidad del joven, y aunque de inmediato no le complació, cuando tuvo la primera oportunidad le ofreció un puesto, del cual tomó posesión Faraday en 1813, a la edad de veintidós años, con un sueldo menor que el que había estado percibiendo como encuadernador. Casi inmediatamente Davy dejó Inglaterra para hacer su gran viaje por Europa, llevándose al joven como secretario y criado. Esto dio motivo a que la señora Davy lo tratara con desprecio, cosa que su marido, para descrédito propio, no evitó, y que Faraday soportó con humildad. El viaje le dio la oportunidad de ver a Napoleón, a distancia, cosa que tenía su importancia.
         Faraday probó ser más que merecedor de su maestro, a todos los efectos vivía en y para el laboratorio, no teniendo entonces, ni más tarde tampoco, colaboradores o ayudantes, y con Davy mostrándose amargado y resentido cuando comprobó que su protegido finalmente le eclipsaría, sobre todo cuando Faraday señaló algunos defectos en su invento, la lámpara de seguridad usada por los mineros.
         Faraday, que años antes había conseguido ser aprendiz de encuadernador, llegó a ser director del laboratorio en 1825 y en 1833 profesor de química en el Royal Institution.
         En química obtuvo su primera hazaña en 1823 cuando ideó métodos para licuar gases, sometiéndolos a presión, tales como el anhídrido carbónico, ácido sulfhídrico, ácido bromhídrico y cloro. Fue él también el primero que alcanzó en el laboratorio bajo cero en la escala Fahrenheit. También puede considerarse como un adelantado en la de la física, modernamente,  llamada criogenicéis (estudio de bajas temperaturas) que fue causa de otro resentimiento de Davy, porque en los informes que hizo Faraday sobre la licuefacción de gases (según opinión de Davy) no dio debido crédito al trabajo que él había hecho con anterioridad en este mismo campo.
         En 1825 proporcionó su única y gran contribución a la química orgánica. Descubriendo el benceno, que iba a jugar el principal papel en el desarrollo que Kekulé presentó sobre la estructura molecular. Faraday continuó, además, la gran obra de Davy en electroquímica, que había liberado metales desconocidos, haciendo pasar una corriente eléctrica a través de sus compuestos metálicos fundidos. A esto, Faraday, le dio el nombre de electrólisis, llamando electrólito al compuesto o solución que podía transportar la corriente eléctrica. A las varillas metálicas que se introducen en la solución les llamó electrodos, siendo el ánodo el positivo y cátodo el negativo. Todos estos nombres persisten en la actualidad y se usan continuamente en física y química.
         En 1832 redujo todo el asunto de electrólisis a expresiones cuantitativas, anunciando lo que hoy en día se llama las leyes de electrólisis de Faraday. Estas son (con terminología moderna):
1º La masa de electrólito descompuesto durante la electrólisis es proporcional a la cantidad de electricidad que atraviesa la solución.
2º La masa liberada por una corriente dada es proporcional a su peso atómico e inversamente proporcional a su valencia (entendiéndose por valencia el poder de combinación de los elementos).
Por ejemplo, un átomo de sodio o de plata se combina con un átomo de cloro, mientras que un átomo de cobre se combina con dos átomos de cloro. Por eso se dice que el sodio y la plata son monovalentes, mientras que el cobre tiene dos valencias. El sodio tiene un peso atómico de 23, la plata de 108 y el cobre de 64 (usando números enteros). La cantidad de electricidad necesaria para liberar 23 gramos de sodio, será la misma que para liberar 108 gramos de plata y la misma que liberará 32 gramos de cobre (el peso atómico partido por valencia). Estas leyes se interpretan fácilmente por la estructura atómica, pero, cosa bastante extraña en Faraday que nunca fue un atomista entusiasta y en todo lo posible ignoraba a los átomos.
         Estas leyes favorecían enormemente la propuesta que había sugerido Franklin, cerca de un siglo antes, de que la corriente eléctrica se componía de partículas. Esta teoría de electricidad corpuscular no progreso, hasta que Arrhenius, medio siglo más tarde, trabajó en ella.
         Las leyes de Faraday pusieron a la electroquímica sobre su base actual. En su honor, la cantidad de electricidad requerida para liberar 23 gramos de sodio, o 108 gramos de plata, o 32 gramos de cobre (es decir, para liberar un equivalente químico de un elemento), se llama un faraday. Como Coulomb, Faraday da su nombre a una unidad que mide cantidad de electricidad, estando las unidades ligadas por el hecho de que 96500 coulombios son iguales a un faraday. También en su honor, la unidad de capacidad eléctrica se llama faradio.
         Faraday, como casi todos los científicos contemporáneos, se sorprendió con el experimento de Oersted, que daba a conocer que una corriente eléctrica es capaz de desviar una aguja imantada. Dos años después, en 1821, Faraday ideó un dispositivo que consistía en dos vasijas con mercurio unidas a una batería por unas varillas que entraban en las vasijas de mercurio por el fondo. Los niveles superiores del mercurio estaban unidos por otra varilla curva de metal, que formando como un puente, se introducía en ambos recipientes. De esta forma se completaba el circuito. Un extremo de la varilla puente estaba fijo al recipiente, mientras que la varilla inferior estaba unida a un imán que podía girar alrededor de la de la varilla fija. En el otro recipiente, un imán fijo en la varilla inferior, se extendía hacia arriba en el mercurio mientras que la barra superior, terminaba en un alambre que podía girar libremente sobre un gozne alrededor del imán fijo. Cuando Faraday daba paso a la corriente, el alambre móvil empezaba a girar cerca del imán fijo, mientras que el imán móvil lo hacía cerca de la barra fija. De esta manera Faraday convertía con éxito fuerzas eléctricas y magnéticas en movimiento mecánico continuo (parece ser que fue en este tiempo cuando los celos científicos de Davy). Atribuía éste que Faraday se había apropiado de una idea suya para hacer el experimento, escuchando una conversación que él había mantenido con Wollaston. Faraday protestó diciendo que quizá la conservación pudiera haber llamado su atención hacia los experimentos eléctricos, pero que el descubrimiento no tenía nada que ver con la conversación. Verdaderamente, los intentos hechos por Davy y Wollaston habían fracasado, aceptándose hoy en día que Faraday estaba en lo justo y que su trabajo era original. Wollaston, a diferencia de Davy, siempre se mostró amistoso con Faraday y nunca dio señales de resentimiento.
         Aunque las varillas e imanes giratorios de Faraday eran cosas interesantes y nuevas, el primitivo motor eléctrico solo fue un juguete científico, al nivel de la máquina de vapor de Herón. Perseguía un juego mucho más importante, y puesto que Oersted había producido atracciones magnéticas partiendo de una corriente eléctrica, Faraday deseaba invertir las cosas y generar corriente eléctrica de atracciones magnéticas.
         Para efectuar esto, enrolló una bobina de alambre alrededor de una sección de un anillo de hierro, uniendo la bobina a una batería, pudiéndose abrir o cerrar el circuito por medio de un interruptor. Si cerraba el circuito se formaría un campo magnético en la bobina, como había señalado Ampère, y se concentraría en el anillo de hierro, como había dicho Sturgeon. Imaginar que una segunda bobina se enrolle alrededor de otra sección del anillo de hierro y que se conecte con un galvanómetro, el campo magnético creado en el anillo de hierro por la primera bobina podría generar (por acción inversa) una corriente en la segunda bobina, señalando el galvanómetro el paso de la corriente inducida.
         Como el experimento marchaba, Faraday había descubierto el primer transformador, pero no funcionaba tan bien como él había esperado, no se producía una corriente continua en la segunda bobina que se equiparase a la fuerza magnética producida en el anillo de hierro. El galvanómetro marcaba únicamente el paso de una corriente instantánea cuando se cerraba el circuito, y otra en dirección opuesta y también instantánea cuando se habría, en al tiempo en el que estaba cerrado o abierto no se producía corriente alguna. Todo esto, como es natural, requería una explicación.
         Como la educación de Faraday dejaba bastante que desear, desconocía por completo el cálculo matemático (quizá el científico más grande de la historia, de quien se puede decir eso), cosa que compensó con una enorme habilidad para diseñar gráficos, quizá única en la historia científica.
         Otro de sus descubrimientos fue que, esparciendo limaduras de hierro sobre un papel bajo el cual se había colocado un imán, comprobó que las limaduras formaban diseños regulares cuando se golpeaba el papel (cosa que ya había hecho Peregrinus seis siglos antes). También adoptó la demostración de Ampère de que una fuerza magnética rodeaba a un conductor que transportaba una corriente.
         Faraday empezó a hacer visible la fuerza magnética, la cual se extendía en todas direcciones desde la corriente eléctrica que le servía de punto de partida, llenando el espacio próximo a modo de un campo magnético. Se podían dibujar líneas en el campo, que representaban los puntos donde la fuerza magnética tenía la misma intensidad. A estas líneas Faraday les dio el nombre de líneas de fuerza, y el creía que a lo largo de estas líneas se alineaban, haciéndolas por tanto visibles, las limaduras de hierro. Por procedimientos análogos, fue posible conocer las líneas de fuerza que formaban los alambres, las varillas magnéticas, las herraduras magnéticas y también los globos magnéticos (tales como la Tierra). Esto fue el principio de una descripción del Universo como compuesto de campos de varios tipos. Esta descripción era más sutil, más flexible y más útil que la puramente mecánica de Galileo y Newton. Este campo magnético iba a ser reconocido por Maxwell medio siglo más tarde y por Einstein después de un intervalo de otro medio siglo más. La imaginación diseñadora pero no matemática de Faraday, hizo visibles estas líneas como si fueran reales. Cuando se cerraba un circuito y la corriente fluía, las líneas salían hacia el espacio y cuando se interrumpía el circuito, se replegaban de nuevo. Faraday juzgó que se inducía corriente eléctrica en un conductor, solamente cuando las líneas de fuerza lo cortaban de través. En su transformador, al cerrar el circuito, cuando la corriente se ponía en marcha en la primera bobina, las líneas de fuerza desplegadas cortaban el alambre de la segunda bobina, siendo responsables del corto fluir de la corriente eléctrica en esta segunda. Una vez establecida la corriente en la primera las líneas de fuerza ya no se movían y por tanto ya no se producía corriente en la segunda. Al abrir el circuito, las líneas de fuerza se replegaban y cortaban de través la segunda bobina en dirección contraria y de nuevo se producía en la segunda bobina un fluir de corriente eléctrica momentánea, pero de sentido opuesto a la primera.
         Por esa época, poco más o menos, Faraday daba conferencias científicas para el público en general, que eran enormemente populares (había empezado dándolas improvisadas, cuando el conferenciante asignado para una fecha fallaba y sobre la marcha él le sustituía en el acto), muy al estilo de Davy, su antiguo maestro.
         Faraday demostró la teoría de las líneas de fuerza, haciendo demostraciones para él y para el público, introduciendo para eso un imán en el interior de una bobina unida a un galvanómetro. Mientras metía o sacaba el imán, la corriente fluía a través del alambre de la bobina, así mismo, si el imán se mantenía quieto y la bobina se movía sobre él, se producía también corriente en la bobina. En ambos casos las líneas de fuerza que rodeaban al imán eran cortadas por el alambre de la bobina. Si el imán y la bobina se mantenían quietos, estando el imán dentro o fuera de la bobina, no se producía corriente alguna. De esta manera Faraday había descubierto la inducción eléctrica, descubrimiento que casi al mismo tiempo y de manera independiente, efectuó también el físico americano Henry. Con el tiempo este descubrimiento conduciría a grandes inventos.
         Faraday fue un maestro inspirado que interesó vívamente hombres como Daniell y Perkin. Su teoría de las líneas de fuerza no se tomó muy en serio al principio (la publicó en 1844), hasta que Maxwell se ocupó del electromagnetismo, basándose en los hechos con precisión matemática, llegando a desembocar en los mismos resultados que Faraday había planteado con simples palabras y diagramas.
         Una vez demostrado que la electricidad podía inducirse por magnetismo, el próximo paso era producirla de un modo continuo y no solo en brevísimos intervalos. Faraday llevó a cabo esto, adaptando a la inversa un experimento descrito por Arago, que había dado a conocer que una rueda de cobre al girar podía desviar un imán suspendido sobre ella. Faraday comprendió entonces que la rueda al girar cortaba las líneas de fuerza magnética, produciendo de esta manera corrientes electricas en ella, estas corrientes, a su vez, producían un campo magnético que desviaba el imán. Pero Faraday no deseaba crear un campo magnético partiendo de la corriente eléctrica. Para eso hizo girar una rueda de cobre de tal modo que el borde pasase entre los polos de un imán permanente, produciéndose entonces corriente eléctrica en el disco de cobre, fluyendo esta corriente tanto tiempo como estuviese girando la rueda. Esta corriente podía desviarse al exterior y hacer que efectuase un trabajo, inventando de este modo Faraday el primer generador eléctrico, hecho que tuvo lugar en 1831, siendo probablemente el descubrimiento eléctrico individual más grande de la historia. Se necesitaba solamente instalar una maquina de vapor o la fuerza del agua para hacer girar el disco de cobre, de esta manera de podía convertir en electricidad la energía del combustible o la acumulada en un salto de agua. hasta la época de Faraday, la única fuente de corriente eléctrica era la batería química, que era cara y producía electricidad en pequeña escala. Había entonces por primera vez, la posibilidad de un suministro de corriente eléctrica, en cantidad y barato. Para conseguir ambas cosas se invirtió más de medio siglo, debido a los posteriores inventos auxiliares, para que resultase una cosa completamente práctica. Como es natural, los generadores que finalmente se pusieron en marcha, en nada se parecían al disco giratorio de Faraday.
         Se cuenta que tras finalizar una conferencia, un político le espetó: “Que necesidad y para que va servir tanta energía eléctrica como sugiere que se puede producir” a lo que Faraday le respondió: “No le puedo dar una respuesta a sus preguntas, lo que si le puedo asegurar es que dentro de unos años estarán cobrando muchos impuestos de esto que hoy les he mostrado”.
         Años más tarde Faraday hizo más descubrimientos  relacionados con el electromagnetismo y su acción recíproca con la luz. Cuando le empezó a fallar la memoria, se retiró del laboratorio (rehusando trabajar cuando no confió plenamente en sí mismo, no admitiendo ayudantes o personal que le ayudara) entristeciendo esto los últimos años de su vida. Es posible que el suyo fuese otro caso, como los de Scheele y Davy, de un químico que sufría de un envenenamiento crónico leve.
         Fue extraordinariamente religioso, perteneciendo a la secta, que ya no existe hoy en día, de los sendemanians. Esta secta evitaba toda clase de vanidades humanas, por lo tanto Faraday aceptó con cortés desdén las medallas, cintas, grados y honores de todas clases con los que se vio premiado. La única distinción que valoró fue el ser miembro de la Royal Society, siendo elegido en 1824 a pesar de la amarga oposición de Davy, siendo, en efecto, el único voto en contra el suyo.
         Cuando Tyndall finalmente le ofreció la presidencia de la Royal Society, Faraday declinó tal honor y lo mismo hizo cuando tuvo el ofrecimiento de ser nombrado caballero, estaba decidido a ser simplemente Michael Faraday.
         Un domingo estando en la pequeña iglesia que frecuentaba, recibió una invitación para ir a cenar con la reina Victoria, a pesar de sus dudas e incertidumbres decidió que era necesario obedecer a la reina, pero la inflexible congregación a que pertenecía lo excomulgó, teniendo que sufrir un buen número de penitencias para rehabilitarse. Sus creencias religiosas le permitieron resolver sin titubeos un problema con el cual han luchado muchos científicos y siguen luchando –el antagonismo entre las exigencias de un país y el idealismo humano-. Durante la guerra de Crimen en los años 1850 (en la que Gran Bretaña luchaba contra Rusia) el gobierno británico le preguntó si había posibilidad de preparar gas venenoso en cantidad, para usar en el campo de batalla y si él quería dirigir tal tarea. Faraday contestó inmediatamente y con gran decisión que el proyecto era factible, pero que él no tendría nada que ver con el asunto.
         En vida, para cuando llegara el momento,  pidió ser enterrado bajo una lápida de lo más sencilla, cosa que se cumplió.
         Su gran monumento, sin duda, es el mundo electrificado de nuestro tiempo.


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