BENJAMIN FRANKLIN

         Benjamín Franklin, hijo número quince de una familia de diecisiete hermanos, fue escritor, impresor, político, diplomático y científico. Fue un fenómeno del Nuevo Mundo en el siglo XVIII. Fue el único americano de la época colonial que alcanzó fama en Europa. Para los americanos, del norte, su reconocimiento fundamental es por ser uno de los fundadores de la nación, para los europeos, por lo menos en aquella época, lo fue por la de ser un extraordinario filósofo natural.

         Su ingenuidad se pone de relieve en muchos de sus inventos, como por ejemplo, la estufa que mejoró y las gafas bifocales. Sin embargo alcanzó sus mayores éxitos en el campo de la electricidad.

         La electricidad estática se había convertido en algo fascinante en el siglo XVIII, desde que Guericke fabricara la primera máquina de electricidad. En 1745 y en la Universidad de Leyden se inventó un artificio que consistía en un vaso de cristal forrado interiormente de metal y metido dentro de él una varilla, en la que se pinchaba un corcho. Esto podía almacenar grandes cantidades de carga eléctrica estática que se le suministraba de una máquina en que la carga se producía por forzamiento.  El vaso de Leyden se podía descargar al acercar la mano a la varilla central y si ésta había acumulado bastante carga, el que ponía la mano recibía una descarga que no olvidaba fácilmente. Si el vaso se acercaba a algún metal, una chispa minúscula cruzaba el aire acompañada de un crujido.

         Muchos científicos experimentaban con los vasos de Leyden, y Franklin entre ellos. Observó la chispa luminosa y el crujido y consideró la posibilidad de que fueran diminutos rayos y truenos. Acaso, viéndolo desde otro punto de vista, ¿no podían ser los majestuosos rayos y truenos del cielo un intercambio de electricidad entre la Tierra y el cielo que hacía de partes de un gigantesco vaso de Leyden?

         Benjamín Franklin decidió probar un experimento, el cual le haría inmortal, de una manera espectacular. Hizo volar una cometa durante una tormenta, en 1752, que tenía un alambre de punta en su extremo superior, la enganchó con hilo de seda que se cargaría con la electricidad que hubiera por arriba, suponiendo que la hubiera por alguna parte.

         En plena tormenta, Franklin acercó la mano a la llave (metálica), a la que estaba atado el hilo de seda y saltó una chispa del mismo modo que ocurría en el vaso de Leyden. Además, pudo cargar un vaso de Leyden a partir de la llave del mismo modo que lo cargaba con una máquina de electricidad de frotamiento de las hechas por el hombre. La cometa de Franklin <electrizó> el mundo científico y por ello le hicieron miembro de la Royal Society.

         Franklin tuvo una gran suerte, dado el peligro que representaba su experimento, prueba de ello son las dos víctimas que causó en los dos científicos que intentaron emularle y realizar su experimento inmediatamente después que él. (Sin embargo, por esta misma época, Canton trabajando en experimentos no peligrosos sacó otra conclusión más sutil en relación con el cielo y la electricidad.)

         Franklin sacó, en seguida, consecuencias prácticas de su experimento. Ya en 1747 observó que el vaso de Leyden se descargaba mucho más rápidamente y a través de mayores espacios de aire si se acercaba metálico y puntiagudo. Parecía que esta punta atraía a la electricidad, por lo que sugirió que se debían colocar en los techos de las casas varillas con punta de metal que se conectaran a tierra. Tales objetos descargarían las nubes rápidamente, con lo que se alejaba y/o reducía el peligro sobre los edificios. Se probó, sin duda, su eficacia y en 1782 había ya 400 de estas varillas en Filadelfia.

         Cuando un cuarto de siglo más tarde, ya anciano, Franklin representó a los recién creados Estados Unidos ante los mandatarios franceses, estando su país en la guerra revolucionaria, probó ser el hombre idóneo para dicho cargo. La sociedad cultural francesa, así como las autoridades, cayeron rendidos a los pies del hombre que había domado los rayos de los cielos, haciéndolos caer bajo tierra. ¿Cuánto del nacimiento afortunado de los Estados Unidos se puede deber al vuelo de una cometa en una tarde de tormenta?

         Franklin también prestó un inestimable servicio teórico a la ciencia de la electricidad por un hecho accidental también. Se sabía de la existencia de dos clases de carga eléctrica. Dos varillas de ámbar se repelían si se frotaban y electrificaban, de la misma manera que lo hacían dos varillas de vidrio. Sin embargo, una varilla de ámbar electrificada atraía a una de vidrio también electrificada. Parecía ser el caso de <opuestos se atraen y semejantes se repelen> como en magnetismo, donde el polo norte de un imán atrae al polo sur de otro, mientras que los polos norte de dos imanes se repelen entre sí, como igualmente lo hacen los dos polos sur en las mismas circunstancias.

         Franklin se explicó esto considerando la electricidad como un fluido sutil que se podía presentar en exceso o en defecto. Así, un objeto con un exceso atraería a otro con defecto (a través del aire y acompañado de rayos y truenos) y ambas electrificaciones de neutralizaban.

         Franklin sugirió que el exceso del fluido se debía llamar electricidad positiva y el defecto, negativa.

         Siglo y medio después de Franklin se asoció la electricidad con las partículas subatómicas, en particular con el electrón, descubierto por J. J. Thomson. En todo caso si la electricidad estática se consideraba como un defecto o exceso de electrones, la situación era exactamente igual a la propuesta por Franklin.

         Desgraciadamente, los objetos que Franklin consideró con exceso de electricidad, en la actualidad se sabe que contienen un defecto de electrones (tiró la moneda al aire y no acertó). El electricista de hoy en día al montar sus circuitos, asume que la corriente eléctrica va desde el borne positivo al negativo, pero los físicos saben que los electrones fluyen al revés. No tiene importancia cuál de las dos convenciones se siga, con tal de que el que monta los circuitos siga siempre la misma y se tenga en cuenta para determinados componentes sensibles al sentido de la corriente.

         La mente afanosa de Franklin se preocupó de otros problemas también. Trabajó (todo lo bien que pudo) sobre el curso de las tormentas en el continente americano (en el norte) y fue el primero que estudió la corriente de agua cálida que va por el Atlántico norte y que hoy llamamos Corriente del Golfo.

         En el año 1900, Franklin recibió un merecido homenaje y, fue seleccionado como uno de los miembros, de los primeros, de honor de la Galería de la Fama para grandes americanos.

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CHANDRASEKHARA RAMAN

Nobel Física-1930

         Raman estudió y enseñó siempre en la India. Después del descubrimiento del Efecto Compton, Heisenberg había predicho en 1925 que se podía encontrar un efecto similar producido por la luz visible. Raman había estado ya investigando la dispersión de la luz, llegando a la misma conclusión incluso antes de que Heisenberg lanzara su sugerencia y antes también de los trabajos de Compton. En 1928 demostró definitivamente que la luz dispersa tenía componentes débiles de longitud de onda dinámica, de modo que los fotones de la luz visible, como los de los rayos X, poseían propiedades corpusculares.

         Posteriormente demostró que las longitudes de onda exactas producidas por la dispersión dependían de la naturaleza de las moléculas responsables de dicha dispersión. Por esta razón, los Espectros Raman resultaron ser más útiles para determinar alguno de los detalles precisos de la estructura molecular.

         Como resultado de estos trabajos y este descubrimiento Raman fue condecorado en 1929 por el gobierno británico y en 1930 recibió el premio Nobel de física. Fue el primer asiático que gano un premio Nobel de ciencias.

         En 1947 fue nombrado director del Raman Research Institute en Bangalore, en la India.

HENRY CAVENDISH

         Cavendish nació en Niza mientras su madre pasaba allí una temporada para mejorar su salud, aprovechando el excelente clima de la Riviera Francesa. A pesar de ello, finalmente, murió cuando su hijo no tenía más que dos años.

         Cavendish se educó en Inglaterra pasando cuatro años en la Universidad de Cambridge, aunque allí no obtuvo título universitario alguno. Parece ser que era incapaz de enfrentarse a sus profesores en los exámenes de reglamento y durante el resto de su vida tuvo la misma dificultad de enfrentamiento con las personas.

         Se puede considerar a Cavendish entre uno de los primerísimos científicos de la historia.

         Era especialmente tímido y distraído, casi nunca hablaba. Jamás intercambiaba palabras con más de un hombre a la vez y de hacerlo solo era por necesidad e individualmente y por supuesto nunca con una mujer, a las que temía hasta el punto de no poderla mirar. Para dar alguna orden a sus sirvientas (como pedir la cena) siempre lo hacía por escrito y si alguna de ellas se atravesaba en su camino por la casa, era sencilla e inmediatamente despedida. Hizo construir una puerta en su casa, por la que solo podía entrar y salir él y su biblioteca de Londres la situó a siete kilómetros de distancia de su casa para que no le molestaran los que pretendieran visitarle, ya fuera socialmente o para cualquier consulta. Al final, se empeñó incluso en morir en morir prácticamente a solas.

         Este ser excéntrico no tuvo más que un gran amor: la investigación científica. Pasó casi sesenta años de su vida dedicado casi exclusivamente ella, ya que no se preocupó de completar su educación en Cambridge. También se puede decir que era un amor puro pues nunca se preocupó de si sus descubrimientos eran publicados o no, si se estaban acreditando o no, o en general de cualquier cosa que no fuera el hecho de satisfacer sus curiosidades. Como resultado de esto, muchos de sus logros permanecieron desconocidos durante años después de su muerte.

         Sus experimentos con electricidad del principio de la década de 1770 anticiparon la mayor parte de lo que se había de descubrir en los cincuenta años siguientes, aunque prácticamente no publicó nada de ello. Un siglo más tarde Maxwell cogió todas las anotaciones de Cavendish y las publicó. Es inestimable lo que cuesta a la raza humana el secreto científico innecesario. Estos experimentos de electricidad  dan prueba también de su sobrehumana devoción a la ciencia. En vista de que no tenía el talento necesario para inventar instrumentos, ni por supuesto la predisposición a pedir colaboración, decidió medir la intensidad de la corriente de una manera directa, que consistía en recibir él mismo el calambrazo, estimando y cuantificando el daño que le producía. A pesar de todo alcanzó casi los ochenta años de vida.

         Afortunadamente tuvo pocas dificultades económicas. Descendía de una familia noble a la que pertenecían los duques de Devonshire, y le pasaban una asignación suficiente. A la edad de cuarenta años heredó una fortuna de más de un millón de libras y no le prestó ninguna atención pues continuó viviendo al igual que antes de recibirla. A su muerte, la fortuna, prácticamente sin tocar, pasó a manos de sus parientes.

         En 1766 comunicó a la Royal Society algunos de sus primeros descubrimientos, como el trabajo que había realizado con un gas inflamable que se obtenía de la reacción de metal y ácido. Dicho gas, ya había sido descubierto antes por Boyle y Hales, pero Cavendish fue el primero que estudió sistemáticamente sus propiedades, acreditándosele generalmente su descubrimiento. Veinte años más tarde, fue Lavoisier quien le puso nombre a este gas, le llamó hidrógeno.

         Cavendish fue el primero que pesó un volumen determinado de diversos gases para determinar sus densidades. Encontró que el hidrógeno, gas particularmente ligero, tenía solo 1/14 parte de la densidad del aire normal. Como este gas era tan ligero y además inflamable, creyó que había aislado el flogisto que postuló Stahl.

         En algún momento de la década de 1780 demostró que el hidrógeno al arder producía agua. De este modo, el agua se convertía en una combinación de dos gases y si la noción griega de los gases hubiera necesitado algo más para ser rechazada por completo, aquí estaba la prueba.

         Por aquellos tiempos, estaba de moda hacer experimentos con el aire y Cavendish se unió a ella. En 1785 hizo cruzar chispas eléctricas por el aire forzando así la mezcla del nitrógeno con el oxígeno (usando terminología moderna) y disolvió el óxido que aparecía en el agua. (Al hacer esto averiguó la composición del ácido nítrico). Añadió más nitrógeno con la intención de consumir todo el oxígeno presente a la vez. Sin embargo siempre quedaba una pequeña porción del gas sin combinar, hiciera lo que hiciera. Dijo que el aire contenía una pequeña cantidad de un gas que debía de ser muy inerte y resistente a reaccionar. De hecho, descubrió el gas que hoy conocemos con el nombre de argón. El experimento fue ignorado durante un siglo, hasta que Ramsay lo siguió paso por paso al repetirlo.

         El experimento más espectacular de Cavendish incluye el inmenso globo terráqueo en si. La Ley de Gravitación de Newton colocaba la masa de la Tierra en la ecuación que representaba la atracción entre la Tierra y otro objeto cualquiera. Sin embargo, la masa de la Tierra no podía ser calculada a través de la ecuación ya que esta también incluía una constante G, de valor desconocido.

         Si se conociera el valor de esta constante, se conocerían todas las variables de la ecuación a excepción de la masa de la Tierra, y de ahí podríamos deducirla.

         Si se pudiera medir la fuerza de atracción gravitatoria entre dos objetos, cualesquiera, de masa conocida, podríamos determinar el valor de G, puesto que es una constante para toda atracción gravitatoria sean cuales sean los objetos, con masa, en cuestión. Lo difícil era medir la fuerza de atracción, ya que es muy pequeña entre cuerpos que se adapten a un experimento de laboratorio.

         Cavendish atacó el problema en 1798 y utilizó un método que sugirió Michell, llevando a cabo lo que hoy se conoce comúnmente como el <Experimento de Cavendish>.

         Cavendish suspendió de un alambre fino una varilla por su centro y en cada punta de esta varilla colocó una bolita de plomo. La varilla podía girar libremente suspendida del alambre si aplicábamos una fuerza pequeña a las bolas. Cavendish midió la amplitud del giro que se producía con los leves impulsos sobre las bolas.

         Colocó dos bolas grandes cerca de las pequeñas, de manera que las fuerzas gravitatorias entre cada una de las grandes con cada pequeña tuvieran el mismo sentido. Estas fuerzas hacían que el alambre se retorciese. A partir de la magnitud de esta torsión, Cavendish tenía calibrado de antemano el alambre, o mejor dicho, la torsión del alambre, calculó la fuerza de atracción entre los dos pares de bolas. Como conocía la distancia entre sus centros y la masa de cada una, tenía todo lo necesario para resolver la ecuación de Newton y despejar de esta manera la constante gravitatoria, la única incógnita.

         Una vez conocida esta constante, G, se la podía llevar a la ecuación original, que representaba la atracción de la Tierra a cualquier objeto de masa conocida colocado en su superficie o cerca. Ahora ya se conocían todas las variables salvo la masa de la Tierra y ahora ya podía despejar la ecuación y hallar el valor de esta. El valor que se obtuvo de esta manera para la masa de la Tierra, tenía bastante precisión para su época y venía a confirmar una densidad de la Tierra de unas cinco veces y media superior a la del agua. (Newton había adivinado esta cifra con bastante aproximación, con su clara intuición, un siglo antes.)

         El Laboratorio Cavendish de Física de Cambridge, que un siglo después hubo de producir excelentes e importantísimos trabajos en física nuclear, se bautizó así en su honor.

LOUIS VICTOR DE BROGLIE

Nobel Física-1929

        De Broglie procedía de una familia aristócrata francesa y sus antepasados sirvieron a los reyes franceses en la guerra y en la diplomacia ya en el tiempo de Luis XIV. Su tatarabuelo murió en la guillotina durante la Revolución Francesa.

         De Broglie recibió su enseñanza en la Sorbona y fue después de obtener su licenciatura en historia cuando decidió dedicarse a la ciencia. Después de la Primera Guerra Mundial (durante la cual sirvió como especialista de radio) empezó a interesarse por la física teórica. En 1924 obtuvo su doctorado con una tesis relacionada con la teoría cuántica. Sin embargo, fue en el año anterior cuando llevó a cabo su gran hazaña.

         Por una simple combinación de la fórmula de Einstein, que relaciona la masa y la energía, y la de Planck, que relaciona la frecuencia y la energía. De Broglie demostró en 1923 que cada partícula debe tener una onda asociada a ella. Las longitudes de onda de dichas ondas (que no son de naturaleza electromagnética y que, por tanto, han recibido el nombre de ondas de la materia) están relacionadas inversamente con el momento de la partícula, que a su vez, depende de su masa y de su velocidad.

         La longitud de onda es tan pequeña cuando se trata de un objeto macroscópico e incluso microscópico que sería absurdo intentar detectarla. Sin embargo, si un cuerpo es tan pequeñísimo como un electrón, la longitud de onda tendría tal magnitud que podría compararse a las de algún tipo de rayos X y, por tanto, se podrían detectar. De hecho, Davisson y G. P. Thomson se las arreglaron para detectarlas en 1927.

         Este dualismo partícula-onda relacionado con el electrón coincidía con el dualismo onda-partícula del fotón como fue demostrado por Compton. La idea de Einstein de que la materia no era más que una forma de energía y que ambas eran la misma cosa dependiendo de cómo y en que magnitud se midieran, proporcionaba todavía más evidencia a este hecho el que las partículas pudieran tener siempre naturaleza ondulatoria y que las ondas pudieran al mismo tiempo adoptar la forma de partículas. Después de todo, las ideas de Einstein, poco a poco, dejaron de ser tan sorprendentes. La masa y la energía empezaron a parecer estructuralmente lo mismo.

         Schrödinger usó el nuevo concepto de onda del electrón para construir un esquema de estructura del átomo en el cual las partículas electrónicas en movimiento de Bohr daban lugar a ondas electrónicas estacionarias. De manera similar los electrones estáticos de Lewis producían, en conexión con la formación del enlace químico, las ondas electrónicas en resonancia de Pauling.

         Como consecuencia de sus trabajos, De Broglie fue recompensado con el premio Nobel de física en 1929. Desde 1945 fue asesor técnico de la comisión francesa de energía atómica.

JOHN VON NEUMANN

         Von Neumann abandonó Hungría en 1919 durante los desórdenes que siguieron a la derrota de Austria-Hungría en la Primera Guerra Mundial y estudió en diversas universidades de Alemania y Suiza. Hacia la mitad de los años veinte estaba en la Universidad de Gotinga, donde conoció a Oppenheimer.

         En 1930 llegó a los Estados Unidos y enseño física-matemática en la Universidad de Princeton, donde se reuniría con Oppenheimer después de la Segunda Guerra Mundial.

         Von Neumann realizó importantes trabajos en muchas ramas de la matemática avanzada. Por un lado, realizo un estudio meticuloso de la mecánica cuántica, demostrando en 1944 que la mecánica ondulatoria de Schrödinger y la mecánica matricial de Heisenberg eran matemáticamente equivalentes.

         Incluso más importante fue su desarrollo de una nueva rama de las matemáticas llamada <teoría de juegos>. Ya en el año 1928 había escrito artículos sobre la materia, pero su libro definitivo The Theory of Games and Economic Behavior no apareció hasta 1944. Esta rama de las matemáticas se llama teoría de juegos puesto que estudia los mejores procedimientos a seguir en juegos simples tales como el lanzamiento de una moneda.

         Sin embargo, sus principios se pueden aplicar a “juegos” mucho más complicados como los de los negocios o los de la guerra, donde se puede intentar conocer la estrategia más adecuada para vencer a un competidor o a un enemigo.

         Incluso la investigación científica se puede considerar como un juego en el cual el hombre emite sus juicios contra el universo impersonal.

         Von Neumann aplicó también sus habilidades matemáticas a la construcción de computadores gigantes que realizaron, a su vez, cálculos enormemente veloces que ayudaron a la producción de la bomba-H.

         (Algunas personas creen en la visión ficticia, o tal vez no, de que en un futuro las guerras no se declararan mediante la pulsación de botones, llamadas telefónicas o fax, si no que serán los propios ordenadores los que desarrollando la teoría de juegos pulsarán los botones apropiados.)

         Cuando Oppenheimer, que se había opuesto al desarrollo de la bomba-H fue juzgado en 1954 durante los años en que el pensamiento americano estaba dominado por las ideas del senador Joseph R. McCarthy, Von Neumann testificó apoyando la lealtad y la integridad de su viejo amigo (a pesar de que no estaba de acuerdo con sus ideas). Por el contrario, el compatriota de Von Neumann, Teller, testificó en contra de Oppenheimer.

         En 1955, Von Neumann,  fue elegido miembro de la Atomic Energy Commission y en 1956 recibió el premio Fermi.