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.

OTTO WALLACH

Nobel Química-1910

         En 1867 entró Wallach en la Universidad de Gotinga y obtuvo su doctorado en 1869, siendo profesores suyos Wöhler y Hofmann. Se fue a la Universidad de Bonn en 1870 como ayudante de Kekulé. Permaneció allí durante diecinueve años, siendo profesor de química desde 1876. En 1879 tuvo que enseñas farmacia, área que desconocía, y emprendió la tarea con gran entusiasmo.

         Se encontró que tenía que tratar con productos naturales, que eran importantes para la farmacia, y por su instinto químico quiso conocer su estructura. Kekulé le recomendó que no lo intentase porque formaban mezclas demasiado complejas para poder separarlas. No consiguió convencerle y le dejó operar a su gusto. Empezó con unas botellas de aceites esenciales que habían estado en los estantes, sin abrir, durante más de diez años.

         Estos aceites, que tenían un grupo de sustancias llamadas terpenos, como por ejemplo mentol y alcanfor, son los más comúnmente conocidos. (Su importancia creció rápidamente desde el tiempo de Wallach porque dio a conocer que la vitamina A y sus compuestos afines, así como la vitamina D y las hormonas sexuales, están relacionadas con los terpenos.) En 1884 empezó una rama de investigación que iba a durar unos veinticinco años. Durante ese tiempo, con gran cuidado, separó un terpeno de otro y estableció la estructura de cada uno. La hazaña fue muy difícil, como le había prevenido Kekulé, pero no imposible. Muchos de los terpenos tenían olores muy agradables, el trabajo de Walach dio un gran paso para desarrollar la industria moderna de los perfumes.

         En 1889 obtuvo un nombramiento de profesor en Gotinga, donde sucedió a Víktor Meyer. Por su trabajo con los terpenos Wallach obtuvo el premio Nobel de química de 1910.

OWEN WILLANS RICHARDSON

Nobel Física-1928

         Después de estudiar en Cambridge, Richardson se marchó a Estados Unidos en 1906 y permaneció en Princeton durante los años anteriores a la Primera Guerra Mundial. Durante estos años estudió cómo las sustancias previamente calentadas emitían electrones e iones. Fue gracias a este fenómeno por lo que Edison había sido capaz de detectar, bajo determinadas condiciones, una corriente eléctrica a su paso a través del vacío. Este fenómeno fue también utilizado por John Fleming para inventar el rectificador y por De Forest para construir un triodo. Sin embargo, fue Richardson el que desarrolló con detalle la teoría de la emisión de electrones e iones, haciendo posible la rápida transformación y evolución de los tubos de radio, de televisión, etc.

         Como resultado de todas sus investigaciones obtuvo el premio Nobel de física en 1928. Había vuelto a Inglaterra en 1913 y allí enseñó en el King`s Collage hasta 1944, y en la Universidad de Londres hasta que se retiró. Fue condecorado en 1939.

HERMAN L.FERDINAND VON HELMHOLTZ

         Helmholtz era descendiente, por parte de su madre, de William Penn. Estudió medicina después de una niñez enfermiza, Müller fue uno de sus profesores. Después de su graduación practicó como cirujano, durante cierto tiempo, en el ejército prusiano. En 1849, por el interés e influencia de Humboldt, obtuvo su primer puesto académico, como profesor de fisiología en la Universidad de Kömigsberg. Más tarde enseño anatomía en Heidelberg y después en Berlín. Por el interés que demostró en muchas áreas se parece mucho a Thomas Young, otro médico científico.

         Como Young, hizo un estudio de la función del ojo y en 1851 inventó un oftalmoscopio, con el que se podía escudriñar el interior del ojo, instrumento sin el cual los especialistas de la vista, posteriores a él, no hubieran podido hacer sus reconocimientos. (Babbage había inventado un instrumento parecido unos tres años antes, pero Helmholtz realizó su invento de manera totalmente independiente.) También inventó el oftalmómetro, instrumento que podía usarse para medir la curvatura del ojo. Además, reavivó y amplió la teoría de Young acerca de la visión tricolor, tanto que se conoce como la Teoría de Young-Helmholtz.

         También estudió otro órgano de los sentidos, el oído. Anticipó la teoría de que el oído distinguía la diferencia de tono por un órgano de forma espiral del oído interno, el caracol, que contenía según explicó, una serie de resonadores cada vez más pequeños, cada uno de los cuales correspondía a un sonido de frecuencia cada vez más alta. El tono que se apreciaba dependía del resonador que se activaba al escuchar cierto sonido.

         Señaló, además, que la calidad del tono dependía de la naturaleza, número e intensidades relativas del tono mayor (los tonos mayores son vibraciones más rápidas que la vibración básica a la que estaba sometido el foco del sonido, las vibraciones más rápidas se relacionaban con las básicas por razones muy simples). El tono, más el tono mayor, hacen reaccionar a los resonadores de un modo específico, de tal manera que una nota idéntica tocada por dos instrumentos distintos se podría reconocer al oírla porque sería de distinta calidad. También analizo el hecho de que las combinaciones de notas suenan bien o son discordantes según la proporción entre la longitud de onda y la repetición de sonido. De este modo aplicó los principios de la ciencia al arte de la música. (Lo que le causaba un gran placer, pues era un músico consumado.)

         Helmholtz fue el primero en medir el impulso nervioso. Su profesor, Müller, acostumbraba a presentar este caso como un ejemplo que la ciencia no podría resolver, porque el impulso se movía muy rápidamente en un espacio muy pequeño. En 1852, Helmholtz estimuló un nervio relacionado con un músculo en una rana, hizo el estímulo primero cerca del músculo, después más lejos y se las arregló para medir la cantidad de tiempo adicional requerido para que el músculo respondiese en el segundo caso.

         Fue un matemático con grandes dotes, efectuando sus trabajos en la geometría no euclidiana, descubierta por Riemann.

         Pero en el campo por el que es más conocido y reconocido es el de la física y su contribución a ella y su desarrollo, en particular, por el tratado de Conservación de la Energía, al que llegó por sus estudios en la acción muscular. Fue el primero en demostrar que el calor animal era producido principalmente por la contracción de los músculos y que se formaba un ácido, ahora llamado láctico, al trabajar estos.

         Mayer había anunciado el concepto de conservación de la energía en 1842, pero Helmholtz  independientemente en 1847 lo hizo con mucho más detalle y de un modo más específico, así que, por regla general, se le atribuye el honor de su descubrimiento. La tendencia, últimamente, es a repartir ese honor a partes iguales entre Helmholtz, Mayer y Joule.

         Helmholtz utilizó la noción de la conservación de la energía para oponerse a lo vital. Si había una fuerza vital, decía, en los organismos vivos que no existe en el universo inanimado, entonces la teoría de la conservación de la energía no se cumpliría para los organismos, porque esto implicaría que eran máquinas de movimiento continuo, cosa que claramente no eran.

         En 1854 consideró las posibles fuentes de energía procedentes del sistema solar. La única fuente que parecía razonable en aquel tiempo era la gravedad, como anteriormente había señalado Mayer. La hipótesis de Laplace  era que el Sol había empezado como una gran nebulosa que se contraía gradualmente. Otra teoría era la de la energía cinética de las partículas que caían hacía el centro del Sol y que podían convertirse en radiación, y esta sería la responsable de la energía solar por un periodo muy largo de tiempo.

         Pero no lo suficientemente largo.

Helmholtz calculó la proporción de contracción solar por la cantidad de energía emitida por el Sol y retrocediendo en el tiempo fijó el periodo cuando el Sol debió de ser tan voluminoso que incluiría dentro de él a la órbita de la Tierra. Por este cálculo, la máxima cantidad de tiempo en el que existió la Tierra era de 25 millones de años. Parecido fue el cálculo de Kelvin acerca del tiempo máximo requerido para que la Tierra tuviera la temperatura actual, todo esto llevó a los geólogos a sus teorías propias. Los dos cálculos estaban equivocados, al ignorarse en ellos la radioactividad y la energía nuclear (ambas desconocidas por aquella época). Helmholtz murió unos años antes de demostrarse su error.

A pesar de todo, este error fue útil en una cosa. Condujo a algunos biólogos como Nägeli y Kölliker a formar una idea de la evolución avanzando por saltos repentinos que permitía que el proceso completo se redujese drásticamente al periodo admitido por Helmholtz y Kelvin. Una generación más tarde De Vries desarrollaría la teoría de las alteraciones o mutaciones, basándose en todo esto, y daría el toque final a la teoría de Darwin de la evolución por selección natural.

Helmholtz empezó una obra importante que otros prosiguieron. Se interesó en los trabajos de Maxwell sobre radiaciones electromagnéticas y planteó el problema de situar la radiación fuera del espectro visible a un estudiante, por aquel entonces, Hertz, que probó de una manera rotunda que era así realmente.

Helmholtz hizo el razonamiento de que los átomos o grupos de ellos que se movían por una solución durante los procesos electrolíticos debían llevar con ellos <átomos de electricidad>. Esto presagiaba la teoría de Arrhenius.