Los rayos X a finales del siglo XIX (3ª parte)

[Röntgen descubre los rayos X en 1895. Ilustración de Alejandro Martínez de Andrés (2014); CSIC. Procedencia de la imagen aquí]

En artículos anteriores hemos hablado en El devenir de la ciencia del descubrimiento y obtención de esos rayos incógnita, X, descubiertos por el físico alemán W. Röntgen a finales de 1895 (parte 1 y parte 2). Ya señalamos que la difusión y repercusión del hallazgo de aquella radiación penetrante e invisible fue grande y rápida, muy rápida. Rauda corrió la noticia por la prensa internacional (la primera publicación en prensa es del 5 de enero de 1896, en Viena,  pues se vislumbraba una epifanía científica de aplicaciones sorprendentes y poderosas).

En una época en la que el telégrafo permitía una difusión veloz de las noticias, nuestro país no fue una excepción, y muy tempranamente la prensa española se hizo eco de la nueva que venía del corazón del continente. A mediados del mes de enero de 1896, por partida doble (con una semana de diferencia), el histórico Diario de Barcelona daba buena cuenta del hallazgo de Röntgen. Las primeras experiencias con rayos X en España se hacían en fechas tan precoces como los comienzos de febrero de 1896. Tras una experiencia pionera realizada por César Comas (a la sazón interesado en el estudio de la electroterapia y al frente del Gabinete Fotográfico de la Facultad de Medicina de Barcelona), se lleva a cabo un ensayo en la Facultad de Medicina (tras el apoyo del decano y la formación de una comisión constituida por el propio Juan Giné y Partagás, el catedrático  Ramón Coll y Pujol, varios doctores y el joven precursor César Comas) el 10 de febrero de 1896. La experiencia fue un éxito, pues los rayos X permitieron ver, tras el proceso de revelado, la proyección de unas pinzas y un corta vidrios. Dichos objetos metálicos, opacos a la radiación de Röntgen, se habían colocado, cubiertos por un cartón, sobre una placa emulsionada que había sido envuelta por dos hojas de papel negro. Los rayos X atravesaron hojas y cartón, mientras que los objetos metálicos proyectaron sus sombras, que aparecieron con intensidad en la placa revelada. Comprobaron así la asombrosa aplicación de los rayos descubiertos por Röntgen a finales de 1895, pues estos permitían la observación de objetos ocultos en el interior de otros, opacos estos últimos a la radiación visible pero penetrables por los rayos X.

Entre ambos ensayos con rayos X en los que participa el pionero español César Comas, el 6 de febrero de 1896 Eduardo Fontseré, ayudante del catedrático de Física Superior en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Barcelona Eduardo Lozano, obtuvo con éxito la primera radiografía en nuestro país (el primer experimento de Comas, el 2 de febrero, no fue satisfactorio, posiblemente debido a un tiempo de exposición de la placa fotográfica a los rayos X insuficiente o a una distancia excesiva entre el tubo de Crookes y la placa). Es el catedrático Eduardo Lozano y Ponce de León quien imparte la primera conferencia en España sobre los rayos X (Las radiaciones de Röntgen. Qué son y para qué sirven), en la que muestra la radiografía, celebrada en la Real Academia de las Ciencias y las Artes (Barcelona). Era el 10 de febrero de 1896.

Puede leerse más sobre estos comienzos de la difusión y experiencias con rayos X en nuestro país en los siguientes enlaces, entre otros:

- César Comas, introductor de los rayos X en España.

- Los rayos X en España.

- Pioneros de los rayos X en España.

- La introducción de los rayos X en España. La ciencia médica y la sanidad naval rumbo al siglo XX.

- La difusión del descubrimiento de los rayos X en la prensa.

Tiempos aquellos (finales del siglo XIX, principios del XX) en los que las ciencias adelantan que es una barbaridad, si me permiten rescatar aquellas celebérrimas palabras que le dijo don Sebastián a don Hilarión. 

[Ilustración humorística de 1896 que hace referencia a la fascinante cualidad de los rayos X de atravesar cuerpos y permitir la observación de  su interior. Procedencia de la imagen aquí]

Borodín: ciencia y música clásica

[Busto del químico y músico ruso ALEXANDER BORODÍN (1833 - 1887)  en su tumba del cementerio de Tikhvin , anexo al monasterio de Alexander Nevsky, en San Petersburgo (próximo a este cementerio, también en el entorno del gran monasterio, está el cementerio del siglo XVIII, donde puede hacerse un interesante paseo y visitar las tumbas de los gigantes de la ciencia, Lomonósov y Euler).]

 Aunque Borodín es más conocido por su labor como compositor nacionalista ruso, realizó importantes investigaciones en química orgánica en un momento en el que la química rusa brillaba especialmente: Zinin, Bútlerov, Markóvnikov y, por supuesto, el padre de la tabla periódica, Mendeléiev, entre otros. Borodín, sin llegar al renombre de los citados, sí realizó una labor química notable. 

Borodín, hijo ilegítimo de un príncipe georgiano y de la esposa de un médico militar, recibió una exquisita educación en la que no faltaba la formación musical (diversos instrumentos y composición). Estudió en la Academia Médico-Quirúrgica de San Petersburgo, especializándose en química y doctorándose en 1858. Al año siguiente se traslada a Heidelberg para trabajar en el laboratorio de Emil Erlenmeyer, investigando los compuestos aromáticos (derivados del benceno; C6H6). Algún tiempo pasó también en Pisa, estudiando los compuestos orgánicos halogenados.

El trabajo de Alexander Borodín en química orgánica se centra principalmente en el estudio de la reactividad de los aldehídos (R-CHO) y la halogenación de compuestos orgánicos. En particular es destacable su síntesis del fluoruro de benzoilo (C6H5COF), la primera vez que un compuesto orgánico fluorado es sintetizado en el laboratorio. El experimento, publicado en 1862, muestra el primer desplazamiento nucleofílico de cloro por flúor. El químico y músico de San Petersburgo hizo reaccionar hidrogenodifluoruro de potasio (KHF2) con cloruro de benzoilo (C6H5COCl), formándose el fluoruro de benzoilo (C6H5COF).

[Síntesis del fluoruro de benzoilo. Procedencia de la imagen aquí]

Hay una reacción de halogenación que es conocida como la reacción de Hunsdiecker (1939) y que, por semejanza con la anterior del fluoruro de benzoilo, fue llamada por los soviéticos reacción de Borodín. En ella un halogenuro de alquilo (R-X) es obtenido a partir de sales de plata de ácidos carboxílicos:

[Reacción de Hunsdiecker. Procedencia de la imagen aquí]

Antes de su regreso a la Academia de Medicina y Cirugía de San Petersburgo Alexander Borodín tuvo la oportunidad y privilegio de asistir al primer congreso internacional de Química de Karlsruhe (1860), un hito en la historia de la ciencia química. Ya en su ciudad natal, alcanzó el puesto de catedrático en la mencionada Academia (1864).  Precisamente es esta la etapa en la que nuestro protagonista (que por entonces también trabaja en su primera sinfonía) investiga en las reacciones de los aldehídos, rivalizando nada menos que con el químico alemán August Kekulé, quien a la sazón también investigaba los aldehídos.

Además de lo anterior, Borodín ha sido considerado codescubridor (1872) de la reacción aldólica, compartiendo honor con Wurtz. En la reacción aldólica, de gran importancia en síntesis orgánica (por ejemplo, en la industria farmacéutica), se forman enlaces carbono -carbono, con adición  nucleofílica del enolato de una cetona a un aldehído, formándose una beta-hidroxicetona o aldol:

[Reacción aldólica. Procedencia de la imagen aquí]

Pero Borodín, trabajador incansable (el exceso de trabajo y su mala salud cardíaca acabaron con su vida súbitamente a los 53 años, después de haber sufrido varios episodios de angina, mientras asistía a un baile, falleciendo por un infarto agudo de miocardio), como profesor de la Academia de Medicina y Cirugía tuvo que realizar un buen número de análisis clínicos. Su última publicación científica hace referencia precisamente a un método para la identificación de urea (H2N-CO-NH2) en la orina (había estudiado las reacciones de las amidas). Muy interesante es el hecho de que Alexander Borodín fue pionero en el análisis de la grasa en el miocardio. Concretamente, en 1871, Borodín informó en un encuentro de la Sociedad Rusa de Química de la investigación desarrollada por Krylov, bajo su supervisión científica, sobre la degeneración grasa del miocardio. Al analizar las grasas del miocardio afectado hallaron, con sorpresa, colesterol en lugar de los esperados triglicéridos. En particular, al saponificar la grasa del músculo cardíaco en vez de encontrar glicerol como producto de la hidrólisis de los triglicéridos lo que encontraron fue colesterol. Sin embargo, en aquel momento, Borodín y Krylov no fueron conscientes de la relevancia del hallazgo desde el punto de vista de la salud cardíaca. Varias décadas después, el también ruso Nikolai Anichkov indujo aterosclerosis en arterias de conejos al alimentarlos con una dieta rica en colesterol. 

[Molécula de colesterol, C27H45OH. Procedencia de la imagen aquí]

Habría que esperar hasta comienzos del pasado siglo para que la relación entre el colesterol y la aterosclerosis fuera puesta de manifiesto claramente. El químico y médico alemán Windaus mostró en 1910 que las paredes arteriales con ateroma contenían seis veces más colesterol que las paredes sanas.

A pesar de todo ello, Alexander Borodín es muy poco conocido entre los químicos. Si bien es cierto que no es una figura comparable a sus colegas contemporáneos Bútlerov o Mendeléiev no lo es menos que nuestro protagonista desarrolló una labor científica notable y digna de ser recordada. En el ámbito musical (siempre compaginó su profesión de químico con la tarea de composición musical) es recordado sobre todo por la ópera El Príncipe Ígor (con las Danzas Polovtsianas). Perteneció Borodín al conocido como grupo de los cinco, junto con Balakirev, Cui, Mussorgsky y Rimsky-Korsakov, quienes trataron de hacer una música nacionalista basada en las melodías y danzas tradicionales rusas. Buena música de un hombre, Alexander Borodín, que dedicó su vida a la química orgánica y, dato interesante, promovió la educación en su país y fundó una Escuela de Medicina para Mujeres en el San Petersburgo del siglo XIX.

Nota:

Es para nosotros enormemente gratificante hallar un programa tan original e interesante como Longitud de onda en Radio Clásica, de RNE. La radio pública española se mantiene en un excelente nivel de calidad y en lo que respecta a música clásica (todavía tenemos, y tendremos por siempre en la memoria a Fernando Argenta y a José Luis Pérez de Arteaga) el programa Longitud de onda es buena muestra. Longitud de onda se emite de lunes a viernes, de 10 a 12 de la mañana, en Radio Clásica. Puede disfrutarse "a la carta" aquí. En Longitud de onda (el nombre del programa nos da ya una pista) se buscan relaciones entre la ciencia y la música clásica. Así, algunas de las emisiones han sido: ¿Cómo suenan los planetas?; El violín tribológico; Neuronas espejo; La muerte térmica del Universo; Johannes Kepler; El lugar de la mujer en la ciencia; Diagnóstico de enfermedades en el arte; El día de Pitágoras; Marie Curie y nuestras pupilas; Exotierras; etc.

¿Quién se lo pierde?

En El devenir de la ciencia:

Herschel y Borodín, historias antiparalelas.

Herschel, sinfónico.

Filosofía natural

"Las causas primordiales no nos son conocidas; pero están sujetas a leyes sencillas y constantes que pueden describirse mediante la observación y cuyo estudio es el objeto de la filosofía natural".

Estas palabras de Jean-Baptiste Joseph Fourier, matemático y físico francés cuyos trabajos fueron de gran importancia para William Thomson (Lord Kelvin), abren el prefacio del célebre tratado del gran físico británico del siglo XIX, escrito junto con Peter G. Tait, titulado Treatise on Natural Philosophy (el primer volumen vio la luz en 1867). Una magna obra en la que Thomson y Tait (popularmente conocida en la época como "T&T") abordaban los problemas de las diferentes ramas de la física a partir de la idea de energía (en la imagen una edición reciente del tratado).

Ellos, ya en la segunda mitad del XIX, continuaron con la denominación clásica de filosofía natural o filosofía de la naturaleza para referirse a la física, tal como había hecho Newton y se seguía haciendo en las universidades británicas "para referirse a la investigación de las leyes del mundo material y a la deducción de resultados no observados directamente". Hasta mediados del siglo XIX se habla de filosofía natural para designar a las ciencias naturales, particularmente la física (no comienza a emplearse la palabra "científico" hasta unos años después de 1830, con anterioridad se usaba "filósofo natural"). Gradualmente, desde mediados del siglo XIX, el término "física" se fue implantando.

 [Sobre el Treatise on Natural Philosophy, el "T&T", de Thomson y Tait, puede leerse "Un tratado pionero", perteneciente al capítulo 4 ("La visión mecanicista") del libro Lord Kelvin. La termodinámica clásica. La física entra en calor, de ANTONIO M. LALLENA; RBA, 2013]

Sexo genial

[ALESSANDRO VOLTA. Grabado de Giovita Garavaglia (1814)]

Leo en Volta y el desarrollo de la electricidad, del gran, y singular, Aldo Mieli, que el insigne científico de Como (Lombardía; Italia), inventor de la pila eléctrica y descubridor del gas metano (entonces conocido como "aire inflamable de los pantanos"), fue hombre de "naturaleza exuberante", llevando una vida muy activa, no sólo en lo científico, sino en otros aspectos como las actividades físicas al aire libre (remero, senderista y alpinista por sus aguas y tierras lombardas). Mas afirma Mieli que Alessandro Volta también fue aficionado a la actividad física más íntima. Parece ser que el científico italiano tuvo "múltiples y pasajeras aventuras amorosas". Ni me sorprende demasiado ni me escandaliza esto, claro está. Lo que me llama la atención sobremanera es lo que a continuación afirma Aldo Mieli respecto a la vida sexual de los grandes genios:

"Una vida sexual muy intensa, conforme a las tendencias personales, es, creo, una característica de los hombres geniales, que en ella encuentran un fortalecimiento y un estímulo de su actividad espiritual, y sólo en Newton, por razones constitucionales, encontramos un individuo genial, pero completamente frígido para las imperiosas necesidades de la carne".

(ALDO MIELI: Volta y el desarrollo de la electricidad; Espasa Calpe, Colección Austral; Buenos Aires, 1944).

Si el lector ha tenido la curiosidad de leer la biografía del historiador de la ciencia Aldo Mieli habrá comprendido perfectamente la esencia y significación de la aclaración "conforme a las tendencias personales" (relativo a la vida sexual).

Ciencia filantrópica (Balmis y la expedición de la vacuna)

Jenner es quien encuentra bajo el techo
de los pastores tan precioso hallazgo.
Él publicó gozoso al universo
la feliz nueva, y Carlos distribuye
a la tierra la dádiva del cielo.
Carlos manda; y al punto una gloriosa
expedición difunde en sus inmensos
dominios el salubre beneficio
de aquel grande y feliz descubrimiento.

(Fragmento de la Oda a la vacuna, de Andrés Bello)


El inglés Edward Jenner es el padre de la vacunación, que tantas vidas ha salvado desde 1796. Jenner había observado que las ordeñadoras de vacas que resultaban infectadas con la viruela bovina se recuperaban fácilmente de la enfermedad, que en este caso presentaba un carácter benigno. Pero lo más interesante del asunto era que las personas que habían padecido la variante vacuna de la viruela no contraían la terrible viruela humana, que provocaba muchas muertes y dejaba secuelas en los supervivientes. El sagaz médico inglés se atrevió a inocular el fluido de las pústulas vacunas en personas (experimentó en primer lugar con un niño de ocho años) para inmunizarlas frente a la viruela. El éxito de Jenner fue uno de los mayores logros para la humanidad.

Muy poco tiempo después el rey Carlos IV de España ("Carlos distribuye a la tierra la dádiva del cielo", dice el poeta venezolano) ordena la Real Expedición Filantrópica de la Vacuna, persuadido por su médico personal, el alicantino Francisco Javier Balmis. El filantrópico periplo se inició en 1803 en el puerto gallego de La Coruña y, dando la vuelta al mundo, duró más de dos años. El objetivo era aplicar la vacunación de Jenner en los territorios españoles de ultramar (en América y Filipinas) para inmunizar a la población contra la devastadora y temida viruela. La expedición médica tuvo que resolver un problema crucial: la conservación de los fluidos de la vacuna durante el largo viaje. Para ello se decidió que veintidós niños de un orfanato de La Coruña se incorporaran a la expedición para ser sucesivamente inoculados con la vacuna y así poder disponer de ella en perfecto estado para su aplicación a la arribada a tierras americanas. Esta cadena de inoculados portadores de la vacuna fue una idea brillante y eficaz.

La expedición tuvo que afrontar no pocas dificultades pero resultó un éxito y es considerada la primera gran expedición sanitaria de la historia. Claves de este triunfo pionero de la medicina preventiva fueron la tenacidad y la actitud metódica, propias de un buen científico, de Balmis; la valiosa colaboración de José Salvany, vicedirector de la expedición; y la eficiencia de las diferentes Juntas Centrales de Vacuna que se fueron organizando.

Dejo aquí Balmis, el ilustrado tenaz, vídeo sobre la vida y obra de aquel médico español que recorrió el mundo para salvar vidas gracias al método ideado por un modesto médico rural inglés:

Más sobre BALMIS y la EXPEDICIÓN DE LA VACUNA en El devenir de la ciencia:

Conociendo la épica "Expedición Balmis".

     

Cocodrilo Rutherford

Ernest Rutherford (1871 - 1937), investigador pionero de las entrañas del átomo y figura científica clave del siglo XX, era conocido en el Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge como "el cocodrilo".

Según George Gamow, el apodo le fue puesto debido a su peculiar voz, jovial y estridente, que resonaba por los corredores del Cavendish Laboratory y ponía en alerta a los estudiantes y jóvenes investigadores que, ante la proximidad de tan respetada autoridad científica, recobraban la concentración en el trabajo, tal vez transitoriamente perdida por una charla entre colegas o por alguna entretenida lectura ("proporcionándoles tiempo para esconder las novelas de detectives y poner orden en el laboratorio", dice Gamow). Y es que la retumbante voz de Rutherford recordaba al cocodrilo de "Peter Pan", que se había tragado un reloj, de manera que el ruidoso tic-tac  que salía del temible reptil de grandes mandíbulas advertía de su presencia, permitiendo escapar a la posible víctima. No obstante, Rutherford no era temido, sino respetado por todos.

De esta anécdota del apodo de Ernest Rutherford quedó constancia física en forma de bajorrelieve, pues Eric Gill grabó la figura de un cocodrilo en el muro exterior de ladrillo del Mond Laboratory de Cambridge (inaugurado en 1933). Dicho laboratorio fue construido por la Royal Society para que Piotr Kapitza pudiera realizar sus investigaciones trabajando con campos magnéticos intensos. El científico ruso Kapitza quiso homenajear a Rutherford encargando al artista Eric Gill un bajorrelieve de un cocodrilo en el exterior del edificio del Mond Laboratory.

[Procedencia de la imagen: aquí]

Cuenta también Gamow que la unidad Mev (un millón de electronvoltios), empleada como unidad de energía en física nuclear, era conocida por los estudiantes del Cavendish Laboratory como "un cocodrilo". Así si decimos que el promedio de la energía total liberada en cada fisión nuclear es de 200 MeV, bien podríamos decir, en recuerdo del gran Ernest Rutherford, que se liberan 200 "cocodrilos".

Los miserables y Galois

Los Miserables, novela romántica de Victor Hugo, se ha hecho ahora película, un musical que a uno, que no es asiduo ni entusiasta del género, le ha gustado, pues logra mantener la atención y en el filme lo estético y la sustancia narrativa se alían con excelente resultado, particularmente indicado para espíritus idealistas.

Los acontecimientos revolucionarios de comienzos de los años treinta del siglo XIX en la capital del restaurado reino de Francia me recordaron, inevitablemente, a Évariste Galois (1811 - 1832), el genial y fogoso matemático francés, muerto en duelo a los veinte años tras haber abierto nuevos caminos en la ciencia.

El joven Galois (en la imagen de la izquierda), quien no logró ser admitido en la prestigiosa Escuela Politécnica de París (a los 17 años suspendió por segunda vez el examen de matemáticas de ingreso en la institución) y tuvo que conformarse con estudiar en la Escuela Normal de la capital francesa, de la que sería expulsado en 1830 por su activismo republicano. Galois desarrolló la teoría de grupos como herramienta para la resolución de ecuaciones. Pretendía el joven matemático francés establecer unos criterios definitivos para determinar si las soluciones de una ecuación polinómica pueden calcularse por radicales o no. Galois demostró que una ecuación general de quinto grado (n = 5), ax5 + bx4 + cx3 + dx2 + ex + f = 0, o superior no puede resolverse por radicales. Pero su teoría de grupos no sería lo que es si no fuera por la diversidad de aplicaciones que ha encontrado en campos del conocimiento científico como la Física de partículas o la Cristalografía.

Hemos dicho que Galois, dado su carácter vehemente y la convulsa época que le tocó vivir en su Francia natal, no se mantuvo al margen de los acontecimientos políticos sino todo lo contrario, participó activamente en ellos movido por sus ideas republicanas. Las revueltas revolucionarias quedan bien plasmadas en Los miserables de Victor Hugo, que ahora hemos disfrutado en la gran pantalla. Galois trató de incorporarse a los distrurbios de julio de 1830, en los cuales los republicanos lograron forzar el exilio del rey borbónico Carlos X, pero el director de la Escuela donde estaba nuestro protagonista lo impidió al encerrar a los estudiantes; Galois, sin éxito, intentó fugarse escalando los muros del académico recinto. Gran frustración debió provocarle esto, la cual, seguramente, avivó aún más en él la llama revolucionaria antimonárquica. No duró mucho el entusiasmo republicano pues un nuevo rey subió al trono: Luis Felipe de Orléans.

En un par de ocasiones fue arrestado el joven  e impulsivo Galois por sus actitudes republicanas, consideradas por la autoridad como subversivas y provocadoras. La primera de ellas fue en mayo de 1831 cuando, en pleno banquete republicano, Galois, alzando su copa y un puñal, brindó amenazante por el rey Luis Felipe. La segunda ocasión, el 14 de julio de 1831 (Día de la Bastilla),  le costó ser encarcelado durante varios meses; esta vez la provocación del fogoso y revolucionario matemático consistió en vestir ilegalmente el uniforme de la Guardia de Artillería, un cuerpo que había sido disuelto por considerarse una amenaza para el rey, pues un buen número de oficiales de artillería había sido acusado de conspiración. La larga estancia en prisión fue muy dura para Galois, con encerramiento en celda de castigo incluido, llegando a presentir su trágico y temprano final. No obstante, la epidemia de cólera que asolaba París obligó al traslado del joven matemático a una casa de salud donde conoció a una joven, Stéphanie, hija de un médico del hospital. Recordemos aquí, como víctima de dicha epidemia de cólera, a otro gran científico francés: Sadi Carnot (1796 - 1832), considerado el padre de la Termodinámica, hijo de un general revolucionario. Muy confuso es todo lo que rodea al duelo en el que perdió la vida el creador de la teoría de grupos, Évariste Galois. Puede que su relación con Stéphanie, rota poco antes de su violenta muerte, fuera la causa del duelo. O no. Acaso una disputa política fuera la responsable de tan valiosa pérdida. El caso es que su adversario en el duelo fue un republicano como él, un oficial de la Guardia de Artillería acusado de conspirar contra el gobierno de la monarquía y absuelto, como sus compañeros, posteriormente. Pero sólo podemos especular sobre las causas que llevaron a aquellos hombres, afines políticamente, a batirse en duelo ("he sido provocado por dos patriotas", escribió). Según René Taton el duelo fue entre amigos y se desarrolló a modo de ruleta rusa, con sólo una de las pistolas cargadas, un arma que acabó con la vida de un matemático genial que estaba en su plenitud creativa.  Poco después del amanecer de un día de finales de mayo de 1832, a orillas de un estanque, Évariste Galois recibió un disparo fatal en el abdomen, muriendo al día siguiente. La noche anterior al duelo tuvo aún el valor de revisar y resumir sus originales trabajos matemáticos para ser recordado por sus amigos ya que, escribió, "el destino no me ha dado vida bastante para ser recordado por mi patria".

PARA SABER MÁS: Évariste Galois, TONY ROTHMAN. En Investigación y Ciencia. Temas 1. "Grandes matemáticos", 1995.

Histeria y artefactos en la época victoriana

Hace algunos días, tras almorzar con mi mujer, nos protegimos de las horas tórridas entrando en una sala de cine y, como había poco que ver y el momento era propicio para el sopor, nos decidimos por una comedia: Hysteria.

La película, simpática y entretenida, narra la historia del médico británico Joseph Mortimer Granville, inventor del vibrador eléctrico, que aplicó en la década de 1880 para el tratamiento de la "histeria femenina" (hipotética enfermedad con variados síntomas como insomnio, retención de líquidos, espasmos musculares o irritabilidad). Las pacientes acudían a la consulta del acomodado doctor para que este, cuidadosamente, les diera un estimulante masaje pélvico, hasta que las damas alcanzaran el paroxismo u orgasmo.  El joven doctor Mortimer, ayudante del titular de la consulta, agobiado por los calambres que le habían provocado en su mano los largos y continuos masajes en los genitales de las pacientes, decide probar con un artefacto vibratorio alimentado por un aparatoso generador eléctrico. El éxito parece tenerlo asegurado.

Pero la divertida comedia es también un magnífico escaparate de la época victoriana, particularmente en lo que respecta a los avances de la ciencia y de la técnica: el joven doctor es un defensor de la asepsia y la antisepsia cuando todavía no se habían implantado sistemáticamente en los hospitales (un elevado porcentaje de pacientes intervenidos quirúrgicamente fallecían por infecciones postoperatorias en la segunda mitad del siglo XIX, cambiando radicalmente la situación con la crucial aportación de Joseph Lister); vemos en el filme el uso del novedoso teléfono (en 1876 Alexander Graham Bell realizó la célebre conferencia telefónica  desde Boston a Salem, distante 22 km); la tecnología eléctrica se desarrolla vertiginosamente; la libertad y la independencia viajan en modernas bicicletas con las dos ruedas del mismo tamaño, mecanismo de transmisión de cadena y engranaje, pedales, etc. Es una época en la que surgen todo tipo de artefactos (consolador eléctrico incluido). Y también se popularizan algunas disciplinas, hoy pseudociencias, como la frenología o arte de determinar la personalidad estudiando la forma del cráneo (vemos en la película cómo lo hace la hija del veterano doctor especialista en histeria femenina con el joven Joseph Mortimer Granville). 

Medir el mundo

[La medida de todas las cosas, de KEN ALDER, editorial Taurus, Madrid, 2003.

El libro narra la expedición que realizaron a finales del siglo XVIII desde París (en sentidos opuestos) los astrónomos franceses Delambre y Méchain  para medir la Tierra y establecer la medida del metro como unidad universal de longitud]

Homenaje a William Herschel

[Réplica del gran telescopio de Herschel en el Observatorio Astronómico de Madrid (parque de El Retiro). Fuente: Wikipedia; por Fanattiq]

En la entrada anterior ("Herschel,sinfónico") me detuve brevemente en la faceta musical del gran astrónomo de Hannover, William Herschel, figura clave de finales del XVIII y principios del XIX, escrutador de los cielos. Hoy quiero compartir con los lectores una anécdota realmente curiosa que leí en Grandes astrónomos (de Newton a Laplace), del célebre físico y astrónomo romántico François Arago (en Colección Austral, Espasa-Calpe, nº 543, 3ª edición, Madrid, 1968).

La curiosidad hace referencia a una ceremonia de homenaje que le rindió su familia en torno al gran telescopio, en el jardín de la casa de Slough donde William Herschel desarrolló buena parte de sus observaciones astronómicas. Recordemos que Herschel construyó sus propios telescopios newtonianos en Inglaterra. Para ello tuvo que aprender bastante, como el estudio de las aleaciones metálicas con las que hacer los espejos parabólicos y practicar las técnicas adecuadas de pulido de los mismos. Cuando el gran telescopio de Herschel (de 12 metros y con un espejo de casi un metro y medio de diámetro) dejó de cumplir su función, el enorme tubo de bronce se dispuso horizontalmente en medio del círculo donde en su día se hallaba la estructura y el mecanismo para dirigir tan potente y extraordinario instrumento óptico. Arago nos cuenta la singular ceremonia en honor de William Herschel así:

"El 1 de enero de 1840 [el músico astrónomo había muerto en 1822], sir Juan Herschel [John, el hijo astrónomo de William Herschel], su mujer y sus siete hijos y algunos viejos servidores de la familia, se reunieron en Slough. A las doce del día dieron todos varias vueltas al monumento [el gran tubo tumbado], a continuación se introdujeron por el tubo del telescopio, se sentaron en bancos preparados de antemano y entonaron un réquiem, en versos ingleses, compuesto por el mismo sir Juan Herschel. Cuando hubo salido, la ilustre familia se colocó en círculo alrededor del tubo y se procedió a sellar la abertura herméticamente.

La jornada finalizó con una fiesta íntima".

[Para visitar la web del Museo Herschel de Astronomía en Bath, donde William Herschel había sido organista en la capilla octogonal, pínchese aquí]

Herschel, sinfónico

William Herschel  (1738 - 1822) fue un buen músico que volcó toda su actividad hacia la astronomía, observador tenaz de nuestro sistema planetario y del espacio profundo, constructor de potentes telescopios reflectores para escrutar el cielo como nadie lo había hecho. Entre otros muchos méritos, descubrió el planeta Urano (1781), duplicando el tamaño del Sistema Solar, y la radiación infrarroja (1800). Su hermana Caroline le ayudó con abnegación y ella misma se hizo con un sitio en la historia de la Astronomía; su hijo John fue también astrónomo, observador del cielo austral. Traemos hoy a El devenir de la ciencia dos muestras de las sinfonías compuestas por este contemporáneo del genial Mozart.

Cuando el agua hervía a cero grados (Celsius y su escala centígrada de temperatura)

[Anders Celsius. Fuente: Wikipedia]

¿Quién no conoce la escala Celsius o centígrada de temperatura? 

Las predicciones meteorológicas nos las cuentan (cada vez mejor, por cierto) indicando los valores de temperaturas máximas y mínimas en grados centígrados (ºC); los científicos medimos frecuentemente la temperatura también en la escala  centígrada de Celsius (aunque la unidad del Sistema Internacional es el kelvin, K; como es sabido la magnitud de un kelvin es idéntica a la de un grado centígrado, en la escala absoluta lo único que se hace es desplazar el cero hasta el valor mínimo, el cero absoluto, 0 K). Pero lo que es poco conocido es cómo elaboró Celsius, astrónomo sueco de la primera mitad del siglo XVIII, su escala centígrada de temperatura. Y sorprendente nos resultará saber que en aquella escala de Celsius el agua hervía a ... ¡0 grados!

Anders Celsius (1701 - 1744) era un importante astrónomo de la ciudad sueca de Uppsala que participó en 1736 en la memorable expedición geodésica a Laponia, organizada por la Academia de Ciencias francesa, con la finalidad de determinar, junto con las mediciones que se tomaran en el Ecuador (donde participaron los eximios científicos y marinos españoles Jorge Juan y Antonio de Ulloa, "los caballeros del punto fijo"), la longitud de un arco de meridiano y así saber, comparando los valores de Laponia y del Ecuador (a la sazón en el virreinato del Perú), la figura exacta de la Tierra. Pues había una controversia respecto a si nuestro planeta tenía forma de melón o de sandía, es decir, si estaba achatada por el ecuador o por los polos. La expedición a Laponia estaba dirigida por el matemático y físico francés Maupertuis. El resultado fue (como hoy sabe cualquier estudiante) que Newton tenía razón y la Tierra está achatada por sus polos. Antes de tan magna experiencia científica Celsius, como buen nórdico, se interesó por las auroras boreales, realizando un importante estudio de las mismas. El prestigio ganado en su trabajo en la expedición geodésica a Laponia le permitió conseguir el apoyo de las autoridades suecas para fundar en 1741 un moderno observatorio astronómico en la ciudad de Uppsala.

[Observatorio Astronómico de Uppsala. Fuente: Wikipedia]

Escribió Celsius algunas obras científicas de valor y siguiendo el espíritu de la Ilustración trató de popularizar el conocimiento científico. Así  escribió un libro de sugestivo título, "Aritmética para la juventud sueca". Nuestro inquieto protagonista fue asimismo un activo defensor de la implantación del calendario gregoriano en Suecia, cosa que, sin embargo, no ocurrió hasta 1753, casi dos lustros después de la temprana muerte del astrónomo de Uppsala.

Pero, a pesar del innegable mérito científico de Anders Celsius, éste sería un gran desconocido fuera de su escandinava tierra de no ser por su invención en 1742 de la escala centígrada, con dos puntos fijos: la temperatura de congelación del agua, a la que asignó el valor de 100º, y la de ebullición, a la que dio arbitrariamente el valor de 0º, ambos valores medidos a nivel del mar. Pretendía pues sustituir la escala del alemán Fahrenheit (con 180 grados entre la congelación y la ebullición del agua) por otra precisa y más sencilla, centesimal. Mas, ¿cómo lo hizo?, ¿por qué su extraña elección de 0º para la ebullición del agua y 100º para la congelación de la misma o la fusión del hielo, al contrario de como lo hacemos hoy?

[Escalas de temperatura. Fuente: Fisicanet]

 

[Edificio Gustavianum de la Universidad de Uppsala (Suecia), actual museo. Es el edificio más antiguo de esta universidad, construido en el siglo XVII. En el interior de la bella cúpula central hay un interesantísimo teatro anatómico para la realización de disecciones (1663). La universidad tiene su origen en 1477, siendo pues la primera universidad escandinava. Anders Celsius estudió en esta universidad, donde su padre fue profesor, y en 1730 consiguió en ella la plaza de profesor de Astronomía. Fuente: Wikipedia]

Ciertamente el mérito de Celsius no reside meramente en la proposición de una escala práctica de temperatura sino, principalmente, en los rigurosos trabajos experimentales que llevó a cabo el científico de Uppsala. Dedicó no poco tiempo (años de escrupulosa experimentación) a la determinación precisa de los dos valores fijos, los puntos de congelación y de ebullición del agua, para obtener una escala universal de temperatura. En 1742 por fin logra publicar un artículo en el que daba cuenta de sus investigaciones y conclusiones:  "Observaciones de dos valores bien definidos [fijos] en el termómetro".

En primer lugar Celsius observó que la temperatura de congelación del agua era la misma que la de fusión del hielo, es decir, el punto de congelación y el de fusión tienen idéntico valor.  Estudió asimismo la posible influencia de la presión atmosférica en el punto de congelación, descartándola: el punto de congelación o de fusión no dependía de la presión atmosférica. También demostró que dicho valor es independiente de la latitud. Así pues sus estudios experimentales indicaban que el punto de congelación del agua era un adecuado punto fijo para la escala universal de temperatura que pretendía establecer. ¿Y el otro punto fijo de la escala? ¿Sería el punto de ebullición del agua acertado?

Los experimentos respecto al punto de ebullición fueron numerosos, un trabajo arduo pero eficaz. Para empezar tomó agua de diferentes orígenes, incluida la procedente de la nieve, concluyendo que cualquiera podría servir para su propósito. El asunto crucial era la dependencia de la temperatura de ebullición del agua de la presión atmosférica (esto fue descubierto ya por Fahrenheit). Celsius quería determinar con gran fidelidad esta relación. Y lo consiguió con enorme precisión y exactitud para su época. La conclusión a la que llegó nuestro protagonista fue que la temperatura de ebullición del agua (a la que ésta hierve) es un punto fijo adecuado para la escala termométrica siempre que se defina para una presión atmosférica dada (ésta, a su vez, depende de la altitud; a mayor altura, menor presión atmosférica). Celsius adoptó el valor de 751,2 mm Hg (1001 hPa) como presión atmosférica estándar (que consideraba el valor medio de presión ejercida por la atmósfera). El astrónomo de Uppsala dio la información necesaria para hacer las correcciones pertinentes de este segundo punto fijo, la ebullición del agua, para el caso de que la presión atmosférica fuera diferente a la estándar o media. En su escala Celsius marcó el 0 (0º) para el punto de ebullición del agua y el 100 (100º) para la temperatura de congelación. Cien divisiones, o un centenar de grados, separaban ambos puntos fijos; una escala pues centígrada o centesimal. Nada que ver con la complejidad de la escala del francés Réaumur o con la del alemán Fahrenheit. Pero no parece muy acertada la elección del valor 0 para la ebullición y del 100 para la congelación porque, en este caso, la dilatación del mercurio en el interior del capilar del termómetro al absorber calor del ambiente, ascendiendo por dicho tubito, conllevaba una disminución en la lectura de los grados. Así, por ejemplo, en un estival día escandinavo el termómetro original de Celsius indicaría 80º (20º C daríamos hoy); en un frío día de invierno podría indicar 110º (nada más y nada menos que -10º C). ¿Por qué esta extraña decisión si Celsius pretendía obtener una escala universal y sencilla?

Pues resulta que Celsius utilizó un termómetro de Delisle en sus investigaciones del punto de ebullición. El astrónomo francés Joseph Nicolas Delisle usaba un termómetro con el cero en el punto de ebullición y el 150 para el punto de congelación (Celsius tuvo el acierto de hacer una escala centígrada). Esta escala invertida tenía una finalidad (que fuera ventajosa es como mínimo discutible): evitar la lectura de temperaturas ambientales negativas (lo cual probablemente viera práctico un nórdico como Celsius). Si hubiera prosperado la propuesta del científico de Uppsala no habría temperaturas bajo cero en tan septentrionales latitudes. Y el agua herviría a ¡cero grados!

El cambio del cero y el cien de la escala termométrica parece natural y se llevó a cabo poco después de la muerte de Celsius. Sin embargo no puede atribuirse a una única persona. En las publicaciones meteorológicas de Uppsala, después del fallecimiento de Anders Celsius en 1744, se utilizan ya los termómetros con la escala directa o moderna (0º para el punto de congelación del agua y 100º para el de ebullición) bajo diferentes nombres: "Celsius Novum", entre otros. Posiblemente fue el gran naturalista sueco Linneo (Carl von Linné), "príncipe de los botánicos",  quien impulsó el cambio, ya adoptado por otros, como el astrónomo Strömer o Daniel Ekström, un reputado fabricante de instrumentos de Estocolmo.  

 [Carl von Linné. Fuente: Wikipedia]

Anders Celsius, el astrónomo de Uppsala que puso orden en la termometría tras rigurosos experimentos, murió en abril de 1744, con tan sólo 42 años y en plena madurez científica, de tuberculosis.

Para saber más:

- Termómetro en Wikipedia.

- Celsius temperature scale. OLOF BECKMAN. Uppsala Universitet, 2008. Buena parte de esta entrada está basada en este artículo que encontramos en "Linné on line".

El litro, con mayúscula

El litro es una unidad de capacidad o volumen, adoptada por la Oficina Internacional de Pesas y Medidas en 1879, que no es del Sistema Internacional de Unidades, donde el volumen se mide en metros cúbicos. Un litro equivale a un decímetro cúbico de volumen, o lo que es lo mismo, a un volumen de un cubo de 1 dm o 10 cm de lado. Por tanto, un litro no es otra cosa que la milésima parte de un metro cúbico (1 m3 = 1000 dm3 = 1000 litros =1 kilolitro). Su símbolo es l o L. ¿En qué quedamos? ¿Lo escribimos con mayúscula o con minúscula? En esto de las unidades hay que ser bastante estricto.

[Imagen:  http://www.aplicaciones.info/decimales/sisti02.htm]

El caso es que sólo debe usarse el símbolo de la unidad en mayúscula cuando corresponde a la inicial del nombre de algún científico (K, de Lord Kelvin; W, de Watt; A, de Ampère; J de Joule; etc.). Cuando era estudiante, y en mis primeros años como profesor, siempre vi escrito el símbolo de litro en minúscula (l), pero observo que últimamente suele aparecer en los libros de texto en mayúscula (L). ¿Por qué? ¿Acaso existió algún científico llamado Litre? Pues sí, sí que hubo un importante científico francés apellidado Litre: Claude Émile Jean-Baptiste Litre (1716 - 1778). Mas sólo existió ... en la lúcida imaginación de Kenneth A. Woolner (1934 - 2008), de la universidad canadiense de Waterloo, quien se inventó el personaje en 1978 (bicentenario de la "muerte" del ficticio científico galo) publicando un artículo sobre el mismo en la revista Chem 13 News, una inocentada en toda regla que salió en abril (hoy, 28 de diciembre, día de los Santos Inocentes, la recordamos en "El devenir de la ciencia"). Tengamos en cuenta que en los países anglosajones y otros el día dedicado a gastar bromas es el primero de abril (conocido como "Poisson d´avril" en Quebec y por "April fools´day"  en el resto de Canadá). No le faltó ingenio a Woolner, pues el artículo es ciertamente brillante. La idea de Woolner fue insertar en la historia de la ciencia del siglo XVIII, en un contexto fielmente narrado, a su intruso, Litre, de manera que sólo lo referente a éste fuera inventado, todo lo demás serían datos históricos ciertos. Su pulida broma de abril incluía una laguna biográfica de quince años con la finalidad de que los lectores pudieran contribuir a completar la historia de Litre con sus imaginativas aportaciones. Alguien tuvo la ocurrencia de darle una hija a Litre, llamada Millie. Es decir, Millie Litre (mililitro).

Pierre de Maupertuis (1698 - 1759) habría sido el mentor científico del joven Litre, de gran talento matemático. Así, participaría en la expedición científica de 1736, dirigida por Maupertuis, a la Laponia sueca para tomar medidas precisas que pudieran determinar la forma de la Tierra (que según la teoría de Newton sería un esferoide achatado por los polos debido a la rotación terrestre). En Suecia Litre entablaría amistad con el astrónomo de Uppsala Anders Celsius (1701 - 1744). Dice Woolner en su artículo que "sin duda, la preocupación de Celsius por las mediciones precisas, y su elaboración de la escala centígrada,  tuvieron una decisiva influencia en la posterior decisión de Litre de dedicarse a la fabricación de instrumental científico". "Sus cilindros graduados y sus buretas (Litre las diseñó y a él se debe su nombre) eran codiciados por los químicos de toda Europa". Su obra principal fue "Études Volumétriques" (1763), traducida al inglés y al alemán. Todo es verdadero menos lo que hace referencia a Claude Émile Litre, claro.

Pero, ¿por qué Woolner se inventó el personaje? ¿Simplemente por gastar una broma? Resulta que en ciertas fuentes tipográficas l se confunde con el número 1 y, para evitarlo, sería conveniente designar al  litro por L. Y, puesto que sólo se puede usar el símbolo de una unidad en mayúscula cuando procede del nombre de un científico (como N, newton, la unidad de fuerza, de Isaac Newton), Woolner pensó que ya que no existía el tal Litre (ni nadie de nombre semejante que pudiera justificar la L como símbolo) "parecía razonable inventárselo".

Puesto que la causa es noble y el ingenio de su autor notable, quien escribe se suma a la original broma de Woolner y en mis clases utilizaré siempre el símbolo L, en mayúscula, para el litro (la Conferencia General de Pesas y Medidas estableció en 1948 la l, minúscula, como símbolo del litro; en 1979, en cambio, admitió tanto el uso de l como de L). Mas, no lo olvidéis, en el Sistema Internacional medimos el volumen en metros cúbicos.

[Nota: Esta anécdota está recogida en el delicioso libro Historia de la ciencia sin los trozos aburridos, recomendado en este blog, de Ian Crofton; Ariel, 2011]   

La isla de Laputa

[Imagen procedente de www.magnet.fsu.edu]

Leo en la singular Historia de la ciencia sin los trozos aburridos, de Ian Crofton (una cronología de la ciencia que se centra en sus curiosidades, sin olvidar los despropósitos), que Jonathan Swift se inspiró en el estudio de William Gilbert sobre el magnetismo de la Tierra para idear su isla-imán flotante de Laputa (parte tercera de Los viajes de Gulliver, 1726).

William Gilbert fue un médico inglés de la segunda mitad del siglo XVI (médico personal de Isabel I y de Jacobo I, su sucesor) que investigó los fenómenos eléctricos y magnéticos. Propuso la teoría de que nuestro planeta posee un núcleo de hierro y se comporta como un gigantesco imán, causa de la orientación de la brújula. Sus investigaciones las resumió en una importante obra: De Magnete, 1600, cuyo título completo se puede traducir por "Tratado sobre la piedra imán, los cuerpos magnéticos y el gran imán de la Tierra".

La isla flotante, y voladora, de Laputa tiene forma de disco, de algo más de siete kilómetros de diámetro, con un imán interior (con sus dos polos) de cinco metros y medio. Las fuerzas magnéticas entre la isla-imán y la Tierra son las que permiten que Laputa sea una especie de nube sólida habitada encima del mundo terrestre. Al hacerse girar el imán laputiense la isla puede desplazarse. Los pobladores de Laputa, intelectuales y amantes de la ciencia y las matemáticas, están asiduamente ensimismados, en su nube, pensando en asuntos sin aplicación útil. Es este el eje de la sátira de Swift.

Enlaces de interés:

http://es.wikipedia.org/wiki/Los_viajes_de_Gulliver

http://www.iki.rssi.ru/mirrors/stern/earthmag/Mdmagint.htm

http://www.iki.rssi.ru/mirrors/stern/earthmag/demagint.htm

Un aniversario muy espacial

[Yuri Gagarin; imagen procedente de www.rtve.es]

Hoy, 12 de abril, se cumplen 50 años del memorable viaje al espacio del cosmonauta soviético Yuri Gagarin, el primero de la historia realizado por un ser humano (en 1957 la perrita Laika tuvo el honor, o la mala suerte, de ser el primer animal enviado por el hombre al espacio; lo hicieron también los soviéticos, en este caso en el Sputnik 2).

En la web de RTVE encontramos información y materiales muy interesantes sobre el asunto (pínchese aquí).

Por cierto, ¿sabían ustedes que el antecedente del traje espacial, la llamada escafandra estratonautica, fue invento del granadino Emilio Herrera en los años 30 del pasado siglo?

 

[Escafandra estratonautica de Emilio Herrera, precursora del traje espacial;

imagen procedente del recomendable blog "Tecnología Obsoleta": www.alpoma.net]