El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Michael Faraday (III)

Pero ¿aún sigues aquí? ¡Algunos nunca tienen bastante! Tras dos entregas sobre la vida y milagros –porque a veces lo parecen– de Michael Faraday nos encontramos ya ante un científico famoso mundialmente, aunque todavía lo sería más, y obsesionado todavía con el concepto de acción a distancia y la unificación entre electricidad y magnetismo (de hecho incluso tuvo la intuición de que la gravedad también era un efecto relacionado con los otros dos, aunque nunca pudo demostrarlo).

Como digo, lo que realmente seguía obsesionando a Faraday y lo que probablemente fue su mayor aportación a la Física teórica, era el concepto de líneas de fuerza y la idea de que la carga y la corriente eléctrica, así como los imanes, podían actuar a distancia a través de esas líneas invisibles (que se hacían visibles al poner sobre ellas limaduras de hierro). Alrededor de 1838 el inglés realizó el segundo gran experimento de su vida, después del de la inducción de corriente: el experimento de la cubitera, también llamado de la hielera. Luego lo repitió en público alrededor de 1843.

Experimento de la hielera
Experimento de la cubeta de hielo.

Faraday utilizó una cubitera de hielo metálica (A) colocada sobre un soporte de madera (B) para aislarla del suelo. Una bolita metálica (C) podía hacerse descender al interior del cubo de hielo mediante un hilo. Para medir la carga eléctrica de cada cosa Faraday utilizó un electroscopio (E), que no es más que un par de láminas metálicas en un frasco unidas mediante un cable a lo que se quiere medir: cuando las láminas se quedan cargadas eléctricamente se repelen y se separan una de otra, de modo que cuanto más separadas más grande es la carga eléctrica del objeto al que se ha unido el electroscopio.

El experimento consistía en lo siguiente. En primer lugar Faraday conectó el cubo de hielo metálico a tierra, es decir, un objeto metálico muy grande y sin carga eléctrica, y luego comprobó con el electroscopio que la cubeta estaba, efectivamente, completamente descargada. Por otro lado unió la bolita metálica a un objeto con carga eléctrica positiva de modo que la bolita tenía una carga eléctrica positiva (algo que también podía comprobarse con el electroscopio). Después, con el electroscopio conectado al exterior del cubo (y marcando carga eléctrica nula) el inglés fue haciendo descender la bolita al interior del cubo metálico sin que ambos se tocaran.

Y el electroscopio fue marcando una carga más y más grande según la bolita iba entrando en el cubo.

Cuando la bolita estuvo completamente dentro del cubo –insisto, sin tocar las paredes– el electroscopio mostró que la pared exterior del cubo tenía exactamente la misma carga que la bolita. Pero el cubo estaba absolutamente aislado de todo: no tocaba ni el suelo, ni la bolita. ¿De dónde demonios había llegado esa carga eléctrica, y cómo podía afectarse al cubo sin tocarlo?

Lo que estaba clarísimo es que la responsable de todo era la bolita. Mientras estaba dentro del cubo, aunque se moviera de un lado a otro, el electroscopio seguía marcando carga positiva en la pared exterior. Si la bolita se sacaba del cubo el electroscopio volvía a señalar carga nula. Y entonces podía medirse la carga de la bolita, que era la misma de siempre. De modo que, para Faraday, no había duda: la carga eléctrica del cubo era una carga inducida por la bolita, y la acción era a distancia a través de las líneas de fuerza eléctricas creadas por la carga de la bolita.

Espero que veas la analogía: en su primer gran experimento Faraday había mostrado la existencia de líneas de fuerza magnéticas generadas por las corrientes eléctricas, que podían inducir otras corrientes eléctricas. Ahora había mostrado que también existían líneas de fuerza eléctricas que podían inducir otras cargas eléctricas. En ambos casos era incontestable que existía una acción a distancia.

Pero dado que el cubo no tenía carga eléctrica al principio, Faraday tenía también bastante claro que tampoco la tenía al final: la carga eléctrica positiva de la pared exterior había llegado allí a causa del “empujón” de las líneas de fuerza creadas por la bolita. De igual modo, la pared interior del cubo debía tener carga negativa igual en magnitud a la positiva de fuera, de modo que el cubo seguía siendo neutro: se había cargado negativamente por dentro (atracción a causa de la bolita) y positivamente por fuera (repulsión a causa de la bolita).

Para comprobarlo el inglés hizo que la bolita, por fin, tocase el fondo del cubo. El electroscopio no registró el menor cambio. Pero cuando Faraday sacó la bolita del cubo y midió su carga eléctrica el electroscopio marcó carga nula: la carga positiva de la bolita se había neutralizado con la carga negativa del interior del cubo. Pero el exterior del cubo seguía estando cargado eléctricamente con la misma carga inducida –que coincidía con la de la bolita–.

Faraday en 1842
Faraday alrededor de 1842.

Además de demostrar una vez más la existencia de acción a distancia y líneas de fuerza, el experimento mostró un comportamiento curioso y utilísimo: lo que pasaba fuera del cubo y lo que pasaba dentro parecían ser completamente independientes. Al mover la bolita cargada eléctricamente dentro del cubo sin tocarlo, el espectroscopio que miraba el cubo “desde fuera” no notaba el menor cambio. Pero también pasaba lo contrario: al medir la carga de la pared interior y mover cargas eléctricas fuera del cubo sin tocarlo no se notaba el menor efecto dentro del cubo. Era como si el cubo metálico fuera un “escudo” entre fuera y dentro, aislando eléctricamente los efectos interiores de los exteriores. Hoy en día llamamos a instrumentos de este tipo jaulas de Faraday en honor a Michael.

Hacia 1840 Faraday estaba exhausto y parece que su salud se había resentido a causa de la intensidad de su trabajo. Hizo un viaje por el continente con su mujer, en este caso no para ver a otros científicos sino para olvidarse de la ciencia. A la vuelta se puso manos a la obra con una nueva unificación: antes había terminado de unir electricidad con magnetismo, pero ahora posó su mirada sagacísima en algo diferente: la luz.

Y es que el inglés sospechaba que ambas –luz y electromagnetismo– tenían mucho que ver. Hoy en día estamos hartos de oír hablar de Teorías de Gran Unificación y cosas parecidas, y con el tiempo hemos ido viendo que lo que nos parecían interacciones diferentes no eran sino efectos de la misma interacción fundamental. Las palabras de Faraday a mediados del siglo XIX parecen proféticas:

Desde hace tiempo he tenido la opinión, que roza casi la convicción –lo mismo, creo, que muchos otros amantes del conocimiento natural– que las formas diversas en las que se expresan las fuerzas de la materia tienen un origen común; en otras palabras, están tan directamente relacionadas y tienen una dependencia mutua tal que son convertibles, por así decirlo, unas en otras.

Boquiabierto me hallo. El caso es que Faraday se dispuso a verificar esta opinión, casi convicción, ¡y lo consiguió! Porque en esto puedes ver su doble genio: por un lado el experimental, porque a mí nunca se me hubiera ocurrido qué tipo de experimentos realizar para intentar comprobar la conexión entre electromagnetismo y luz. Pero además –en lo que menos énfasis se hace con Faraday, pero su mayor genio–, ¿a quién demonios se le ocurren sospechas así? ¡Porque como ves no fue una, ni dos, ni tres… qué individuo!

En septiembre de 1845 Faraday demostró la conexión entre luz y electromagnetismo, algo de lo que hemos hablado al hacerlo de la naturaleza de la luz hace unos meses en esta misma serie, de modo que no voy a repetirlo aquí. El efecto Faraday, el cambio en la polarización de la luz por parte de un campo magnético, no dejó lugar a dudas. Además, al haber conectado antes electricidad y magnetismo, el efecto magnético sobre la luz era prueba de la conexión entre los tres fenómenos.

Faraday en el laboratorio
Faraday en su laboratorio, retratado por Harriet Moore alrededor de 1850.

De hecho, Faraday sospechaba que las responsables de la luz eran las líneas de fuerza: que la luz era una vibración de esas líneas de fuerza eléctricas y magnéticas. Quien supo combinar el conocimiento de la época –incluyendo el de Faraday, por supuesto– para dar la explicación matemática completa que permitía predecir exactamente cómo sucederían las cosas en experimentos, es decir, quien construyó una teoría electromagnética de la luz, como estás ya harto de leer por estas páginas, fue James Clerk Maxwell. Pero si bien es cierto que sin Maxwell las ideas de Faraday podrían haber tenido que esperar décadas, no lo es menos que sin un Faraday no habría habido un Maxwell.

Te recuerdo además, por más que nos duela a los ancianos, que Faraday realizó su experimento en 1845 con cincuenta y cuatro años: no lejos, lejísimos de la edad en la que la inmensa mayoría de los científicos realizan sus mayores aportes. La mediana edad suele prestarse más a la formalización, la consolidación y la educación de las siguientes generaciones –aunque Faraday, como hemos dicho antes, mantuvo su esfuerzo en educación casi toda su vida–.

Y es que, aunque la cima de su trabajo fueron los tres experimentos magistrales –inducción de corriente, inducción de carga y polarización magnética de la luz– Faraday siguió exprimentando y descubriendo cosas bien entrado en años. Trabajó con sustancias repelidas por los imanes –un fenómeno que bautizó con el nombre de diamagnetismo y que había sido descubierto casi un siglo antes, pero nunca estudiado con tanto detalle–, siguió su trabajo en electroquímica, en el diseño de dispositivos electromagnéticos como dinamos y motores eléctricos… vamos, de todo.

Michael Faraday
Michael Faraday hacia 1855.

Además, aunque ya hemos hablado de que su motor personal era la curiosidad, una vez que se hizo famoso el gobierno británico lo buscó en muchas ocasiones para que ayudase al público en general en cosas prácticas, y Faraday lo hizo. Mejoró el vidrio de los faros ingleses y trabajó para proteger los cascos de los barcos contra la corrosión, hizo de perito forense en juicios, identificó el polvo de carbón como el responsable de que algunas explosiones en minas fueran tan terribles como eran a veces… una vez más, de todo.

Si en la década de los 30 había alcanzado fama como experimentador y divulgador, en la de los 40 y 50 alcanzó el grado de celebridad total. Cuando Faraday decía algo, los ingleses escuchaban: tal vez no le hicieran caso siempre, y a veces incluso se reían de él, pero lo escuchaban. Y el genio utilizó este poder con responsabilidad. En 1855 escribió una carta al diario The Times para señalar lo fétido y nauseabundo del río Támesis a su paso por Londres. Incluso aquí un genio experimental no se limitaba a decir “El Támesis está sucio, so guarros”. Faraday describía en su carta cómo había tomado varias tarjetas de papel blanco y las había humedecido para que se hundieran, para luego dejarlas en el agua y observar hasta qué profundidad podía seguir viéndolas. La respuesta: a tres centímetros de la superficie ya era imposible verlas. ¡Tres centímetros! La carta era tremenda y terminaba así:

Si desdeñamos este asunto no podemos esperar hacerlo con impunidad; ni deberíamos sorprendernos si, antes de que pasen muchos años, una época de calor nos proporciona la triste demostración de nuestra negligencia.

No, las autoridades no hicieron demasiado caso a Faraday, que apostaba por un sistema de alcantarillado diferente, pero Punch –una revista jocosa de la época, de esas que tanto gustan a los ingleses– estaba completamente de acuerdo con él y demuestra el peso de las palabras de Faraday:

Faraday caricatura en Punch
“Faraday entregando su tarjeta al Padre Támesis; y esperamos que el Sucio Tipo haga caso al sabio profesor.

El fracaso de Faraday fue más trágico de lo que podría parecer: no era sólo un problema de hedor. Aunque los londinenses no lo sabían aún, las olas de cólera que de vez en cuando asolaban la ciudad no se debían al miasma o aire impuro, sino al agua contaminada por heces vertidas en ella antes de volver a beberla. Un año antes de que Faraday enviase esta carta un médico, John Snow –sin relación con el hijo de Stark– había demostrado que el cólera estaba asociado al agua contaminada del Támesis… pero nadie le hizo ni caso al principio.

Sin embargo este genio no siempre aceptó ayudar al gobierno. En octubre de 1853 estalló la Guerra de Crimea y al gobierno británico se le ocurrió una idea –no fueron los primeros ni serían los últimos–: los científicos habían logrado condensar diversos gases en las décadas anteriores, y algunos de estos gases, como el cloro, eran terriblemente tóxicos. ¿No podría usarse este conocimiento de alguna manera para fabricar armas químicas empleables en la guerra?

De modo que se dirigieron, entre otros, a uno de esos científicos que habían trabajado con gases: Michael Faraday. Faraday pensó sobre ello, llegó a la conclusión de que sí, efectivamente se podrían emplear gases como armas químicas, y respondió al gobierno que lo sentía muchísimo pero que la idea le parecía moralmente repugnante y que no tendría nada que ver con ello. Así que gracias a la sabiduría de Faraday, en lo posterior, los seres humanos nos dimos cuenta de lo despreciable de utilizar el conocimiento científico para matar y así son las cosas ahora.

Lo siento, a veces el sarcasmo me puede.

En 1860 Faraday dio sus últimas charlas de Navidad en la Royal Institution, una obra maestra de la divulgación científica titulada Historia química de una vela. En seis sesiones este Sagan del XIX mostraba a su joven público, utilizando una vela y hablando sobre cómo arde, todo tipo de cosas relacionadas con la física y la química. Empezaba hablando de la llama, su estructura, su origen y su brillo; luego pasaba a explicar cómo el brillo cambiaba dependiendo del oxígeno en el aire, y de cómo podía condensarse agua presente en la llama. A partir del agua hablaba del hidrógeno y el oxígeno, y a través de él llegaba a la relación entre combustión y respiración y la conexión entre la vela y la vida. Por entonces Faraday tenía 71 años.

Historia química de una vela
Historia química de una vela.

También tuvo su particular pelea con la pseudociencia por la misma época, ya que la Inglaterra victoriana bullía con ouijas, lecturas de manos, espiritismo y demás zarandajas; de hecho era una moda más extrema aún que hoy en día. Aunque Faraday no estaba interesado en esto, al ser un científico famoso recibía numerosas cartas preguntándole su opinión al respecto, específicamente sobre un asunto en particular: las mesas giratorias. Esta herramienta espiritista consistía en que los asistentes ponían sus manos sobre una mesa, todos sentados alrededor, y preguntaban cosas a los espíritus – y los espíritus movían la mesa sin que los asistentes la empujaran –supuestamente–.

¿Qué hizo Faraday? Lo has adivinado: experimentar. Diseñó un aparato en el que unía a la mesa una segunda tabla de madera colocada sobre la primera, de modo que entre ellas había unos cilindros de vidrio que permitían a ambas deslizarse una sobre otra. A través de un agujero que atravesaba ambas tablas hizo pasar una aguja empapada en tinta que podía pintar un papel situado bajo la mesa.

Experimento de espiritismo de Faraday
Experimento de mesas giratorias de Faraday.

La idea era la siguiente: si las manos de los asistentes a la sesión de espiritismo eran las que –consciente o inconscientemente– movían la mesa, entonces el empujón sería sobre la tabla superior y la aguja sería empujada por esa tabla, inclinada en una dirección y pintaría sobre el papel una línea en un sentido. Pero si, por el contrario, la tabla inferior –es decir, la mesa propiamente dicha, que era lo que se movía de acuerdo con los espiritistas– era la que se movía, la aguja se inclinaría en sentido contrario. Además, la aguja “amplificaba” los movimientos de tal modo que el más minúsculo empujoncillo era registrado.

Los experimentos fueron concluyentes: si nadie tocaba la tabla la aguja no marcaba nada. Si los asistentes tocaban la tabla superior, por más que dijeran que no estaban moviéndola ellos, la aguja señalaba que el empujón lo estaba recibiendo precisamente esa tabla de madera, y nunca la inferior. La conclusión de Faraday fue que lo más probable era que los asistentes, en su convicción de que esto funcionaba –pues el experimento no funcionaba si los asistentes no eran convencidos del espiritismo– estaban realizando movimientos musculares involuntarios que hacían girar la mesa. No había espíritus sino credulidad.

Así lo dijo en un artículo detallado e ilustrado –de ahí ha salido la imagen de arriba– en el Illustrated London News. Quienes le habían pedido su opinión para que el gran Faraday ratificase sus convicciones espiritistas, al leerla, hicieron lo único razonable: comprender que estaban equivocados y olvidarse de todo el asunto. El espiritismo desapareció y así estamos ahora.

Lo siento, el sarcasmo otra vez. Pero ahora en serio, lo interesante es cómo el inglés aplicó a este asunto exactamente el mismo enfoque que a casi todo lo demás: experimentación, experimentación y más experimentación.

Sólo había una faceta de su vida a la que no aplicaba esto: la religión. Faraday era profundamente religioso –sandemaniano, como hemos dicho en la primera entrega– y lo fue durante toda su vida. De hecho en su vida cotidiana y su moral aplicaba estrictos principios morales, ya que el sandemanianismo intentaba adherirse al cristianismo primitivo. ¿Cómo relacionaba este genio experimental su fe y su amor por la experimentación?

De un modo muy sencillo: no lo hacía. Faraday mantuvo toda su vida una separación absoluta entre ciencia y religión, y de hecho como habrás visto no he mencionado nunca, al hablar de sus descubrimientos, nada relacionado con sus sentimientos religiosos. En su concepción del mundo –como la de muchos otros científicos con ideas parecidas– el Universo había sido creado por Dios, pero no era algo arbitrario sino inteligible, ya que el Creador había incluído en él leyes y normas que permitían entenderlo utilizando la razón. En palabras del propio Faraday,

El libro de la Naturaleza que debemos leer ha sido escrito por el dedo de Dios.

El libro era inteligible, pero Dios no, de modo que Faraday utilizaba unas herramientas para relacionarse con uno –la ciencia y la razón– y otras para relacionarse con el otro –la fe–. Esto era algo que decepcionaba profundamente a John Tyndall, amigo y biógrafo de Faraday. Según Tyndall,

Cuando Faraday abría la puerta del oratorio cerraba la del laboratorio.

Faraday y Tyndall
Faraday junto a su familia y John Tyndall.

¡Pero esta crítica de Tyndall hubiera sido perfectamente aceptada como elogio por el propio Faraday! No he leído mucho de lo que escribió sobre religión, de modo que no sé si su conocimiento científico influyó en esa faceta de su vida, pero resulta evidente que hizo ciencia sin que sus sentimientos religiosos tuvieran la menor influencia sobre ello. El gran unificador mantuvo en esto una separación muy estricta. Su idea era la siguiente: los hechos son la verdad. Estos hechos pueden ser observados o revelados según sean científicos y religiosos. Pero alrededor de esos hechos se construye conocimiento: ciencia en un caso, teología en el otro.

Si ciencia y teología fueran perfectas no habría conflicto entre ellas, pero dado que no lo son es inevitable que en los márgenes entre ambas aparezcan incongruencias: pero, de acuerdo con Faraday, estas incongruencias no son fruto de una incompatibilidad en los hechos, sino en el conocimiento imperfecto derivado de ellos. Otros contemporáneos, como Tyndall o Huxley, eran partidarios de considerar hechos sólo las cosas observables, es decir, objeto de la ciencia, una actitud mucho más común hoy en día que en la Inglaterra victoriana.

Faraday viejo
Faraday en la última etapa de su vida (1861).

El caso es que Faraday nunca vio el menor problema en vivir ambas realidades paralelas pero inconexas y fue realmente feliz tanto en un aspecto como en el otro. Tuvo además la suerte de tener todo tipo de reconocimientos y admiración durante su vida –a diferencia de otros cuyos descubrimientos no son confirmados hasta después de morir– y, como hemos visto, era muy querido y respetado por casi todo el mundo.

De hecho fue propuesto, como no podría ser de otro modo, para el puesto de Presidente de la Royal Society, pero lo rechazó. En una carta a John Tyndall dice,

Debo permanecer simplemente Michael Faraday hasta el final. Y déjame decirte ahora que si aceptase el honor que la Royal Society desea otorgarme no podría garantizar la integridad de mi intelecto durante un solo año.

También rechazó otro gran honor: ser enterrado en la Abadía de Westminster –donde está, por ejemplo, la tumba de Newton–. Prefirió una lápida normal y corriente en el cementerio de Highgate, y además ni siquiera en la parte “normal” sino en la destinada a los no anglicanos. Fue enterrado allí a su muerte en 1867, con 75 años. Pero como sus admiradores eran tantos y tan testarudos, al menos consiguieron poner una placa en su honor justo al lado de la tumba de Newton. Y, si algún día visitas Westminster, ya que imagino que presentarás tus respetos a Sir Isaac, no olvides al hijo del herrero cuya placa está al lado. Merece un saludo.

Tumba de Michael Faraday
Tumba de Faraday en Highgate.

Como ves no te mentía: no he sido nada objetivo en este ladrillo. Pero es que ha habido pocos científicos en la historia capaces de unificar conceptos tan diversos, de dar saltos conceptuales tan enormes, de inventar experimentos tan creativos, de superar dificultades económicas, sociales y educativas tan grandes. Pocos tan humildes, tan íntegros y tan consecuentes. Sí, sí, ya me callo.

El caso es que, aunque Faraday hizo avanzar enormemente la Física, al mismo tiempo estábamos aún en paños menores en microbiología: los ingleses no hicieron caso de sus sermones sobre el Támesis y las aguas fecales porque no tenían ni la menor idea del origen microbiano de las enfermedades, ya que la teoría microbiana aún no existía. Pero hablando de la teoría microbiana de las enfermedades…

Para saber más (esp/ing cuando es posible):

Ciencia, Física, Hablando de..., Historia

11 comentarios

De: Godzi
2013-10-31 18:36

¿Cómo? ¿Ya te callas? ¿Aquí se acaba hablando de...?

De: Guille
2013-10-31 20:21

Como siempre, quedo maravillado de la vida de estos próceres, hermosamente retratada por tu pluma, Pedro. Imagino que en tu palpable emoción y entusiasmo olvidaste poner al final el clásico "y hablando de..." que a todos nos deja deseando más.

De: Pedro
2013-10-31 20:39

No fue olvido, es que aún no estoy seguro de qué hablaré en el siguiente :)

De: Cavaliery
2013-10-31 22:02

"Pero como sus admiradores eran tantos y tan testarudos, al menos consiguieron poner una placa en su honor justo al lado de la tumba de Newton... pero hablando de Newton"

:)

De: natxo
2013-10-31 22:08

gracias (y a ti también, Santi, por señalar este sitio)

De: Alb
2013-11-01 13:20

Muchas gracias por tu excelente articulo.

No hace falta que te discultes por la extensión del articulo. Estoy encantado de que escribas artículos largos. Es de agradecer que alguien vaya en contra la tendencia habitual de que los contenidos sean cada vez mas reducidos, cortos y fragmentados. Cuando lo habitual son los tweets de 140 caracteres, resulta un placer encontrar que alguien se explaye y profundice sobre un tema.

De: Pedro
2013-11-01 14:47

Alb, justo lo estaba hablando hace unos días con Geli. Las dos cosas que más me fastidian de las tendencias actuales son ésa y la regurgitación, de modo que cuando quieres saber más sobre algo los enlaces te llevan a lo mismo una y otra vez y no puedes salir de ahí...

Pero, aun así, no puedo evitar disculparme, imagino que por la sensación de que a muchos les resultará un ladrillo ;)

De: Noel_PI
2013-11-02 04:37

2 Apuntes.

La ouija fue inventada (o por lo menos patentada) 20 años despues de la muerte de Faraday, así que malamente pudo luchar contra ella (igual siendo espíritu y negandose a contestar XD).

La tumba de Faraday está en el cementerio West Highgate (la visita es guiada y hay que reservar), no confundir con el East, lo digo más que nada por si alguien se anima a ir que es preioso que no le pase como a mi.

De: Oscar Ferro
2013-11-03 04:02

Hermoso artículo, Pedro. Y de verdad, qué hombre este Faraday, qué intuición y buen sentido. Un día voy a tener que conseguirme una biografía de él.

De: Felix A. Ruiz
2014-05-19 20:26

Estupenda serie, Pedro. La he devorado con avidez y me he reafirmado en ser absoluto seguidor de la obra de Faraday.

De: Francis Edgardo Martínez
2015-04-08 20:44

Hola, estoy desesperado buscando una carta de Faraday donde se evidencia su pérdida de memoria, para efectos de un libro que estoy escribiendo; les agradezco mucho su ayuda.

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