Entrevista en el programa Hoy por Hoy Elche de la Cadena Ser el 12 de junio de 2015 con motivo de la charla “James Clerk Maxwell: El hombre que lo cambió todo” que, organizada por la Asociación para la Divulgación Científica de Elche (ADCElx), se impartirá en la Cafetería Tetería Adarve de Elche. Entrevista de Cristina Medina a Augusto Beléndez, que imparte la conferencia.
“En reconocimiento de sus contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin hilos”.
Karl Ferdinand Braun (1850-1918) nació el 6 de junio de 1850 en Fulda, Hesse-Kassel, en Alemania. Tras recibir educación primaria es escuelas locales, estudió en las Universidades de Marburgo y Berlín y en esta última se graduó en 1872. Fue profesor en las Universidades de Marburgo y desde 1880 de la de Estrasburgo (ciudad entonces perteneciente a Alemania tras la guerra franco-prusiana de 1870-1871). Desde 1883 fue profesor de física de al Universidad de Karlsruhe y a partir de 1885 de la de Tubinga, en la que uno de sus cometidos era la puesta en marcha de un nuevo Instituto de Física. Diez años más tarde, en 1885, regresó a Estrasburgo como director del Instituto de Física de su Universidad.
Sus primeras investigaciones estuvieron relacionadas con las oscilaciones de cuerdas y varillas elásticas. También realizó estudios termodinámicos, tales como los de la influencia de la presión sobre la solubilidad de los sólidos.
En cualquier caso, sus contribuciones más importantes las llevó a cabo en el campo de la electricidad. En particular, publicó varios trabajos sobre la ley de Ohm y el cálculo de la fuerza electromotriz. De hecho, como consecuencia de estas investigaciones inventó el que se conoce como electrómetro de Braun así como un oscilógrafo de rayos catódicos conocido como tubo de rayos catódicos, CRT, o tubo de Braun, que no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de 1940.
Tubo de rayos catódicos de Braun (hacia 1900).
Como resultado de sus investigaciones experimentales inventó el conocido como electrómetro de Braun y en 1897 un osciloscopio de rayos catódicos en el que el chorro de electrones del tubo se dirigía hacia una pantalla fluorescente por medio de campos magnéticos generados por corriente alterna. Al año siguiente, en 1898, empezó a ocuparse del tema de la telegrafía sin hilos intentando transmitir señales morse a través del agua utilizando corrientes de alta frecuencia. Ese mismo año Ferdinand Braun consiguió establecer una comunicación a lo largo de 800 metros. En 1900 Braun y sus colaboradores junto con varios inversores formaron una compañía denominada “Professor Braun Telegraph” que en adelante se conocería como Telebraun. A partir de este momento Braun empezó a ser competidor de la compañía británica constituida en 1897 en torno al ingeniero italiano Guglielmo Marconi. En 1901 la cooperación de la compañía de Braun con Siemens dio lugar a un nuevo consorcio conocido como Braun-Siemens. A pesar de ello la compañía Telebraun continuó sus actividades hasta 1913. En el año 1903 el Káiser Guillermo II de Alemania ordenó la fusión de las compañías Braun-Siemens y AEG-Slaby-Arco dando lugar a Telefunken. Braun siempre señaló que su patente de 1898 era muy similar a la posterior de Marconi de 1900.
Posteriormente introdujo el circuito cerrado de oscilación en la telegrafía sin hilos, inventando el rectificador de cristal, siendo uno de los primeros en enviar ondas eléctricas a lo largo de direcciones definidas. Como resultado en 1902 fue capaz de recibir mensajes por medio de antenas de haz inclinado. En 1901 se publicaron sus artículos sobre telegrafía sin hilos bajo el título título “Telegrafía sin hilos a través del agua y el aire”.
Tras el estallido en 1914 de la Primera Guerra Mundial, Braun fue llamado a Nueva York para asistir como testigo en un juicio relacionado con la reivindicación de una patente. Permaneció en Nueva York durante toda la contienda y debido a una enfermedad no pudo llevar a cabo más trabajos científicos. Tras la entrada de los Estados Unidos en la guerra en 1917 y debido a su nacionalidad alemana estuvo bajo arresto domiciliario, aunque podía moverse libremente por Brooklyn, Nueva York. No pudo regresar a Alemania pues falleció en Nueva York el 20 de abril 1918, antes de que finalizara la Primera Guerra Mundial.
Fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1909, el cual compartió precisamente con Guglielmo Marconi.
BIBLIOGRAFÍA
“Karl Ferdinand Braun – Biographical”. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 4 Jun. 2015.
Como señala Adolfo de Azcárraga, presidente de la RSEF, en su libro En torno a Albert Einstein, su ciencia y su tiempo, la teoría einsteniana contenía una predicción espectacular: la luz también poseía ‘peso’, es decir, debía ser atraída y desviada por los cuerpos celestes». Puesto que la equivalencia entre aceleración y gravedad se extiende a los fenómenos electromagnético y la luz es una onda electromagnética, los rayos luminosos deberían curvarse en presencia de un campo gravitatorio. Einstein ya se dio cuenta de que la única forma de verificar experimentalmente su predicción teórica era durante un eclipse total de Sol que permitiría fotografiar una estrella cercana al Sol, sin la presencia de la potente luz solar. Pues bien, el 29 de mayo de 1919 habría un eclipse de Sol, total desde algunos puntos de la superficie terrestre, lo que haría posible verificar esta curvatura de los rayos de luz.
El primero en darse cuenta que el eclipse del 29 de mayo de 1919 era una oportunidad única para verificar la teoría de Einstein fue Frank Dyson (1868-1939), astrónomo real británico y director del Royal Greenwich Observatory. El astrónomo británico Arthur Eddington (1882-1944), científico de prestigio, cuáquero devoto, pacifista convencido, director del Cambridge University Observatory y uno de los pocos que en aquellos años entendía la relatividad general de Einstein, publicó en marzo de 1919 en la revista The Observatory el artículo “The total eclipse of 1919 May 29 and the influence of gravitation on light”. En este artículo afirmaba que el eclipse de Sol del 29 de mayo de 1919 sería una oportunidad excepcional para estudiar la influencia del campo gravitatorio del Sol sobre un rayo luminoso proveniente de una estrella y así verificar la predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein publicado en noviembre de 1915. Según esta teoría los rayos luminosos rasantes a la corona solar deberían sufrir una desviación de 1.74 segundos de arco. Eddington también afirmaba que si se pudieran tomar fotografías del eclipse, éstas podrían compararse con las que ya se habían tomado con los telescopios de Greenwich y Oxford, que mostraban las mismas estrellas en sus posiciones reales, sin la posible distorsión debida al campo gravitatorio del Sol. En este artículo Eddington también señalaba que si la gravitación actúa sobre la luz, el momento lineal de un rayo luminoso cambiará gradualmente de dirección debido a la acción de la fuerza gravitatoria, del mismo modo que sucede con la trayectoria de un proyectil. Según la mecánica newtoniana la luz debería sufrir una desviación angular de 0.87 segundos de arco, es decir, la mitad de la desviación predicha por la relatividad general.
The Illustrated London News. 22 de noviembre de 1919.
Para intentar comprobar la desviación de los rayos de luz por un campo gravitatorio se llevaron a cabo dos expediciones científicas británicas que emulaban a las de Malaspina, Cook y La Pérouse del siglo XVIII, la expedición Challenger y la de Darwin a bordo del Beagle en el siglo XIX o a la expedición británica antártica –conocida como expedición Discovery– de principios del siglo XX en la que participaron figuras como Ernest Shackleton o el malogrado Robert Scott. Estas expediciones fueron organizadas por la Royal Astronomical Society.
Frank Dyson fue el responsable de organizar ambas expediciones y cada una de ellas se dirigió a un lugar próximo al Ecuador terrestre. El eclipse no era visible en Europa y aunque podía observarse como parcial desde la mayor parte de Sudamérica y África, sólo era total si se observaba desde una estrecha franja que desde el océano Pacífico, atravesaba Brasil, el océano Atlántico y el África Ecuatorial hasta el océano Índico. Una expedición encabezada por Charles Davidson, asistente de Dyson en el observatorio de Greenwich, puso rumbo a Sobral, en el estado de Ceará, en la costa noreste de Brasil, y otra encabezada por Arthur Eddington a Isla del Príncipe, entonces perteneciente a Portugal y que hoy forma parte de un pequeño país llamado Santo Tomé y Príncipe, en el Golfo de Guinea, y se estableció en una plantación de cacao en Roça Sundy. Ambas expediciones partieron en marzo de Gran Bretaña por lo que llegaron con tiempo de sobra a su destino para hacer todos los preparativos necesarios para una correcta observación del eclipse. Éste duró 6 minutos y 51 segundos, uno de los más largos del siglo XX. Durante el eclipse se tomaron un gran número de fotografías de estrellas alrededor de la corona del Sol (que normalmente no se verían a causa de su potente luz) y cuyo posterior estudio necesitó de varios meses. Eddington fue el responsable del análisis de los datos tomados en la Isla del Príncipe, mientras que Dyson lo fue de los de Sobral.
Frank Dyson (izquierda) y Arthur Eddington (derecha). Credito: AIP Emilio Segrè Visual Archives, W. F. Meggers Collection.
Según la teoría de la relatividad general los rayos de luz que pasan cerca del Sol deben desviarse ligeramente, porque la luz se curva debido al campo gravitatorio del Sol. Este efecto se puede observar experimentalmente sólo durante los eclipses, ya que de lo contrario el brillo del Sol oscurece las estrellas afectados. Se compararon las posiciones reales y aparentes de unas trece estrellas y la conclusión fue tajante: el análisis de las medidas obtenidas de la desviación de los rayos de luz confirmaba la influencia del campo gravitatorio sobre la luz, tal y como predecía la teoría de Einstein. Se había verificado una de las predicciones teóricas más espectaculares que se haya hecho jamás y además tan sólo cuatro años después de haberse realizado. El físico, matemático y divulgador científico estadounidense Joseph P. McEvoy en su libro Eclipse publicado en 1999 señala que “una nueva teoría del universo, la creación de un judio alemán que trabajaba en Berlín, fue confirmada por un cuáquero inglés en una pequeña isla africana”. Eddington consideró que la verificación experimental de la desviación de un rayo luminoso por el campo gravitatorio del Sol, que ya vislumbró a través de un primer análisis de sus placas fotográficas cuando todavía se encontraba en la Isla del Príncipe, había sido el mejor momento de su vida.
Negative de la fotografía del eclipse solar de 1919 tomado del informe de Eddington. Marcó las estrellas que utilizó en la comparación con marcas horizontales, que pueden verse dentro del círculo rojo.
Eddington, junto con Dyson y Davidson, publicó los resultados de las medidas tomadas en las islas Sobral y de Príncipe en enero de 1920 en un artículo titulado “A Determination of the Deflection of Light by the Sun’s Gravitational Field, from Observations Made at the Solar eclipse of May 29, 1919” –que habían enviado el 30 de octubre de 1919– y fueron la prueba concluyente que validaba la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. El 7 de noviembre de 1919 el periódico londinense The Times anunciaba a bombo y platillo: «Revolution in science/new theory of the universe/newtonian ideas overthrown» (Revolución en la ciencia/nueva teoría del universo/las ideas newtonianas derrocadas). Tres días después, el 10 de noviembre de 1919 el New York Times publicaba «Light All Askew in the Heavens/Men of Science More or Less Agog Over Results of Eclipse Observations/Einstein Theory Triumphs» (Luces colgando en el cielo/Hombres de ciencia más o menos excitados por los resultados de las observaciones del eclipse/La teoría de Einstein triunfa).
Pero del éxito de la expedición y de sus conclusiones no sólo se hicieron eco los periódicos británicos y estadounidenses. Casi en las antípodas de la Gran Bretaña, el periódico australiano Western Argus en su página 2 publicaba también el 20 de enero de 1920 «Revolution in science/new theory of the universe».
Las expediciones a Sobral e Isla del Príncipe así como los resultados de las medidas tomadas durante el eclipse total de Sol del 29 de mayo de 1919 habían traspasado las fronteras y no sólo de los países sino también entre los científicos y el gran público convirtiendo a Einstein en un personaje de alcance planetario y catapultándolo a la fama. Había nacido una estrella gracias a la determinación experimental de la desviación de la luz de otras estrellas.
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Un tweet que hace referencia al artículo “55th anniversary of the laser’s invention” publicado en el International Year of Light – Blog figura como tweet fijado desde el 27 de mayo en la cuenta oficial de Twitter (@IYL2015) del Comité Internacional del “Año International de la Luz y de las Tecnologías basadas en la Luz”.
Stephen Benton (1941-2003), uno de los pioneros de la holografía, señaló en más de una ocasión que “es la intersección de arte, ciencia y tecnología lo que hace la holografía tan interesante”. Lo cierto es que junto con innumerables aplicaciones científicas y tecnológicas en ámbitos muy diferentes, la holografía es uno de los pocos campos científicos que ha proporcionado un medio para el arte.
BENTON VISION 2003: Embossed hologram originated by Zebra Imaging and manufactured by Toppan Printing Co., to celebrate the life of Stephen A Benton, 1942-2003 (Johnattan Ross-Hologram collection).
La holografía permite producir imágenes tridimensionales y consta de dos etapas denominadas registro y reconstrucción. Los fundamentos físicos de la holografía se encuentran en la naturaleza ondulatoria de la luz: el fenómeno de las interferencias en la etapa de registro y el de la difracción en la reconstrucción. En la etapa de registro se almacena en un material de registro el diagrama interferencial de una onda proveniente de un objeto cuando éste es iluminado con la luz del láser con una onda de referencia proveniente del mismo láser. El medio de registro impresionado y procesado si fuera necesario, es lo que constituye el holograma, del griego “holos”, que significa “la totalidad”. En la etapa de reconstrucción se ilumina el holograma con un láser y se obtienen una imagen virtual y otra real del objeto. De esta forma, mirando a través del holograma veremos una imagen tridimensional del objeto.
Una diferencia fundamental con la fotografía es que ahora en vez de almacenar la imagen bidimensional del objeto formada por una lente o sistema de lentes, se almacena información suficiente para poder reconstruir la onda objeto misma. Puede decirse que la holografía permite “congelar” la onda procedente del objeto y posteriormente “ponerla otra vez en marcha”. Un holograma es ciertamente como una “ventana con memoria”. Como consecuencia, no se pierde el carácter tridimensional de los objetos. Se podría mover la cabeza un poco y mirar alrededor del objeto para poder ver detrás de él, de modo que los efectos de paralaje son evidentes.
La holografía fue inventada en 1947 por Dennis Gabor (1900-1979), un ingeniero húngaro afincado en Inglaterra, por la que recibió el Premio Nobel de Física en 1971. Sin embargo, la idea de Gabor no habría pasado de ser, como se dice en inglés, un “white elephant”, un “elefante blanco”, un objeto superfluo y sin utilidad, si no hubiera sido por la aparición de dos nuevos personajes en escena: Yuri Denisyuk (1927-2006) en la antigua Unión Soviética y, sobre todo, Emmett Leith (1927-2005) en los Estados Unidos.
Gracias al láser inventado en 1960 por Theodore Maiman (1927-2007) se dispuso de luz con la coherencia necesaria para el registro de hologramas de gran calidad y abrió la puerta a numerosas aplicaciones. Utilizando un láser Leith y Upatnieks realizaron en 1964 el primer holograma de un objeto tridimensional –un pequeño tren de juguete– con ayuda de una nueva técnica que ellos mismos habían inventado: el holograma fuera de eje. Combinando la luz del láser con la técnica fuera de eje habían abierto el mundo de la holografía al mundo real de los objetos tridimensionales.
Holograma del tren: primer holograma de un objeto tridimensional realizado por Leith y Upatnieks en 1964.
En las casi dos décadas transcurridas entre 1947 y 1964 la holografía era un collage construido desde distintas perspectivas. La visión excitante en 1964 del holograma tridimensional de Leith y Upatnieks reactivó de “forma explosiva” el interés por la holografía. Gracias a ese pequeño tren de juguete, cientos de investigadores empezaron a relacionar estos tres trabajos y en los años siguientes a la presentación del holograma del tren se publicaron más de mil artículos científicos sobre el registro de hologramas.
La primera exposición de holografía artística tuvo lugar en Michigan en 1968 y la segunda en Nueva York en 1970. En 1971 comenzó una escuela de holografía en San Francisco, en la que científicos, ingenieros y artistas podían aprender la nueva técnica. De este modo la holografía se convirtió en un ejemplo inusual de campo científico en el que participaron en su desarrollo grupos de personas de muy distinta procedencia.
El ya mencionado Stephen Benton, pieza clave en el desarrollo de la holografía moderna y no sólo por sus contribuciones científicas, sino que también destaca su faceta artística, señaló que “la creatividad no pertenece solamente al dominio del arte, existe en todas las áreas de nuestra existencia y uno de los aspectos más interesantes de la holografía es la relación simbiótica que se da entre las ciencias y las artes”.
En 1966 Leith y Upatnieks realizaron un holograma en colaboración con el fotógrafo y artista Fritz Goro (1901-1968) para la revista Life y en el año 1968 se publicó en la revista Leonardo el artículo “Holography: A New Scientific Technique of Possible Use to Artists” que señalaba la posibilidad de utilizar la holografía como una nueva forma de arte y enseguida algunos artistas se adentraron en la aventura holográfica. Una de las más importantes es la artista británica Margaret Benyon que empezó en la holografía ese año de 1968 y de la que algunos de sus hologramas pueden verse en la imagen. La holografía posee un innegable interés como una de las técnicas más revolucionarias de creación de imágenes tridimensionales y su capacidad de atracción-fascinación es enorme. Frente al espacio estático y constante de la pintura o la fotografía, el espacio holográfico implica el movimiento del espectador y una variación de la imagen en tanto en cuanto se producen ángulos de visión distintos en la percepción dinámica de la imagen holográfica.
Conjugal series – 1983 – Hologramas de Margaret Benyon.
El artista japonés Hiro Yamagata expuso entre 2004 y 2005 la obra titulada “Campo cuántico-X3” en el exterior del Museo Guggenheim de Bilbao. Se trataba de dos cubos cubiertos con paneles holográficos cuyo color cambiaba en función de la dirección y el ángulo en el que incidían los rayos de Sol así como dependiendo de la posición del observador.
Proyecto de instalación de Campo cuántico-X3 en el Museo Guggenheim de Bilbao de Hiro Yamagata (página Web del Museo Guggenheim).
La holografía también se utiliza en los museos para sustituir algunos objetos delicados y valiosos por hologramas de los mismos o para sustituir los objetos originales por hologramas en exposiciones itinerantes. Por ejemplo, en 1984 se realizaron en la Universidad de Alicante una serie de hologramas de reflexión sobre el tesoro de Villena y hologramas de este tipo se han utilizado en varios países para la conservación de obras de arte consideradas tesoros arqueológicos a través de un vasto programa de colaboración entre físicos y museólogos. La fidelidad en la reproducción de formas, colores y brillos es tan espectacular que es difícil decir si lo que se ve es el objeto detrás de una ventana de vidrio o una reproducción holográfica.
Hologramas del tesoro de Villena realizados en la Universidad de Alicante en 1984.
Todos sabemos quien es Salvador Dalí (1904-1989), artista surrealista y genio excéntrico que, por cierto apareció recreado en uno de los últimos capítulos de la serie de televisión “El ministerio del tiempo” cuando los protagonistas hacían su viaje temporal a la época dorada de la Residencia de Estudiantes de Madrid en la década de los veinte del siglo pasado. Pues bien, a lo mejor me equivoco, pero estoy casi seguro que una gran mayoría de no sabrá que Salvador Dalí también hizo una incursión en el mundo de la holografía. Entre 1971 y 1976 Salvador Dalí y el artista sudafricano Selwyn Lyssack colaboraron en la realización de siete hologramas titulados:
Para ello contaron con la ayuda de Conductron Engineers para producir hologramas con láseres pulsantes y con Multiplex Company para hacer esterogramas holográficos. El propio Dalí hizo una exposición en la Galería Knoedler de Nueva York en 1972 y otra en 1973 que incluía hologramas y a la que asistió el propio Gabor. En enero de 2014 la revista “SPIE Professional Magazine” publicó el artículo de Selwyn Lissack titulado “Dali in holographic space: A collaboration of art and science” en el que habla de su colaboración con Dalí.
Selwyn Lissack y Salvador Dalí.
Uno de los hologramas realizados en 1973 se titula “Brain of Alice Cooper”, y es un estereograma holográfico de Alice Cooper, cantante de hard rock y heavy metal nacido en 1948 y auténtico icono del rock.
Holograma “Brain of Alice Cooper” realizado en colaboración por Salvador Dalí y Selwyn Lissack en 1973.
Otro de los hologramas concebidos por Dalí en 1975 se titula “Melting clock”. Sin embargo, no fue realizado hasta 2003 por Selwyn Lyssack a partir del boceto original de Dalí. Pues bien, tanto el boceto de Dalí como el holograma fueron subastados el año pasado en Sotheby’s. Se estimaba vender el lote entre 100.000 y 150.000 dólares. Al final se vendió por 269.000 dólares.
“Melting clock”, holograma realizado en 2003 por Selwyn Lyssack a partir del boceto original de Dalí de 1975.
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