Conferencia 12
Siglo XIX
Época de oro de las matemáticas
Surgimiento de la espectroscopia y el inicio de
la era atómica
La Torre Eiffel
que
levanta unas
seis mil
trescientas toneladas de
hierro forjado en 18.000
piezas, a unos 300 m de
altura para la Exposición
Universal de París de
1889, acaso queda como
exponente de una nueva
monumentalidad
perteneciente a esta época
de esplendor del acero.
Hasta
hoy
sigue
dominando el cielo de
París.
Características que definen el avance de las matemáticas en el Siglo
XIX
-
Ampliación del contenido del objeto de las matemáticas,
fundamentalmente a las exigencias crecientes de las ciencias afines.
debido
-
En segundo lugar la necesidad de fundamentar las matemáticas en su conjunto,
produciéndose una revisión crítica de los conceptos primarios y afirmaciones.
- Ampliación considerable del campo de aplicaciones, condicionado por el aumento
de posibilidades del aparato del análisis matemático.
Álgebra Moderna.
Teoría General de Ecuaciones Algebraicas.
Teoría de Grupos.
Álgebra Lineal.
Análisis Matemático.
Teoría de Límites.
Teoría de Funciones.
Teoría de Número Real y Teoría de Conjuntos.
Teoría de las funciones de variable compleja.
Transformación de la geometría.
Teoría General de las Ecuaciones algebraicas:
Este fue el problema
fundamental del álgebra durante el siglo XIX, entendiéndose como la búsqueda de las
raíces de la ecuación con ayuda de operaciones racionales y la operación de la extracción de
la raíz. En este época se introdujeron una serie de conceptos, entre ellos el concepto de
grupo, que yacen en la base del álgebra moderna. Tengamos en cuenta los trabajos de K.F.
Gauss, N.H. Abel y E. Galois. Gauss hizo sus primeros descubrimientos en álgebra siendo
muy joven, advirtiendo ya en 1796 la relación entre la búsqueda de raíces de la ecuación xn1=0 y la división de la circunferencia en partes iguales. Tres años más tarde demostraba el
teorema fundamental del álgebra, dando en 1815, 1816 y 1849 tres nuevas demostraciones.
Otro de los notables descubrimientos algebraicos de comienzo de siglo es la demostración de
la irresolubilidad en radicales de las ecuaciones de quinto grado. Por este camino llevó P.
Ruffini sus investigaciones a finales del siglo XVIII, pero el primer éxito real lo obtuvo Abel
quien realizó investigaciones fundamentales en el campo de la teoría de funciones analíticas,
e investigó una serie de funciones especiales como las elípticas e hiperbólicas. Pero Abel no
pudo dar un criterio general de resolubilidad en radicales de las ecuaciones con coeficientes
numéricos. Sin embargo, la solución a este problema no se hizo esperar largamente y se
debe a Evaristo Galois. El objeto fundamental de sus investigaciones fue el determinar
cuando son resolubles mediante radicales las ecuaciones polinómicas.El aparato algebraico
introducido tuvo, sin embargo, una significación que salía de los marcos del problema
indicado. Su idea del estudio de la estructura de los campos algebraicos y la comparación
con ellos de la estructura de los grupos de un número finito de sustituciones, fue la base
fructífera del álgebra moderna. la teoría actual de Galois, se ha convertido en una
disciplina matemática compleja y ramificada, que incluye un amplio material sobre las
relaciones entre las propiedades de las ecuaciones, los números algebraicos y los grupos.
Las particularidades del nuevo periodo se
manifiestan desde el comienzo del siglo.
En álgebra hay que tener en cuenta los
trabajos de Abel y Galois sobre la
resolución de ecuaciones algebraicas en
radicales.
Évariste Galois (1811 – 1832)
Ellos promovieron a un primer lugar en
el álgebra una serie de conceptos
generales muy abstractos, entre los
cuales merece el primer lugar el
concepto de grupo.
Abel, Niels Henrik (1802 1829)
Teoría de Grupos: Galois y Ruffini introdujeron de
forma independiente el concepto de grupo. En la
primera mitad del siglo XIX, los resultados de la teoría
de grupo jugaron un papel auxiliar, especialmente en
la teoría de las ecuaciones algebraicas, formándose,
predominantemente, la teoría de los grupos finitos.
Posteriormente, ya en los años 50, en trabajos de Cayley y
otros, comenzaron a aparecer definiciones abstractas más
generales de grupo.
Paolo RUFFINI (1765
- 1822)
En el año 1870 de C. Jordan, hizo un resumen de los
resultados de la teoría de grupos finitos en su
aplicación a la teoría de números, teoría de funciones
y geometría algebraica. El trabajo de Jordan incidió
de manera sustancial en la introducción de la teoría de
Galois en la corriente del pensamiento mayoritario.
Camille Jordan (1838 1922)
Sophus Lie (1842 1899)
A finales de siglo, aparecieron las primeras
aplicaciones de la teoría de grupo,
resolviéndose, por ejemplo, el problema de la
clasificación de todas las redes cristalinas
espaciales gracias a los trabajos de E.S
Fiedorov . Los grupos discretos finitos, a los
que pertenecen los grupos de Fiedorov,
obtuvieron extensión en la teoría de los
espacios multidimensionales en relación con la
teoría de los poliedros regulares en éstos.
Posteriormente se planteó la investigación de
los grupos infinitos, tanto discretos como
continuos y también sobre la creación de un
aparato de cálculo adaptado a las necesidades
de la teoría de grupo. los logros
fundamentales
sobre
estas
cuestiones
pertenecen a los discípulos de C. Jordan, F.
Klein y S. Lie.
En la confluencia de los siglos XIX y XX la teoría de grupos se ramificó desmesuradamente,
formando el núcleo del álgebra actual. Ella se compone de una serie de teorías altamente
desarrolladas: los grupos finitos, los grupos discretos infinitos, los grupos continuos, entre
ellos los grupos de Lie.
Los métodos teóricos de grupos penetraron en una serie de
disciplinas matemáticas y sus aplicaciones. Los
descubrimientos de De Broglie, Schrödinger, Dirac y otros,
en la mecánica cuántica y en la teoría de la estructura de la
materia mostraron que la física moderna debe apoyarse en
la teoría de los grupos continuos, en particular en la teoría
de la representación de grupos por operadores lineales, la
teoría de los caracteres y otras elaboradas por Cartan, H.
Weyl y otros científicos.
Erwin Rudolf Josef Alexander
Schrödinger
Paul Dirac
Transformación de la Geometría: La geometría hacia
Jean Victor Poncelet
1788 - 1867
comienzos del siglo XIX representaba ya un amplio complejo
de disciplinas surgidas del análisis y generalizaciones de los
datos sobre las formas espaciales de los cuerpos. Junto a las
partes elementales, se incluyeron en la geometría casi todas
aquellas partes que la conforman actualmente. La geometría
analítica realizó un gran camino de desarrollo y determinó su
lugar como parte de la geometría que estudia las figuras y
transformaciones dadas por ecuaciones algebraicas con ayuda
del método de coordenadas utilizando los métodos del álgebra.
La geometría diferencial se caracterizó por la utilización de los
conceptos y métodos del cálculo diferencial, lo que conllevó
relaciones estables con el análisis matemático y con numerosos
problemas aplicados. Una de las características principales de
la geometría que se desarrolló durante la segunda mitad del
siglo XIX, fue el entusiasmo con que los matemáticos
estudiaron una gran variedad de transformaciones. De ellas,
las que se hicieron más populares fueron las que constituyen el
grupo de transformaciones que definen la denominada
geometría proyectiva. Los métodos aparentemente detenidos
en su desarrollo desde la época de Desargues y Pascal, de
estudio de las propiedades de las figuras invariantes respecto a
la proyección, se conformaron en los años 20 del siglo XIX en
una nueva rama de la geometría: la geometría proyectiva,
merced sobre todo a los trabajos de J. Poncelet.
Nikolai Ivanovich
Lobachevski (1792 1856)
János Bolyai , 1811
Carl Friedrich Gauss
(1777 – 1855)
El descubrimiento en los años 20-30 por Lobachevski y también por
J. Bolyai y Gauss de los hechos fundamentales de la geometría
hiperbólica no euclideana y en los años 60-70 la búsqueda de sus
interpretaciones, provocaron en el sistema de ciencias geométricas
transformaciones de carácter revolucionario
Bernard Bolzano (1781
1848)
Teoría de Funciones: En la primera mitad de siglo se realizó
una investigación profunda de los fundamentos del análisis
matemático, utilizando los métodos y resultados de la teoría
de conjuntos y la teoría de funciones de variable real.
Los méritos principales en este rama, corresponden a
Bernard Bolzano, aunque sus resultados fundamentales
vieran la luz después de su muerte. ya en 1817, Bolzano
formuló y demostró el teorema de que si un conjunto de
números reales está acotado entonces tiene extremo,
adelantándose
en
cuarenta
años
a
Weierstrass.
Igualmente se adelantó a Cauchy en el estudio del criterio de
convergencia de sucesiones y dio una definición rigurosa de
continuidad de funciones. Estudió profundamente las
propiedades de las funciones continuas y demostró en
relación con éstas una serie de notables teoremas, destacando
el denominado teorema de Bolzano: una función continua
toma todos los valores comprendidos entre su máximo y su
mínimo.
También amplió la clase de curvas continuas, aplicando el
método de acumulación de singularidades y obtuvo, entre
otras funciones originales, la función que no tiene derivada
en ningún punto y conocida actualmente como función de
Bolzano. En otra de sus obras "Paradoja del Infinito"
encontramos las bases de la posterior teoría de conjuntos.
Teoría de Límites: Uno de los lugares centrales del análisis lo
ocupa el concepto de límite. Sobre él se apoya todo el aparato de
las demostraciones infinitesimales. los matemáticos del siglo
XVIII probaron un conjunto de procedimientos para
fundamentar el análisis infinitesimal, pero la insatisfactorio de
casi todos estos métodos se hizo rápidamente evidente. A finales
del siglo XVIII y principios del XIX era más que evidente la
necesidad de costrucción de la teoría de límites como base del
análisis matemático y una reconstrucción radical de este último.
Este proceso de reconstrucción se reveló claramente en los años
veinte de este siglo, sobre todo en los trabajos de Agustín-Luis
Cauchy y en sus famosas conferencias, las cuales fueron
publicadas en tres libros:
Augustín Louis Cauchy
(1789 – 1857)
"Curso de análisis" (1821); "Resumen de conferencias sobre el cálculo de infinitesimales"
(1823) y "Conferencias sobre aplicaciones del análisis a la geometría" (dos tomos
1826,1828). Estos libros tienen una importancia especial, porque en ellos por primera vez, el
análisis matemático se construye sucesivamente sobre la teoría de límites. El primero de los
libros está dedicado al estudio de las funciones elementales, tanto de variable real como
compleja, incluyendo el estudio de las series infinitas. Asimismo se introduce por primera
vez, una magnitud infinitesimal como una variable cuyo límite es igual a cero. Expuso
también la cuestión de la convergencia de las series, así como sus criterios de convergencia.
En el segundo de los libros se expone el cálculo diferencial e integral de función de variable
real, destacando la aparición de una demostración analítica de existencia de integral
definida de una función continua.
Georg Cantor
(1845 – 1918)
Julius Wilhelm
Karl Theodor Wilhelm
Richard Dedekind
Weierstrass
(1831 – 1916)
(1815 – 1897)
Teorías de Número Real y Teoría de Conjuntos: En el año 1872 surgieron una serie de trabajos, escritos
por G. Cantor, R. Dedekind, K. Weierstrass, E. Heine y Ch. Meray cuyo único objetivo era el de dotar
de una teoría rigurosa al número real, problema éste considerado vital para una correcta
fundamentación del análisis. Así Dedekind definió el número real como una cortadura en el conjunto
de los números racionales, dando al conjunto de los números reales una interpretación geométrica en
forma de línea recta. Cantor, por su parte, identificó al número real con una sucesión convergente de
números racionales. La creación de la teoría de conjuntos infinitos y los números transfinitos pertenece
también a G. Cantor. Él demostró la no equivalencia de los conjuntos de números racionales y reales.
Durante los años 1879 a 1884 elaboró de forma sistemática la teoría de conjuntos, introduciendo el
concepto de potencia de un conjunto, el concepto de punto límite, de conjunto derivado..
La teoría general de las potencias de conjuntos, las transformaciones y operaciones sobre conjuntos y
las propiedades de los conjuntos ordenados constituyeron fundamentalmente la teoría abstracta de
conjuntos. Las cuestiones de fundamentación de la teoría de conjuntos, junto con la investigación de
los límites de su aplicación se convirtieron durante el siglo XX en una ciencia especial, la "lógica
matemática", la cual forma una parte importante de los fundamentos de las matemáticas modernas.
Georg Friedrich Bernhard
Riemann (1826 1866)
Teoría de las funciones de Variable Compleja:
Durante los años 40 quedó superado el
aislamiento de las ideas sobre funciones de
variable compleja, merced sobre todo a los
trabajos de B. Rieman (1826-1866) en los cuales
aparecían amplias analogías que vinculaban esta
teoría con otros campos de las matemáticas.
Los resultados fundamentales de Rieman
aparecen en sus obras "Fundamentos de la teoría
general de funciones de variable compleja"
(1851) y en "Teoría de las funciones de Abel"
(1857). Entre los problemas analizados por
Rieman citaremos el de en qué medida las
funciones analíticas se determinan por sus
condiciones en la frontera. Otro punto de
desarrollo fue la interpretación geométrica de los
números complejos y de las funciones de variable
compleja, desarrollando las denominadas
"superficies de Rieman". también investigó
diversas clases de funciones que satisfacían
ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes
algebraicos. Partiendo de las ideas de Rieman
surgieron gran cantidad de trabajos cuyos
autores elaboraron diferentes aspectos de la
teoría de funciones de variable compleja
Calculo de variables complejas: Durante los siglos XVII y XVIII se establecieron, ya de una
forma significativa, un conjunto de importantes aplicaciones de los números complejos en diversas
ramas de la ciencia. El siglo XIX, se caracterizó por la introducción de definiciones precisadas de los
conceptos fundamentales. Ante todo se trató del surgimiento de las interpretaciones geométricas del
concepto de número complejo. Un tratamiento teórico lo suficientemente general de la cuestión surgió
inicialmente, en los trabajos de Gauss y después en los de Cauchy. En 1831 Gauss publicó un trabajo
sobre la teoría de los residuos bicuadráticos donde expuso la fundamentación teórica y la
interpretación geométrica de los números complejos, dándoles por primera vez la denominación que se
ha conservado hasta nuestros días. Laplace acudió a la interpretación en variable compleja,
desarrollando el método de resolución de ecuaciones lineales en diferencias y diferenciales, conocido
bajo la denominación de transformada de Laplace. Ésta y otras transformadas similares, permitieron
resolver de forma efectiva muchos problemas de electrotecnia, hidrodinámica, mecánica y
conductividad térmica entre otros. Fue precisamente esta presión de los problemas prácticos, lo que
llevó a la necesidad de elaborar una teoría de funciones de variable compleja y a estudiar sus relaciones
con las demás partes del análisis infinitesimal. El cumplimiento de esta tarea fue realizado
fundamentalmente por Cauchy. Otra dirección en el desarrollo de la teoría de funciones de
variable compleja, denominada analítica se formó en los trabajos de Weierstrass (18151897), quien elaboró un sistema de fundamentación lógica apoyándose en la rigurosa teoría
de los números reales, como un medio en el cual funcionan todos los conceptos y métodos
fundamentales. En este época, la mayoría de las investigaciones sobre el tema, se
realizaban en el plano de desarrollo de una de las tres direcciones: La teoría de las
funciones diferenciales de Cauchy, las ideas geométricas y físicas de Rieman y la
dirección analítica de Weierstrass. Fue a finales de siglo y a comienzos del siglo XX
cuando se unificaron conceptos, creando una concepción única general de la teoría
de funciones de variable compleja.
Josiah Willard Gibbs (1839 –
1910)
Al estadounidense Josiah Willard Gibbs
(1839 – 1910) corresponde el mérito
de ser reclamado como matemático por
sus aportaciones al análisis vectorial,
físico por su interpretación estadística
de los fenómenos termodinámicos y
químico por considerarse el primero en
integrar
las
funciones
termodinámicas
al análisis de la
espontaneidad
de
los
procesos
químicos.
Nació y murió en su Connecticut y
publicó en lo que hoy llamaríamos una
revista de poca visibilidad. Por esta
razón, sus trabajos sólo fueron
conocidos en la Europa, centro de las
Ciencias en la época, una década más
tarde.
Thomas Young (1773 - 1829
La óptica, la astronomía y el nacimiento de
dos nuevas técnicasEl primer tercio del siglo
XIX fue testigo de una revolución en el
campo de la óptica. No había transcurrido
aún un siglo de la publicación de Opticks
cuando el médico y físico inglés Thomas
Young (1773 - 1829) casi con el nacimiento
del siglo desafiaba la teoría corpuscular de
la luz desarrollada por Newton. La teoría de
Young sobre la necesidad de aceptar la
naturaleza ondulatoria de la luz para
explicar el fenómeno de interferencia, a
pesar de la relevante posición que ocupó
desde 1802 hasta su muerte como secretario
externo de la Royal Society, fue acogida con
una buena carga de escepticismo por la
ciencia británica. A una década de los
trabajos de Young, el físico francés
Augustine Jean Fresnel (1788 - 1827)
formaliza matemáticamente con gran
rigor las leyes que rigen los fenómenos de
interferencia y difracción de la luz.
William Herschel (1738-1822)
Desde el inicio del siglo se suceden
los
descubrimientos
que
demuestran
la
existencia
de
regiones del espectro de
radiación solar invisible para el ojo
humano. En 1800 el astrónomo
británico de origen alemán
William
Herschel
(17381822)
determina
experimentalmente la temperatura
asociada a cada color del espectro
solar y descubre que justamente
por encima del rojo en la región del
espectro
visible
existe
una
radiación que tenía más alta
temperatura, que puede ser
medida y sentida pero no ser vista:
la región infrarroja.
Agustin-Jean Fresnel
En 1818 Agustin-Jean Fresnel presentó en
la Academia de Ciencias de París un
informe con un tratamiento matemático
riguroso de los fenómenos de interferencia
y difracción sobre la base de la teoría
ondulatoria propuesta por Young que le
merecieron el premio de la Academia del
año siguiente.
Anteriormente, en
1811 junto con el físico François Arago
(1786-1853) habían establecido las bases
de las leyes de la interferencia de la luz
polarizada. Fresnel había mostrado un
lento aprendizaje durante la niñez y aún
con ocho años no había aprendido a leer.
Luego fue egresado de las instituciones de
la ingeniería francesa, la Escuela
Politécnica y la Escuela de Puentes y
Caminos. Murió con sólo 39 años, víctima
de la tuberculosis, cuando aún muchos de
sus trabajos no habían sido publicados
Entre 1812 y 1814 el óptico y físico alemán
Joseph
von
Fraunhofer
(1787-1826)
redescubre las líneas oscuras del espectro
solar, e identifica una gran número de las 500
líneas que podía observar con el
espectroscopio de red, inventado por él, que
más tarde sería desarrollado para su
aplicación en la espectroscopia ultravioleta y
de rayos X. Las líneas de Franhoufer serían
utilizadas eventualmente para descubrir la
composición química de la atmósfera solar.
En 1821 inventa la red de difracción
construida con 260 alambres dispuestos
juntos paralelamente. Pertenece a la extirpe
de talentos desaparecidos prematuramente,
víctima de la tuberculosis, con lo cual la
ciencia perdía ulteriores realizaciones.
Joseph von Fraunhofer (1787-1826)
Giovanni Baptiste Amici (1786 –
1863).
Muchas
de
las
innovaciones
desarrolladas en el siglo XIX a la técnica
de la microscopía se deben al egresado de
ingeniería de la Universidad de Bolonia,
y luego profesor de Matemáticas de la
Universidad de Modena, Giovanni
Baptiste Amici (1786 – 1863). En 1827
Amici inventó el primer sistema de lentes
para un microscopio acromático y en
1840 introduce la técnica de inmersión en
aceite que minimiza las aberraciones
ópticas, y luego en 1855 desarrolla el
objetivo de inmersión en agua. Su interés
investigativo abarcó no solo el universo
microscópico sino también el espacio
sideral. Un cráter en el lado oscuro de la
Luna perpetúa su memoria.
La teoría ondulatoria sobre la imagen microscópica fue
formulada en 1872 por el físico-matemático alemán Ernest Abbe
(1840 - 1905). Abbe y el fabricante de material óptico de Jena,
Carl Zeiss (1816 - 1888) inventaron un nuevo aparato para la
iluminación del microscopio. De acuerdo con las deducciones de
Abbe, Zeiss comenzó a fabricar 17 nuevos objetivos de
microscopios que pronto se ganaron una reputación universal
por la excelente calidad de las imágenes obtenidas.
Ernest Abbe (1840 1905).
Como resultado de las investigaciones de Zeiss con el químico
Otto Schott (1851-1935) sobre las formulaciones de nuevos
vidrios de grado óptico introdujeron en 1886 un nuevo tipo de
lente objetivo el apochromat.
Los objetivos de
Apochromat eliminaron la aberración cromática y llevaron el
poder de resolución del microscopio al límite que disfruta hoy.
Conforme Abbe había calculado, ningún refinamiento del
vidrio o del cálculo teórico sobre la forma de la lente podría
superar el límite de resolución para luz visible que está sobre la
media micra.
Carl Zeiss (1816 - 1888)
Christian Johan Doppler (1803 – 1853
El efecto que se produce cuando una fuente
en movimiento emite ondas fue descubierto
y explicado por primera vez en 1842,
durante las sesiones de un congreso de
ciencias naturales celebrado en Praga por
el profesor del Instituto Técnico de esta
ciudad, el matemático austriaco Christian
Johan Doppler (1803 – 1853). Este efecto
consiste en que un observador situado
delante de la fuente registrará la frecuencia
de las ondas mayor que la realmente
emitida, mientras que un observador
situado detrás de la fuente reconocerá una
menor frecuencia. Más tarde, el fenómeno
pasaría a la historia como “el efecto
Doppler”. La demostración de que el efecto
Doppler también era observado en la luz
emitida por los astros que se acercaban o
alejaban de nuestro planeta nunca fue
demostrado antes de su muerte, provocada
por la tuberculosis que padeció.
La expansión del conocimiento cósmico estuvo relacionada con el
perfeccionamiento de las lentes telescópicas, el estudio de las
perturbaciones de las trayectorias de diferentes astros a partir de
la mecánica celeste newtoniana, y sobre todo con el análisis
espectral de la radiación procedente de los astros.
William Herschel
Ya a comienzos del siglo XIX, el astrónomo británico, de origen
alemán, William Herschel había descubierto las estrellas dobles.
En sus sistemáticas observaciones de la bóveda celeste pudo
apreciar que muy frecuentemente se encuentran dos estrellas
brillantes muy cercanas una de la otra. Como no podía
determinar si se trataba de un alineamiento casual o de un par
físico, Herschel derivó de consideraciones estadísticas que el
número de binomios ópticos observados era mucho mayor que el
pronosticado por formación aleatoria. Concluyó que las estrellas
constituyen pares físicos. Posteriormente logró detectar en
algunos casos movimientos de una estrella en torno a la otra, lo
que confirmó su afirmación inicial. Las investigaciones
posteriores demostraron que la mayoría de las estrellas que se
ven en el cielo son dobles o incluso múltiples. La espectroscopia
permitía descubrir la existencia de estrellas dobles aún cuando se
encontraran muy próximas y su movimiento orbital fue
determinado por los diferentes efectos Doopler mostrados en sus
espectros.
Urbain-Jean-Joseph Le Verrier
El asistente del laboratorio de Gay-Lussac y aspirante
al puesto de profesor de Química de l'École
polytechnique de París, Urbain-Jean-Joseph Le
Verrier aceptó en 1837 la plaza de profesor de
astronomía y geodesia y se consagró a la Mecánica
Celeste. Por entonces el director del Observatorio
Imperial de París Dominique F. J. Arago le sugirió
estudiar las anomalías observadas en la órbita de
Urano. En 1846 publica los elementos de la órbita de
un planeta hipotético. Había descubierto con la
fortaleza de los cálculos un nuevo planeta cuya
existencia sería anunciada. meses más tarde desde el
Observatorio
Imperial
de
Berlín
por
el astrónomo Johann Gottfried Galle (1812 1910). Existen los testimonios que demuestran que en
septiembre de 1845 el astrónomo inglés John Couch
Adams (1819 - 1891) le transmitió al entonces director
del Observatorio de Cambridge, James Challis (18031882), el resultado de sus cálculos sobre la posición
precisa de un nuevo planeta más lejano que Urano,
pero inexplicablemente, una información tan valiosa
no recibió la atención merecida y Adams, de acuerdo
con su carácter, no reclamó el necesario examen de su
solicitud.
Desde el Observatorio de Königsberg que
dirigió desde los 29 años hasta su muerte, el
matemático y astrónomo alemán Friedrich
Wilhelm Bessel (1784-1846) emprendió en
1838 la tarea de determinar el paralaje de la
estrella 61 Cygni, perteneciente a la
importante constelación del hemisferio norte
llamada Cisne (Cignus), y al resolverla calculó
con exactitud por primera vez la distancia de
una estrella a la Tierra en 10,3 años-luz. Sus
“Observaciones
astronómicas”
fueron
publicadas en 1842. Un año antes había
anunciado que Sirio, la estrella más brillante
del firmamento, tenía una estrella compañera,
lo que se confirmó diez años mas tarde, al
calcularse la órbita de Sirio B. Esta estrella
fue observada en 1862 por el fabricante
estadounidense de potentes telescopios Alvan
Graham Clark (1804 – 1887), después se
Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846)
comprobó que era una enana blanca.
Gustav Kirchhoff y su compatriota el
químico R. Bunsen
El descubrimiento de la espectroscopia fue el
resultado del estudio de la interacción entre
la radiación visible y la sustancia abordado
hacia mediados de siglo por el
físico
alemán Gustav Kirchhoff (1824 - 1887) y el
químico Robert Bunsen (1811-1899). Según
sus resultados, cada elemento cuando se
calienta hasta el estado incandescente emite
una luz de color característico que separada
en sus componentes origina un patrón único.
Esto hizo posible el nacimiento del análisis
espectroscópico
para
identificar
la
composición química de las sustancias. Pero
más lejos aún llegaron con el descubrimiento
de que los gases de los elementos absorbían
luz de longitudes de onda específicas. Esto
significó el descubrimiento de un método
para identificar la composición química de
remotos astros en el firmamento estelar.
Pierre Jules César Janssen
(1824 – 1907)
En 1862, fascinado por los trabajos
espectroscópicos de Kirchoff y Bunsen, el
astrónomo francés Pierre Jules César
Janssen (1824 – 1907) inició sus estudios del
espectro solar. Después de sus observaciones
del eclipse solar de 1868 en la India Janssen
sugirió que algunas de las líneas espectrales
observadas por encima del extremo del sol
eran debidas a un elemento químico hasta
entonces desconocido. Al año siguiente,
trabajando en colaboración con el astrónomo
inglés J. Norman Lockyer (1836 –
1920)
descubrieron una línea espectral
cromosférica de un elemento desconocido al
cual llamaron Helio. Más de un cuarto de
siglo después en 1895 el químico inglés
William Ramsay descubrió al Helio en el
laboratorio.
Uno de los pioneros en combinar la espectroscopia con la fotografía
fue el profesor de física de la Universidad de Upsala, Anders Jonas
Angstrom (1814 – 1874). En 1862, descubre al hidrógeno en la
atmósfera solar mediante el análisis de su espectro. Angstrom fue el
primero en analizar el espectro de la aurora boreal, en 1867. Después,
en el año 1868, publicó un mapa espectrográfico del sol: "Recherches
sur le spectre solaire", que incluye medidas detalladas de más de 1000
líneas espectrales. Para expresar las longitudes de onda propuso como
unidad de medida la diezmillonésima parte de un milímetro que en su
homenaje se llama Ángstrom. A pesar de no ser reconocida por el
sistema internacional de unidades el Ángstrom (símbolo Å) se utiliza
en las medidas atómicas y para las longitudes de onda de la radiación
electromagnética.
Anders Jonas Angstrom
(1814 – 1874).
El empleo de la espectroscopia combinado con el método que ideó para
fotografiar los espectros, condujo al astrónomo británico William Huggins
(1824 — 1910) y su esposa Margaret Lindsay (1848 – 1915) a relevantes
descubrimientos. En 1864 logra la primera evidencia que permite distinguir
entre nebulosas y galaxias. Huggins descubre que algunos sistemas tienen
espectros típicos de gases (como la nebulosa de Orión), mientras otros
tienen espectros característicos de las estrellas (galaxia gigante de
Andrómeda). Por otra parte los espectros estelares de Huggins demuestran
la unidad material del universo al evidenciar que las sustancias que
componen las estrellas se encuentran también en la Tierra.
William Huggins
(1824 — 1910)
Jean Bernard Leon Foucault (1819 - 1868)
Un problema que desborda la
imaginación del hombre fue
dilucidado por la investigación
científica justamente en la
mitad del siglo XIX. El físico
francés Jean Bernard Leon
Foucault (1819 - 1868) registró
la velocidad de la luz en
298 000 km por segundo
usando el método del espejo
rotatorio. Un año más tarde
descubrió que la velocidad de
la luz depende del medio de
propagación al encontrar
diferencias en el agua y en el
aire.
El físico belga Joseph Antoine Plateau (1801 -1883) invento en
1832 un dispositivo precursor del cine. El disco mágico de
Plateau era capaz de rodar las imágenes a una velocidad
superior a 10 cuadros por segundo, condición necesaria para
dar la impresión de animación de las imágenes según su
estimación del tiempo de conservación de la imagen en la
retina, aproximadamente una décima de segundo. La pasión
de Plateau por sus experimentos le hicieron perder la vista y
de esta forma trágica no puede contribuir a la ulterior
invención del cine.
Sesenta y tres años después de la invención del disco
mágico de Plateau los hermanos Lumière, Louis (18641948) y Auguste (1862-1954), patentaron el
cinematógrafo, un dispositivo que funcionaba como
cámara de cine, proyector e impresor de copias. Se
cumplía en este ingenio el principio establecido por
Plateau: una manivela se ocupaba del arrastre
intermitente de la película a una velocidad de 16
imágenes por segundo. Casi al finalizar el 1895, un 28
de diciembre, se estrenaba en París las primeras
películas rodadas cada una con un minuto de duración.
La época del séptimo arte había nacido y con él una
nueva industria generalmente dominada por las leyes del
mercado.
Antecedentes
atómico
de
un
nuevo
paradigma
En los últimos 25 años del siglo se producen
los antecedentes inmediatos para un
cambio de paradigma en la concepción del
átomo y la consiguiente necesidad de la
elaboración de un modelo atómico:
·
En 1879, William Crookes (1832 –
1919) investigando el paso de la
electricidad a través de un gas enrarecido
en un tubo de descarga, pudo descubrir la
emisión de un haz de rayos que se
propagan en trayectoria rectilínea, a los
que llamó rayos catódicos.
Johannes Rydberg
(1854-1919)
Johaann Jakob Balmer (1825 –
1898), al estudiar el espectro de
emisión
del
Hidrógeno,
establece en 1885 que sus líneas
espectrales se pueden agrupar
en series cada una de las cuales
converge a una frecuencia dada.
Más tarde, Rydberg (1854 –
1919) obtiene la ecuación
empírica para calcular la
longitud de onda de la luz
correspondiente a cada línea
espectral en la serie de Balmer.
Dos años después de que en 1893 el mundo
conociera
asombrado el espectáculo de la
iluminación eléctrica en la Exposición Mundial de
Chicago, los resultados de la experimentación con
el paso de la electricidad a través de un gas
enrarecido en un tubo de descarga estremecerían
las concepciones físicas de la época. Jean Perrin
(1870 – 1942), en 1895, al estudiar el
comportamiento de los rayos catódicos en el tubo
de Crookes, cuando se exponen a la acción de un
campo magnético, demuestra que constituyen
partículas cargadas negativamente. Este propio año
de 1895 nos trae el reporte de Roentgen acerca de
una nueva radiación observada en el tubo de
descarga de Crookes, emitida esta vez por el
anticátodo a la cual llamó, ante la polémica surgida
acerca de su naturaleza corpuscular u ondulatoria,
rayos X.
El 8 de noviembre de 1895, el físico alemán Wilhelm
Conrad Roentgen (1845 – 1923) descubre unos
extraños rayos que exhiben un alto poder de
penetración. Ante el desconocimiento de su
naturaleza, los llama rayos X, como en álgebra se
designa a la incógnita. En diciembre él los había
usado para tomar fotos de los huesos humanos, y al
año era bien comprendido su extraordinario valor
práctico. La rápida difusión de los rayos X a través
del mundo, demostró la forma en que científicos,
ingenieros, e inventores podrían convertir
descubrimientos fundamentales en revolucionarias
tecnologías en el entrante siglo XX.
Wilhelm Conrad Roentgen
(1845 – 1923)
En 1898, a dos años del descubrimiento
de la radiación de Becquerel, Marie
Sklodowska (1867 – 1934) y Pierre Curie
(1859 – 1906), al analizar ciertos
minerales uránicos descubrieron un metal
vecino del Bismuto en la Tabla Periódica
al cual llamaron, en honor al país natal de
Marie, Polonio. Poco después obtuvieron
señales de la existencia de otro elemento
de elevada radiactividad, similar al Bario,
para el cual propusieron el nombre de
Radio (del griego radius que significa
rayo). En 1899, en carrera con el término
del siglo, uno de los asistentes
de
los Curie, A. Debierne (1875 – 1949)
descubrió otro elemento radiactivo: el
Actinio.
Madame Curie tiene un record difícil de
igualar, compartió en 1903 el premio
Nobel en Física y fue laureada luego en
1911 con el Nobel de Química.
Antoine H. Becquerel (1852 – 1908),
Un año después del descubrimiento de
Roentgen, Antoine H. Becquerel (1852 –
1908), físico por herencia,
descubre
casualmente que ciertas sales de uranio
emiten una radiación invisible. En 1898, a
dos años del descubrimiento de la radiación
de Becquerel, Marie Sklodowska (1867 –
1934) y Pierre Curie (1859 – 1906), al
analizar
ciertos
minerales
uránicos
descubrieron un metal vecino del Bismuto
en la Tabla Periódica al cual llamaron, en
honor al país natal de Marie, Polonio. Otros
dos radioelementos serían descubiertos en el
laboratorio de los Curie antes del fin de
siglo: el radio y el actinio. A los elementos de
núcleos inestables “los transuránicos” le
correspondería jugar un papel sin
precedentes en la historia del hombre: el
dominio de la llamada energía nuclear.
Al determinar experimentalmente la relación
carga –masa de los rayos catódicos, Sir Joseph
John Thomson, (1856 - 1940) demuestra
inequívocamente que se tratan de partículas
subatómicas
y
por
consiguiente
es
universalmente reconocido como el científico
que descubre e identifica el electrón. Sucesor de
Maxwell en la dirección
del Laboratorio
Cavendish en Cambridge, Thomson recibe el
Premio Nóbel de Física en 1906, y archiva el
merito de que siete de sus investigadores
asistentes, incluyendo a su hijo George
merecieron igualmente este galardón.
Sir Joseph John Thomson, (1856 1940)
Estos hechos experimentales reclamaban la
construcción de un modelo atómico. Tales
modelos aparecieron ya en el siglo XX dando
así lugar al nacimiento de la Física Atómica y a
la Física Nuclear y al dominio por el hombre de
inusitadas fuentes de energía.
El físico alemán Karl F. Braun
(1850 – 1918) es célebre por
inaugurar el estudio de la
conductividad de los cristales de
sulfuros metálicos que más tarde
se convertirían en los detectores
de cristal, y en 1897 inventar el
tubo de rayos catódicos o tubo de
Braun que ha sido empleado en
los receptores de televisión, los
oscilógrafos y los radares. La
combinación del disco de Nipkow
como cámara con el tubo de
Braun como receptor fue el éxito
ya en 1910 del primer sistema de
televisión.
En 1909 Braun
compartió con Marconi el premio
Nobel de Física.
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