Historia de la Ciencia Julio 2020

Nacimientos

Hace 400 años…

Jean Felix Picard (21 de julio de 1620 – 12 de julio de 1682) – Físico francés. En 1645 Picard sucedió a Gassendi en la cátedra de astronomía del Collage de France y fue uno de los miembros de honor de la Academia de Ciencias francesa. Ayudó a fundar el Observatorio de Paris y fue el primero en utilizar el telescopio para medidas exactas de pequeños ángulos y no solo para meras observaciones. Esta innovación ayudada por el micrómetro inventado por Huygens, sirvieron para que la astronomía entrara a la nueva fase de las medidas cuantitativas. Fue la primera persona en medir la circunferencia de la Tierra en 1671. Picard utilizó el mismo método de Eratóstenes, solo que sustituyó una estrella por el Sol. El uso de un punto, en vez de un gran cuerpo ayudó a que esta medida fuera más exacta. Su medida dio como resultado 6328.9 km de radio terrestre, cuando la medida actual es de 6357 km, un valor 0.44 % menos que el real. Picard contribuyó a áreas de la ciencia en el campo de la geodesia y estudio la aberración de la luz, estudios que posteriormente ayudarían a Newton a descubrir la espectrometría. Proporcionó una confirmación de la Teoría de la Gravitación Universal de Newton. Picard también desarrolló el sistema de “ascensión recta” para medir las posiciones ó coordenadas de los objetos astronómicos en relación a la Tierra. Un cráter lunar y la Misión Picard que es un observatorio en órbita solar fueron nombrados en su honor.

Hace 200 años…

William John Macquorn Rankine (5 de julio de 1820 – 24 de diciembre de 1872) – Físico escocés. Estudió filosofía natural en la Universidad de Edimburgo. Estudiando con James Forbes fue galardonado con premios por los ensayos sobre métodos de investigación física y en la teoría ondulatoria de la luz. Rankine fue aprendiz de inspector de ferrocarriles en 1842 y desarrolló una técnica más tarde conocida como el método de Rankine, para trazar las curvas del ferrocarril, aprovechando plenamente el teodolito y una mejora sustancial en la precisión y la productividad en los métodos existentes. En 1849 fue elegido miembro de la Royal Society de Edimburgo y continuó realizando diversos trabajos como ingeniero civil. En 1864 profundizó su atención sobre los problemas de la ingeniería naval y la mecánica de fluidos, investigando la acción de las olas y el rolido de las embarcaciones y dictando conferencias en la Real Escuela de Arquitectura Naval sobre resistencia de materiales. En 1868 fue elegido mimebro de la Real Academia de Ciencias de Suecia. El año de 1842 marcó también el primer intento de Rankine de reducir los fenómenos de calor a una fórmula matemática, pero su propósito se vio frustado por la falta de datos experimentales. Sin desanimarse, vilvió a su fascinación juvenil con la mecánica del motor térmico. Aunque su teoría de circulación de las corrientes de los vórtices elásticos cuyos volúmenes espontáneamente adaptados a su entorno pudiera sonar antojadiza para los científicos formados bajo un concepto moderno, en 1849 logró hallar la relación entre la presión de vapor saturado y la temperatura. Al año utilizó su teoría para establecer relaciones entre temperatura, presión y densidad de los gases, y expresiones para el calor latente de evaporación de un líquido. Predijo con precisión el hecho de que el calor específico aparente del vapor saturado sería negativo. Rankine, alentado por su éxito, se dedicó a calcular las eficiencias de los motores térmicos y utilizó su teoría como base para deducir el principio de que la mpaxima eficiencia de un motor térmico es solo función de las dos temperaturas entre las que opera. Si bien Rudolf Clausius y William Thomson habían deducido ya un resultado similar, Rankine alegó que su resultado se apoyaba únicamente en su hipótesis molecular de vórtices, en lugar de hacerlo sobre la teoría de Carnot o algunas otras hipótesis. Este trabajo marcó el primer paso en el camino de Rankine para desarrollar una teoría más completa de calor. Rankine, posteriormente restructuró los resultados de sus teorías moleculares en términos de una cuenta macroscópica de la energía y sus transformaciones. Definió y estableció distinciones entre la energía real que se pierde en los procesos dinámicos y la energía potencial que la reemplaza. Suposo contante la suma de las dos energías, una idea que aunque reciente ya era familiar en la ley de conservación de la energía. Desde 1854 hizo amplio uso de su función termodinámica, para darse cuenta mpas tarde que era idéntica a la entropía de Clausius. Pata 1855 Rankine había formulado una ciencia de la energética, que explicaba la dinámica en términos de energía y sus transformaciones en lugar de fuerza y movimiento. La teoría fue muy influyente en la década de 1890 e influyó significativamente en el físico Pierre Duhem 3 décadas más tarde.En 1859 propuso la escala de temperatura de Rankine, una escala absoluta o termodinámica, cuyo grado en igual a un grado Fahrenheit. En 1864, dijo que las teorías microscópicas de calor propuestas por Clausius y Maxwell sobre la base del movimiento lineal atómico eran inadecuadas, solamente a partir de 1869, Rankine admitió el éxito de estas teorías rivales. Para ese tiempo, su propio modelo atómico se había vuelto casi idéntico al de Thomson.

Hace 175 años…

George Howard Darwin (9 de julio de 1845 – 7 de diciembre de 1912) – Astrónomo inglés.  George fue el segundo hijo de Charles Darwin. Estudió astronomía en la Universidad de Cambridge. En 1883 le nombraron profesor de astronomía en la universidad donde se educó. Su mejor trabajo se relacionó con las mareas. Aunque algunos científicos habían relacionado la Luna con ellas, quedó para Newton el que hiciese una exposición razonada, señalando de la gravitación lunar sobre el oceáno que cubre la Tierra. Despues del tiempo de Newton, Laplace al elaborar la teoría de gravitación, entró con más detalle en el asunto, pero George Darwin analizaría las irregularidades de las mareas creadas por obstáculos de tierra y por los efectos de fricción produccidos en el fondo del oceáno. Darwin llevó más adelante las consecuencias de la fricción. En una serie de escritos que datan de 1879 intentó utilizarlas para predecir el futuro y revelar el pasado lejano. El efecto de la fricción en la Tierra fue que girase más lentamente y que decreciese su momento angular. Esto tenía que provenir por un crecimiento en alguna parte en el sistema Tierra-Luna. Si la Luna aumentaba su momento angular sería debido a los que menguaba en de la Tierra, esto solo podía significar que la Luna se alejaba de la Tierra. El efecto de las mareas sería forzar un retroceso lento de la Luna a medida que el día se alargaba. Esto continuaría hasta que la rotación de la Tierra fuera tan lenta que un día fuese igual a cincuenta y ocho veces más largo que el actual. Un lado de la Tierra miraría perpetuamente a la distante Luna y las mareas lunares se helarían. Otros cambios tendrían lugar como resultado de la acción aminorada de las mareas solares. Estudió el pasado, y sacó en conclusión que el periodo de rotación de la Tierra había sido más corto y el momento angular más grande en el pasado. La porción de momento angular de la Luna tendría que empequeñecerse, lo que significaba que estaría más cerca de la Tierra. Darwin siguió teorizando hasta el punto de decir que la Tierra había girado a una velocidad seis veces superior a la actual y que había estado virtualmente en contacto con la Luna. Creía que ésta representaba el tiempo cuando la Tierra al girar habría desprendido porciones de su corteza exterior por la fuerza centrífuga, perdiendo de ese modo momento angular. Este fue el primer intento de lograr una cosmología basada en principios matemáticos conocidos más que en generalizaciones vagas. Darwin trató de aplicar los efectos de la fricción de las mareas para la evololución de sistema estelar, incluyendo estrellas múltiples. Una generación más tarde, Jeans continuaría y extendería el trabajo de Darwin en este aspecto. Había puntos atractivos en todo esto, por lo menos en lo que concernía al sistema Tierra-Luna. Explicaba el porqué la Luna era menos densa que la Tierra, puesto que se suponía que se había engendrado en las capas exteriores de la Tierra, y también explicaba por qué las capas de granito que forman los continentes no eran continuas sobre la superficie de la Tierra. Algunos aún sugirieron que el Oceáno Pacífico, que no tiene granito, en el gran agujero que marca el lugar de donde partió la Luna. Aunque la fricción de las mareas y que el giro de la Tierra se hace más lento son cosas qye todavía se aceptan, hay mucha duda de si se puede retroceder en el tiempo hasta probar que la Luna era parte de la Tierra. Ganó la Royal Medal de 1884, La Gold Medal de 1892 y la Medalla Copley de 1911.

Hace 125 años…

Igor Yevguénievich Tamm (8 de julio de 1895 – 12 de abril de 1971) – Físico ruso. Estudió en la Universidad de Edimburgo y de Moscú. En 1934 trabajó en el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de la Unión Soviética, donde concidió con Pavel Cherenkov y Ilya Frank. En 1937, en colaboración con Frank, explicó el efecto Cherenkov, la radiación azulada que aparace cuando las partículas elementales se mueven en un líquido a una velocidad mayor que la de la luz en dicho líquido. Posteriormente trabajó en electrónica y física del estado sólido, descubriendo los niveles electrónicos de Tamm, que son estados de energía que pueden ocupar los electrones en la superficie de los cristales. También estudió el efecto fotoeléctrico y las reacciones de fusión nuclear, con vistas al desarrollo de la bomba de hidrógeno en la Unión Soviética y a la construcción de reactores termonucleares, e ideó el método de Tamm para la interpretación de las interacciones entre partículas en el núcleo del átomo. Cabe mencionar que Tamm se opuso activamente a la utilización bélica de la energía nuclear. En 1958 recibió el Premio Nobel de Física por el descubrimiento e interpretación del efecto Cherenkov-Vavilov.

Hace 100 años…

Owen Chamberlain (10 de julio de 1920 – 28 de febrero de 2006) – Físico estadounidense. Estudió en Darmouth, en la Universidad de California y en la de Chicago. Trabajó en el proyecto Manhattan, para la fabricación de la bomba atómica, en el Argonne National Laboratory de Illinois, y en las universidades de California en Berkeley y Harvard. Se especializó en la investigación de las partículas elementales. En colaboración con Emilio Segré, utilizó un acelerador de partículas construido en Berkeley, llamado bevatrón, capaz de alcanzar una energía de impacto de varios miles de millones de electrón-voltios. Con él, ambos investigadores lograron demostrar la existencia del antiprotón, una partícula muchos años antes por Paul Dirac, quien afirmó que toda partícula elemental debería tener su antipartícula, que coincidiría con ella en algunas de sus propiedades, como la masa, mientras tendría valores opuestos en otras, como la carga eléctrica y el momento magnético. En 1932, Carl David Anderson descubrió la primera antipartícula, el positrón, contrapatida del electrón. Para conseguir el antiprotón, cuya masa es 1,850 veces mayor, pues hace falta mucha más energía para generarlo y el bevatrón fue el primer acelerador para generarla. En antiprotón tiene carga eléctrica negativa, opuesta a la del protón. Un año má tarde, en 1956, Chamberlain y Segré hallaron otra antipartícula, el antineutrón, que tiene la misma masa del neutrón y que carece de carga, pero su momento magnético es opuesto. Con estas tres partículas, positrón, antiprotón y el antineutrón, se disponía ya de todas las componentes necesarias para poder construir antimateria: un antiátomo tendría un núcleo con carga eléctrica negativa, formado por antiprotones y antineutrones, y una corteza exterior de positrones, que desempeñarían el papel de los electrones en la materia ordinaria. En 1959, Chamberlain ganó el Premio Nobel de Física por el descubrimiento del antiprotón.

Hace 100 años…

Rosalind Elsie Franklin (25 de julio de 1920 – 16 de abril de 1958) – Bióloga inglesa. Estudió en la Universidad de Cambridge en 1941. Realizó estudios fundamentales de microestructuras del carbón y del grafito y este trabajo fue la base de su doctorado en química física. Trabajó en el Laboratoire de Services Chimiques en París donde realizó investigaciones de técnicas de la difracción de la radiografía. En 1951, volvió a Inglaterra para trabajar en el laboratorio de John Randallen Cambridge. Aquí tuvo la oportunidad de aplicar sus conocimientos a la biología y alló conoció a Maurice Wilkins, donde trabajaba en el DNA. Wilkins llevaba tiempo trabajando con el ADN y había tomado la primera fotografía relativamente clara de su difracción cristalográfica. Y había sido el primero en reconocer en ésta los ácidos nucleícos. Es ese tiempo se conocía la forma deshidratada de la molécula, la que no sugería una forma helicoidal. Franklin se concentró primero en interpretar los patrones de difracción utilizando las laboriosas fórmulas de Patterson. Las primeras imágenes obtenidas en Londres con el ADN deshidratado se conocieron en Cambridge. Watson había tenido ocasión de asistir a la clase que dio Franklin en 1951 sobre el avance de sus investigaciones. Rapidamente, con Francis Crick se pusieron a la tarea de imaginar su estructura y para ellos, trabajaron principalmente con modelos atómicos a escala. Este primer intento terminaría en un fracaso rotundo. Watson y Crick invitaron a Franklin y Wilkins a Cambridge para darles a conocer su propuesta. Esta consistía en un modelo helicoidal con tres cadenas, iones de magnesio sostenían unidos los fosfatos y hacia la periferia las pentosas y las bases nitrogenadas. Franklin pulverizó sus argumentos. La cantidad de agua en el modelo no correspondía al de los estudios de difracción. Los fosfatos y el “esqueleto” de la molécula tenían que estar en el exterior de la misma. No existía en realidad ningún indicio consistente de que la estructura fuera helicoidal. James Watson se concentró en el estudio del virus del mosaico del tabaco. Este tiene el ARN como uno de sus constituyentes fundamentales. Dilucidar esta estructura le permitiría acercarse al ADN y de paso profundizar sus conocimientos en cristalografía. Mientras tanto, en 1952, Franklin repitió los estudios cristalográficos con diferentes grados de hidratación. Al hidratarse la difracción era completamente distinta. Como sabemos ahora, las fibras de ADN se alejan entre ellas y toman su forma nativa. A principios de 1953, Wilkins mostró a Watson una de las fotografía cristalográficas de Franklin de la molécula de ADN, cuando Watson vio la foto, la solución llegó a ser evidente para él y los resultados fueron publicados en un artículo de la revista Nature casi inmediatamente. Sin autorización de Franklin, Wilkins se las mostró primero a James Watson y, posteriormente, un informe de Franklin fue entregado a Watson y Crick.  Francis Crick había trabajado en descifrar cómo se verían las estructuras helicoidales de las proteínas en imágenes de cristalografía.  Franklin obtuvo una fotografía de difracción de rayos X que reveló, de manera inconfundible, la estructura helicoidal de la molécula del ADN. Esa imagen, conocida hoy como la famosa fotografía 51, fue un respaldo para que Watson y Crick establecieran en 1953, la hipótesis de la “doble hélice”, que es característica de la estructura molecular del ADN. Considerado como el logro médico más importante del siglo XX, el modelo de la doble hélice del ADN abrió el camino para la comprensión de la biología molecular y las funciones genéticas, antecedentes que han permitido llegar al establecimiento, hoy en día, de la secuencia completa del genoma humano. Franklin murió prematuramente, de cáncer de ovario en 1958. Con toda probabilidad, esta enfermedad la contrajo por las repetidas exposiciones a la radiación durante sus investigaciones. Su invaluable aporte a este descubrimiento no fue reconocida, ni en vida, ni años después. En cualquier caso, Rosalind Franklin merece el lugar que la llegado ocupar como ícono del avance de las mujeres en la ciencia.

Hace 75 años…

Richard Henderson (19 de julio de 1945) – Biólogo escocés. Estudió en la Universidad de Edimburgo. Desde 1973 trabajó en el Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology en Cambridge, del que fue su director de 1996 a 2006. Junto a Nigel Unwin estudió la estructura de la proteína de membrana bacteriorodosina mediante microscopía electrónica. Junto con Chris Tate, desarrolló la termoestabilización conformacional, método que permite que las proteínas se vuelvan más estables al tiempo que mantienen la conformación de interés elegida. El desarrollo de esta tecnología tiene un inmenso potencial en el campo práctico de la medicina. Frank fue quien hizo la tecnología más fácil de aplicar en un marco general, procesando el material de forma que las borrosas imágenes en dos dimensiones se transformaran en claras estructuras en tres dimensiones y Henderson logró presentar la estructura de una molécula bacteriana a una resolución atómica. En 2017 fue galardonado con el Premio Nobel de Química por el desarrollo de la criomicroscopía electrónica para la determinación estructural en alta resolución de biomoléculas en soluciones. En 2017 ganó la Medalla Copley.

Muertes

Hace 325 años

Christiaan Huygens (14 de abril de 1629 – 8 de julio de 1695) – Astrónomo, matemático y físico holandés. Estudió derecho y matemáticas en la Universidad de Leiden. Viajó varias veces a París, donde conoció a Pascal y Leibniz. Contribuyó a fundar la Academia Francesa de Ciencias y permaneció de 1666 a 1681. Después regresó a Holanda, donde vivió hasta su muerte, excepto por un viaje a Londres en 1689, donde conoció a Newton. En 1655, mientras ayudaba a su hermano en la mejora de un telescopio, encontró un nuevo método de pulir lentes. Empezó a adaptarlas a telescopios y descubrió cuerpos en el cielo como la Nebulosa de Orión en 1656. Los dibujos de la Nebulosa de Orión fueron los primeros que se conocen y los publicó en su obra: “Sistema Saturnium”. A la nebulosa la subdividió en diferentes estrellas conforme a lo que observó, ahora a esta región brillante se le llama Región de Huygens en su honor. El 25 de marzo de 1655, descubrió un satélite de Saturno tan grande como cualquiera de los de Júpiter, y al que llamó Titán. Galileo había notado una peculiaridad en Saturno, pues le parecía que era triple, que con sus primitivos telescopios no pudo aclarar, pero el telescopio de Huygens lo aclararó todo. En 1656 observó que Saturno estaba rodeado por “un anillo sólido estrecho que no toca el planeta y que está inclinado en la eclíptica”. Cassini mejoró el descubrimiento demostrando que el anillo era doble. En 1659, Huygens fue el primero en notar manchas sobre la superficie de Marte y detectó el “Syrtis Major” en su superficie, llegando a la conclusión de que es planeta gira alrededor de su eje. Realizó conjeturas específicas acerca de la distancia a las estrellas. Pensó que la estrella Sirio estaba por su brillantez a unos cuatro trillones de kilómetros (que es un 20% de su valor real). Huygens descubrió muchas nebulosas interestelares y algunas estrellas binarias. En su obra póstuma escrita en latín: “Cosmoteoros, sive de Terris coelestibus, earumque ornatu conjecturae”, (Cosmoteros, o conjeturas sobre las Tierras celestes y sus habitantes, 1698), Huygens creía, que las estrellas estaban uniformemente distribuidas a lo largo del espacio, defendió la pluralidad de los mundos habitados y trata de demostrar, con argumentos científico-filosóficos, que sus habitantes han de tener características muy semejantes a las nuestras. En física, estudió la fuerza centrífuga, enunció las leyes del choque elástico y las del péndulo, e inventó el reloj de péndulo. Huygens mejoró los mecanismos del reloj por lo que se dice que, con él, empezó la medida del tiempo. Ideó su propia teoría de la gravitación universal en 1690, que después fue desbancada por la de Newton, así como una teoría ondulatoria de la luz basada en el principio de Huygens, que afima que cada punto de una onda luminosa puede considerarse como centro secundario de radiación. La onda se propaga como resultado de la suma de todas las ondas secundarias asociadas a cada uno de los puntos donde se encontraba la onda en el instante anterior. El principio permite explicar las propiedades de la reflexión y la refracción de la luz. También se le deben algunos avances en matemáticas, como el estudio de las curvaturas y los fundamentos del cálculo de probabilidades.  La Royal Society eligió a Huygens como miembro en 1663. En 1666 Huygens se mueve a Paris bajo la sombre de Luis XIV pero tiene problemas de ideologías de religión y vuelve a Holanda hasta el fin de sus días. La Sonda Huygens a Titán, el asteroide 2801, un cráter en Marte y una montaña en la Luna son llamados en su honor.

Hace 225 años

Antonio de Ulloa (12 de enero de 1716 – 5 de julio de 1795) – Naturalista español. Con trece años se embarcó en un galeón que zarpó runbo a Cartagena de Indias. Ingresó en la Real Academia de Guardiamarinas de Cádiz de la marina española en 1733. En 1735 fue miembro de una misión geodésica francesa, patrocinada por la Academia de Ciencia de Franncia para medir el arco de un meridiano en las proximidades de Quito en Ecuador. Se le considera el descubridor del platino, que descubrió en Esmeraldas, Ecuador y lo llevó por primera vez a Europa en 1735.

Hace 225 años

Adair Crawford (1748 – 29 de julio de 1795) – Físico irlandés. Estudió medicina en las universidades de Glasgow y Edimburgo. Fue profesor de química de la Real Academia Militar de Wooldwich en Londres. Fue un pionero en el desarrollo de métodos calorimétricos para medir la capacidad calorífica específica de sustancias y el calor de las reacciones quimicas. En su libro de 1779: “Experimentos y observaciones sobre el calor animal”, Crawford presentó nuevos experimentos que desmostraban que el intercambio de gases respiratorios en los animales en un ejemplo de combustión (dos años después de la obra de Antoine Lavoisier). Crawford también participó en el descubrimiento del elemento estroncio, juanto a William Cruickshank.