Michael Faraday. Una vida electromagnética

Cuando uno lee una historia, es normal que no nos interese tanto escuchar acerca de personajes que pareciesen tocados por la mano de la buena fortuna. Parece que los personajes que más nos atraen son aquellos sufridos, que han tenido vidas trágicas, altibajos, problemas, y la voluntad para superarlos, en fin, todos los ingredientes necesarios para escribir un relato atrapante.

La vida de Michael Faraday parece como sacada directamente de una de estas novelas.

¿Por qué nos interesa aprender más acerca de este científico? No solo mantuvo durante toda su vida una filosofía admirable, basada en la humildad y sin olvidar nunca sus raíces, si no que desde el punto de vista científico, su enfoque, su dedicación y auto superación son envidiables. Además, siempre tuvo un gran compromiso con la divulgación científica y con estrechar el contacto entre la ciencia y gente de cualquier clase social.

Esto llevó a una amplia lista de logros y descubrimientos que resumimos aquí:

• Inventa un dispositivo que rota mediante electromagnetismo, considerado el primer motor eléctrico
• Descubre la inducción electromagnética, conocida ahora como ley de Faraday
• Describe por primera vez el concepto de líneas de fuerza, formalizado matemáticamente por Maxwell
• Descubrió y escribió las leyes de electrólisis
• Inventó palabras como electrodo, ánodo, cátodo, ion, electrolito, de uso común hoy en día
• Estudió sobre las propiedades diamagnéticas de la materia
• Descubrió el efecto conocido ahora como jaula de Faraday
• Inventó un mechero similar a lo que después se convertiría en el mechero Bunsen
• Estudia el efecto del magnetismo en la polarización de la luz

 

Los invitamos entonces a visitar en profundidad la vida de este científico.

 

Primeros años

Faraday nació el 22 de septiembre de 1791 en Londres, en un barrio al sur del Támesis. Hijo de un herrero de salud frágil y con escasez de trabajo, pasó casi la totalidad de su infancia y adolescencia sumido en la pobreza extrema. Muchas veces dependieron de la caridad para comer, pero la familia se aferró siempre a sus principios religiosos y a una ética de humildad para llevar de la mejor manera posible una vida simple.

Faraday tuvo una educación muy corta: su madre lo retiró de la escuela cuando su maestra pretendió corregir sus errores de pronunciación a fuerza de golpes de bastón, lo que habla de la entereza de su familia incluso cuando estas prácticas estaban bien vistas en la sociedad. Esta falta de educación formal no detendría a Faraday para lograr sus objetivos, aunque más adelante veremos cómo la carencia de conocimientos de matemática le presentó algunas dificultades en su vida adulta.

 

 

En el taller de Riebau

En 1804, cuando Faraday tenía trece años, un inmigrante francés llamado George Riebau lo contrata como repartidor para su negocio de libros y encuadernación. Un año después se convierte en su aprendiz, por lo cual aquí parece que la suerte comienza a cambiar para el joven Faraday: su habilidad, seriedad y trabajo excepcional le garantizarían éxito en esta profesión en el futuro.

Durante los siete años que duró este contrato, Faraday se encontró permanentemente rodeado de libros, pero a diferencia de los otros aprendices, que sólo los encuadernaban, Faraday los leía. Así, a pesar de su corta educación formal, pudo instruirse en diversos temas. Y su natural curiosidad se manifestó en que los libros que más atención le llamaban eran los libros de ciencia. El taller de Riebau se convirtió para Faraday en su aula, biblioteca y laboratorio; y sus libros, en sus maestros.

Tal vez fue destino, o casualidad, lo que hizo que en 1810 a Faraday le tocara encuadernar, y por ende leer también, un ejemplar de la edición de 1797 de la Encyclopaedia Britannica. En la página 127 encontró la entrada referida a la electricidad, que mencionaba las más actuales discusiones de la época.

Para ese momento, hacia tan solo una década que se había descubierto la forma de producir corriente eléctrica en forma controlada y continua. Este descubrimiento lo había realizado el científico italiano Alessandro Volta, quien en 1798 obtuvo una corriente eléctrica construyendo un apilamiento de discos de dos diferentes metales, colocados en forma alternada y en contacto con una solución salina, la famosa “pila de Volta”. Previo a este descubrimiento, el único modo de producir una corriente eléctrica era a partir del rozamiento entre dos materiales adecuados, en el denominado “generador electrostático”. Este generador no producía corrientes estables y controladas, pero le sirvió al francés Charles de Coulomb para estudiar las interacciones entre cargas eléctricas y formular su famosa ley, la Ley de Coulomb, en el año 1785.

Faraday decidió que leer acerca de la electricidad no era suficiente, también debía comenzar a experimentar con ella, por lo que comenzó a repetir experimentos en el espacio que le cedió Ribeau, al fondo de su taller.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Faltaba un elemento más para que Faraday comience sus primeros pasos en la ciencia: A su laboratorio improvisado, y a sus estudios autodidactas, se le sumó el contacto con científicos, en la forma de asistencia a sus conferencias. En 1810 escuchó su primera conferencia científica en el centro de Londres, dictadas por una modesta comunidad de científicos llamada City Philosophical Society. Asistiría a sus conferencias todos los lunes a partir de entonces.

 

Humphry Davy

En el libro “Conversaciones de química” de Jane Marcet, Faraday se cruza por primera vez con el nombre de Humphry Davy, un químico respetado que trabajaba en la Royal Institution de Londres. Este libro convierte a Faraday en un químico amateur y en un fan de Davy. La admiración que Faraday sentía por Humphry Davy  estaba muy justificada ya que en la primera década del siglo XIX Davy hizo importantes descubrimientos utilizando corriente eléctrica en celdas de electrólisis (más tarde sería nombrado Sir por la corona británica por sus aportes a la ciencia).

Riebau, orgulloso de su aprendiz, logra un afortunado contacto con un cliente de su negocio, llamado Dance, miembro de la Royal Institution, una prestigiosa institución científica de Londres, cuyo objetivo era implementar avances científicos en la vida cotidiana. Dance le consigue una entrada para que Faraday asista a las cuatro charlas de despedida de Davy, que también se caracterizaba por sus dotes de comunicador científico. Faraday no podría haber asistido de otra forma, ya que sólo personas de gran poder adquisitivo tenían la capacidad de pagar las entradas. Podemos imaginar la exaltación de Faraday al haber tenido la suerte de estar viendo a su héroe en primera fila. Faraday tomó notas detalladas de todas las charlas de Davy y las compiló en un libro que atesoraría.

Se dedicó entonces a recrear muchos de sus experimentos en su laboratorio improvisado, y a investigar en los temas que le interesaban a Davy. Día a día pensaba en las ventajas de tener un laboratorio de verdad, y pensaba con anhelo en la Royal Institution. A medida que se acercaba el final de su período de aprendiz de Ribeau, Faraday sólo podía pensar en la ciencia como carrera. Esto motivó a que le escribiera una carta a Joseph Banks, el presidente de la Royal Society (otra institución científica, más antigua, dedicada al estudio de las ciencias naturales) y fundador de la Royal Institution, pidiendo trabajo de científico en ese lugar. Carta que, por más que esperara, no tuvo respuesta.

En 1812 y con 21 años de edad, Faraday  comenzó a trabajar, resignado, como encuadernador de libros para Henri de la Roche. El trabajo consumía todo su tiempo: no puedo asistir más a las charlas de la City Philosophical Society, y se acabaron las épocas de tener un lugar en el taller para su laboratorio improvisado. La perspectiva de una vida monótona y aburrida apabullaba a Faraday, pero por otro golpe del destino, esto sólo le duro unas semanas.

¿Se acuerdan del señor Dance? ¿El que consiguió entradas para que Faraday asista a las charlas de Davy? Volvió a tener protagonismo en esta etapa de la historia. Tras un accidente con la explosión de una sustancia química durante un experimento, Davy se encontraba temporariamente ciego y en busca de un asistente. El señor Dance propuso inmediatamente a Faraday para el puesto. Faraday finalmente vivió en carne propia lo que era trabajar en el ámbito científico, su gran sueño. Tras la rápida recuperación de Davy, le mandó una carta solicitando mantener su puesto permanentemente. Además de la carta adjuntó aquella completísima toma de notas, en las que Faraday documentó las charlas de despedida de Davy.

A pesar de que Davy lo aceptó (Faraday conservaría esta carta durante toda su vida), su influencia no fue suficiente para contratarlo, dado de que no había lugar para contratar otro secretario. Por lo que nuevamente Faraday volvió a su odiado trabajo con los libros de la Roche.

¿Se estabilizarán en algún momento las subidas y bajadas de la fortuna de Faraday? En 1813, un asistente fue despedido debido a una fuerte pelea con un fabricante de instrumentos. Se necesitaba un reemplazo urgente y esta vez fue Davy el que fue a buscar a Faraday. Al fin, Faraday se convirtió oficialmente en un empleado de la Royal Institution. Y aunque era sólo un asistente, le otorgaron permiso para usar los laboratorios para sus propios experimentos.

Davy era un científico profesional, estudió profundamente la electroquímica y sus aplicaciones, aisló por primera vez el estroncio, bario, magnesio y boro, y descubrió y aisló los elementos potasio, sodio, y calcio. Sin embargo, frecuentemente se ha dicho que su mayor descubrimiento fue Faraday.

Faraday aprendió rápido y dedicaba la mayor parte de las horas de su día en estudiar e investigar, convirtiéndose en poco tiempo en un gran aliado para su mentor Davy. Por eso, cuando Davy recibió un permiso de Napoleón, entonces Emperador de Francia, para emprender un viaje científico por su imperio,  invitó a Faraday a acompañarlo continuando su rol de asistente. Era la primera vez que se alejaría de su ciudad natal. Entusiasmado por esta perspectiva de expandir sus horizontes, se sumó expectante al viaje de Davy y su esposa por el continente europeo.

Napoleón era un entusiasta y fuerte impulsor de la ciencia. En 1801 le había otorgado una medalla de oro al científico italiano Alessandro Volta, por producir corriente eléctrica usando su famosa “pila de Volta”, por lo tanto se vio sumamente interesado por los antecedentes científicos de Davy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De regreso en Londres

19 meses después, en 1815, regresaban a Londres. Faraday creció y aprendió mucho en ese viaje, sus épocas de sentirse menos por no haber tenido escolaridad quedaron atrás. En la Royal Institution lo recibieron con un ascenso (además de asistente, se convirtió en el superintendente de la colección de mineralogía) y un aumento de sueldo. Durante los años siguientes, Faraday trabajó arduamente, ayudando en experimentos, haciendo progresos propios, asistiendo a clases, ganándose el reconocimiento de sus colegas y de la sociedad como químico destacado, sin perder nunca su humildad característica y el recuerdo de sus raíces. Regresó a las charlas de la City Philosophical Society, y también pudo desarrollar su vida personal: en 1821 se casó con Sarah Barnard en una ceremonia simple y tranquila, y se mudaron a un departamento en el edificio de la Royal Institution, donde vivieron por los siguientes 41 años. Lo único que podía decirse que perturbaba su vida en ese momento era que a pesar de todo, sólo seguía siendo asistente de Davy después de tantos años.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Electricidad y magnetismo, fenómenos conectados

En 1820 aparece en escena el físico danés Hans Christian Ørsted. En un experimento descubre que una corriente eléctrica que pasaba por un cable movía la aguja de una brújula que se encontraba cerca, pero sin estar en contacto con ella. Es decir, la aguja dejaba de alinearse con el campo magnético de la tierra al estar cerca del conductor de corriente eléctrica. Esto solamente podría explicarse si la corriente que pasaba a través del conductor creaba su propio campo magnético: finalmente se confirmaba que la electricidad y el magnetismo eran dos fenómenos altamente relacionados. Varios científicos tenían esta sospecha, sesgada por la concepción de la época de que eran dos efectos totalmente separados.

Faraday y Davy recrean este experimento, probando diferentes geometrías y corrientes, y muchos otros científicos también. Davy investiga aún más junto a William Hyde Wollaston (descubridor del paladio y el rodio, en 1803 y 1804, respectivamente), que comenzó a proponer la posibilidad de rotación electromagnética de un cable según la forma en la que él creía que la corriente circulaba por los cables, sin embargo, sus experimentos en 1821 no dieron resultados.

Mientras tanto en Francia, André-Marie Ampère, a quien Faraday había conocido en su viaje, también entraba en acción, comenzando a poner en forma matemática los descubrimientos de Ørsted, avanzando más en la teoría de la relación entre magnetismo y electricidad, y planteando fuerzas de atracción o repulsión entre dos cables con corriente, de la misma forma que lo harían dos imanes (esto lo demostró experimentalmente). Sin embargo, Ampère imaginaba estas interacciones como líneas rectas de fuerza entre los cables (casi como la gravedad newtoniana), mientras que Faraday, recreando los experimentos de Ampère, comenzaba a imaginar líneas de fuerza circulares alrededor de los cables, que más adelante derivarían en el concepto de campo.

Faraday retomó el concepto de rotación que había escuchado de Davy y Wollaston, pero comprendiendo mejor la forma en la que la corriente circulaba por los cables, y se dedicó a hacer un experimento en su laboratorio, junto al hermano de 14 años de Sarah, George, que quiso ayudarlo en la experiencia.

En primer lugar fijó un imán en forma de barra en una copa de mercurio, un conductor líquido. Colgó por encima de este un cable conectado a una terminal eléctrica, que en su extremo se hundía en el mercurio, es decir, el cable y el mercurio harían un circuito eléctrico. Cuando aplicó corriente sobre el cable, este comenzó a girar alrededor del imán. Es decir, Faraday había logrado convertir energía eléctrica en energía mecánica: este fue el primer motor eléctrico alguna vez inventado. También lo logró cambiando de lugar los elementos, fijando el cable y dejando el imán libre para rotar, notó de la misma manera que el imán giraba alrededor del alambre. Este es uno de los experimentos que fijó el nombre de Faraday en la historia de la ciencia.

Los siguientes meses fueron ajetreados: mientras Faraday mejoraba el experimento, y hacía una versión portatil para repartir entre científicos influyentes, se preocupó en publicarlo muy rápidamente para ganarle a Ampère que había logrado el mismo efecto en Francia. Cuando publica el artículo, en el apuro, se da cuenta de que cometió un error garrafal: no mencionó ni a Wollaston ni a Davy, precursores del experimento.

Faraday ganó mucho reconocimiento, pero no todos estaban conformes con este error que podría ser considerado como plagio, y esto se notó en las dudas que surgieron cuando lo nominan para que sea un socio oficial de la Royal Society, un reconocimiento muy prestigioso. Davy parece sentirse dividido entre la voluntad de que su protegido crezca, se independice y mejore, el ofendimiento de no haber sido mencionado en el artículo y la envidia del éxito de Faraday. Al fin y al cabo, aún los mas grandes científicos son seres humanos iguales a cualquier otro. Su relación se torna un poco tensa. Sin embargo, las disculpas y explicaciones públicas de Faraday son aceptadas por diferentes miembros, y tras una votación se convierte en socio de la Royal Society. Este evento le genera un distanciamiento con Davy, sin embargo, sería el mismo Davy, usando su influencia de presidente de la Royal Society (cargo que había obtenido en 1821) el que postula a Faraday como director de la Royal Institution en 1825 (con tan solo 34 años de edad).

 

Director del laboratorio

En los años siguientes, Faraday ve un poco diezmada su investigación debido a las obligaciones casi burocráticas que le genera su membresía, y en 1826, tras ser declarado director del laboratorio, comienza una campaña para conseguir más dinero para los experimentos. Comienza a dar charlas periódicas acerca de novedosos desarrollos de la ciencia para importantes y acaudalados miembros de institución, y se hacen tan populares que en 1827 comienza a realizarlas en el mismo lugar donde escuchó a Davy hablar por primera vez, pasando a llamarse “Discursos de los viernes por la tarde de la Royal Institution”. Nunca sintió que sus capacidades de oratoria y de entretener al público estuvieran al nivel de las de Davy, pero parece que el público pensaba otra cosa. Gracias a la divulgación de un diario local, estas charlas se convierten en un gran evento de la sociedad de Londres, y ya no era sólo Faraday el que las dictaba, si no científicos invitados, bajo la dirección de Faraday. Una asidua asistente de las charlas era Jane Marcet, la autora de “Conversaciones en química”, el libro donde Faraday había escuchado hablar de Humphry Davy por primera vez.

En 1825 Faraday crea a la vez las Charlas de Navidad para niños de la Royal Institution, más didácticas, con más experimentos en escena, y que continúan hasta la actualidad. Faraday mismo dio muchas de esas charlas, y en 1966 comienzan a televisarse. Grandes científicos y científicas más contemporáneos han participado en esas charlas: los nombres más conocidos probablemente sean David Attenborough (científico británico con título de Sir, divulgador naturalista y ecologista, productor y narrador de numerosos documentales de la BBC) y Carl Sagan (astrónomo y divulgador científico norteamericano, escritor del libro Cosmos y creador de la serie televisiva del mismo nombre en 1980).

 

Además de todo esto, sintiéndose en deuda con Davy, acepta su ofrecimiento de dirigir el proyecto gubernamental llamado Comité del Mejoramiento del Vidrio para Óptica, motivado a su vez por su patriotismo y por aumentar el prestigio de la Royal Institution. Los experimentos básicamente consistían en pasar horas frente a hornos para fundir vidrio, en una constante sucesión de prueba y error para fabricar muestras de vidrio. Faraday encontraba a esta tarea agotadora, repetitiva y tediosa.

Recién en 1830, después de algunas crisis nerviosas, Faraday obtiene un trozo vidrio de calidad que es aprobado, pero ante su deseo inminente de regresar a sus propias investigaciones, renuncia a la orden de fabricar ese vidrio del mayor tamaño posible y a gran escala para la venta.

Tras la muerte de Davy en 1829, y la terminación del proyecto de manufactura del vidrio, Faraday puede finalmente romper todas sus cadenas con él. Permanecerá eternamente agradecido hacia Davy, pero ahora puede comenzar a trabajar independientemente, lejos de su sombra.

 

Inducción electromagnética

Faraday rechaza los ofrecimientos de dar clase para regresar a su razón de ser, que había dejado descuidada: experimentar y trabajar en ciencia, particularmente en inducción electromagnética, fenómeno que sorprendentemente todavía nadie había podido probar experimentalmente.

Faraday diseña el experimento que vemos en esta imagen: un aro de hierro, con dos bobinados de cobre separados (con los cables de cobre recubiertos de una pintura aislante). La bobina A se conecta a una batería, por lo que circula corriente a través de ella. Esta corriente formaría un electroimán en el anillo de hierro. Faraday acercó las puntas de la bobina B a una aguja magnetizada, si la aguja se movía, significaba que había logrado su cometido de hacer circular corriente por la bobina B, sin que éstas estuvieran en contacto.

 

 

Lo que Faraday descubrió fue que la aguja sólo se movía en el instante en el que él conectaba y desconectaba la batería. Una vez que la batería permanecía desconectada o conectada, dejaba de moverse, es decir, dejaba de circular corriente por la bobina B. Faraday entendió por qué nadie había podido descubrir esto: uno debía observar la aguja en el momento preciso en el que esta se movía, y esto se daba al conectar o desconectar la batería, es decir, cuando el magnetismo del electroimán estaba variando. Probó y encontró el mismo efecto moviendo una barra de imán hacia adentro y afuera de una bobina, cuando el imán estaba quieto, no había corriente circulando en la bobina, en cambio la aguja giraba mientras lo movía.

En 1832 publicó sus primeros artículos en inducción y presentó varios de estos descubrimientos en una las charlas de los viernes por la tarde.

Otros investigadores estaban trabajando en fenómenos similares y hubo una cierta discusión respecto de si fue realmente Faraday el primero en descubrirlo (fue el primero en publicar) pero lo que no se puede negar es que fue totalmente suyo el nuevo concepto de que el magnetismo consistía en líneas de fuerza que ocupaban todo el espacio alrededor de un imán, y que la interacción se daba cuando un conductor se introducía o cortaba estas líneas de fuerza, concepto que es el que todavía se usa para explicar el fenómeno. Este concepto se vio muy discutido en su época, en primer lugar porque no concordaba con la noción de fuerza a distancia de Newton, y en segundo lugar porque Faraday era respetado como científico experimental, no como teórico.

 

Electrólisis

Faraday regresó luego a sus raíces de químico y realizó numerosos experimentos para determinar qué sustancias conducían electricidad y cuáles no. Describió la electrólisis, es decir, la descomposición de sustancias mediante electricidad, dedujo algunos de sus principios elementales, y acuñó palabras que probablemente a muchos les suenen conocidas: electrodo, ánodo, cátodo, ion, electrolito, entre otras.

A través de sus experimentos de electrólisis, en donde producía cambios químicos en sustancias disueltas en una solución acuosa, mediante el pasaje de corriente eléctrica entre dos conductores metálicos (electrodos) sumergidos en ella, Faraday sentó las bases de la electroquímica actual. En sus investigaciones descubrió que la cantidad de electricidad que pasaba por la celda (esto es, la cantidad de carga eléctrica que circuló en el circuito) estaba relacionada a las “afinidades químicas” de las sustancias en la solución. Estos experimentos llevaron a Faraday a formular sus dos famosas leyes de la electroquímica:

• “La cantidad de una sustancia depositada sobre cada electrodo en una celda electrolítica es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que circuló a través de la celda”.
• “Las cantidades de diferentes elementos depositados por una misma cantidad de electricidad están en una relación igual a la de sus pesos equivalentes químicos”.

Estos experimentos comenzaban a mostrar que la constitución íntima de la materia debía ser de una naturaleza eléctrica, ya que al hacer pasar electricidad en estas celdas se producían cambios en la composición de las sustancias químicas. Esto debió resultar sorprendente teniendo en cuenta que en esa época aún no se conocía de la existencia de la partícula fundamental de carga negativa: el electrón. Este descubrimiento ocurriría en la última década de ese siglo, unos 60 años más tarde.

 

Electroestática

El siguiente objetivo en la investigación de Faraday es regresar a los estudios de electrostática. Quería demostrar que los fenómenos electrostáticos se debían a una redistribución de moléculas de materia portadoras de carga (sin saber bien qué podrían ser estas “moléculas”, sólo sabía que llevaban carga, es decir)

Comenzó aplicando carga sobre diferentes objetos metálicos, y descubrió que sin excepción, las cargas se distribuían sobre las superficies de estos objetos, y no pudo encontrar ningún efecto de cargas en el interior de ellos.

En algo que podría haberse considerado radical para la época, llevó este experimento a una mayor escala: en vez de un objeto metálico, construyó un marco de madera cubierto de cobre y aluminio, sostenido por un aislante. Suficientemente grande para que él entre en el interior. Llevándose todos los instrumentos con los que podría medir, confirmó nuevamente que no importaba cuánta carga tuviese el conductor, ningún efecto se sentía en el interior. A esto se lo conoce como jaula de Faraday, y en palabras más modernas, significa que el campo eléctrico en el interior de los conductores es nulo.

Durante toda esta época, el trabajo excesivo comenzó a afectar a Faraday física, emocional y mentalmente. Se quejaba de confundirse, dolores de cabeza frecuentes, y pérdida de memoria contaste, hasta el punto de no poder terminar una frase que había comenzado. Faraday temía que esta condición pusiera fin a su carrera. Comenzó a aislarse, y a alejarse de sus conocidos, y tuvo ataques severos de debilidad, hasta que un médico le recomendó dejar de trabajar. En 1840 Faraday dejó temporariamente su laboratorio, al cual regresó intermitentemente en 1842, sin que se aleje de su mente la amenaza constante de su condición.

 

Polarización

En 1845 volvió a motivarse y le dedicó mucho tiempo al estudio de la relación entre electricidad, magnetismo y luz. Quería averiguar si la luz podía ser modificada por fuerzas eléctricas o magnéticas. Hizo pasar un rayo de luz polarizada a través de diversas sustancias trasparentes, y colocó un polarizador de tal forma que la intensidad de la luz recibida por él fuese nula. Si se producía un cambio en la polaridad de la luz, debería pasar de ver oscuridad a ver la luz. Experimentó con infinidad de sustancias y con corrientes eléctricas paralelas y perpendiculares al rayo de luz, con diferentes intensidades, hasta que se cansó de no ver ningún efecto en la luz, y pasó a probar con un electroimán en vez de sólo con corrientes eléctricas. Colocó los imanes en diferentes posiciones alrededor del rayo de luz, cambió sus polaridades, hasta que logró su cometido: vio luz a través del polarizador, lo que significaba que había logrado cambiar la polaridad del rayo de luz incidente. Lo curioso es que la sustancia que usó fue el trozo de vidrio que había logrado crear tras los frustrantes experimentos en óptica que le habían encargado años atrás.

 

Con electroimanes más fuertes y diferentes sustancias, Faraday demostró lo que después se llamaría efecto Faraday: el magnetismo afecta la polarización de la luz, pero necesariamente debe haber materia en el medio. Los dolores de cabeza y pérdida de memoria se habían convertido en rutinarios dentro de la vida de Faraday, un mal que debía soportar en pos de seguir haciendo ciencia.

 

De problemas con la matemática a James Maxwell

Entre 1846 y 1850 Faraday dedica su atención a su concepto de líneas de fuerza. Según él, todo el espacio está repleto de estas líneas, que sufren tensiones, y ejercen influencia entre sí. Con esta imagen del espacio el entendía y podía explicar las propiedades de la materia. Si en el espacio había líneas de fuerza eléctricas, magnéticas, y gravitacionales, Faraday no necesitaba de la existencia de un éter que ocupara todo el espacio. La teoría de la existencia de esta sustancia llamada éter era la más aceptada en la época para explicar la transmisión de ondas de luz.

Estas ideas son publicadas, pero no fueron recibidas de buen agrado, porque debido a las pocas habilidades matemáticas de Faraday, no pasaron de ser simplemente eso, ideas. La comunidad científica terminó de confirmar lo que ya se sabía: Faraday simplemente no tenía herramientas suficientes para trabajar en teorías. Su artículo con imágenes y analogías no podía convencer a los matemáticos. Faraday se quedó sin más opciones. Simplemente esperaba que alguien con las capacidades adecuadas pudiera entenderlo y probar su teoría.

Ese alguien llegó en 1854: James Clerk Maxwell, un joven científico de Cambridge, interesado en el electromagnetismo, comenzó a estudiar la gran cantidad de publicaciones realizadas por Faraday acerca de sus experimentos. Hubo dos cosas que lo atrajeron enormemente acerca del pensamiento de Faraday: primero, consideró a sus experimentos como ciencia en la forma más pura, justamente debido a que Faraday no tenía modelos matemáticos bajo los cuales podría verse influenciado, el sólo ajustaba sus ideas a los hechos que observaba; y en segundo lugar, sus nociones acerca de campos y líneas de fuerza. Y Maxwell tenía exactamente lo que Faraday necesitaba: la matemática.

“Con el método que adopto espero dejar claro que no pretendo establecer ninguna teoría física acerca de una ciencia en la que no he realizado ningún experimento, y que el límite de mi diseño es mostrar, aplicando estrictamente las ideas y métodos de Faraday, que la conexión entre los diferentes fenómenos que él ha descubierto pueden ser claramente presentados ante una mente matemática” leía un cansado y decaído Faraday de 66 años, en un artículo llamado “De las líneas de fuerza de Faraday, por J. Clerk Maxwell, Trinity College, Cambdrige”, que Maxwell le habían enviado por correo.

El contacto entre los dos se volvió estrecho, Faraday volvió a tener una motivación para regresar al laboratorio y Maxwell continuó perfeccionando su teoría. Pudieron conocerse en Londres en 1860, y en 1861 Maxwell dio una de las charlas de los viernes por la tarde en la Royal Institution. En 1864 Maxwell presenta su artículo definitivo, “Una teoría dinámica del campo electromagnético”. Este sintetiza los fenómenos eléctricos, magnéticos y ópticos con ecuaciones y la más pura matemática. Un artículo que, aunque explicaba sus líneas de fuerza, Faraday no podría entender jamás.

 

Últimos años

Faraday vivió sus últimos años como lo hizo siempre: con humildad y proactividad. Aceptó su decaimiento mental como algo inevitable y continuó siendo útil desde su nueva posición: un influyente hombre de ciencia. Por ejemplo, comenzó a escribir cartas a los diarios llamando la atención de la sociedad acerca de la contaminación del Támesis, y lo logró, aunque no pudo ver en vida los resultados de los proyectos para tratar residuos de drenajes que comenzaron a implementarse. Luchó fuertemente contra la pseudociencia: atacó a videntes, médiums, magos, y trató de hacer pensar a los crédulos, de la forma que mejor sabía, que era educando a la sociedad en la ciencia. Habló de estos temas en las charlas de Navidad, y en 1854 comenzó a exponer sus ideas acerca de la educación, enfatizando la necesidad de que en las escuelas comiencen a enseñarse todas las ciencias, y no solo literatura y matemática.

Entre 1850 y 1860 participó esporádicamente en una gran variedad de proyectos, en 1861 dio su última charla de Navidad, y 1862 marca su último experimento en el laboratorio, pero que no dio los resultados que esperaba: quería ver si el magnetismo afectaba el espectro de emisión de sustancias incandescentes. Este experimento sería retomado por Pieter Zeeman treinta y cinco años más tarde, y le daría el premio Nobel en Física en 1902.

Pasa sus últimos años viviendo tranquilo con su esposa, y aunque él había pedido una ceremonia privada, muchos colegas asistieron a su funeral en 1867.

Así termina la vida de este brillante e influyente científico, con una filosofía de vida que mantuvo desde sus orígenes, y una pasión y una forma de sentir la ciencia pocas veces vista. No por algo queda registrado en uno de sus diarios su frase “Nada es demasiado fantástico para ser verdad, si es consistente con las leyes de la naturaleza”.

Fuentes e imágenes:

– The electric life of Michael Faraday. Alan Hirshfeld. (2006) Walker Publishing Company, Inc.

– https://www.rigb.org/

– Cosmos a Space Time Oddysey, 2014 (capítulo 10)

 

Paula Céspedes Licenciada en Física