Fraunhofer y las líneas oscuras
A veces un científico tiene un nuevo y gran descubrimiento delante suyo y no lo ve. Eso es lo que le sucedió a Joseph von Fraunhofer.
Nacido en 1787 fue el último de los 11 hijos de un maestro vidriero. Quedó huérfano a los 12 años y se convirtió en ayudante y aprendiz de un cristalero fabricante de espejos de Munich que, encima, no le pagaba por su trabajo. Le daba una instrucción mínima que le impedía acudir a la Escuela Dominical donde los aprendices tenían la oportunidad de estudiar otras materias que no fueran su oficio.
Cuando contaba con 14 años se desplomó la casa de dicho maestro cuando Joseph estaba dentro. Esta hecho tuvo gran repercusión en Munich y llegó a oídos del elector Maximiliano. Conmovido le proporcionó algo de dinero que Joseph empleó para adquirir conocimientos. También llegó a oídos de un abogado y financiero llamado Utzschneider que le contrató para que trabajara en su fábrica de vidrio.
Su habilidad y celo para esta artesanía era tal que pronto construyó los mejores telescopios de la época. No sólo eso, sino que aportó numerosas innovaciones técnicas para mejorar la calidad de los mismos. Baste decir que Bessel y von Struve utilizaron telescopios de Fraunhofer para medir por primera vez una paralaje estelar.
Pero todavía hizo una cosa más. Tal como Newton había hecho pasar luz del Sol por un prisma de cristal para que el resultado de la refracción llegara a una pantalla y pudiera ver los colores del Arco Iris, Fraunhofer hizo lo mismo pero haciendo pasar el rayo resultante por un telescopio en 1814. ¿Y qué vio? Pues que no todos los colores estaban.
Doce años antes William H. Wollaston ya había visto esos colores que faltaban, esas rayas negras, aunque Newton no las había visto. Lo que sucede es que las pequeñas imperfecciones del prisma disminuían la nitidez, con lo que Newton nunca podría haberlas visto siglo y medio antes; pero Fraunhofer, maestro en pulir lentes sí pudo verlas y tal y como Wollaston había visto 7 líneas, Fraunhofer llegó a contar casi 600 (hoy día se cuentan unas 25.000). Empleó letras para definir las más prominentes que hoy se conocen como “líneas de Fraunhofer”.
Pero no sólo miró la luz que venía del Sol sino que observó las líneas oscuras que dejaban otras estrellas dándose cuenta que las disposiciones estas eran diferentes en dependencia de la estrella a la que miraba. Esto demostraba que las líneas eran un efecto de tipo astronómico y no, por ejemplo, debido a la atmósfera ya que en ese caso todas hubieran dado patrones iguales.
También observó la luz proveniente de la Luna y la de los planetas y allí encontró patrones idénticos a los vistos en el Sol, concluyendo que su luz no era propia, sino un reflejo de la del astro rey. Es una bonita forma de comprobar que la luz que vemos de la Luna y de los planetas no son más que el reflejo de la solar, ¿no os parece?
Fue, además, el primero en emplear finísimas rejillas metálicas que hoy día sustituyen a los prismas, así que las redes de difracción son cosa suya también.
Los informes de Fraunhofer fueron ignorados. Por si fuera poco y a pesar de todos sus descubrimientos el esnobismo científico de la época le mantuvo a distancia: le permitían asistir a las conferencias pero no participar.
Murió a los 39 años de edad de tuberculosis.
Pero continuemos con la historia. Esas rayas que había visto eran las “huellas digitales” que dejan los elementos que están contenidos en la atmósfera solar, lo que hoy día se conoce como “espectro de absorción”. Pero, ¿qué tuvo delante que os comentaba? Pues se percató que dos líneas oscuras en el espectro del Sol coincidían exactamente con dos líneas brillantes de una lámpara de Sodio que tenía en su laboratorio (espectro de emisión).
¡Ay!, se quedó a un solo paso con la prueba delante suyo. Si hubiera pensado y profundizado más se habría adelantado lo menos 30 años cuando Kirchoff y Bundsen demostraron que en realidad eran esas “huellas digitales” de los elementos. Cada elemento presenta una serie de líneas características.
Una década después que Bundsen y Kirchoff demostrasen el valor de las líneas espectrales, todavía no eran apreciadas en todo su potencial. La cosa cambió de golpe durante un eclipse de Sol visible en la India en 1868. El astrónomo francés Pierre Jules César Janssen (1824-1907) viajó allí para observarlo y el estudió los espectros hallando fácilmente las líneas del hidrógeno. Al día siguiente del eclipse apuntó su telescopio justo al borde del Sol y halló otra vez las mismas líneas, pero vio otras líneas que no fue capaz de identificar.
Tomó nota de ello y las envió al astrónomo inglés Joseph Norman Lockyer (1836-1920), quien era un experto reconocido en el espectro solar. Estudió con detalle las observaciones de Janssen y concluyó que no eran producidas por algún elemento existente en la Tierra. Conjeturó que se trataba de un elemento característico del Sol y lo llamó “helio”, por la palabra griega “Sol”.
Esto no fue tomado muy en serio, pues había otros muchos informes de extrañas líneas espectrales. Sin embargo, en 1895 el químico escocés William Ramsay (1852-1916) descubrió en la Tierra una sustancia que reproducía punto por punto las líneas espectrales que Janssen había detectado en el Sol.
De ese modo, se descubrió el helio en el Sol 28 años antes que se descubriese el mismo elemento en la Tierra. Pero hay que dar gracias, sobre todo, al primer tirón que dio Joseph von Fraunhofer: un niño huérfano, sin apenas oportunidades, explotado por su jefe e ignorado por el esnobismo científico de la época. Impresionante, ¿no os parece?
Fuentes:
“La medida del Universo”, Kitty Ferguson
“Enciclopedia biográfica de ciencia y tecnología (Tomo II)”, Isaac Asimov
“La historia del telescopio”, Isaac Asimov
http://www.isdin.com/gara/fraunhofer.htm
http://www.isdin.com/gara/firhhoff.htm
http://www.astromia.com/glosario/fraunhofer.htm
El día 29 de mayo de 2006 a las 11:59
Menos mal que el reconocimiento llega aunque tarde. Podemos recordar a Fraunhofer, a traves del Instituto de investigación que lleva su nombre.
En realidad una enorme (y envidiable) red de centros de investigación de casi cualquier tema. Entre otras muchísimas cosas son los padres del formato mp3 que nos acompaña a todas partes.
Muy interesante como siempre. Un saludo
El día 29 de mayo de 2006 a las 12:04
Desconocía el instituto. Muchas gracias por la aportación.
Salud!
El día 30 de mayo de 2006 a las 09:22
O sea, que el día que calló la casa del maestro explotador cambió la suerte de Joseph.
Debe de ser la única vez en la historia que a alguien le viene bien que se le desplome una casa encima ¿no? :o)))
Me ha gustado esta historia porque es diferente a la mayoría. En casi todas las historias se puede ver a genios que ya de niños sobresalían por encima de los demás y a los que no se les pasaba nada por alto, o esa impresión es la que queda de ellos.
En esta historia vemos a un niño con mala suerte y que no parece destacar hasta que le llega su momento y entonces hace cosas impresionantes pero se queda a las puertas del gran descubrimiento (aunque abre las puertas a otros para hacer ese descubrimiento), o sea, que es tan humano como nosotros y también a él le pasaron desapercibidas cosas importantes.
Este tipo de historias me hace sentir que los grandes hombres no son seres extraños que están en otra dimensión, me hace sentirlos más cercanos, más próximos.
El día 30 de mayo de 2006 a las 11:16
A mi me parece impresionante cosas como “se descubrió el helio en el Sol 28 años antes que se descubriese el mismo elemento en la Tierra”
¡qué capacidad no sólo para conocer lo que ya hay sino para predecir lo que no se conoce! ¡¡ y a partir únicamente de líneas de luz !! (suspiro)
El día 30 de mayo de 2006 a las 11:46
No lo había visto de esa manera, AntonioT, pero tienes razón, Fraunhofer en este aspecto parece mucho más “normal” que los demás.
Ah!, luiti. Piensa que cuando se dice que se ha descubierto una nueva partícula, en el fondo no es más que una señal de un gráfico, provocada por un circuito electrónico excitado por dicha partícula que se supone ha salido de una reacción en un acelerador de partículas y que cumple una serie de ecuaciones englobadas en una teoría … y por si fuera poco, todo debe encajar. Todo eso es ciencia, amigo. ¿A que parece interesante?.
Salud!
El día 30 de mayo de 2006 a las 14:39
Antes de nada, felicitarte por la página. A los que nos gusta la cienca siempre nos es grato encontrar sitios como éste. ¡Ya tienes otro lector!
Yendo al tema del post, lo que también es alucinante es que lo que tenían delante de los ojos todos estos científicos no era otra cosa que la Física Cuántica. ¿Cómo habría evolucionado la historia de la Ciencia si se hubiese planteado la teoría cuántica así como 100 años antes?
Parece un buen ejercicio mental…
El día 2 de junio de 2006 a las 20:15
Discutíamos algo en este blog acerca de la posibilidad de que la mecánica cuántica hubiera surgido antes, al parecer salí tostado, pero sigo considerando que hubiera sido imposible :S
http://alighieri.bitacoras.com/archivos/2006/05/12/el-concepto-de-ciencia#comentarios
Antes no había razón para pensar que no se podría atenuar más y más la luz, y así afectar en lo mínimo la perturbación o alteración del sistema al ser medido. Pero esa idea no se ajusta a los casos que solo surgen de forma experimental hasta el siglo XX, el efecto fotoelectrico, la emisión de un cuerpo negro, horno microondas. Que son los casos en que la física clásica se agota y es necesario establecer entonces un límite a la transmisión de energía (cuantos) y a la atenuación de la luz (Principio de incertidumbre de Heinsenberg), pequeños paquetes mínimos de energía, que al menos yo, considero no se hubieran podido intuir de no ser porque la experimentación forzará a ello como en últimas fue que sucedió.
El día 3 de junio de 2006 a las 15:52
No obstante, Marfil, siempre hay que tener en cuenta que el concepto de cuanto, o sea, que la energía va en paquetes y no es un continuo, apareció en una hipótesis de Planck para resolver el problema del cuerpo negro.
O sea, que su primera idea fue totalmente teórica, pues la física clásica no explicaba sus resultados (curvas de Raileigh-Jeans y demás). Más tarde, el ajuste de los resultados experimentales han venido a confirmar la hipótesis. O sea, que prefectamente la podían haber intuido antes. No era fácil, ni mucho menos.
Salud!
El día 3 de junio de 2006 a las 17:37
No me queda muy claro desde cuando existe el problema del cuerpo negro; pero tienes razón desde que existiera ese problema en donde la física clásica no explicaba sus resultados podría haber surgido la hipotesis de los cuantos, creo que da campo para los 100 años previos que propone Mai.
El día 4 de junio de 2006 a las 01:38
Para los que no estamos muy puestos en el tema, esta página puede servir de algo:
http://www.maloka.org/f2000/quantumzone/index.html
Es bastante básica, aunque trae algunas animaciones y opciones que pueden interesar más en general.
El día 4 de junio de 2006 a las 10:50
En la página que dices es muy explicativo lo del espectro en función del material emisor.
El problema de la radiación del cuerpo negro es anterior a todo este marrón. Tienes una bonita introcucción aquí, aunque si no la puedes seguir, lo bueno es la idea general. Básicamente, era un problema de relacionar el movimiento atómico con la temperatura de un cuerpo y ahí empezaban incongruencias (lo llamaban la Catástrofe del Ultravioleta) que culminaron en la hipótesis cuántica de Planck.
Créeme, es un tema muy bonito. El día que me arme de valor lo explicaré en algún artículo.
Salud!
El día 5 de junio de 2006 a las 06:12
Y que tan anterior es ese problema? :S
He intentado buscar el dato, pero parece que nadie quiere pisarse los dedos dando una fecha aproximada o algo.
Gracias por el link, la página se ve bastante interesante.
El día 5 de junio de 2006 a las 22:34
No he sabido encontrar fecha hasta ahora, pero parece ser que ese problema surgió, precisamente, a principios del siglo XX.
Así que lo que decía Richi no podía ser, dado que no existía problema alguno necesitado de hipótesis cuántica para ser resuelto.
Salud!
El día 11 de julio de 2006 a las 01:43
Felicitaciones Omalaled, tu pagina recien la descubri hace unos dias (mi hermano me la envio) y es de lo mejor que he encontrado, las historias son tan curiosas como divertidas y ejemplares, es interesante saber aparte de los descubrimientos que hacen los cientificos las historias que los envuelven y que en cierto modo llegan a influir en su obra.
El día 11 de julio de 2006 a las 10:32
Gracias, Juan Carlos y gracias también a tu hermano por recomendarme
Sauld!