I. MICHAEL FARADAY (1791-1867)

GERARDO CARMONA

PATRICIA GOLDSTEIN

RESUMEN

A 200 a�os del nacimiento de Faraday es necesario reconsiderar su imagen, ya borrada por el tiempo, y retocarla, reconocer a la distancia que nos dan estos 200 a�os no s�lo sus contribuciones a la ciencia sino tambi�n su emoci�n por el descubrimiento de los misterios de la naturaleza y el deseo de compartirla mediante sus bien organizadas conferencias.

Nuestro inter�s al escribir estas notas es hacer un resumen de su obra a trav�s de su vida, pues en muchos casos a Faraday s�lo se le identifica por sus contribuciones a la electricidad y al magnetismo o a la electroqu�mica y se dejan a un lado otros trabajos que reflejan la unidad de su pensamiento. Por ello seguiremos el desarrollo de su vida y sus descubrimientos, y ya en los siguientes escritos se discutir�n con mayor profundidad temas espec�ficos para evaluar su contribuci�n y para estudiar su trascendencia en la f�sica actual.

MICHAEL FARADAY  naci� en Newington, al sur de Londres, el 22 de septiembre de 1791, dos a�os despu�s de la Revoluci�n francesa, en el seno de una familia pobre, siendo el tercero de cuatro hijos. El padre era herrador de caballos y la madre de origen campesino. Ambos pertenec�an a la Iglesia de los sandemanianos, fundada por Robert Sandeman (1718-1771), secta protestante fundamentalista cuya base doctrinal era la creencia literal en las Sagradas Escrituras, y cuyas normas b�sicas de conducta eran el amor y un alto sentido de la comunidad, ambos presentes en Faraday toda su vida, a pesar de la injusticia social que sufri� y de las injusticias profesionales que resultaron de su admirado maestro Humphry Davy.

Su nacimiento tuvo lugar despu�s de que sus padres se mudaron a Newington, muy cerca de Londres, con la intenci�n de mejorar su situaci�n econ�mica, lo que no ocurri�, pues el mismo Michael menciona que dispon�a de un trozo de pan a la semana. Posteriormente se mudaron a Londres, donde el joven Faraday buscar�a el camino que lo llevar�a a la ciencia. Cuando ten�a 19 a�os, y trabajaba de aprendiz de encuadernador y empezaba a asistir a conferencias cient�ficas, murió su padre, y su hermano Robert, tambi�n herrador de caballos, fue quien qued� a cargo de la familia. Su madre muri� en 1838, un a�o despu�s de que subi� al trono la reina Victoria (1837-1901), cuando Faraday ya hab�a hecho sus mayores contribuciones a la ciencia y era ya un notable cient�fico.

En cuanto a los inicios de su educaci�n, el mismo Faraday menciona: [1]* "Mi educaci�n fue del tipo m�s corriente; consisti� en poco m�s que los rudimentos de lectura, escritura y aritm�tica en una escuela diurna com�n. Las horas fuera de la escuela las pasaba en mi casa y en las calles." En 1804, a los 13 a�os, concluidos esos estudios, el librero George Riebau lo contrat� como mensajero; era adem�s repartidor de peri�dicos para alquiler. Ese mismo a�o ascendi� a aprendiz de encuadernador, actividad en la que mostr� gran capacidad y habilidad, de manera que cinco a�os m�s tarde contaba ya con dos ayudantes. El f�cil acceso a los libros lo hizo un lector habitual; se despert� su pasi�n por la ciencia, seg�n afirma, con la lectura del art�culo "Electricity" de la Enciclopedia Brit�nica, escrito por James Tytler, cuando la estaba encuadernando. Para Tytler todos los efectos el�ctricos pod�an explicarse suponiendo la existencia de un fluido cuyas vibraciones pod�an explicar no s�lo los fen�menos el�ctricos sino los �pticos y los t�rmicos. Este art�culo revisaba y enfrentaba las teor�as m�s ortodoxas: la de B. Franklin (1706-1790) seg�n la cual los cuerpos en estado normal poseen un fluido el�ctrico y su electricidad, positiva o negativa, significa un aumento o disminuci�n de esa cantidad de fluido, y la de Robert Symmer, quien anunci� en 1759 ante la Royal Society la teor�a de la existencia de dos clases de electricidad o de dos fluidos, la electricidad positiva y la negativa que todo cuerpo en estado normal posee en cantidades iguales. La controversia indujo en Faraday el deseo de verificar alguno de los fen�menos ah� descritos y, para ello, construy� un peque�o generador electrost�tico con ayuda de botellas usadas y madera.

En el Londres de principios del siglo XIX el acceso a la educaci�n y en particular a la ciencia no era f�cil, a pesar de que Benjamin Thompson (conde de Rumford), el 7 de marzo de 1799, fund� la Royal Institution of Great Britain, cuyo prop�sito era "...difundir el conocimiento y facilitar la introducci�n general de invenciones y mejoras mec�nicas �tiles, y ense�ar, mediante cursos de conferencias filos�ficas y experimentos, la aplicaci�n de la ciencia a las finalidades comunes de la vida". Con todo y esto no hab�a escuelas nocturnas ni cursos por correspondencia ni bibliotecas p�blicas. Faraday sin embargo tuvo la suerte, en febrero de 1810, de encontrar a un grupo de j�venes con una pasi�n com�n por la ciencia, quienes se reun�an en la que llamaron The City Philosophical Society los mi�rcoles por la noche, en casa de John Tatum, quien despu�s de sus conferencias abr�a su biblioteca a los miembros de la sociedad. Fue en dicha sociedad donde recibi� una educaci�n b�sica en ciencias con cursos sobre electricidad, galvanismo, hidrost�tica, �ptica, geolog�a, mec�nica experimental y te�rica, qu�mica, astronom�a y meteorolog�a. En muchos casos esos cursos eran s�lo una recolecci�n de observaciones que Tatum ilustraba experimentalmente. Fue ah� donde Faraday puso en operaci�n una pila voltaica. Todas estas experiencias intensificaron su inter�s por la ciencia y lo llevaron a conocer el libro de Jane Marcet Conversations on Chemistry, muy diferente a los libros de qu�mica de la �poca, pues era m�s t�cnico y estaba dirigido a aquellos interesados en los cursos de Humphry Davy de la Royal Institution. El texto no era una recolecci�n de observaciones ni de recetas, sino un gran plan o proyecto que promov�a el mismo Davy, quien consideraba que la qu�mica era la llave para descubrir los misterios de la Naturaleza. Dentro de este gran plan pod�an considerarse como un todo los fen�menos relativos a las reacciones qu�micas, las relaciones el�ctricas, los fen�menos t�rmicos y �pticos. Esta visi�n integral, al tratar simult�neamente gran cantidad de fen�menos, impact� nuevamente a Faraday, quien dirigi� sus pensamientos hacia la qu�mica.

Michael Faraday

En la casa de Tatum conoci� a varios j�venes con los que posteriormente establecería una estrecha amistad; entre ellos estaban Huxtable, estudiante de medicina, Abbot, oficinista, y Phillips, qu�mico y posteriormente presidente de la Sociedad Qu�mica y director de Annals of Philosophy. Conoci� adem�s a Dance, miembro de la Royal Institution y cliente de la librer�a de Riebau, quien le ofreci� cuatro boletos para asistir a las conferencias de H. Davy sobre qu�mica. Faraday tom� notas y las pas� en limpio con todo cuidado, las ilustr� en color y adem�s, discuti� cada uno de los puntos de inter�s con los miembros de la Sociedad. En 1812 termin� su contrato con Riebau y empez� como oficial de encuadernaci�n con De la Roche. Con esto se defin�a as� una actividad que podr�a durar toda su vida, pero ese futuro no lo emocionaba mucho, sobre todo despu�s de haber asistido a los cursos de Davy. En diciembre de 1812 le escribi� a Davy pidi�ndole empleo y a la solicitud anex� una copia encuadernada de sus notas de los cursos de qu�mica, un total de 386 p�ginas. En octubre Davy hab�a sufrido un accidente en su laboratorio al explotarle un compuesto de cloro que le da�� los ojos, y adem�s en esos momentos sal�a de viaje de bodas. Algunos autores afirman que Faraday hizo la solicitud y otros que Davy recibi� la recomendaci�n de tomar a Faraday como amanuense, pues estaba temporalmente imposibilitado por el accidente; de cualquier modo, Davy recibi� las notas, pero s�lo hasta marzo de 1813 se nombr� a Faraday asistente del laboratorio de la Royal Institution, con salario y dos habitaciones a su disposici�n. Desde este momento, la relaci�n entre ambos fue estrecha y f�rtil. Habiendo planteado ya el car�cter inquieto de Faraday, es necesario esbozar ahora brevemente la personalidad de Davy y los problemas en los que trabajaba, as� como los modelos f�sicos y la filosof�a natural que los sustentaban.

Humphry Davy (1778-1829), hu�rfano de padre, se inici� como aprendiz en una botica en 1794, donde despert� su inter�s por la qu�mica y cuatro a�os m�s tarde fue superintendente de un hospital. A los veinti�n a�os descubri� el gas hilarante o de la risa, un �xido nitroso cuyas propiedades estableci� con el m�todo m�s empleado por los qu�micos: experimentar sobre s� mismo. Se convirti� en un excelente conferencista sobre temas qu�micos, por lo que el conde de Rumford lo invit� a incorporarse a la Royal Institution en 1801, como instructor asistente de qu�mica y director del laboratorio, y en 1802 fue promovido al cargo de profesor.

Hacia 1808 Davy hab�a descubierto cuatro elementos nuevos: potasio, sodio, magnesio y calcio. El m�todo que utiliz� no habr�a sido posible sin el descubrimiento de la pila de Volta [2] en 1800 y sin la aplicaci�n que de ella hicieron los ingleses Nicholson y Carlisle, quienes demostraron que la electricidad descompon�a el agua en sus dos constituyentes, ox�geno e hidr�geno.

Frecuentemente los elementos se encuentran en la naturaleza formando �xidos, por ello, para obtener elementos puros es necesario eliminar el ox�geno empleando carb�n, esto es, para obtener un elemento que se desconoce debe calentarse el �xido con carb�n puro para formar mon�xido y bi�xido de carbono y as� dejar libre el elemento de inter�s. Sin embargo, hab�a algunas sustancias en las que no funcionaba ese procedimiento. Davy consider� que lo que no pod�a separarse con una reacci�n qu�mica se podr�a por las corrientes el�ctricas, como en el caso del agua. Por ello construy� una bater�a el�ctrica de 250 placas met�licas, la m�s potente en ese momento y envi� corrientes intensas a trav�s de la soluci�n que conten�a la sustancia por descomponer; sin embargo, no obtuvo buenos resultados pues s�lo consegu�a el ox�geno y el hidr�geno procedentes del agua. Elimin� entonces el agua y trat� a la sustancia s�lida sin resultados, hasta que prob� con la sustancia fundida [12]. El 6 de octubre de 1807 hizo pasar corriente a trav�s de potasa fundida, liberando as� peque�os granos de un metal al que llam� potasio. Una semana despu�s, del carbonato s�dico, aisl� el sodio. En 1808 aisl� varios metales de sus �xidos, siguiendo el m�todo propuesto por Berzelius, agregando mercurio a la cal obtuvo, con el paso de la corriente, una amalgama de la cual aisl� una sustancia a la que llam� calcio. De manera similar obtuvo el magnesio, el estroncio y el bario. Posteriormente en 1810 mostr� que el gas verde que Scheele (1742-1786) —muerto prematuramente por la costumbre de entonces de oler y gustar para caracterizar a los compuestos qu�micos nuevos— había obtenido del �cido clorh�drico, y que se pensaba que era un �xido, en realidad era un elemento y lo llam� cloro. Mostr� entonces que el �cido clorh�drico no conten�a ox�geno, con lo que descalificaba la teor�a de Lavoisier, que postulaba que el ox�geno (engendrador de �cidos) era un componente necesario de los �cidos.

Davy invent� el arco el�ctrico de alumbrado y en 1815 invent� la l�mpara de seguridad usada por los mineros. En 1818 se le otorg� el t�tulo de bar�n y en 1820 fue electo presidente de la Royal Society en sustituci�n de Joseph Banks, quien en 1808 recibi� la comunicaci�n del descubrimiento de Volta. Se dice adem�s que uno de los mayores descubrimientos de Davy fue Faraday, sobre el cual ejerci� una dominante influencia intelectual.

Davy escrib�a adem�s poes�a, pescaba y estaba interesado en la metaf�sica [3, 9]. Como parte de la tradici�n cient�fica inglesa de esa �poca que proporcionaba al qu�mico una gu�a, estaba el texto de Gowin Knight, An Attempt lo Demonstrate that all the Phenomena in Nature May Be Explained by Two Simple Active Principles, Attraction and Repulsion (1748). Dicho texto era f�cil de conseguir en la biblioteca de la Royal Institution, y seguramente tanto Davy como Faraday lo conoc�an. Knight reduc�a la materia a fuerzas de atracci�n y de repulsi�n, y asociaba una clase de materia a cada tipo de fuerza, y dicha asociaci�n generaba el conjunto de fen�menos observados. Otra teor�a rival y contempor�nea de la primera era la del jesuita Rudjer Boscovich, quien en su Philosophiae naturalis Theoria redacta ad unicam legem virium in natura existentium de 1758 [15, 20], a diferencia de Knight, combinaba las fuerzas atractivas y repulsivas en un solo �tomo. El �tomo era reducido a un punto rodeado de c�scaras alternantes de fuerzas positivas y negativas de diferentes intensidades; sin embargo al acercarse al origen la fuerza repulsiva tend�a al infinito, lo que preservaba su propiedad de impenetrabilidad. Muy lejos del origen de fuerzas, m�s all� de las c�scaras envolventes, la interacci�n dominante era la atractiva, con una dependencia inversamente proporcional al cuadrado de las distancias, como en la ley gravitacional de Newton. Los �tomos de Boscovich reten�an todas las propiedades de los corp�sculos de Newton; las fuerzas repulsivas le daban solidez, impenetrabilidad y elasticidad; la existencia de fuerzas en el espacio le daba extensi�n. Pero las mayores ventajas de este modelo eran para la qu�mica, pues las c�scaras permit�an la formaci�n de compuestos, unos m�s estables que otros. Igualmente, los cambios de estado pod�an entenderse mejor, pues la estabilidad de los estados en un intervalo de temperaturas pod�a relacionarse con las fuerzas atractivas y repulsivas alternantes entre las part�culas constituyentes. Todas estas ideas no ten�an aceptaci�n entre los qu�micos; en particular Lavoisier las rechaz� ampliamente por estar tan alejadas de los hechos, por ser puramente metaf�sicas. Davy, conocedor de estas ideas, no hizo uso de ellas hasta despu�s de convencerse de que el cloro no era un compuesto de ox�geno, como demandaba la teor�a de Lavoisier, sino un elemento y que la acidez era resultado de la forma molecular y no de la existencia de un, ponderable o imponderable, acidificador. Con esto en mente, Davy se dedic� a analizar �cidos, y estableci� adem�s que el diamante es carb�n puro, y mostr� que la diferencia enorme en sus propiedades era consecuencia �nicamente de la modificaci�n del arreglo geom�trico de las part�culas de carb�n. Fue justamente en ese periodo que Faraday ingres� al servicio de Davy en la Royal Institution, y no hay duda de que fue introducido a la teor�a de Boscovich, como se podr� apreciar en sus comentarios, veinte a�os m�s tarde.

Durante sus primeros meses en el laboratorio, Faraday sufri�, junto con Davy, varios accidentes al trabajar con compuestos de cloro y al final del a�o recibi� de �ste la proposici�n de acompa�arlo en un viaje por Europa como asistente. En octubre de 1813, a los 22 a�os, emprendi� el viaje en el que no s�lo fue un asistente cient�fico h�bil, con ingenio e iniciativa, sino que adem�s atendi� las necesidades personales de los Davy, resultando un mozo a su servicio. Por ello, en muchas ocasiones, en reuniones cient�ficas que se prolongaban hasta la cena, era excluido de la mesa, con pesar suyo y de los invitados. Viaj� con Davy y su esposa a Francia, Italia, Suiza, Alemania, Holanda y B�lgica. Hay que recordar que en esa �poca Inglaterra estaba en guerra con Francia, a pesar de lo cual se permit�a que los cient�ficos de ambas naciones viajaran por sus territorios y en esa ocasi�n hubo una autorizaci�n especial de Napole�n para el libre tr�nsito de estos cient�ficos. El viaje dur� a�o y medio y, durante el mismo, Faraday tuvo la oportunidad de conocer y trabajar con cient�ficos europeos y fue testigo de importantes descubrimientos.

En Par�s conoci� a Ampère, amigo de Davy, quien les present� una sustancia recientemente extra�da de una alga marina por Courtois, descubridor del yodo. Davy y Faraday determinaron las propiedades de ese nuevo elemento. En Ginebra realizaron experimentos con el pez torpedo el�ctrico, del cual Henry Cavendish hab�a hecho un modelo con botellas de Leiden, y en Florencia Faraday fue testigo de c�mo Davy, utilizando una lente del duque de Toscania, quem� un diamante, con lo que demostr� que era carb�n puro. En Mil�n conoci� a Volta (1745-1827).

A su regreso a Londres, en abril de 1815, Faraday dedic� todo su esfuerzo a la qu�mica, leyendo las revistas cient�ficas accesibles a �l; llevaba un registro bibliogr�fico de lo que le�a o le resultaba interesante. Esto no le impidi� continuar su relaci�n con The City Philosophical Society, donde imparti� cursos sobre los estados de la materia, las propiedades de los metales, etc. [13], y adem�s organiz� reuniones cient�ficas en sus habitaciones en la Royal Institution. Su primer trabajo, publicado en 1816, tiene el título "Analysis of Caustic Lime of Tuscany"; el cual consta de dos p�ginas; a �ste sigui� una serie de art�culos cortos, sin secuencia, sugeridos por los trabajos de Davy y W. T. Brande, sucesor de Davy como profesor de qu�mica en la Royal Institution. Tambi�n en 1816 imparti� su primera conferencia, en la Royal Institution, como profesor, sobre "Propiedades generales de la materia". En 1817 public� seis art�culos cortos; en 1818 once art�culos sobre la combusti�n del diamante, etc., y en varios art�culos hechos con la colaboraci�n de Phillips anunci� ante la Royal Society la contribuci�n m�s importante hasta ese momento: la creaci�n de nuevos compuestos de cloro-carb�n.

Por la d�cada de 1820 Faraday ya hab�a conseguido una buena reputaci�n como qu�mico anal�tico, y algunos organismos oficiales solicitaban su opini�n; en particular, un comit� del parlamento investig� la confiabilidad de la l�mpara para mineros, que invent� Davy, pidiendo la asesor�a de Faraday. �ste afirm� que la l�mpara no era tan confiable como Davy aseguraba. A partir de esto empez� un distanciamiento entre ambos; es posible agregar tambi�n que el ingenio y el intenso trabajo sobre varios problemas a los que Faraday fue introducido, produjo un fuerte resentimiento en Davy.

Faraday tambi�n inici� investigaciones seg�n sus intereses; por ejemplo, ya que la ignici�n de vapores de aceites era importante para el desarrollo de la iluminaci�n de Londres, estudi� varios aceites que pod�an ser usados en el calentamiento de habitaciones y en la iluminaci�n, lo cual lo llev� a descubrir el benceno en 1825.

En 1818, junto con James Stodart, realiz� una serie de experimentos sobre aleaciones de aceros, con el fin de hacerlos m�s resistentes a las inclemencias del tiempo, pero como hab�a empleado metales raros como platino, rodio y plata, no se pudieron producir industrialmente. En 1821 Faraday se cas� con Sarah Barnard, hermana de uno de los miembros de The City Philosophical Society, quien, al igual que Michael, era sandemaniana, y cuyo padre era pastor. Se dice que alrededor de 1840 sustituy� a su suegro como predicador durante tres a�os.

Aunque en los primeros a�os la principal actividad de Michael Faraday se centr� en la qu�mica, su viejo amigo Phillips, ahora director de los Annals of Philosophy, lo hizo regresar a la electricidad cuando en 1821 le pidi� que escribiera una revisi�n sobre los trabajos de electromagnetismo de Oersted, Ampère y Biot-Savart, aparecidos el a�o anterior. El primer descubrimiento de Faraday sobre el electromagnetismo se realiz� el 3 de septiembre de 1821 pues, como era habitual en �l, repiti� cada uno de los experimentos que ten�a que reportar. Al repetir el experimento de Oersted con una aguja magn�tica localizada en diversos puntos alrededor de un alambre que conduc�a una corriente, Faraday encontr� que la fuerza ejercida por la corriente sobre el im�n era de naturaleza circular. Inmediatamente construy� un rotor electromagn�tico basado en esta idea [19]. Entonces, una barra magn�tica fija en un extremo pod�a girar alrededor del alambre que conduc�a la corriente, a lo largo de la l�nea de fuerza que actuaba sobre el polo m�vil. Dise�� adem�s otro dispositivo con el im�n fijo y con uno de los extremos del alambre conductor m�vil, pero que tocaba levemente la superficie del mercurio que utiliz� para cerrar el circuito. El alambre que transportaba la corriente giraba alrededor del im�n; as� con estos dos dispositivos, demostraba el acuerdo con la tercera ley de Newton, pues el im�n tambi�n ejerc�a una fuerza sobre el alambre. Estos experimentos, que de hecho constituyen la transformaci�n de energ�a el�ctrica en mec�nica, proporcionan el principio b�sico de los motores el�ctricos. Sin embargo, la l�nea de desarrollo para la construcci�n de los motores se inici� en un descubrimiento posterior; en 1831: la inducci�n electromagn�tica [5].

En ese momento Davy ya era presidente de la Royal Society y Wollaston vicepresidente. Este �ltimo le hab�a sugerido a Davy, unos meses antes, que un alambre conductor de corriente deber�a torcerse en presencia de un im�n. El resultado experimental de Faraday era claro y definitivo y busc� a Wollaston para comentarle su descubrimiento. Al no encontrarlo y, en ausencia de Davy, Faraday public� su trabajo sin referirse a la idea de Wollaston, lo cual hizo que pronto se le acusara de deshonesto. Despu�s de varias entrevistas con Wollaston, el problema qued� aclarado, y sin ning�n resentimiento, �ste lo felicit� por su descubrimiento, pero eso no alter� el malestar de Davy, quien, en 1823, insisti� en la calumnia contra Faraday. Ese trabajo tambi�n le caus� problemas con Ampère, pues �ste propon�a, como era dogma despu�s de Newton, que todas las fuerzas en la naturaleza eran centrales.

Mientras tanto, era dif�cil para Faraday realizar investigaciones independientes salvo en los momentos en que Davy se ausentaba. Durante esos periodos Faraday trat� de formar nuevos compuestos de cloro o su descomposici�n qu�mica. Al regresar de un viaje, Davy le sugiri� hacer el proceso en un recipiente cerrado. Faraday calent� en un tubo de vidrio cerrado uno de los compuestos de cloro para estudiar su descomposici�n; realiz� el experimento en presencia de uno de los amigos de Davy, el doctor Paris; ambos quedaron sorprendidos al observar la aparici�n de peque�as gotitas de un l�quido en el extremo fr�o del tubo. Al d�a siguiente, Faraday confirm� que el l�quido era cloro licuado. No s�lo era importante en la licuefacci�n el aumento de presi�n creado por el calentamiento, sino que tambi�n la temperatura ten�a un papel relevante, pues el l�quido se hab�a depositado en el extremo fr�o del recipiente. Posteriormente, en 1826 y en 1845, regres� al mismo problema, sumergiendo un extremo del recipiente en una mezcla frigor�fica consigui� licuar muchas otras sustancias. Sin embargo, hab�a otras que no presentaban signos de licuefacci�n como el ox�geno, el nitr�geno, el hidr�geno, etc., por lo que los llam� gases permanentes. La temperatura m�s baja que Faraday obtuvo fue 163� K (-110� C). Algunos autores consideran que en la licuefacci�n del cloro en 1823, la influencia de Davy fue m�nima; otros en cambio consideran que la sugerencia de Davy de calentar los cristales de hidrato de cloro en un tubo de vidrio cerrado se apoyaba en el modelo de Boscovich, el cual permit�a visualizar el efecto que tendr�a el calentamiento. Esto es, al aumentar la agitaci�n molecular, los enlaces de hidr�geno se romper�an, permitiendo as� una asociaci�n m�s �ntima y estable entre los �tomos de cloro.

En 1823 Phillips decidi� hacer a Faraday miembro de la Royal Society, por lo que le pidi� a Wollaston que encabezara la lista de los 29 miembros que deb�an proponerlo, a lo cual accedi� al igual que los restantes miembros, salvo Davy, entonces presidente de la instituci�n. El 8 de enero de 1824 se nombra a Faraday socio de la Royal Society en votaci�n secreta, con un voto en contra.

Posteriormente Davy enferm� y se retir� de la direcci�n de la Royal Society en 1825, ocupando Faraday su lugar. El dif�cil acceso a la educaci�n y a la ciencia en aquella �poca, para personas como �l, lo motiv� el resto de su vida a organizar m�ltiples conferencias dirigidas sobre todo a los j�venes. A partir de ese momento Faraday las instituy� e invit� a todos los miembros de la instituci�n a impartirlas los viernes por la tarde. Muchas de ellas fueron impartidas por el propio Faraday y era tal su reputaci�n de buen conferencista que era habitual la asistencia de oyentes como Eduardo, pr�ncipe de Gales, el duque de Edimburgo, etc. Esto le permiti� extender su influencia cient�fica entre los pol�ticos victorianos.

Faraday adem�s impart�a cursos en la Royal Military Academy, era miembro del Scientific Advising Committee of the Admiralty y asesor cient�fico de The Trinity House, la instituci�n que estaba a cargo de los faros del pa�s. En 1826 inici� adem�s cursos de Navidad, especiales para ni�os. Justo en diciembre de 1826, Davy sufri� un ataque de par�lisis, renunci� a la Royal Society, y finalmente, muri� en Suiza en 1829.

Habiendo muerto Wollaston y Davy, Faraday pudo regresar con toda libertad a sus estudios sobre electricidad que, aunque expl�citamente interrumpidos, hab�an estado en sus pensamientos desde entonces. Recordemos que el 21 de octubre de 1821 public� el trabajo titulado On Some New Electro-Magnetical Motions, and On The Theory of Magnetism, donde registr� la primera conversi�n de energ�a el�ctrica en mec�nica y que contiene la primera noci�n de l�neas de fuerza. La visi�n que ten�a entonces Faraday del electromagnetismo era muy diferente de la de sus contempor�neos, quienes, obligados por la tradici�n, trataban de explicar los fen�menos en raz�n de los fluidos el�ctricos, de la acci�n a distancia y de las fuerzas centrales. Al principio Faraday consider� que las mol�culas del medio por donde flu�a la corriente se encontraban en un estado de esfuerzo que se trasmit�a a los alrededores: el estado electrot�nico. �Este estado de esfuerzo pod�a ser transmitido y provocar un estado de esfuerzo en un alambre cercano? En su cuaderno de notas en 1822 escribi� "convert magnetism into electricity"; esto es, habiendo encontrado que una corriente produce un efecto magn�tico, era natural preguntarse por el efecto inverso �de qu� manera los imanes pueden generar un efecto el�ctrico? Entre 1822 y 1831 en cuatro ocasiones, investig� varias posibilidades y adem�s trat� de examinar el estado de esfuerzos generado en un medio que trasmite una corriente, analizando con luz polarizada una celda electrol�tica en operaci�n, con resultados negativos. Era costumbre en Faraday que tan pronto como hac�a experimentos en un �rea, a continuaci�n lo hiciese en otra, pero motivado por el modelo que ten�a en mente. Por ejemplo, en el lapso se�alado tambi�n estuvo interesado, a petici�n de la Royal Society, en el desarrollo de vidrios �pticos cuya naturaleza estudi�, as� como en su perfeccionamiento y producci�n. La calidad de los vidrios obtenidos fue tal que le pidieron que se encargara de su producci�n industrial; no acept�, pero les entreg� sus notas para que los produjeran. Casi simult�neamente apareci� en la revista de la Royal Institution la traducci�n de los trabajos de Fresnel sobre la teor�a ondulatoria de la luz, que proporcionaban el soporte te�rico a su trabajo sobre los vidrios.

Tambi�n entre 1828 y 1830 estuvo trabajando en otro fen�meno ondulatorio: la propagaci�n del sonido. Faraday present� ante la Royal Institution los trabajos realizados por Charles Wheatstone sobre la propagaci�n ondulatoria del sonido, en una serie de conferencias en la que �l no era el �nico expositor, pues tambi�n participaban algunos m�sicos. Uno de los efectos que m�s motivaron a Faraday fueron las figuras de Chladni que pueden apreciarse f�cilmente con ayuda de arena fina depositada sobre una l�mina. Dichas figuras son producidas por la redistribuci�n de arena sobre la l�mina, debido a las vibraciones generadas por un viol�n. Este fen�meno muestra la inducci�n ac�stica, en la cual el aire sirve como medio transmisor de la vibraci�n de la cuerda del viol�n hasta la l�mina con arena. En su cuaderno de notas no hay ning�n comentario que indique alguna relaci�n entre dicha inducci�n ac�stica y la que �l buscaba desde 1822. Los primeros seis meses de 1831 Faraday los dedic� a la generaci�n de todo tipo de figuras de Chladni, estudiando el efecto de la densidad del aire en la vecindad de la l�mina vibrante. Posteriormente, en marzo de 1831, despu�s de descubierta la ley de inducci�n electromagn�tica, entreg� un escrito al cuidado de la Royal Society en donde estableci� una analog�a entre los fen�menos ac�sticos y los electromagn�ticos [10]. A continuaci�n presentamos un extracto.

Algunos resultados de las investigaciones incluidas en los dos art�culos intitulados "Experimental Researches in Electricity" recientemente le�dos ante la Royal Society y los aspectos que de ellos emanan, en conexi�n con otros aspectos y experimentos, me conducen a creer que la acci�n magn�tica es progresiva y que requiere tiempo; esto es, que cuando un im�n act�a sobre otro im�n o un pedazo de fierro distante, la causa de la influencia (que por el momento llamar� magnetismo) avanza gradualmente desde los cuerpos magn�ticos y requiere tiempo para su transmisi�n, que probablemente se encuentre que es muy sensible.

Pienso tambi�n que veo la raz�n para suponer que la inducci�n el�ctrica (de la tensi�n) se lleva a cabo en un tiempo progresivo similar.

Me inclino a comparar la difusi�n de las fuerzas magn�ticas, a partir de un polo magn�tico, a las vibraciones sobre una superficie de agua en equilibrio, o con aquellas del aire en el fen�meno del sonido; es decir, me inclino a pensar que la teor�a vibracional se aplicar� a estos fen�menos, como lo es al sonido y muy probablemente a la luz.

Por analog�a, pienso que puede ser posible tambi�n su aplicaci�n a los fen�menos de tensi�n.

Desear�a trabajar estos aspectos experimentalmente, pero, como mucho de mi tiempo est� comprometido con los deberes de mi oficina y como los experimentos ser�an prolongados y pueden ser sujetos a las observaciones de otros, deseo, al depositar este art�culo al cuidado de la Royal Society, tomar posesi�n y derechos, en el caso de que en alguna fecha sean confirmados experimentalmente, para reclamar el cr�dito por estos aspectos en esa fecha, ya que hasta donde yo s�, nadie es consciente de ellos ni puede reclamarlos m�s que yo.

En junio de 1831 (recordemos que Maxwell naci� el 13 de junio de ese mismo a�o) tuvo conocimiento del electroim�n construido por Joseph Henry de Albany, Nueva York, con el cual se pod�an levantar 300 kilogramos de hierro; pero lo realmente importante era que al invertir la polaridad de las conexiones el�ctricas, el peso permanec�a suspendido un corto tiempo, lo que indicaba que no eran los fluidos el�ctricos los que ten�an que ver en estos fen�menos, sino las propiedades mismas de la materia. En agosto, Faraday estaba ya convencido de que la electricidad y el magnetismo eran ondas que se propagaban en un medio material. Faraday construy� dos bobinas en los lados opuestos de un anillo de hierro, el medio material; una bater�a era insertada en el circuito abierto de la primera bobina y al cerrarlo la magnetizaba; finalmente, un galvan�metro insertado en la segunda bobina detectar�a cualquier posible corriente. En muchas ocasiones Faraday hab�a hecho mediciones similares, pero lo hab�a hecho conectando el circuito secundario, despu�s de generar la corriente en el primario; pero ahora sab�a lo que buscaba. Justamente al igual que una l�mina vibrante produc�a patrones de vibraci�n sobre otra l�mina vecina, ahora las ondas generadas por una corriente en el circuito primario produc�an un patr�n o estado en el secundario, a trav�s del medio material: el n�cleo de hierro. El circuito era pues el detector de la onda producida por el primario. N�tese que este dise�o es la versi�n elemental de los transformadores.

Dos meses m�s tarde Faraday descubri� la manera en que un im�n permanente generaba una corriente el�ctrica; el 17 de octubre anunci� la producci�n de efectos el�ctricos por medios magn�ticos. Para llegar a este punto fue necesario construir varios dispositivos experimentales, lo que se fue simplificando poco a poco hasta lo esencial. A diferencia del experimento de agosto, en el que us� una bater�a para generar la corriente en el circuito primario, ahora emple� s�lo imanes y alambres enrollados alrededor del n�cleo de hierro. Despu�s, eliminando el n�cleo de hierro, observ� que se induc�a una corriente al introducir un im�n en el interior de la bobina y que hab�a un cambio de signo de la corriente cuando el im�n a su vez era retirado. Finalmente, emple� un solo anillo conductor y obtuvo la corriente inducida tan s�lo haci�ndolo pasar cerca del im�n. En todos estos experimentos el aspecto com�n era el movimiento relativo entre el conductor y el campo magn�tico. Los dispositivos experimentales que construy� inicialmente, inclu�an como medio material al n�cleo de hierro, porque permite la transmisi�n de ese estado de tensi�n electrot�nico o vibraci�n, posteriormente los redujo a lo esencial cuando indujo una corriente en un aro tan s�lo movi�ndolo en presencia de un campo magn�tico. Habiendo eliminado el medio material, receptor y transmisor de la se�al proveniente del im�n en movimiento, dirigi� toda su atenci�n al concepto de l�neas de fuerza, se�alando que para generar una corriente era necesario que el conductor cortara l�neas de fuerza magn�tica. El 28 de octubre realiz� otro experimento con el que result� el prototipo del generador el�ctrico, el cual produc�a una corriente continua a partir del magnetismo. El dispositivo consist�a en un disco delgado de cobre que rotaba, alrededor de su eje, entre los polos de un im�n permanente. Dos conductores hac�an un contacto deslizante, uno en la orilla del disco y otro en el eje, y ambos extremos finalmente quedaban unidos a un galvan�metro para cerrar el circuito. El galvan�metro indicaba que, mientras el disco girara, se producir�a una corriente continua.

Al producir electricidad a partir del movimiento mec�nico Faraday invent� el generador el�ctrico, pero a�n tuvieron que transcurrir 50 a�os para que se construyeran generadores eficientes y para que se acelerara a�n m�s la Revoluci�n Industrial; tambi�n fue necesario que transcurrieran varios a�os para que se aceptaran las l�neas de campo, hasta que James Clerk Maxwell entr� a escena, en 1856, cuando public� su trabajo titulado Sobre las l�neas de fuerza de Faraday, en el que empleaba el lenguaje matem�tico que requer�an los descubrimientos de Faraday. Tambi�n en 1864 Maxwell demostr� que los cambios el�ctricos y magn�ticos se propagaban como ondas, y finalmente, en 1873, seis a�os despu�s de la muerte de Faraday, public� su Treatise on Electricity and Magnetism, en el que reconoc�a su deuda con Faraday.

Durante los �ltimos meses de 1832 Faraday desvi� su atenci�n hacia el estudio de la identidad de la electricidad producida por diferentes mecanismos, como generadores electrost�ticos, celdas voltaicas, termopares, inducci�n y peces el�ctricos. Para ello, llev� a cabo una amplia b�squeda bibliogr�fica sobre efectos similares de las diferentes formas de electricidad, repitiendo los experimentos pero en muchas ocasiones obten�a resultados diferentes de los que hab�an reportado los autores [1], lo que lo llev� a dise�ar aparatos de medici�n m�s precisos. Pero el objetivo de todo esto era determinar la verdadera naturaleza del estado electrot�nico. En primer lugar ten�a que mostrar, aunque lo cre�a firmemente, que todas las electricidades, independientemente de c�mo hab�an sido generadas, eran id�nticas. Despu�s era necesario determinar qu� era lo que produc�a ese estado de tensi�n, cuyo relajamiento al cerrar el circuito generaba una corriente, y c�mo �sta, a su vez, generaba un campo magn�tico.

Por ejemplo, �en qu� consiste el estado electrot�nico en una celda electrol�tica o en un s�lido aislante? El examen cuidadoso del fen�meno de descomposici�n electrol�tica llev� a Faraday a enunciar las leyes cuantitativas de la electroqu�mica. �De qu� manera una cantidad dada de electricidad estaba en relaci�n con los productos de la descomposici�n electrol�tica? La primera ley de la electroqu�mica establece que la masa liberada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que se hace pasar a trav�s de la soluci�n, y la segunda ley nos dice que, para sustancias diferentes, el peso depositado por una cantidad de electricidad es proporcional a su correspondiente peso qu�mico equivalente. Para ejemplificar, recu�rdese que el peso equivalente del ox�geno es 8, su peso at�mico es 16, y su peso molecular 32. En 1881 Hermann von Helmholtz se�al� que para que estas leyes tuviesen sentido era necesario que, al igual que la materia, la electricidad se pudiera dividir en peque�as unidades. En otras palabras, esto quer�a decir que hab�a �tomos de electricidad.

Hay que se�alar tambi�n que Faraday propuso dar el nombre de electr�lisis a la ruptura de mol�culas por una corriente el�ctrica. Llam� electrolito a la soluci�n a trav�s de la cual flu�a la corriente, electrodos a las varillas de metal introducidas en la soluci�n, y evit� llamarles polos opuestos, pues demostr� que no eran polos de fuerza. Al electrodo positivo le llam� �nodo y al negativo c�todo. A las cargas en movimiento a trav�s de la soluci�n las llam� iones, que quiere decir viajero en griego. Y a los iones que viajan en direcci�n al �nodo los llamo aniones y a los que se dirigen al c�todo, cationes.

A continuaci�n Faraday mostr� experimentalmente que los componentes de una sal binaria, en la soluci�n, migraban en direcciones opuestas hasta ser depositadas en las terminales. Para justificar tal comportamiento arguy� que la corriente el�ctrica "exalta" a los componentes de la mol�cula en direcciones opuestas, permitiendo que cada componente intercambie sucesivamente a su pareja en su migraci�n hacia la terminal.

De esta manera Faraday prob� la identidad de las electricidades, y adem�s, motivado por la unidad de los fen�menos f�sicos, mostr� que la electricidad no s�lo ten�a que ver con la afinidad qu�mica, como ya lo sab�a el mismo Davy, sino que era responsable de ella [Philosophical Transactions, 1834, p�rrafo 852]. Con el modelo descrito en el p�rrafo anterior mostr� tambi�n que las terminales no eran las que actuaban a distancia, sino que eran las fuerzas intermoleculares generadas por la tensi�n impuesta por la fuerza el�ctrica las responsables de la descomposici�n qu�mica. De sus estudios en electroqu�mica hab�a adquirido una visi�n que nadie en ese momento pose�a. Inici� entonces sus estudios sobre los diel�ctricos y en 1838 desarroll� toda una teor�a coherente de la electricidad. En 1839, despu�s de ocho a�os de trabajo intenso, sufri� un ataque de nervios del cual realmente nunca se recuper�. Durante los siguientes cinco a�os fue incapaz de concentrar su mente en los fen�menos el�ctricos y magn�ticos y se dedic� en cambio a las labores de la Royal Institution y de nuevo a la condensaci�n de los gases.

En 1844 hizo un viaje de descanso a Suiza, pero también public� un trabajo en donde probaba, a su satisfacci�n, que s�lo los �tomos de Boscovich eran compatibles con los fen�menos de conducci�n y no conducci�n en cuerpos. Este trabajo establec�a el inicio de otro periodo de actividad que se vio reforzado por una carta de William Thomson (lord Kelvin), quien le coment� el �xito de su tratamiento matem�tico de las l�neas de campo en algunos problemas y adem�s le sugiri� algunos experimentos para probar sus resultados. Uno de estos experimentos, que Faraday ya hab�a intentado en 1821, consist�a en examinar el efecto de la acci�n el�ctrica aplicada a un diel�ctrico, sobre la luz polarizada. Realiz� el experimento pero no obtuvo sino los mismos resultados negativos que hasta entonces; sin embargo, ahora no abandon� el problema, pues ya sab�a que los fen�menos el�ctricos y magn�ticos estaban conectados. Obtuvo luz polarizada de la reflexi�n en un espejo y la hizo pasar a trav�s de diferentes medios, cristal de calcita, turmalina, etc., inmersos en un campo magn�tico, sin que se diera alg�n cambio en la polarizaci�n. S�lo hasta que emple� un vidrio de alto �ndice de refracci�n que �l mismo construy�, pudo observar la rotaci�n en el plano de polarizaci�n, rotaci�n que se invert�a si se invert�a el campo magn�tico. Este es el efecto Faraday, descubierto el 13 de septiembre de 1845. Esto tambi�n le sugiri� que el magnetismo no era una propiedad de algunas sustancias como el hierro, el n�quel y el cobalto, sino que deb�a estar presente en toda la materia. No todos los materiales responden de la misma manera ante el campo magn�tico. Algunos, como el hierro, se alinean a las l�neas del campo magn�tico y lo intensifican en su interior; otros, como el bismuto, lo hacen transversalmente a las l�neas de campo magn�tico, expulsando las l�neas de campo de su interior. Faraday denomin� a los primeros paramagnetos y a los segundos diamagnetos.

A continuaci�n, y sorprendentemente pues si hubiera tenido resultados positivos habr�a descubierto el esp�n del electr�n, realiz� otro experimento con una llama colocada entre los polos de un im�n, a la que inyect� sales de sodio y litio para estudiar su espectro; pero no pudo detectar alteraciones por el campo magn�tico, aunque a�os m�s tarde, en 1896, Zeeman s� observ� el desdoblamiento de las l�neas espectrales. El efecto Zeeman tuvo un papel muy importante en el estudio de la estructura y propiedades magn�ticas de los �tomos y en particular del esp�n y del momento magn�tico del electr�n.

Finalmente su visi�n unificadora de la naturaleza lo llev� a declarar, en su Bakerian Lecture de 1850, titulada "On the Possible Relation of Gravity to Electricity", que

La larga y constante persuasi�n de que todas las fuerzas de la naturaleza son mutuamente dependientes, ya sea teniendo un origen com�n, o siendo m�s bien manifestaciones diferentes de un poder fundamental, a menudo me ha llevado a pensar en la posibilidad de establecer, mediante la experimentaci�n, una conexi�n entre la gravedad y la electricidad, introduciendo as� a la primera al grupo, de tal forma que la cadena de las mismas, incluyendo al magnetismo, las fuerzas qu�micas y al calor, ligue a tantas y tan variadas manifestaciones de la fuerza mediante relaciones comunes.

Su �ltima conferencia ante la Royal Institution fue el 20 de junio de 1862, cuando ten�a setenta a�os. Cuatro a�os antes, en 1858 se le proporcion� una de las Casas de Gracia y Favor, de la reina Victoria, y ah� muri� nueve a�os m�s tarde, el 25 de agosto de 1867.

La extensi�n y profundidad del trabajo de Faraday puede resumirse en esta cita de L. P. Williams [9]:

Como Berzelius, Faraday fue un qu�mico anal�tico de considerable habilidad; como Gay-Lussac y Dalton, fue aplaudido por la comunidad cient�fica por su trabajo sobre gases; como Oersted y Amp�re, cre� una nueva �poca en el estudio del electromagnetismo; como Fresnel y Young, hizo contribuciones fundamentales a la teor�a de la luz; como sir Humphry Davy, fue fundador de la electroqu�mica, sin embargo, a diferencia de estos hombres, trabaj� casi simult�neamente en todos estos campos.

Sus cenizas se encuentran en una modesta tumba en el cementerio de Highgate.

El fil�sofo debe ser un hombre dispuesto a escuchar todas las sugerencias, pero determinado a juzgar por s� mismo. No debe dejarse influir por las apariencias; no debe de tener hip�tesis favorita alguna; no pertenecer a escuela alguna; en doctrina, no poseer maestro alguno. No debe aceptar criterios de autoridad, sino de realidad. La verdad debe ser su objetivo primario. Si a estas cualidades se agrega la laboriosidad, puede en verdad aspirar a hablar dentro del templo de la naturaleza.

MICHAEL FARADAY.

REFERENCIAS

[1] Ernesto E. Galloni. (Introducci�n y notas). Los fundamentales. "Michael Faraday". Investigaciones experimentales de electricidad. Series I-V. EUDEBA, 1971.

[2] Ernesto E. Galloni. (Introducci�n, traducci�n y notas). Los Fundamentales. "Alejandro Volta". La invenci�n de la pila el�ctrica. EUDEBA, 1965.

[3] L. P. Williams. "Michael Faraday". Dictionary of Science Biography. Vol. IV, pp. 527-540. American Council of Learned Societies, 1971, compilador: C. C. Gillispie. En este trabajo se presenta una visi�n general de la vida cient�fica de Faraday y se analiza la influencia del modelo de Boscovich en todas sus investigaciones. Aqu�, como en la referencia 9, el �tomo de Boscovich es de naturaleza fundamental, pues se dice que una combinaci�n de estos �tomos nos da los elementos qu�micos y una combinaci�n de elementos nos da los compuestos qu�micos.

[4] D. K. C. MacDonald. Faraday, Maxwell y Kelvin. EUDEBA, 1966.

[5] H. I. Sharlin, "From Faraday to the Dynamo". Scientific American, mayo de 1961.

[6] E. C. Watson. "Reproductions of Prints, Drawings and Paintings of Interest in the History of Physics". American Journal of Physics, 8, p. 387, 1940.

[7] E. G. D. Cohen. "Toward Absolute Zero". American Scientist, 65, 1977.

[8] K. Mendelssohn. The Quest for Absolute Zero. McGraw Hill, 1966.

[9] L. P. Williams. "Faraday and the Structure of Matter". Contemporary Physics, 1960, 2.

[10] L. P. Williams. "Faraday's Discovery of Electromagnetic Induction", Contemporary Physics, 1963-1964, 5. V�anse las referencias ah� incluidas.

[11] R. Garc�a Torres. Michael Faraday. CONALEP, Limusa, 1988.

[12] W. S. Knickerbocher, (comp.) Classics of modern science. Beacon Press, Boston, [1927], 1962. Aqu� aparece reimpreso el art�culo de H. Davy "On Some New phenomena of Chemical Changes Produced by Electricity", tomado de Transactions of the Royal Society of London, le�do el 19 de noviembre de 1807.

[13] David M. Knight. (Clasificaci�n e introducci�n). Classical Scientific Papers. Chemistry. Second Series of Papers on the Nature and Arrangements of the Chemical Elements. American Elsevier, 1970.

[14] N. J. Nersessian. Faraday to Einstein: Constructing Meaning in Scientific Theories. Kluwer Academic Publishers, Londres, 1984.

[15] L. L. Whyte. "Boscovich and Particle Theory". Nature, 9 de febrero de 1957, pp. 284-285. Aqu� se hace una clara y bella exposici�n de la teor�a de Boscovich y se dan las referencias originales de inter�s y su traducci�n al ingl�s.

[16] Bram de Swaan. El inventor del porvenir. James Clerk Maxwell. Consejo Nacional para la Cultura y las Artes, 1990. Colecci�n Viajeros del Conocimiento.

[17] Isaac Asimov Breve historia de la qu�mica. Alianza Editorial, n�m. 580. Momentos estelares de la ciencia. Alianza Editorial. n�m. 799. On Chemistry. Anchor Books, EUA 1975.

[18] J. Jeans. Historia de la f�sica. M�xico, FCE, (Colecci�n Breviarios, n�m. 84), 2a. edici�n en espa�ol, 1960.

[19] Gerald Holton. Introducci�n a los conceptos y teor�as de las ciencias físicas. Revert�, 1979.

[20] Frank Greenway. John Dalton and the Atom. Cornell University Press, 1966.