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Hippolyte Fizeau - Wikipedia, la enciclopedia libre

Armand Hippolyte Louis Fizeau

(23 septiembre de 1819 – 18 septiembre de 1896).

 

Físico francés, notable por sus trabajos acerca de la velocidad de la luz, nacido el 23 de septiembre de 1819 en París y muerto el 18 de septiembre de 1896 en Nanteuil-le-Haudouin.

                                                                                            

Por Prof. Fabiola Diaz

 

Armand Fizeau es uno de los 72 científicos cuyo nombre se encuentra en el  primer piso de la Torre Eiffel. Él es el tercero, en la cara girada hacia el este. Era el único vivo, en 1891, de los setenta y dos científicos cuyos nombres fueron inscritos en el gran friso de la Torre Eiffel.

 

Hippolyte Fizeau era el hijo mayor de Béatrice y Louis Fizeau. Su padre Louis  Fizeau, era descendiente de una familia de médicos de larga data. Fue profesor de Patología en la Escuela de Medicina de París. Por lo que se esperaba que Fizeau siguiera la línea profesional de la familia paterna y estudiara medicina. Sin embargo, sus planes eran otros. Fue educado en el prestigioso Collège Stanislas de París, donde conoció a  Léon Foucault y llegaron a ser excelentes amigos.

 

Sitio en donde se encuentra el nombre de Armand Fizeau en la Torre Eifel.

 

En septiembre de 1839, Louis-Jacques Daguerre realizó un curso gratuito  sobre sus nuevas técnicas fotográficas en París al cual asistieron Fizeau y Foucault que ya para la época eran inseparables amigos. Ellos observaron a Daguerre exponer una placa en una cámara apuntando por la ventana, luego, después de hablar sobre su proceso durante unos 30 minutos, reveló la placa utilizando una variedad de productos químicos para revelar la imagen. Fizeau y Foucault estaban impresionados, pero, también detallaron que el proceso usado por Daguerre tenía grandes limitaciones, principalmente el tiempo que tardaba el proceso pues la persona a la cual retratarían debía permanecer por lo menos media hora inmóvil, esto era complicado por no decir inverosímil.

 

Al finalizar el curso, estos dos grandes científicos comenzaron a indagar y  experimentar  para  tratar de conseguir una forma de acelerar el proceso, y Fizeau tuvo la idea de sensibilizar la placa con bromo. Finalmente después de múltiples experimentos lograron reducir el tiempo de exposición de 30 minutos a 20 segundos.

 

A continuación se describe en detalle  el proceso desarrollado por Fizeau:

 

Comenzó por someter la placa fotográfica a la acción de un licor ligeramente ácido que ataca la plata, es decir, las partes negras de la imagen, sin tocar el mercurio que forma los blancos y así obtener una placa grabada raramente perfecta, pero de un leve grabado o un surco muy bajo. Sin embargo, la condición esencial de un buen grabado es la profundidad de la línea, porque si los surcos son demasiado ligeros, las partículas de tinta en el momento de la impresión superarían el tamaño de la profundidad de la línea, en cuyo caso es esencial que  el dibujo sea necesariamente imperfecto. Para lograr un surco más profundo en la placa, esta se frota con un aceite graso que se  incrusta en las cavidades y no se adhiere a las proyecciones. Seguidamente, la placa se “dora” usando una pila voltaica. Seguidamente, el oro se deposita en las partes sobresalientes sin que caiga en los surcos protegidos previamente por la grasa. Luego, limpiando la placa, ésta ya puede ser atacada muy profundamente por el grabado porque las partes sobresalientes cubiertas de oro son respetadas por el ácido. Así cavamos el metal a voluntad. Por último, como la lenta acción del tiempo podría afectar singularmente la imagen obtenida, la placa se cubre con una capa de cobre mediante procesos galvanoplásticos. El cobre, un metal muy duro, por lo tanto, solo soporta el desgaste determinado por el trabajo de impresión. Sin embargo ya para ese momento se estaban empleando otros métodos fotográficos, por lo que este descubrimiento no tuvo el impacto esperado.

 

Al finalizar su preparatoria en el Collège Stanislas, Fizeau se enlistó  en la Escuela de Medicina de París en 1840, la cual debió abandonar poco tiempo después debido a que comenzó a presentar fuertes migrañas. Pasó algún tiempo viajando, tiempo que le ayudo a  recuperar su salud.

 

Posteriormente se dedicó a la física. Asistió a las conferencias de Arago en el Observatorio y se inscribió en un curso de óptica en el Collège de France dictado por el conocido científico Regnault.

 

Fizeau tenía una forma muy peculiar para desarrollar sus conocimientos de matemáticas y física, que consistía en realizar un análisis riguroso de los cuadernos que contenían las notas de lectura tomadas por su hermano que asistía a los cursos de la École Polytechnique.

 

Arago conocía el gran potencial científico de los nuevos métodos de  fotografía, así como  también  conocía los progresos de Fizeau y Foucault en esta área, por lo cual, en 1845 decidió proponerles a estos dos jóvenes científicos que fotografiaran el Sol, mediante el uso de un telescopio. La respuesta positiva de los dos amigos no se hizo esperar. Realizaron así la primera fotografía del Sol en la cual se distinguían claramente grupos de manchas solares, obteniendo un gran éxito.

 

Imagen del Sol obtenida por Fizeau y Foucault en 1845. Dominio público.

 

El estudio realizado al Sol por estos jóvenes y florecientes científicos fue  más específicamente a la región infrarroja de nuestra estrella. También por esa época realizaron análisis sobre la relación entre la luz y el calor. Arago, realmente  estaba muy complacido con el éxito de Fizeau y Foucault y les sugirió que intentaran calcular la velocidad de la luz con un experimento basado en la Tierra.

 

Fizeau dedicó varios años de su vida al estudio detallado y profundo del  comportamiento de la luz, así como también estudios teóricos y experimentales sobre diversos fenómenos ópticos. Como resultado de estos análisis, él logró relacionar la frecuencia de la fuente de luz con la velocidad relativa de la luz respecto a un punto fijo y explicó el porqué del cambio de la longitud de onda en la luz proveniente de una estrella, y en dichas observaciones predijo que los desplazamientos sutiles de las líneas de absorción en los espectros estelares podrían usarse para medir velocidades radiales (Efecto Doppler) celestes mucho más pequeñas. Para 1848 Fizeau mostró al mundo los resultados de sus análisis  e investigaciones. Todas las observaciones y sus predicciones fueron correctas y forman parte de las bases de la astrofísica actual.

 

Sin embargo, aunque Fizeau no estaba al tanto, en otra parte del mundo, para el año 1842, Doppler había realizado estudios detallados sobre los diferentes colores de las estrellas, y había publicado sus resultados que resultaron ser muy similares a los resultados que el obtuvo.

 

Fizeau fue el primero en realizar un experimento terrestre que permitió  calcular con una precisión razonable la velocidad de la luz. Tanto Fizeau como Foucault tenían sus propias ideas sobre los experimentos que debían realizar y después de un período inicial trabajando juntos en este tema, se separaron. En julio de 1849, Fizeau, gracias al perfeccionamiento del sistema de la reflexión mediante espejos propuesto por Galileo Galilei, logró medir la velocidad de la luz con un experimento en la Tierra, para lo cual empleó  una rueda dentada de 720 dientes, fabricada con gran precisión por Gustave Froment, que giraba a velocidad conocida y constante.

 

Por medio de un soplete de hidrógeno y oxígeno producía una intensa y  brillante luz que se  dirigía a través de uno de los espacios que existe entre dos dientes de la rueda. El rayo de luz salía del aparato, situado en Montmartre (conocido barrio de París). Cuando la rueda se hacía girar, el rayo de luz se interrumpía al ir interponiéndose en su camino los dientes de la rueda, que lo "cortaba en trozos”. Este rayo de luz así "troceado" se dirigía a un espejo situado a 8.633 metros de distancia, en el monte Valériene, que lo reflejaba de nuevo hacia la rueda dentada, haciéndolo pasar en su camino de vuelta por el mismo punto por el que había pasado en el camino de ida.

 

Si la rueda estaba parada, Fizeau podía ver perfectamente el rayo luminoso  de vuelta. Se debe tener en cuenta que el único rayo que podía verse era justamente el de vuelta, ya que el de ida nunca llegaba al ojo del observador. En ese punto se hace girar la rueda aumentando la velocidad. Llegaba un momento en el que el tiempo que tarda la luz en recorrer los 17.266 metros era suficiente para que la rueda completara un giro y el trozo de rayo de vuelta encontrara un diente y no un hueco. En ese momento Fizeau dejaba de ver luz al mirar por su telescopio. La velocidad de rotación para la que ocurría este proceso era de 12,6 revoluciones por segundo. El ángulo comprendido entre un diente y un hueco era de 360/(2 • 720) grados sexagesimales. La velocidad angular del disco era de 360 • 12,6 grados por segundo.

 

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f9/Fizeau-Mascart2.png/1280px-Fizeau-Mascart2.png

Diagrama del experimento llevado a cabo por Fizeau para lograr medir el valor de lo velocidad de la luz en la Tierra.

 

Con estos valores fue fácil obtener que la velocidad de la luz era de 313.000 kilómetros por segundo, un valor mucho más aproximado que el de 212.000 kilómetros por segundo obtenido por Römer.

 

Para llevar a cabo el experimento real (descrito arriba), Fizeau instaló un  espejo en la casa de sus padres en Suresnes y otro en Montmartre, la colina de la margen derecha de París. Estos estaban separados por 8.633 metros. Hoy sabemos que el valor que encontró fue casi tan preciso como la mediciones astronómicas obtenidas por otros científicos como Römer y Doppler, con un error de alrededor del 5%.

 

En ese mismo año publicó los resultados de medidas de la velocidad de la luz. Esta fue la primera vez que se obtuvo una medida directa de la velocidad de la luz. Como consecuencia de este gran acontecimiento, Fizeau continuó ahondando en sus investigaciones respecto a la luz, a la electricidad, al calor, y en 1850 en colaboración con E. Gounelle, Fizeau pudo medir la velocidad de propagación de la electricidad.

 

En 1851 Fizeau intentó medir el paso de la Tierra a través del éter  obteniendo un resultado negativo. Esta fue  la investigación  más importante en un proceso bastante largo que finalmente llevó al descarte de la hipótesis del éter en los primeros años del siglo XX. Foucault colaboró en alguna oportunidad en su laboratorio con Fizeau en la prueba de arrastre de éter por cuerpos transparentes.

 

Las  hipótesis, relacionadas con el estado en el que debemos considerar el  éter existente en el interior de un cuerpo transparente, podrían resumirse en:

 

1. El éter es adherente y está fijado a las moléculas del cuerpo y comparte, en consecuencia, los movimientos que se pueden imprimir en este cuerpo;

2. El éter es libre e independiente y no es impulsado por el cuerpo en sus movimientos;

3. Solo una porción del éter es libre; La otra parte está fija a las moléculas del cuerpo y comparte solo sus movimientos.

 

Según la ciencia de la época, hasta ese momento, la existencia del éter era  necesaria, puesto que este era el medio de transporte hipotético que “generaba” la propagación de la luz. Para los antiguos, el éter era una sustancia de carácter sutil, diferente de la materia de la que estaba hecho el mundo sublunar, y que era el componente esencial de todo aquello que existía en el mundo celeste y que, por lo tanto, llenaba todos los espacios interplanetarios. Aunque su experimento falló, sus trabajos sirvieron para que los físicos del siglo XX demostrasen ciertamente que el éter no existía.

 

Fizeau fue nombrado caballero de la Légion d'Honneur en 1849. En 1853 se  casó con Thérèse Valentine de Jussieu, hija del famoso botánico Adrien de Jussieu; tuvieron dos hijas y un hijo. Thérèse murió joven y después de esto Fizeau se retiró a su casa cerca de Jouarre. Desde allí, rara vez iba a París para las reuniones de la Academia o del Bureau des Longitudes.

 

En 1853 Fizeau describió un método para aumentar la eficiencia de las  inductancias en un circuito eléctrico utilizando condensadores. Posteriormente estudio la expansión térmica de los sólidos y utilizando un método de interferencias logró medir la dilatación de materiales cristalinos.

 

La curiosidad científica de Arago lo hizo preguntarse si la luz viajaba más  lenta o más rápidamente a través del agua que a través del aire, ya que esta era una prueba crucial de si la luz era corpuscular o una onda. Mediante un memorable experimento instituido en 1856, se demostró definitivamente la influencia ejercida sobre esta velocidad según el medio en el cual se propague. Fue mediante la aplicación del método de Arago, basado en el fenómeno de la interferencia de los principios de Fresnel sobre la diferencia en la refracción que existe entre el aire seco y el aire húmedo, que Fizeau pudo estudiar directamente en los medios a través de los cuales la luz puede viajar, tales como la atmósfera y el agua, los efectos del movimiento de un cuerpo sobre la luz que pasa a través de él. Con este fin, según su experiencia, unió el tubo doble de Arago al aparato de los dos vidrios conjugados utilizados para una primera determinación de la velocidad absoluta.

 

El éxito de esta excelente investigación llevó a la adopción de la hipótesis de  Fresnel, que lograba expresar el cambio en la velocidad de la luz por el efecto del movimiento de cuerpos.

 

Estudió también el comportamiento de la luz emitida por un foco móvil, formulando la hipótesis del desplazamiento de las rayas del espectro de dicha luz, hacia los extremos rojo o violeta del espectro visible, dependiendo del movimiento de alejamiento o acercamiento del foco luminoso. Los resultados de los experimentos de Fizeau desempeñan un papel importante en el desarrollo de la electrodinámica de los medios de  intercambio en movimiento.

 

Por todo lo anteriormente expuesto, Fizeau conquistó uno de sus mejores títulos para la gloria científica al comunicar a la Academia de Ciencias sus investigaciones sobre las hipótesis relativas al éter luminoso y al exponer la experiencia que parece demostrar que el movimiento de los cuerpos cambia la velocidad con que la luz se propaga en su interior. Este trabajo, para la época fue uno de los más notables en el progreso de la física. Hasta entonces, se habían propuesto varias teorías para explicar el fenómeno de la aberración en el sistema de ondulaciones, sin poder satisfacer todos y cada uno de los resultados obtenidos.

 

En 1860 fue nombrado miembro de la Academia francesa y en 1863 superintendente de la Escuela Politécnica de París. Sus logros también le valieron primero la Cruz de Caballero de la Legión de Honor y, más tarde, el Gran Premio de diez mil francos del Instituto. En 1860, ingresó en la Academia de Ciencias, en la sección de física general, en reemplazo del barón Cagniard de Latour, y desde 1864 hasta 1866, fue examinador de salida, para física, estudiantes de la Escuela Politécnica. Los Anales de Química y Física, los Procedimientos de las Secciones de la Academia de Ciencias contienen la serie de sus fructíferas memorias y obras.

 

En 1868 sugirió utilizar un método interferométrico para medir los diámetros estelares. Un método que es puesto en práctica, aunque sin éxito debido a las limitaciones técnicas de la época, por el astrónomo Édouard Jean Marie Stephan.

 

Fizeau nunca abandonó sus estudios sobre la naturaleza y las propiedades  del éter. Descubrió, en 1880, la existencia de una variación particular en la fuerza magnética de los imanes, una variación que parece estar relacionada con la dirección del movimiento de la Tierra en el espacio y adecuada para obtener  nuevos datos sobre la inmovilidad del éter luminoso y su relación con la materia acumulable.

 

Había intentado ser miembro de la Academia de Ciencias en marzo de 1851,  pero no fue sino hasta el 2 de enero de 1860 cuando Fizeau fue electo miembro de la academia. Anteriormente había sido honrado por el Institut de France cuando le otorgó el Gran Premio Trienal el 9 de julio de 1856. Este eminente científico también fue galardonado con la Medalla Rumford de la Royal Society en 1866, luego elegido como miembro extranjero en 1875. En 1877 se convirtió en vicepresidente de la Sección de Física de la Academia de Ciencias, luego presidente de la Sección en el año siguiente. En su discurso presidencial habló de la dignidad y la independencia de las ciencias naturales así como de sus límites de acción, impidiéndoles interferir en cuestiones filosóficas o sociales, y no permitiéndoles oponerse a las nobles emociones del corazón ni a la pura voz de la conciencia.

 

En 1860 entra a formar parte de la Academia Francesa y en 1878 del Bureau  des Longitudes. Dos de los mayores reconocimientos por parte de la comunidad científica francesa.

 

Murió el 18 de septiembre de 1896 en Nanteuil-le-Haudouin Venteuil - Francia a la edad de 76 años, dejando a la humanidad un gran legado científico, además del valor de la amistad, la constancia, la motivación y su inagotable curiosidad científica.

 

BIBLIOGRAFIA

-       A D Aczel, Pendulum (Washington Square Press, Washington, 2003).

-       Diccionario Enciclopédico Hispano Americano. Tomo V.

-       H Melcher, Atherdrift und Relativität: Michelson, Einstein, Fizeau und Hoek, NTM Schr. Geschichte Natur. Tech. Medizin 19 (1) (1982), 46-67.

-       J B Gough, Biography in Dictionary of Scientific Biography (New York 1970-1990).

-       J Reignier, Ether et mouvement absolu au XIXème siècle, Rev. Questions Sci. 170 (3) (1999), 261-282.

-       O Darrigol, Henri Poincaré's criticism of fin de siècle electrodynamics, Stud. Hist. Philos. Sci. B Stud. Hist. Philos. Modern Phys. 26 (1) (1995), 1-44

-       P Bailhache, Un effet Doppler-Fizeau méconnu: Roemer et la vitesse de la lumière, Rev. Histoire Sci. 55 (3) (2002), 411-430.

-       P Costabel, L Foucault et H Fizeau : exploitation d'une information nouvelle, C. R. Acad. Sci. Sér. Gén. Vie Sci. 1 (3) (1984), 235-249.

-       W Fox, Armand-Hippolyte-Louis Fizeau, The Catholic Encyclopedia VI (Robert Appleton Company, New York, 1909).

-       William Tobin, Armand-Hippolyte-Louis Fizeau, in Thomas Hockey (ed.) Biographical Encyclopedia of Astronomers (2007), 371

-       http://www.britannica.com/biography/Armand-Hippolyte-Louis-Fizeau

-       https://www.elconfidencial.com/tecnologia/2015-08-09/los-diez-experimentos-fisicos-que-cambiaron-el-mundo_956989/

-       http://www.mcnbiografias.com/app-bio/do/show?key=fizeau-armand-hippolyte-louis