Armand
Hippolyte Louis Fizeau
(23 septiembre de
1819, Paris, Francia – 18 septiembre de 1896, Venteuil, Francia).
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
Díaz
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.
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.
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http://www.mcnbiografias.com/app-bio/do/show?key=fizeau-armand-hippolyte-louis
