Articulo de referencia

Charles Wheatstone

Sir Charles Wheatstone ( / ˈ w iː t s t ə n / ; [ 1 ] 6 de febrero de 1802 – 19 de octubre de 1875) fue un físico e inventor inglés conocido principalmente por sus contribucione...

Sir Charles Wheatstone ( / ˈ w t s t ə n / ; [ 1 ] 6 de febrero de 1802 – 19 de octubre de 1875) fue un físico e inventor inglés conocido principalmente por sus contribuciones al desarrollo del puente de Wheatstone , inventado originalmente por Samuel Hunter Christie , que se utiliza para medir una resistencia eléctrica desconocida, y por ser una figura clave en el desarrollo de la telegrafía . Entre sus otras contribuciones se incluyen la concertina inglesa , el estereoscopio (un dispositivo para mostrar imágenes tridimensionales) y el cifrado Playfair (una técnica de encriptación ).

Vida

Placa que señala la casa de la infancia en Gloucester.

Charles Wheatstone nació en Westgate, Gloucester, y fue bautizado en St Mary de Lode. Sin embargo, tiempo después de su muerte, una biografía generó confusión al ubicar su nacimiento en la casa de su abuela en Barnwood , Gloucestershire. Su padre, W. Wheatstone, era zapatero y vendedor de instrumentos musicales en la ciudad, pero su madre descendía del señor de la mansión de un pueblo cercano y tenía vínculos con la sociedad londinense. Cuatro años después, su padre se mudó al número 128 de Pall Mall, Londres, donde se convirtió en profesor de flauta para la realeza. Charles, el segundo hijo, se quedó con sus abuelos y asistió a una escuela rural en Barnwood y posteriormente a varias instituciones en Londres. Una de ellas estaba en Kennington , dirigida por la Sra. Castlemaine, quien se asombró de su rápido progreso. De otra se escapó, pero fue capturado en Windsor , no lejos del teatro de su telégrafo. De niño era muy tímido y sensible, y le gustaba refugiarse en el ático, sin más compañía que sus propios pensamientos.

Concertina inglesa de Wheatstone

Cuando tenía unos catorce años, entró como aprendiz con su tío homónimo, fabricante y vendedor de instrumentos musicales en el número 436 de Strand, Londres; pero no mostraba mucho interés por la artesanía ni por los negocios, y prefería estudiar libros. Su padre lo animó en esto y finalmente lo sacó del taller de su tío.

A los quince años, Wheatstone tradujo poesía francesa y compuso dos canciones, una de las cuales le regaló a su tío, quien la publicó sin saber que era obra de su sobrino. Algunos versos suyos interpretados con la lira se convirtieron en el lema de un grabado de Bartolozzi . Solía ​​visitar un antiguo puesto de libros cerca de Pall Mall , que por aquel entonces era una calle sin pavimentar y en ruinas. La mayor parte de su paga la gastaba en comprar los libros que le llamaban la atención, ya fueran cuentos de hadas, historia o ciencia.

Un día, para sorpresa del librero, codició un libro sobre los descubrimientos de Volta en electricidad, pero al no tener el precio, ahorró sus monedas y lo consiguió. Estaba escrito en francés, así que tuvo que ahorrar de nuevo hasta poder comprar un diccionario. Entonces empezó a leerlo y, con la ayuda de su hermano mayor, William, a repetir los experimentos descritos en él, con una batería casera, en la despensa detrás de la casa de su padre. Al construir la batería, a los jóvenes filósofos les faltó dinero para comprar las placas de cobre necesarias. Solo les quedaban unas pocas monedas de cobre. A Charles, el principal impulsor de estas investigaciones, se le ocurrió una idea brillante: «Debemos usar las monedas», dijo, y la batería pronto estuvo terminada.

En Christchurch, Marylebone , el 12 de febrero de 1847, Wheatstone contrajo matrimonio con Emma West. Ella era hija de un comerciante de Taunton y de aspecto atractivo. Falleció en 1866, dejándole a su cargo cinco hijos pequeños. Su vida familiar transcurrió con tranquilidad y sin sobresaltos.

Aunque silencioso y reservado en público, Wheatstone era un conversador claro y locuaz en privado, sobre todo cuando se trataba de sus estudios favoritos. Su pequeña pero activa figura, su semblante sencillo pero inteligente, rebosaba de vitalidad. Sir Henry Taylor nos cuenta que una vez observó a Wheatstone en una fiesta vespertina en Oxford disertando con vehemencia ante Lord Palmerston sobre las capacidades de su telégrafo. «¡No me digas!», exclamó el estadista. «Tengo que hacer que se lo digas al Lord Canciller ». Y dicho esto, enganchó al electricista a Lord Westbury y se dio a la fuga. El recuerdo de esta entrevista pudo haber llevado a Palmerston a comentar que llegaría un momento en que a un ministro se le preguntaría en el Parlamento si había estallado la guerra en la India, y respondería: «Un momento; voy a telegrafiar al Gobernador General y se lo haré saber».

Wheatstone en años posteriores

Wheatstone fue nombrado caballero en 1868, tras completar el telégrafo automático. [ 2 ] Anteriormente había sido nombrado Caballero de la Legión de Honor . Treinta y cuatro distinciones y diplomas de sociedades nacionales y extranjeras atestiguaban su reputación científica. Desde 1836 fue miembro de la Royal Society, y en 1859 fue elegido miembro extranjero de la Real Academia Sueca de Ciencias , y en 1873 miembro asociado extranjero de la Academia Francesa de Ciencias . Ese mismo año recibió la Medalla Ampere de la Sociedad Francesa para el Fomento de la Industria Nacional. En 1875 fue nombrado miembro honorario de la Institución de Ingenieros Civiles. Fue Doctor en Derecho Civil por Oxford y Doctor en Derecho por Cambridge.

Durante una visita a París en el otoño de 1875, mientras perfeccionaba su instrumento receptor para cables submarinos, contrajo un resfriado que le provocó una inflamación pulmonar , enfermedad de la que falleció en París el 19 de octubre de 1875 a los 73 años. Se celebró un servicio conmemorativo en la Capilla Anglicana de París, al que asistió una delegación de la academia. Sus restos fueron trasladados a su casa en Park Crescent, Londres (hoy señalizada con una placa azul ), y enterrados en el cementerio de Kensal Green .

Instrumentos musicales y acústica

En septiembre de 1821, Wheatstone se dio a conocer al exhibir la «Lira Encantada» o «Acocriptófono» en una tienda de música en Pall Mall y en la Galería de Adelaida. Consistía en una lira de imitación colgada del techo mediante una cuerda, que emitía las melodías de varios instrumentos: el piano, el arpa y el dulcémele . En realidad, se trataba de una simple caja de resonancia, y la cuerda era una varilla de acero que transmitía las vibraciones de la música de los diversos instrumentos, que se tocaban fuera de la vista y del alcance del oído. Durante este período, Wheatstone realizó numerosos experimentos sobre el sonido y su transmisión. Algunos de sus resultados se conservan en los Anales de Filosofía de Thomson de 1823.

Reconoció que el sonido se propaga mediante ondas u oscilaciones de la atmósfera, del mismo modo que se creía entonces que la luz se propagaba mediante ondulaciones del éter luminífero . El agua y los cuerpos sólidos, como el vidrio, el metal o la madera sonora, transmiten las modulaciones a gran velocidad, y concibió el plan de transmitir señales sonoras, música o voz a largas distancias por este medio. Estimó que el sonido viajaría a 320 km/s (200 millas por segundo ) a través de varillas sólidas y propuso telegrafiar de Londres a Edimburgo de esta manera. Incluso llamó a su invento «teléfono». ( Robert Hooke , en su obra Micrographia , publicada en 1667, escribe: «Puedo asegurar al lector que, con la ayuda de un alambre tensado, he propagado el sonido a una distancia considerable en un instante, o con una rapidez aparentemente tan grande como la de la luz». Tampoco era esencial que el alambre fuera recto; podía doblarse en ángulos. Esta propiedad es la base del teléfono mecánico o de los amantes, que, según se dice, los chinos conocían hace muchos siglos. Hooke también consideró la posibilidad de encontrar una manera de agudizar nuestra capacidad auditiva). 

Un escritor del Repository of Arts del 1 de septiembre de 1821, al referirse a la «Lira Encantada», vislumbra la posibilidad de que una ópera se represente en el King's Theatre y se disfrute en el Hanover Square Rooms , o incluso en la Horns Tavern de Kennington. Las vibraciones viajarán a través de conductores subterráneos, como el gas en las tuberías.

Y si la música puede ser dirigida de esa manera —observa—, tal vez las palabras del discurso sean susceptibles de los mismos medios de propagación. La elocuencia de los abogados, los debates del Parlamento, en lugar de ser leídos solo al día siguiente… Pero nos perderemos en la búsqueda de este curioso tema.

Además de transmitir sonidos a distancia, Wheatstone ideó un instrumento sencillo para amplificar sonidos débiles, al que llamó "micrófono". Consistía en dos varillas delgadas que transmitían las vibraciones mecánicas a ambos oídos, y es bastante diferente del micrófono eléctrico del profesor Hughes.

En 1823, su tío, fabricante de instrumentos musicales, falleció, y Wheatstone, junto con su hermano mayor, William, se hizo cargo del negocio. A Charles no le gustaba mucho la parte comercial, pero su ingenio encontró una salida en la mejora de los instrumentos existentes y en la creación de juguetes filosóficos. También inventó sus propios instrumentos. Uno de los más famosos fue la concertina Wheatstone . Era un instrumento hexagonal con 64 teclas, dispuestas lógicamente para digitaciones cromáticas sencillas. La concertina inglesa se hizo cada vez más famosa a lo largo de su vida, aunque no alcanzó su máximo apogeo hasta principios del siglo XX. [ a ]

En 1827, Wheatstone presentó su « caleidófono », un dispositivo para visualizar las vibraciones de un cuerpo sonoro. Consiste en una varilla metálica con una cuenta plateada en su extremo, que refleja un punto de luz. Al vibrar la varilla, el punto describe figuras complejas en el aire, como una chispa que gira en la oscuridad. Probablemente, este aparato inspiró su fotómetro . Permite comparar dos luces según el brillo relativo de sus reflejos en una cuenta plateada, que dibuja una elipse estrecha, alineando así los puntos en líneas paralelas.

Sinfonía
Sinfonía

En 1828, Wheatstone mejoró el instrumento de viento alemán, llamado Mundharmonika , creando el sinfonio (o sinfonión [ b ] ), un instrumento de lengüeta libre que se tocaba con la boca y con una disposición lógica de teclas de botón, patentado el 19 de diciembre de 1829, [ 4 ] prefigurando la concertina inglesa que se tocaba con fuelle. [ 5 ] El armonio portátil es otro de sus inventos, que obtuvo una medalla en la Gran Exposición de 1851. También mejoró la máquina parlante de De Kempelen y respaldó la opinión de Sir David Brewster de que, antes de que terminara este siglo, un aparato que cantara y hablara estaría entre las conquistas de la ciencia.

En 1834, Wheatstone, que ya se había labrado una reputación, fue nombrado catedrático de Física Experimental en el King's College de Londres . Su primer ciclo de conferencias sobre el sonido fue un completo fracaso, debido a su aversión a hablar en público. En la tribuna se quedaba sin palabras y era incapaz de expresarse, a veces dando la espalda al público y murmurando frente a los diagramas de la pared. En el laboratorio se sentía como en casa, y desde entonces limitó sus funciones principalmente a las demostraciones.

Velocidad de la electricidad

Alcanzó renombre gracias a un gran experimento realizado en 1834: la medición de la velocidad de la electricidad en un cable. Cortó el cable por la mitad, creando un espacio por donde pudiera saltar una chispa, y conectó sus extremos a los polos de una botella de Leyden llena de electricidad. De esta forma, se produjeron tres chispas: una en cada extremo del cable y otra en el centro. Montó un pequeño espejo en el mecanismo de un reloj, de modo que girara a gran velocidad, y observó los reflejos de las tres chispas. Los extremos del cable estaban dispuestos de tal manera que, si las chispas hubieran sido instantáneas, sus reflejos habrían aparecido en línea recta; sin embargo, la chispa central se veía retrasada con respecto a las demás, ya que se había producido un instante después. La electricidad había tardado un cierto tiempo en viajar desde los extremos del cable hasta el centro. Este tiempo se determinó midiendo el retraso y comparándolo con la velocidad conocida del espejo. Una vez obtenido el tiempo, solo tuvo que compararlo con la longitud de la mitad del cable para calcular la velocidad de la electricidad. Sus resultados arrojaron una velocidad calculada de 288.000 millas por segundo, es decir, más rápida que la velocidad de la luz ( 299.792,458 kilómetros por segundo (186.000 mi/s) ), pero aun así constituían una aproximación interesante. [ 6 ] [ 7 ] 

Algunos científicos ya habían comprendido que la "velocidad" de la electricidad dependía de las propiedades del conductor y su entorno. Francis Ronalds observó una ralentización de la señal en su cable telegráfico eléctrico enterrado (pero no en su línea aérea) en 1816 y señaló que su causa era la inducción. [ 8 ] Wheatstone presenció estos experimentos en su juventud, que aparentemente fueron un estímulo para su propia investigación en telegrafía. Décadas más tarde, tras la comercialización del telégrafo, Michael Faraday describió cómo la velocidad de un campo eléctrico en un cable submarino, recubierto de aislante y rodeado de agua, es de tan solo 144 000 millas por segundo (232 000 km/s) , o incluso menos. 

El dispositivo del espejo giratorio de Wheatstone fue empleado posteriormente por Léon Foucault e Hippolyte Fizeau para medir las velocidades relativas de la luz en el aire frente al agua , y más tarde para medir la velocidad de la luz .

Espectroscopia

Wheatstone y otros también contribuyeron a la espectroscopia temprana mediante el descubrimiento y la explotación de líneas de emisión espectrales. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

Como escribió John Munro en 1891: «En 1835, en la reunión de la Asociación Británica celebrada en Dublín, Wheatstone demostró que, al volatilizarse los metales en la chispa eléctrica, su luz, examinada a través de un prisma, revelaba ciertos rayos característicos de ellos. De este modo, se podía determinar el tipo de metales que formaban los puntos de chispa analizando la luz de la chispa. Esta sugerencia ha sido de gran utilidad en el análisis espectral y, aplicada por Robert Bunsen , Gustav Robert Kirchhoff y otros, ha llevado al descubrimiento de varios elementos nuevos, como el rubidio y el talio , además de aumentar nuestro conocimiento de los cuerpos celestes». [ 12 ]

Telégrafo

Wheatstone abandonó su idea de transmitir información mediante la vibración mecánica de varillas y se dedicó al telégrafo eléctrico . En 1835, impartió una conferencia sobre el sistema del barón Schilling y declaró que ya se conocían los medios para que un telégrafo eléctrico resultara de gran utilidad para el mundo. Realizó experimentos con un plan propio y no solo propuso tender una línea experimental a través del Támesis, sino también establecerla en el ferrocarril de Londres a Birmingham. Sin embargo, antes de que estos planes se llevaran a cabo, recibió la visita de William Cooke en su casa de Conduit Street el 27 de febrero de 1837, un suceso que influyó decisivamente en su futuro.

Cooperación con Cooke

«Científicos». Fotografía de (de izquierda a derecha): Michael Faraday , Thomas Henry Huxley , Charles Wheatstone, David Brewster , John Tyndall , publicada por Hughes & Edmonds en 1876.

Cooke era un oficial del ejército de Madrás que, estando de permiso en casa, asistía a unas clases de anatomía en la Universidad de Heidelberg . Allí, el 6 de marzo de 1836, presenció una demostración con el telégrafo del profesor Georg Munke y quedó tan impresionado por su importancia que abandonó sus estudios de medicina y dedicó todos sus esfuerzos a la introducción del telégrafo. Regresó a Londres poco después y pudo exhibir un telégrafo de tres agujas en enero de 1837. Sintiendo su falta de conocimientos científicos, consultó a Michael Faraday y a Peter Roget (entonces secretario de la Royal Society ). Roget lo envió a Wheatstone.

En una segunda entrevista, Cooke le comunicó a Wheatstone su intención de crear un telégrafo funcional y le explicó su método. Wheatstone, según su propia declaración, le comentó a Cooke que el método no funcionaría y desarrolló su propio telégrafo experimental. Finalmente, Cooke propuso que se asociaran, pero Wheatstone se mostró reacio al principio. Era un científico reconocido y su intención era publicar sus resultados sin ánimo de lucro. Cooke, por otro lado, declaró que su único objetivo era amasar una fortuna con el proyecto. En mayo acordaron unir fuerzas: Wheatstone aportaría el talento científico y Cooke el administrativo. El acta de asociación se fechaba el 19 de noviembre de 1837. Se obtuvo una patente conjunta para sus inventos, incluyendo el telégrafo de cinco agujas de Wheatstone [ 13 ] y una alarma accionada por un relé, en la que la corriente, al sumergir una aguja en mercurio, completaba un circuito local y liberaba el mecanismo de un reloj.

El telégrafo de cinco agujas, que se debió principalmente, si no totalmente, a Wheatstone, era similar al de Schilling y se basaba en el principio enunciado por Ampère ; es decir, la corriente se enviaba a la línea al cerrar el circuito de la batería con una llave de contacto, y en el otro extremo pasaba a través de una bobina de alambre que rodeaba una aguja magnética que giraba libremente sobre su centro. Según se aplicara a la línea uno de los polos de la batería mediante la llave, la corriente desviaba la aguja hacia un lado u otro. Había cinco circuitos independientes que accionaban cinco agujas diferentes. Estas últimas estaban dispuestas en filas a lo largo del centro de una esfera con forma de diamante, en la que se disponían las letras del alfabeto de tal manera que una letra era señalada literalmente por la corriente que desviaba dos de las agujas hacia ella.

Instalaciones tempranas

Un instrumento telegráfico de doble aguja del tipo utilizado en el Great Western Railway.

El 25 de julio de 1837 se instaló una línea experimental, con un sexto cable de retorno, entre la terminal de Euston y la estación de Camden Town del Ferrocarril de Londres y el Noroeste. La distancia real era de tan solo una milla y media (2,4  km), pero se había añadido cable de repuesto al circuito para aumentar su longitud. La prueba tuvo lugar a última hora de la tarde. Cooke estaba al mando en Camden Town, mientras Robert Stephenson y otros caballeros observaban; y Wheatstone se encontraba sentado junto a su instrumento en una pequeña habitación lúgubre, iluminada por una vela de sebo, cerca de la taquilla de Euston. Wheatstone envió el primer mensaje, al que Cooke respondió: «Y nunca», dijo Wheatstone, «había sentido antes una sensación tan tumultuosa como cuando, completamente solo en la silenciosa habitación, oí el clic de las agujas y, al deletrear las palabras, sentí toda la magnitud del invento, declarado practicable sin lugar a dudas ni controversias».

A pesar de esta prueba, los directores del ferrocarril trataron el novedoso invento con indiferencia y solicitaron su retirada. Sin embargo, en julio de 1839, fue adoptado por el Great Western Railway y se construyó una línea desde la estación terminal de Paddington hasta la estación de West Drayton , una distancia de trece millas (21 km) . Parte del cable se tendió inicialmente bajo tierra, pero posteriormente se elevó por completo sobre postes a lo largo de la línea. Su circuito se extendió finalmente hasta Slough en 1841 y se exhibió públicamente en Paddington como una maravilla de la ciencia, capaz de transmitir cincuenta señales a una distancia de 280 000 millas por minuto (7500 km/s). El precio de la entrada era de un chelín (0,05 £), y en 1844 un observador fascinado registró lo siguiente:  

Es perfecto desde la terminal del Great Western hasta Slough, es decir, dieciocho millas; los cables están en algunos lugares bajo tierra en tubos, y en otros en lo alto del aire, lo cual, según él, es con mucho el mejor plan. Le preguntamos si el clima no afectaba los cables, pero dijo que no; una tormenta eléctrica violenta podría hacer sonar la campana, pero nada más. Nos llevaron a una pequeña habitación ( éramos la Sra. Drummond , la Srta. Philips, Harry Codrington y yo, y después los Milman y el Sr. Rich) donde había varias cajas de madera que contenían diferentes tipos de telégrafos. En uno de ellos, cada palabra estaba escrita, y a medida que cada letra se colocaba por turno en una posición particular, la maquinaria hacía que el fluido eléctrico corriera por la línea, donde hacía que la letra apareciera en Slough, mediante una maquinaria que no pudo explicar. Después de cada palabra venía una señal de Slough, que significaba "Entiendo", llegando ciertamente en menos de un segundo desde el final de la palabra... Otra imprime los mensajes que trae, de modo que si nadie atendía la campana,... el mensaje no se perdería. Esto se efectúa mediante un fluido eléctrico que hace que un pequeño martillo golpee la letra que se presenta, la letra que se levanta golpea un papel de escritura múltiple (un nuevo invento, papel negro que, si se presiona, deja una marca negra indeleble), de modo que la impresión queda en el papel blanco que está debajo. Este era el más ingenioso de todos, y aparentemente el favorito del Sr. Wheatstone; era muy amable al explicarlo, pero lo entiende tan bien él mismo que no puede sentir lo poco que sabemos al respecto, y va demasiado rápido para que gente tan ignorante como él pueda seguirlo en todo. La Sra. Drummond me dijo que es maravilloso por la rapidez con la que piensa y su poder de invención; Inventa tantas cosas que no puede llevar a cabo ni la mitad de sus ideas, sino que las deja para que otros las recojan y las utilicen, quienes se llevan el mérito. [ 14 ]

Atención pública y éxito

El público acogió con entusiasmo el nuevo invento tras la captura del asesino John Tawell , quien en 1845 se convirtió en la primera persona arrestada gracias a la tecnología de las telecomunicaciones. Ese mismo año, Wheatstone presentó dos versiones mejoradas del aparato: los instrumentos de aguja simple y doble, en los que las señales se generaban mediante las sucesivas deflexiones de las agujas. De estos, el instrumento de aguja simple, que requiere un solo cable, sigue en uso.

El desarrollo del telégrafo se puede apreciar en dos hechos. En 1855, la muerte del emperador Nicolás II en San Petersburgo , alrededor de la una de la tarde, se anunció en la Cámara de los Lores unas horas después. El resultado de la carrera de Oaks de 1890 se recibió en Nueva York quince segundos después de que los caballos cruzaran la meta.

Diferencias con Cooke

En 1841 surgió una disputa entre Cooke y Wheatstone sobre la autoría del telégrafo. La cuestión se sometió al arbitraje del famoso ingeniero Marc Isambard Brunel , en representación de Cooke, y del profesor Daniell , del King's College, inventor de la célula Daniell , en representación de Wheatstone. Ambos otorgaron a Cooke el mérito de haber introducido el telégrafo como una iniciativa útil que prometía ser de importancia nacional, y a Wheatstone el de haber preparado al público para su adopción mediante sus investigaciones. Concluyeron con las siguientes palabras: «Es a la colaboración de dos caballeros tan capacitados para ayudarse mutuamente a la que debemos atribuir el rápido progreso que ha experimentado este importante invento durante los cinco años transcurridos desde su asociación». La decisión, aunque imprecisa, declara que el telégrafo de aguja fue una creación conjunta. Si bien Wheatstone lo inventó principalmente, Cooke fue quien lo introdujo en primer lugar. Sus respectivas participaciones en el proyecto podrían compararse con las de un autor y su editor, de no ser porque el propio Cooke participó en el proceso de invención propiamente dicho.

Más trabajos sobre telégrafos

Entre 1836 y 1837, Wheatstone dedicó mucho tiempo a reflexionar sobre los telégrafos submarinos, y en 1840 testificó ante el Comité Ferroviario de la Cámara de los Comunes sobre la viabilidad de la línea propuesta entre Dover y Calais . Incluso diseñó la maquinaria para la fabricación y el tendido del cable. En otoño de 1844, con la ayuda de J. D. Llewellyn, sumergió un tramo de cable aislado en la bahía de Swansea y envió señales a través de él desde un barco hasta el faro de Mumbles . Al año siguiente, sugirió el uso de gutapercha para el revestimiento del cable que se pretendía tender a través del Canal de la Mancha .

En 1840, Wheatstone patentó un telégrafo alfabético, o «instrumento Wheatstone ABC», que se movía paso a paso y mostraba las letras del mensaje en un dial. El mismo principio se utilizó en su telégrafo de impresión tipográfica, patentado en 1841. Este fue el primer aparato que imprimía un telegrama con tipos móviles. Funcionaba con dos circuitos, y a medida que los tipos giraban, un martillo, accionado por la corriente eléctrica, presionaba la letra correspondiente sobre el papel.

La introducción del telégrafo había avanzado tanto que, el 2 de septiembre de 1845, se registró la Electric Telegraph Company , y Wheatstone, mediante su escritura de asociación con Cooke, recibió una suma de 33.000 libras esterlinas por el uso de sus inventos conjuntos.

En 1859, Wheatstone fue designado por la Junta de Comercio para elaborar un informe sobre el tema de los cables transatlánticos, y en 1864 fue uno de los expertos que asesoraron a la Atlantic Telegraph Company en la construcción de las exitosas líneas de 1865 y 1866.

En 1870, las líneas telegráficas eléctricas del Reino Unido, operadas por diferentes compañías, fueron transferidas al Servicio Postal y puestas bajo el control del Gobierno.

Wheatstone inventó además el transmisor automático , en el que las señales del mensaje se perforan primero en una tira de papel ( cinta perforada ), que luego pasa por la tecla de envío y controla las corrientes de señal. Al sustituir la mano por un mecanismo para enviar el mensaje, logró telegrafiar unas 100 palabras por minuto, cinco veces la velocidad habitual. En el servicio de telégrafo postal, este aparato se emplea para enviar telegramas de prensa, y recientemente se ha mejorado tanto que ahora se envían mensajes de Londres a Bristol a una velocidad de 600 palabras por minuto, e incluso de 400 palabras por minuto entre Londres y Aberdeen. La noche del 8 de abril de 1886, cuando Gladstone presentó su proyecto de ley de autonomía para Irlanda , se enviaron nada menos que 1.500.000 palabras desde la estación central de St. Martin's-le-Grand mediante 100 transmisores Wheatstone. El plan de enviar mensajes mediante una tira de papel que acciona una tecla fue patentado originalmente por Alexander Bain en 1846; pero Wheatstone, con la ayuda de Augustus Stroh , un mecánico consumado y un experimentador hábil, fue el primero en poner la idea en funcionamiento con éxito. Este sistema se conoce a menudo como el Perforador de Wheatstone [ 15 ] y es el precursor de la cinta de cotizaciones bursátiles [ 16 ] .

Óptica

estereoscopio de espejo de Charles Wheatstone

La estereopsis fue descrita por primera vez por Wheatstone en 1838. [ 17 ] En 1840, recibió la Medalla Real de la Royal Society por su explicación de la visión binocular , una investigación que lo llevó a realizar dibujos estereoscópicos y a construir el estereoscopio . Demostró que nuestra impresión de solidez se obtiene mediante la combinación mental de dos imágenes separadas de un objeto, tomadas por ambos ojos desde diferentes puntos de vista. Así, en el estereoscopio, un sistema de lentes o espejos, dos fotografías del mismo objeto, tomadas desde diferentes puntos, se combinan de tal manera que el objeto se destaca con un aspecto sólido. Sir David Brewster mejoró el estereoscopio prescindiendo de los espejos y dándole su forma actual con lentes.

El « pseudoscopio » (Wheatstone acuñó el término a partir del griego ψευδίς σκοπειν) se introdujo en 1852, [ 18 ] y es, en cierto modo, lo opuesto al estereoscopio, ya que hace que un objeto sólido parezca hueco y uno más cercano parezca más lejano; así, un busto parece una máscara y un árbol que crece fuera de una ventana parece crecer dentro de la habitación. Su propósito era poner a prueba su teoría de la visión estereoscópica y realizar investigaciones sobre lo que hoy se denominaría psicología experimental.

Medir el tiempo

En 1840, Wheatstone presentó su cronoscopio, un aparato para medir intervalos de tiempo de un minuto, que se utilizaba para determinar la velocidad de una bala o el paso de una estrella. En este dispositivo, una corriente eléctrica accionaba un electroimán que registraba el instante de un suceso mediante un lápiz sobre un papel en movimiento. Se dice que era capaz de distinguir 1/7300 de segundo (137 microsegundos) y el tiempo que tardaba un cuerpo en caer desde una altura de una pulgada (25  mm).

El 26 de noviembre de 1840, expuso su reloj electromagnético en la biblioteca de la Royal Society y propuso un plan para distribuir la hora correcta desde un reloj estándar a varios relojes locales. Los circuitos de estos relojes se electrificarían mediante una llave o contacto accionado por el eje del reloj estándar, y sus manecillas se corregirían mediante electromagnetismo. En enero siguiente, Alexander Bain patentó un reloj electromagnético y, posteriormente, acusó a Wheatstone de apropiarse de sus ideas. Al parecer, Bain trabajó como mecánico para Wheatstone de agosto a diciembre de 1840 y afirmó haberle comunicado la idea de un reloj eléctrico durante ese período; sin embargo, Wheatstone sostuvo que había experimentado en esa dirección durante mayo. Bain acusó además a Wheatstone de robarle la idea del telégrafo impresor electromagnético; pero Wheatstone demostró que el instrumento era solo una modificación de su propio telégrafo electromagnético.

En 1840, Alexander Bain mencionó sus problemas financieros al editor de la revista Mechanics Magazine. El editor lo presentó a Sir Charles Wheatstone. Bain le mostró sus modelos a Wheatstone, quien, al ser consultado sobre su opinión, dijo: "¡Oh, no debería molestarme en seguir desarrollando estas cosas! No tienen futuro". Tres meses después, Wheatstone presentó un reloj eléctrico a la Royal Society, afirmando que era su propio invento. Sin embargo, Bain ya había solicitado la patente. Wheatstone intentó bloquear las patentes de Bain, pero fracasó. Cuando Wheatstone impulsó una ley en el Parlamento para la creación de la Electric Telegraph Company, la Cámara de los Lores citó a Bain a declarar y, finalmente, obligó a la compañía a pagarle 10 000 libras esterlinas y a darle un puesto como gerente, lo que provocó la dimisión de Wheatstone.

Reloj polar

Uno de los inventos más ingeniosos de Wheatstone fue el «reloj polar», presentado en la reunión de la Asociación Británica en 1848. Se basa en el descubrimiento de Sir David Brewster de que la luz del cielo está polarizada en un plano con un ángulo de noventa grados respecto a la posición del sol. De ello se deduce que, al descubrir dicho plano de polarización y medir su acimut con respecto al norte, se podía determinar la posición del sol, aunque estuviera bajo el horizonte, y obtener así la hora solar aparente.

El reloj consistía en un catalejo con un prisma de Nicol (de doble imagen) como ocular y una fina lámina de selenita como lente objetivo. Al apuntar el tubo hacia el Polo Norte —es decir, paralelo al eje terrestre— y girar el prisma del ocular hasta que no se viera ningún color, el ángulo de giro, indicado por un índice que se movía con el prisma sobre una rama graduada, proporcionaba la hora del día. Este dispositivo resulta poco útil en un país donde los relojes son fiables; sin embargo, formó parte del equipo de la expedición al Polo Norte de 1875-1876 , comandada por el capitán Nares.

Puente de Wheatstone

En 1843, Wheatstone presentó un importante trabajo a la Royal Society, titulado «Una descripción de varios procesos nuevos para determinar las constantes de un circuito voltaico». En él se exponía la conocida balanza para medir la resistencia eléctrica de un conductor, que aún se conoce como el puente o balanza de Wheatstone , aunque fue ideada por primera vez por Samuel Hunter Christie , de la Real Academia Militar de Woolwich, quien la publicó en las Philosophical Transactions de 1833. [ 19 ] El método fue ignorado hasta que Wheatstone lo dio a conocer. [ 20 ]

Su artículo abunda en fórmulas sencillas y prácticas para el cálculo de corrientes y resistencias mediante la ley de Ohm . Introdujo una unidad de resistencia, concretamente, un pie de alambre de cobre que pesa cien granos (6,5 g), y mostró cómo podía aplicarse para medir la longitud del alambre mediante su resistencia. La Sociedad le otorgó una medalla por su artículo. [ 21 ] Ese mismo año inventó un aparato que permitía registrar la lectura de un termómetro o un barómetro a distancia mediante un contacto eléctrico producido por el mercurio. Cooke y Wheatstone también patentaron en mayo de ese año un telégrafo sonoro, en el que las señales se daban mediante los golpes de una campana.

Criptografía

El ingenio excepcional de Wheatstone también se manifestó en la invención de cifrados. Fue el responsable del entonces inusual cifrado Playfair , que recibió su nombre en honor a su amigo Lord Playfair . Fue utilizado por los ejércitos de varias naciones al menos hasta la Primera Guerra Mundial, y se sabe que fue utilizado durante la Segunda Guerra Mundial por los servicios de inteligencia británicos. [ 22 ]

Inicialmente, el sistema era resistente al criptoanálisis , pero con el tiempo se desarrollaron métodos para descifrarlo. También participó en la interpretación de manuscritos cifrados en el Museo Británico. Ideó un criptógrafo o máquina para convertir un mensaje en cifrado, el cual solo podía interpretarse introduciendo dicho cifrado en una máquina específica para descifrarlo.

Como matemático aficionado , Wheatstone publicó una demostración matemática en 1854 (véase Cubo (álgebra) ).

generadores eléctricos

En 1840, Wheatstone presentó su máquina magnetoeléctrica para generar corrientes continuas.

El 4 de febrero de 1867, publicó el principio de reacción en la máquina dinamoeléctrica mediante un artículo presentado a la Royal Society; pero el Sr. CW Siemens había comunicado el mismo descubrimiento diez días antes, y ambos artículos fueron leídos el mismo día.

Posteriormente se supo que Werner von Siemens , Samuel Alfred Varley y Wheatstone habían llegado de forma independiente al principio con pocos meses de diferencia. Varley lo patentó el 24 de diciembre de 1866; Siemens lo dio a conocer el 17 de enero de 1867; y Wheatstone lo exhibió en funcionamiento en la Royal Society en la fecha mencionada.

Disputas sobre la invención

Wheatstone se vio envuelto en diversas disputas con otros científicos a lo largo de su vida con respecto a su papel en diferentes tecnologías y, en ocasiones, parecía atribuirse más mérito del que le correspondía. Además de William Fothergill Cooke , Alexander Bain y David Brewster , mencionados anteriormente, también se encontraba Francis Ronalds del Observatorio de Kew . Muchos creían erróneamente que Wheatstone había creado el aparato de observación de la electricidad atmosférica que Ronalds inventó y desarrolló en el observatorio en la década de 1840, y que también había instalado allí los primeros instrumentos meteorológicos de registro automático (véase, por ejemplo, Howarth, pág. 158). [ 23 ] [ 24 ]

Vida personal

Iglesia de Cristo, Marylebone

Wheatstone se casó con Emma West, soltera, hija de John Hooke West, fallecido, en Christ Church, Marylebone , el 12 de febrero de 1847. El matrimonio fue por licencia. [ 25 ]

Legado

En 1994, la locomotora British Rail Clase 20 número 20187 fue bautizada como Sir Charles Wheatstone por British Rail Telecommunications . [ 26 ]

Véase también

Notas

  1. A diferencia de su estatus actual como instrumento folclórico, en el siglo XIX el sinfonio y la concertina se consideraban apropiados para la interpretación de música seria en conciertos de alto nivel. [ 3 ]
  2. El término " Symphonion " se aplicó posteriormente a un instrumento completamente diferente: una especie de caja de música que se tocaba con un gran disco perforado en lugar de un pequeño tambor con púas.

Referencias

  1. "Wheatstone, Sir Charles" . Diccionarios Oxford . Archivado del original el 2 de abril de 2015. Consultado el 28 de enero de 2015 .
  2. "N.º 23349" . The London Gazette . 4 de febrero de 1868. pág. 535. 
  3. "Un deleite musical" . Ovens and Murray Advertiser . N.° 5907. Victoria, Australia. 29 de septiembre de 1888. pág. 16. Consultado el 11 de enero de 2024 a través de la Biblioteca Nacional de Australia.  
  4. Gaskins, Robert. "Portafolio de patentes históricas de concertina" . www.concertina.com . Consultado el 19 de marzo de 2018 .
  5. Neil Wayne. "La invención y evolución de la concertina Wheatstone" (PDF) . Museo Horniman . Consultado el 11 de enero de 2024 .
  6. Wheatstone, Charles (31 de diciembre de 1837). «Relato de algunos experimentos para medir la velocidad de la electricidad y la duración de la luz eléctrica» . Proceedings of the Royal Society . 3 (3): 299– 300. doi : 10.1098/rspl.1830.0178 . Consultado el 11 de marzo de 2023 .
  7. Bowers, Brian (1 de enero de 2001). «La velocidad de la electricidad» . Sir Charles Wheatstone . págs. 57–68 . doi : 10.1049/PBHT029E_ch6 . ISBN  9780852961032Consultado el 11 de marzo de 2023 .
  8. Ronalds, BF (2016). "Sir Francis Ronalds y el telégrafo eléctrico". Revista internacional de historia de la ingeniería y la tecnología . 86 : 42–55 . doi : 10.1080/17581206.2015.1119481 . S2CID 113256632 . 
  9. Brian Bowers (2001). Sir Charles Wheatstone FRS: 1802–1875 (2.ª ed.). IET. págs. 207–208 . ISBN   978-0-85296-103-2.
  10. George Gore (1878). El arte del descubrimiento científico: o las condiciones generales y los métodos de investigación en física y química . Longmans, Green, and Co. pág. 179. 
  11. Wheatstone (1836). "Sobre la descomposición prismática de la luz eléctrica" . Informe de la Quinta Reunión de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia; celebrada en Dublín en 1835. Avisos y resúmenes de comunicaciones a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, en la reunión de Dublín, agosto de 1835. Londres, Inglaterra: John Murray. págs. 11-12 . 
  12. John Munro (1891). Héroes del telégrafo . The Religious Tract Society. pág. 30. 
  13. Beauchamp, Ken (2001). Historia de la telegrafía . Institution of Electrical Engineers. págs. 34–40 . ISBN  978-0852967928.
  14. Sullivan, Gertrude : Una crónica familiar publicada en 1908 (Londres, John Murray) por su sobrina, Gertrude Lyster. págs. 216–217.
  15. Bemer, Bob . "Cómo ASCII obtuvo su barra invertida" . Archivado del original el 18 de diciembre de 2012. Recuperado el 4 de agosto de 2014 .
  16. "Kleinschmidt – Nuestra historia" . Archivado del original el 22 de abril de 2014. Consultado el 4 de agosto de 2014 .
  17. Véase el artículo de Wheatstone de 1838 titulado "Contribuciones a la fisiología de la visión. – Primera parte. Sobre algunos fenómenos notables y hasta ahora no observados de la visión binocular" en este sitio web.
  18. Véase la conferencia Bakeriana de Wheatstone de 1852, «Contribuciones a la fisiología de la visión. – Segunda parte. Sobre algunos fenómenos notables y hasta ahora no observados de la visión binocular (continuación)», en este sitio web.
  19. S. Hunter Christie, La conferencia Bakeriana: Determinación experimental de las leyes de la inducción magnetoeléctrica en diferentes masas del mismo metal y su intensidad en diferentes metales. , Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 123, 1833, pp. 95–142 .
  20. Charles Wheatstone, La conferencia Bakeriana: una descripción de varios instrumentos y procesos nuevos para determinar las constantes de un circuito voltaico , Philosophical Transactions of the Royal Society of London, vol. 133, 1843, pp. 303–327 .
  21. ↑ El artículo «El origen del puente Wheatstone», de Stig Ekelof, analiza las contribuciones de Christie y Wheatstone, y explica por qué el puente lleva el nombre de Wheatstone. Publicado en «Engineering Science and Education Journal», volumen 10, n.º 1, febrero de 2001, págs. 37-40.
  22. Marks, Leo (1998). Entre la seda y el cianuro . Nueva York: The Free Press. ISBN 0-684-86422-3.
  23. Ronalds, BF (2016). Sir Francis Ronalds: Padre del telégrafo eléctrico . Londres: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4.
  24. Howarth, OJ (1922). La Asociación Británica para el Avance de la Ciencia: Una retrospectiva 1831–1921 .
  25. Brian Bowers, Sir Charles Wheatstone FRS, 1802–1875 (Londres: Her Majesty's Stationery Office, 1975), pág. 155
  26. North Yorkshire se queda sin trenes BRT Clase 20. Número 227 de la revista Rail, 25 de mayo de 1994, página 9.

Lecturas adicionales

  • Los trabajos científicos de Sir Charles Wheatstone (1879)
  • Este artículo incorpora texto de Heroes of the Telegraph de John Munro (1849–1930) en 1891, que ahora es de dominio público y está disponible en este sitio .
  • Jeans, WT , Las vidas de los electricistas : Profesores Tyndall, Wheatstone y Morse. (1887, Whittaker & Co.)
  • Citas relacionadas con Charles Wheatstone en Wikiquote
  • Material biográficoen el Archivo Web de Pandora
  • Reseña biográfica en el Instituto de Tecnologías del Aprendizaje.
  • Tumba en Kensal Green, Londres.
  • Charles Wheatstone en Filatelia Cibernética
  • Charles Wheatstone en Open Library