Michael Faraday

Michael Faraday, físico y químico británico del siglo XIX, cuya obra sentó las bases de la teoría de campos sobre la que había de edificarse el moderno electromagnetismo. Surgida en un momento en que la química y el estudio de la electricidad aparecían encuadrados por un marco teórico de elaboración eminentemente francesa —así como la vida política y económica giraba en torno a las campañas napoleónicas y sus consecuencias—.

La obra de Michael Faraday colaboró decisivamente a que la ciencia británica conservara su vigor en medio de una época en que la victoria sobre Napoleón y la preponderancia industrial en Gran Bretaña determinaron una cierta hostilidad frente al desarrollo científico, asociado a los ojos de las clases dirigentes con la filosofía materialista y racionalista difundida por la Revolución de 1789.

Acontecimientos importantes en la vida de Michael Faraday

• 1791 Nace en Newington.
• 1812 Ayudante de Davy.
• 1825 Descubre el benceno.
• 1831 Descubre la inducción electromagnética.
• 1832-1833 Enuncia las leyes de la electrólisis.
• 1845 Experiencias sobre la naturaleza electromagnética de la luz.
• 1867 Muere en Londres.

La figura de Michel Faraday ha sido repetidamente ensalzada como el ejemplo clásico de quien, apoyándose únicamente en su propio esfuerzo, sabe elevarse hasta las cimas de la ciencia a partir de los orígenes más oscuros.

Nacido en un medio donde la pobreza parecía condenarlo irremisiblemente a convertirse en un oscuro ganapán por los sudores de su frente, fueron sin embargo tanto su fe religiosa como su instinto para «oler la verdad» los que le llevaron hacia la gloria científica a través de una insólita ruta autodidacta. Insólita porque le proporcionó una perspectiva única sobre el paisaje de los hechos que por entonces preocupaban a la ciencia de la electricidad y el magnetismo, una visión fundamentalmente imaginativa de la naturaleza en extensión y profundidad que escapaba al alcance de la mirada de quienes transitaban por los caminos de la educación convencional. Pero insólita también, y sobre todo, porque su trayectoria le apartó definitivamente de la relación con la realidad a través de las matemáticas, la sola lengua de los sábios, el habla que la posteridad de Newton estaba aparentemente sentenciada a conocer sin excusa para poder pronunciar el discurso de la física.

Se ha dicho que la inocencia de Faraday en materia matemática, su impremeditado rechazo de la manzana newtoniana, hizo de él un Leonardo que, pudiendo ver, se hallara impedido de dibujar. Y, con todo, nunca quizá de tamaña necesidad se llegó a hacer virtud tan excelente: incapaz de seguir el curso del pensamiento que había llevado a otros a convertir el electromagnetismo en un hijo postumo de Newton (quien, para Faraday, se mantuvo siempre tan impenetrable como un «misterio sagrado»), se impuso la obligación de explicarse a sí mismo los fenómenos en términos de un simbolismo que le resultara inteligible; el resultado fue su invención de las líneas de fuerza, una idea que transformó radicalmente la comprensión entonces vigente sobre el magnetismo y la electricidad.

La formación autodidacta de Michael Faraday

Michael Faraday nació en Newington, en el condado de Surrey, el 22 de septiembre de 1791. Pocos meses antes su padre se había visto obligado a buscar trabajo en Londres, abandonando la herrería que poseía en Outhgill. El traslado y las estrecheces le costaron la salud (murió en 1809), haciendo que la infancia de Michael discurriera por cauces muy alejados de su futura condición de científico eminente.

Su educación fue, como él mismo explicó más tarde, vulgar y escasa, reducida a poco más que los rudimentos de la lectura, la escritura y la aritmética, aprendidos en una escuela ordinaria. La religión desempeñó, sin embargo, un papel importante en su formación; su familia pertenecía a la secta sandemaniana, un grupo disidente fundamentalista cuyo ideal era el del primitivo comunismo cristiano.

De la Biblia, la parte que llamó más su atención en la infancia fue el libro de Job, con su insistencia en la flaqueza humana y en la condición inevitable del error; más tarde, la consideración en que Faraday tuvo a sus propias investigaciones experimentales habría de caracterizarse por combinar las reiteradas advertencias acerca del carácter provisional de las conclusiones que de ellas se derivaban, con la confianza esperanzada en el valor de perseguir sus implicaciones hasta las últimas consecuencias.

En 1804 Faraday empezó a trabajar como mozo de recados en la librería londinense de un tal M. Riebau, un francés fugitivo de la Revolución, y al año siguiente se convirtió en su aprendiz en las tareas de encuadernación. Durante los siete años estipulados para el aprendizaje, Faraday se convirtió en un omnívoro consumidor de libros. Esa avidez lectora, sin embargo, no correspondió, como él dijo, ni a su condición de pensador profundo ni tampoco a la de niño precoz; «tenía una imaginación muy viva, y podía creerme Las mil y una noches con tanta facilidad como la Enciclopaedia Britannica». Fue el descubrimiento casual del artículo «Electricidad» en el ejemplar de un tomo de esta última obra que había de ser encuadernado, junto con la lectura de uno de los primeros libros de divulgación de la química, lo que determinó su dedicación a la ciencia.

La química y los átomos

La reverencia de Faraday por lo empírico no encerraba, desde luego, ningún apego vulgar a lo material. A los diecinueve años, convertido ya en un oficial de encuadernación, su deseo más vivo era el de «huir del comercio, al que consideraba perverso y egoísta, para entrar al servicio de la ciencia, de la que imaginaba que tenía la virtud de convertir a sus seguidores en amables y generosos».

Con la ayuda económica de su hermano consiguió asistir a algunas clases de filosofía natural en la City Philosophical Society y en 1812 tuvo la fortuna de escuchar cuatro conferencias del químico Sir Humphry Davy, por entonces ya famoso por sus descubrimientos del potasio y el sodio, el cual se convirtió en su protector. En efecto, tras las conferencias de Davy, Faraday tuvo el sencillo atrevimiento de escribirle comunicándole sus deseos de dedicarse a la ciencia y adjuntándole las notas que había tomado en las sesiones; la ceguera temporal de Davy a causa de un accidente determinó que tomase como amanuense a Faraday y que éste, a los pocos meses, se convirtiera en su ayudante en la Royal Institution.

Viaje a Europa de Michael Faraday

En el otoño de 1813 Davy emprendió un viaje a Europa acompañado de su mujer y llevando también a Faraday como escribiente y auxiliar de laboratorio, puesto que el periplo tenía objetivos científicos; durante año y medio, y gracias a un permiso especial de Napoleón (por entonces en guerra con Inglaterra), visitaron Francia, Italia, Suiza y Alemania, y Faraday tuvo la oportunidad de conocer a científicos tan notables como Ampere, Gay-Lussac y Volta.

La influencia de Davy sobre Faraday fue determinante en varios aspectos. En primer lugar orientó sus investigaciones iniciales hacia el campo de la química analítica, donde pronto adquirió una reputación; se solicitaba su dictamen a efectos legales y accedió al cargo de superintendente del laboratorio de la Royal Society que Davy había dirigido hasta 1813.

Ingreso a la Royal Society

En 1825 Davy recomendó al propio Faraday para ocupar la dirección de dicho laboratorio, en un gesto que ha sido interpretado como compensación por un incidente acaecido el año anterior; en efecto, en 1824 Michael Faraday había sido propuesto como miembro de la Royal Society, dignidad a la que consiguió acceder pese a que Davy, presidente de la institución en aquel momento, se opuso a su elección con objeciones acerca de la originalidad de algunos trabajos de su discípulo. Aunque tras esas objeciones se ocultaban, quizá, los celos, Faraday se refirió siempre con respeto y admiración al hombre cuya ayuda abrió el camino a su carrera científica; una carrera que, por entonces, estaba ya jalonada por éxitos como el descubrimiento del benceno y la descripción de los primeros compuestos de cloro y carbono conocidos.

Faraday había contraído matrimonio en 1821, trasladándose a vivir con su esposa a las dependencias de la Royal Institution que le estaban asignadas por su cargo. Allí permaneció hasta su muerte, dedicado por entero a sus tareas no sólo como investigador, sino también como enseñante excepcional; fue uno de los grandes divulgadores de la ciencia en el siglo XIX y a él se debe la introducción de los cursos navideños para jóvenes, así como la fundación en 1826 de los Friday Evening Discourses, series de conferencias que constituyen todavía un importante canal de comunicación entre los científicos y el público en general.

Contribuciones a la ciencia de Michael Faraday

La contribución más importante de Michael Faraday a la química la constituyeron sus trabajos sobre la electrólisis; en 1832 puso de manifiesto un hecho ya enunciado anteriormente en el cual él aportó la demostración experimental: las cantidades de una sustancia determinada que se descomponen electrolíticamente son proporcionales a la cantidad de electricidad que circula durante la descomposición.

En 1833 completó este resultado al demostrar que los pesos de los elementos depositados por electrólisis en un tiempo determinado son proporcionales a los equivalentes químicos de dichos elementos. Colaboró con William Whewell, filósofo e historiador de la ciencia, Faraday acuñó todo un nuevo vocabulario para la electroquímica (del que formaban parte términos todavía en vigor como electrólisis, electrólito, ánodo, cátodo, etc.), con el objeto de elaborar una terminología neutra, que no le comprometiera con ninguna teoría previa.

La prevención de Faraday respecto de las teorías establecidas sobre la acción química de la electricidad tenía que ver con su desconfianza ante la teoría atómica formulada por John Dalton, y en esta desconfianza también se hacía patente la influencia de Davy, quien había adoptado las ideas del matemático y físico italiano Ruggero Giuseppe Boscovich acerca de la constitución de la materia por átomos que eran puntos matemáticos inextensos, aunque poseían inercia y ejercían entre sí fuerzas de atracción y repulsión dependientes de sus distancias mutuas. En sintonía con esa concepción, Faraday dio prioridad a las fuerzas y concibió a los átomos como simples centros de actuación de las mismas, pensando en la electricidad no como en un flujo, sino como en una vibración.

Contra la opinión dominante en su tiempo (aunque, de nuevo, en coincidencia con Davy), Faraday no pensó que la aparente diferencia de orden entre los fenómenos eléctricos y magnéticos hubiera de explicarse por la existencia de sendos fluidos imponderables que fueran sus soportes respectivos; por el contrario, y en consonancia con su convicción religiosa de la necesaria unidad del universo, consideró que tanto la electricidad como el magnetismo, al igual que el calor, la luz, la afinidad química o, incluso, la solidez, el peso específico y la dureza de los cuerpos materiales, no eran más que distintas manifestaciones de las propiedades del espacio, es decir, de las fuerzas atractivas y repulsivas que ejercían recíprocamente entre sí unos átomos puntuales cuyo núcleo se había desvanecido y cuya sustancia consistía únicamente en dichas fuerzas.

Si la electricidad no era sino una vibración que se transmitía a lo largo de un hilo conductor, se hacía verosímil esperar que los efectos de su propagación a través del medio que rodeaba al conductor pudieran detectarse en forma, por ejemplo, de una fuerza magnética. En 1819 el físico danés Hans Christian Oersted había observado la desviación de una aguja magnética por efecto del paso de una corriente eléctrica en sus proximidades; el experimento se repitió por todas partes y centró los esfuerzos por dilucidar la relación entre electricidad y magnetismo.

En la mañana del día de Navidad de 1821 Faraday consiguió que una aguja magnética se mantuviera en rotación continua en torno a un conductor eléctrico, y en 1824 sostuvo la idea de que, así como una corriente eléctrica actuaba sobre un imán, también debía de ser posible que «una corriente que circula por un cable se viera afectada por la proximidad de un imán potente»; pero no pudo, por el momento, obtener una prueba experimental de que ello fuera así, como tampoco fue capaz, en sucesivas experiencias realizadas en 1825 y 1828, de comprobar que un cable conductor a través del que circulara la corriente eléctrica pudiera excitar en otros conductores un estado similar al suyo propio.

Descubrimientos sobre la corriente eléctrica

El éxito llegó en 1831: el 29 de agosto dispuso dos bobinas colocadas sobre las dos mitades de un anillo de hierro dulce y conectó una de ellas con un galvanómetro; al conectar y desconectar la otra a una batería de pilas, se produjeron sendos pasos de corrientes eléctricas de débil duración y sentidos contrarios, registrados por el galvanómetro. Aunque Michael Faraday no captó inmediatamente el verdadero significado de los efectos observados, las sucesivas modificaciones que introdujo en el dispositivo experimental originario para tratar de establecer qué era lo esencial del fenómeno le pusieron sobre la pista de que la clave era el cambio y, en último extremo, el movimiento. El 24 de septiembre consiguió producir una corriente eléctrica por medio de un imán, invirtiendo la experiencia de Oersted, y el 1 de octubre descubrió las corrientes eléctricas inducidas, para poner por fin de manifiesto, el día 17, que lo esencial de todos aquellos fenómenos era la existencia de un movimiento relativo entre un campo magnético y un conductor eléctrico.

En 1834 Faraday estudió el fenómeno de la autoinducción, que explicó por la presencia de una corriente extraordinaria inducida por la corriente eléctrica original y que actuaba sobre ella, y pasó luego a ocuparse de la inducción electrostática. Respecto de este último fenómeno, y contra la idea aceptada de que las cargas eléctricas actuaban unas sobre otras a distancia y sin intervención del medio a través del cual se ejercía dicha acción, Michael Faraday explicó las atracciones y repulsiones eléctricas por la propagación de una tensión entre las moléculas de dicho medio, que pasó a denominar «dieléctrico». Su explicación, que suponía una teoría unitaria de la electricidad basada únicamente en la existencia de fuerzas intermoleculares, encontró en principio el rechazo de sus contemporáneos, pese a que Faraday puso de manifiesto experimentalmente la inconveniencia de explicar la inducción por una acción a distancia necesariamente rectilínea, al mostrar que el fenómeno se producía según «líneas de fuerza» que eran curvas.

Su concepción de las líneas de fuerza y su teoría del dieléctrico llevaron a Faraday a especular sobre la existencia de una relación directa entre los fenómenos luminosos y el electromagnetismo, así como a pensar que el magnetismo no era una prerrogativa de determinadas sustancias, como el hierro o el níquel, sino una propiedad del medio en el que éstas se hallaban situadas. Aunque en 1845 Michael Faraday había conseguido proporcionarse una prueba experimental de que ambas convicciones eran acertadas, éstas constituyeron, de hecho, el legado profético que James Clerk Maxwell se encargó de convertir en respetable a los ojos de la ciencia, traduciéndolo al lenguaje matemático de la teoría de campos.

Faraday, quien hacia 1860 había empezado a dar muestras de debilidad senil, se retiró en 1862 a la residencia que la reina Victoria le había concedido en Hampton Court, a las afueras de Londres, falleciendo el 25 de agosto de 1867.