La ràdio i la sort

En moltes situacions, en la vida com en la ciència, la sort juga un
paper decisiu. Quan dos rivals científics s’enfronten en una teoria,
cadascun amb els seus arguments, amb resultats diferents en un possible
experiment només un pot tenir raó … o potser, cap. Això és el que va
succeir allà per l’any 1901 i sobre això parla la nostra història
d’avui.

[@more@]

Un dels nostres protagonistes és Jules Henri Poincaré (1854-1912). Ha estat descrit com l’últim matemàtic universalista, és a dir, que podia contribuir a totes les branques de les matemàtiques. De fet, va ser un dels millors alumnes en gairebé totes les matèries que va estudiar. El seu professor deia d’ell que era "un monstre de les matemàtiques". Podia llegir a una velocitat increïble; és més, qualsevol cosa que llegia quedava gravada a la seva memòria. Superava fins i tot l’Euler en retentiva i capacitat de recordar. Era especialment bo en memòria espaial i deia amb exactitud qualsevol pàgina i línia on es fes alguna afirmació particular a la qual volgués fer referència. Una altra de les seves singularitats, explicable potser per la seva vista defectuosa, era la habilitat per aprendre teoremes i passatges matemàtics només escoltant-los i no llegint-los, al revés del que passa amb la majoria dels matemàtics. Va desenvolupar aquesta facultat especial a l’escola on, incapaç de veure bé la pissarra, s’asseia al darrere i escoltava amb atenció, a la vegada que anava memoritzant les explicacions sense necessitat de prendre apunts de cap tipus.

Va ser deixeble de Charles Hermite, va treballar en mecànica celeste i en el problema dels tres cossos, el que li va valer un premi concedit pel rei Òscar II de Suècia. Va fer treballs teòrics sobre les marees i les esferes fluides en rotació, va ser un dels primers a comprendre la teoria de la Relativitat d’un desconegut jove anomenat Albert Einstein i en edat més madura va escriure assajos sobre la facultat creadora en matemàtica. En fi, tot un geni.

Avui però, us vull parlar d’un dels seus errors que, en realitat, no ho va ser. No tenia la culpa: no podia saber en aquell moment una cosa que sabem avui i que té relació amb l’invent de la ràdio.

Històricament, la primera persona que va fer un sistema capaç de transmetre i rebre un missatge telegràfic sense fils va ser el professor i físic rus Alexander Stepánovich Popov, fill d’un sacerdot que va abandonar els seus plans de ser també sacerdot per dedicar-se a les matemàtiques. El 7 de maig de 1895 va presentar un receptor capaç només de detectar les ones electromagnètiques i deu mesos després, el 24 de març de 1896 (per tant, un any abans del Marconi), va fer el mateix amb un sistema complet de recepció-emissió dels missatges telegràfics aconseguint així de transmetre el primer missatge sense fils entre dos edificis de la Universitat de San Petersburg situats a 250 metres de distància. El text del primer missatge telegràfic va ser: "HEINRICH HERTZ". Va ser, a més, el primer a utilitzar una antena.

Però qui va desenvolupar comercialment la ràdio va ser Guglielmo Marconi. Va començar enviant missatges a petites distàncies i a poc a poc les va anar allargant. El 1895 va enviar una des de la seva casa al seu jardí i més tard va arribar a 1 km. En 1896 es va traslladar a Anglaterra i va enviar un senyal que va arribar fins a uns 15 km de distància. En aquell moment estava començant a comercialitzar-se el seu sistema. El ja ancià Lord Kelvin va pagar per enviar un "marconigrama" a l’encara més ancià George Gabriel Stokes. Va ser el primer missatge de la història transmès de manera comercial.

I és en aquest moment en el qual surt a escena el Henri Poincaré. Per aquella època va publicar en l’anuari del Bureau de Longituds de París una notícia respecte al telègraf sense cables on assegurava que l’abast útil de les ones de ràdio no superaria els 300 km. Podem pensar avui que Poincaré estava absolutament equivocat. Al contrari: tenia tota la raó.

Si alguna vegada us demanen a quina altura està l’horitzó, la resposta hauria de ser immediata: a l’altura dels nostres ulls. Mai és a dalt o a baix: sempre a l’altura dels nostres ulls. Per què? Us ho dic amb el següent dibuix (no sense abans disculpar-me per la meva absoluta falta de gust i d’estètica).

Quan mirem l’horitzó, en realitat, fem una tangent a la Terra. Però si la llum i l’electromagnetisme eren una mateixa cosa, tal com deien les equacions de Maxwell, era impossible arribar més enllà degut a la curvatura del nostre planeta. Les ones de ràdio són de més gran longitud d’ona (alguns metres) que les ones de l’espectre visible (0,8 mil·lèsimes de mm). En virtut d’aquesta diferència, la llum no pot salvar gairebé obstacles, sinó que és parada fins a pel més petit; però les ones de ràdio podien "envoltar" l’esmentat obstacle i arribar més enllà.

Després de fer els seus números Poincaré va arribar a la conclusió que la difracció no compensaria la curvatura de la Terra i d’aquí va obtenir aquest màxim d’uns 300 km. No era un impediment tècnic sinó un impediment teòric. Però (i aquí hi ha un important "però"), d’altra banda, Marconi havia aconseguit posar-se en contacte més d ‘una vegada amb vaixells que superaven la línia de l’horitzó. Amb aquesta experiència, afirmava que les ones de ràdio es comportaven com ones "guiades", és a dir, enganxades al nostre planeta per la conductivitat de l’escorça terrestre i la del mar. Fins i tot va arribar a dibuixar aquesta idea en un gràfic on es veu una antena que emet ones que donen un gran salt, arriben a la Terra i després tornen a saltar. Rigorosament parlant, la idea no era tan dolenta, però el problema és que la conductivitat de la Terra és molt petita per aconseguir fer el que pretenia Marconi.

El debat estava servit. Qui dels dos tenia raó? El jutge, en aquests casos, és l’experimentació. El 12 de desembre de 1901, Marconi estava assegut a San Juan de Terranova (Canadà) a les 12:30 amb els auriculars posats esperant rebre els tres punts en codi Morse de la lletra "S" que havia de ser transmesa per un dels seus ajudants des de Poldhu (Cornualles) a 3.360 km travessant l’oceà … i els va rebre amb tota claredat. Per això, aquesta data pot ser considerada com fonamental per al naixement de la ràdio, encara que en aquell moment només podien transmetre’s missatges per codi morse.

Què havia passat? On estava l’error de Poncaré? Alguns científics van arribar a creure en les tesis de Marconi, però a l’any següent van arribar l’Oliver Heaviside i l’Arthur Edwin Kennelly que van donar l’explicació correcta.

Resulta que a la Terra tenim atmosfera. Gràcies a això, el nostre planeta té una agradable temperatura per a la vida, doncs de no existir, estaríem sotmesos a unes mitges de 50ºC sota zero. Ens aïlla de les partícules que corren per l’espai com si fos un bloc de formigó de 4,5 km de gruix. Però en proporció tampoc és molt gruixuda. Si la Terra fos de la mida d’un d’aquest globus terraqüis de taula, el seu gruix seria del d’un parell de capes de vernís.

Des del nivell del mar fins a uns 16 km d’altura tenim la troposfera que és on es genera el clima. Des d’allà fins a fins a uns 50 km d’altura tenim l’estratosfera. Per damunt d’aquests 50 km trobem la mesosfera. Encara que allà l’atmosfera és extraordinàriament tènue, encara hi ha molècules per oferir resistència i és allà on cremen els meteorits. També és on els vidres de gel formen els núvols més alts, il·luminats pel Sol quan s’ha amagat sota l’horitzó i enfosqueix. Així fins a uns 80 km d’altura. Doncs bé, per aquelles alçades està la ionosfera que actua com un mirall per a les ones de ràdio. És gràcies a ella, també, que podem gaudir de les aurores polars.

Aquí estava, doncs, la clau: l’existència de la ionosfera a la qual avui se li diu també capa de Kennelly-Heaviside i existència real de la qual es va comprovar en 1925. Ni el Poincaré ni el Marconi podien haver sospitat de la seva existència. De no haver existit, aquestes ones mai haguessin arribat a Terranova i, efectivament, els senyals de Marconi no podrien haver superat els 300 km de distància.

I el que són les coses. Encara que no hagués existit i no hagués arribat el senyal, segur que Marconi s’hagués fet igualment ric. Però aquest cop de sort li va fer guanyar un premi Nobel en 1909, quan en realitat la seva tesi estava equivocada i el pobre Poincaré, que tenia raó i mèrits científics molt més grans que els de Marconi, es va quedar sense ell.

Que després diguin que la sort no juga un paper clau en algunes situacions.

Fonts:
"El genio incomprendido", Federico di Trocchio
"Historias curiosas de la ciencia", Cyril Aydon
"Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología (Tomo III)", Isaac Asimov
"Una breve historia de casi todo", Bill Bryson
http://www.deseoaprender.com/LeyesPerspectiva/Lecc1LeyesPerspect.htm
http://www.geocities.com/grandesmatematicos/cap28.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Henri_Poincar%C3%A9
http://es.wikipedia.org/wiki/Aurora_polar
http://es.wikipedia.org/wiki/Ionosfera
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1909/index.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_terrestre

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.