Lord Kelvin. Estableció el cero absoluto, anticipó la entropía y además diseñó e instaló el primer cable submarino intercontinental de telecomunicaciones

Lord Kelvin, enamorado de la navegación, mejoró las brújulas y a los 50 años se compró su propio barco, el Lalla Rookh



Tendemos a pensar, incluso sin pensar en que lo estamos pensando, que el mundo siempre fue como es ahora . Eso es un sesgo. Creemos, por ejemplo, que la idea de un planeta interconectado por una red de telecomunicaciones es algo del siglo XX, algo de las computadoras e Internet, algo moderno . Pero de ninguna manera la red de redes fue el primer intento de la civilización por vincular países y continentes. Casi exactamente 100 años antes de que naciera Arpanet , que en 1983 se convertiría en Internet y que en los siguientes años causaría una revolución sin precedente, los ingenieros se hicieron planteos semejantes, solo que con el telégrafo . Antiguo dispositivo de máquina de telégrafo tipo Émile Baudot, otro de nuestros pioneros inesperados

Es cierto que hoy usamos fibra óptica para los cables submarinos que constituyen eso que llamamos Internet y que, por lo tanto, debimos enfrentar otros problemas, algunos de una clase completamente ajena a la ciencia, como los ataques terroristas y los accidentes.

Pero 150 años atrás, cuando todos creían que el mundo siempre había sido como era en ese momento, y lo que hoy nos nos parece viejo y en color sepia era lustroso y nuevo, los físicos y los ingenieros chocaron con desafíos para los que aún no se habían escrito todas las ecuaciones. Pues bien, el primer cable submarino que conectó Inglaterra con América en 1866 tuvo éxito -luego de dos fracasos y un blooper épico - gracias a un genio poco conocido fuera del ámbito académico, Lord Kelvin .

Escocés de Ulster

Había nacido como William en Belfast , Irlanda del norte , el 26 de junio de 1824 , y era hijo de James Thompson , que era hijo a su vez de un granjero escocés de Ulster . Así que el nombre Kelvin necesita una explicación. Ya llega.

James se casó con Margaret Gardner , con la que tuvo varios hijos, de los que seis sobrevivieron hasta la adultez . Pero la propia Margaret no tendría tanta suerte y fallecería tempranamente, cuando William, que era el segundo varón de la familia, tenía solo seis años . El padre seleccionó a su hijo mayor y su favorito, James, y a William y los educó en casa personalmente. Tenía sentido. La educación tal como la conocemos hoy apenas empezaba a rumorarse como algo casi escandaloso, y Thompson padre era docente en una institución que dictaba clases de lo que hoy sería el secundario (la Royal Belfast Academical Institution ), cuya fundación no había estado libre de controversia; luego James sería nombrado profesor de matemática de la Universidad de Glasgow , donde su hijo más brillante, William (o sea, Lord Kelvin), también iba a ser docente durante 53 años . La Universidad de Glasgow

El joven Lord Kelvin (que todavía ni era Lord ni prometía demasiado) hizo el mismo recorrido: estudió en la Royal Belfast Academical Institution y luego fue a la Universidad de Glasgow. Aunque se sentía atraído por casi cualquier forma de conocimiento e incluso había traducido el Diálogo de los Dioses de Luciano de Samósata del griego clásico al inglés, las aulas de la academia lo vieron involucrarse con la física y la matemática .

Muy pronto, mostraría dos rasgos que marcaron su carrera científica, lo pusieron en los libros de historia e incluso lo llevaron a algunas conclusiones erróneas, como la de que los aviones nunca serían viables (nadie es perfecto). Esos dos rasgos fueron una creatividad extraordinaria y una incurable curiosidad por explicar las causas de los fenómenos naturales . Ya había ganado concursos científicos en Glasgow, pero, gracias a la influencia de su padre, pasó por Cambridge , donde se hizo notar en las grandes ligas al poner en tela de juicio algunas de las primeras conclusiones de Faraday respecto de la recién nacida electrostática (es decir, la conducción de electricidad entre cuerpos en reposo). Los planteos de William llevaron a Faraday a volver al tablero de diseño y descubrir así lo que hoy conocemos como efecto Faraday (la interacción entre la luz y los campos magnéticos). No sería la primera vez que un principio de la física tendría a Thompson entre sus precursores .

Estos primeros papers (de los que al final escribiría más de 650 ) lo llevaron a ganarse una temporada en uno de los laboratorios parisinos más célebres de la época (el de Henri Victor Regnault ). Pero entonces, con solo 22 años , su alma mater le ofreció una cátedra, y se convirtió así en profesor de la misma universidad en la que su padre había hecho carrera y de la que él mismo, poco antes, había sido alumno. Disruptivo en otros aspectos, sería muy conservador en este territorio y, siendo Glasgow una de las universidades más antiguas, sólidas, serias y respetadas del país , se quedaría allí el resto de su vida.

Repasar todos los aportes de Thompson sería imposible en un artículo de esta extensión (reitero, publicó más de 650 papers), pero hay tres motivos que lo traen a esta serie de los Pioneros Inesperados .

Uno tiene que ver con una forma de medir la temperatura que no está presente en la vida cotidiana (no de manera directa, digamos), pero que de algún modo llega cada tanto a nuestros oídos.

El segundo tiene que ver con uno de los hallazgos más extraordinarios de la física, la segunda ley de la termodinámica .

Y el tercero es, claro, el cable submarino intercontinental que en 1866 conectó las islas de Valentia, en Irlanda, con la de Newfoundland , hoy parte de Canadá.

Absolutamente cero

Si bien la electricidad fue la pasión de Thompson, tras una reunión anual de la Asociación Británica para el Avance de las Ciencias , en Cambridge, se interesó en un debate (hoy vastamente saldado, pero muy intenso en el momento) sobre termodinámica . De un lado estaban Sadi Carnot y Émile Clapeyron y del otro, el gran James Joule (de donde viene la unidad de trabajo en física , el Joule).

No bucearemos en dicha discusión, porque nos desviaría mucho por muchos asuntos muy complejos, pero la cuestión es que con su legendaria insistencia en buscar explicaciones, su imaginativa creatividad y su tendencia a producir titulares vendedores, Thompson llegó a la conclusión de que se necesitaba una escala absoluta para medir la temperatura . ¿Qué significa absoluta? Que no depende de ninguna condición arbitraria, sino de una incontrastable. Fuera de nuestro planeta, la temperatura desciende hasta prácticamente el cero absoluto, 273 grados Celsius bajo cero. Es decir, cero Kelvin

Aunque hoy lo explicaríamos de otro modo, Thompson estableció que el cero de su escala de temperaturas debía estar allí donde ya no pudiera transferirse calor del todo . El cero absoluto, sobre el que ya venía habiendo debates desde hacia más de un siglo, tenía incluso un número: 267 grados Celsius bajo cero . William no solo estableció la escala sino que volvió a calcular el cero absoluto y llegó al valor que hoy sabemos que es cierto: 273,15 grados Celsius bajo cero . Es decir, cero Kelvin , el punto en el que cesa todo movimiento molecular (en la mecánica clásica, para que no se enojen los cuánticos).

¿Pero de dónde sale este Kelvin? ¿No era Thompson? Sale de un río, ya casi estamos.

El misterio de la entropía

El asunto de la temperatura y la transferencia de calor llevó a Thompson a seguir pensando y experimentando, vio cada vez más que Joule posiblemente estaba en lo cierto y escribió un paper en el que establecía un principio dolorosamente cierto, que todavía hoy está en el centro de la escena científica: la entropía . O sea, y dicho brutalmente y sin sutileza, la irreversibilidad de los fenómenos físicos . Al menos, desde el punto de vista humano, anoto, como acotación personal.

Thompson y Joule trabajarían en equipo, de forma epistolar , durante cuatro años , y de esa colaboración surgiría lo que hoy conocemos como efecto Joule-Thompson o Kelvin-Joule . Con semejante nombre suena extravagante, pero es lo que le pasa a un gas cuando se expande y se usa, por ejemplo, en refrigeración .

Tirame un cable

Pero, definitivamente, lo que trae a Lord Kelvin a esta serie es su trabajo pionero y fundacional en el tendido de cables submarinos para telecomunicaciones . Fue resultado, por un lado, de su fascinación con la electricidad y, por otro, de su completa falta de escrúpulos a la hora de arremangarse y hacer también el trabajo manual. Cuando estás tratando de tirar un cable de casi 2000 kilómetros en el Atlántico norte , eso es un activo muy importante. El barco de 126 toneladas que Lord Kelvin compró en 1870

La cuestión técnica (en cuyos detalles no entraremos) tiene que ver con algo que Faraday y Hertz habían anticipado, pero que, por una cuestión de costos, los responsables del primer cable submarino intercontinental prefirieron no prestarle atención . El asunto es así, muy grosso modo. Debajo del agua (o de al tierra) los cables no se comportan de la misma manera que colgando en el aire. Por cuestiones que tienen que ver con la resistencia , su propiedad inversa, la conductancia (que es algo distinto de la conductividad ) y la inductancia , Thompson insistió en que sería necesario un cable de cobre más grueso y mejor aislado para lograr velocidades de transmisión aceptables.

Para hacer breve una historia que es mucho más larga y tortuosa, Wildman Whitehouse , el electricista de la Atlantic Telegraph Company a cargo del proyecto, no prestó atención a eso de que la velocidad de transmisión de un cable submarino sería inversamente proporcional al cuadrado de la longitud de dicho cable , y la cosa terminó en que, como Thompson tenía razón , Whitehouse quiso lograr las cosas por la fuerza (un fenómeno bastante común cuando no le prestás atención a las sutilezas) y le metió 2000 Volts al primer cable que la compañía había logrado poner bajo el mar y que, como había pronosticado Thompson, andaba imposiblemente lento . Whitehouse vio con horror cómo, con 2000 Volts, su cable voló en pedazos . Lógico, Wildman. Lord Kelvin con su asistente; la foto fue tomada por su sobrina, Elizabeth Thomson King

Aparte de este tema de la resistencia y la inductancia, Thompson contribuyó con algo que a primera vista parece menor, pero que resultó clave. ¿Cómo se tiende un cable tan largo en el mar? Vaya. Por entonces nadie se lo había planteado (los existentes eran relativamente cortos), así que en el primer intento, abordo del HMS Agamemnon , simplemente dejaron caer el cable al agua, y por supuesto, después de unos cuantos kilómetros, se rompió. Ahí entró Thompson y su talento para hacer planteos incómodos. Se preguntó cómo se comportaba un cable al sumergirse, y a partir de sus observaciones desarrolló el método correcto para que no se rompiera . Entre muchas otras cosas, y debido a su amor por la navegación, Lord Kelvin mejoró las brújulas; en la foto, se lo ve con uno de sus modelos, en 1902

El intento final, en 1865/66 , conectó ambos continentes con un cable submarino, y desde ese momento siempre existió un vínculo físico entre Inglaterra y América (cumplió 150 años en 2016). El logro, sumado a que Thompson demostró tener razón en cuanto a la velocidad de transmisión (ahora, con su diseño, andaba rapidísimo, para la época), lo volvió una celebridad, se hizo rico con las patentes y se convirtió en el primer científico inglés en pertenecer a la Casa de los Lores . Veintiséis años después, la corona lo nombraría Barón Kelvin de Largs (un pueblo en el condado de Ayr). El río Kelvin tiene 35 kilómetros y la Universidad de Glasgow está a sus orillas ; de allí al asociación. El título empezó y terminó con William, ya que su vida matrimonial (se había casado con su amor de toda la vida, Margaret Crum ) estuvo signada por la mala salud de su esposa, con la que no tuvo hijos y que falleció 17 años después de la boda. Volvió a casarse con Frances (Fanny) Anna Blandy , 13 años menor que él. Tampoco tuvieron hijos. Lord Kelvin a los 80 años

La herencia de Lord Kelvin, sin embargo, es enorme y está por todos lados. A menudo hablamos de la nube de Internet , pero la Red en realidad está mayormente en la dirección contraria, en el lecho marino , y el primero que se preguntó cómo dejar caer un pesado cable al océano sin que se rompa fue William Thompson, mejor conocido como Lord Kelvin. Eso, más una larga serie de atajos y soluciones creativas para transmitir mensajes telegráficos en una época en la que la electricidad estaba naciendo y el único lujo que nos podíamos dar era pensar .

William Thompson falleció en Largs, a los 83 años , el 17 de diciembre de 1904 .