Carlos Wheatstone
Sir Charles Wheatstone FRS FRSE DCL LLD (6 de febrero de 1802 - 19 de octubre de 1875), fue un científico inglés e inventor de muchos avances científicos de la era victoriana, incluida la concertina inglesa, el estereoscopio (un dispositivo para mostrar imágenes tridimensionales) y el cifrado Playfair (una técnica de cifrado). Sin embargo, Wheatstone es mejor conocido por sus contribuciones en el desarrollo del puente de Wheatstone, inventado originalmente por Samuel Hunter Christie, que se usa para medir una resistencia eléctrica desconocida, y como una figura importante en el desarrollo de la telegrafía.
Vida
Charles Wheatstone nació en Barnwood, Gloucestershire. Su padre, W. Wheatstone, era un vendedor de música en la ciudad, que se mudó al 128 de Pall Mall, Londres, cuatro años después, y se convirtió en profesor de flauta. Charles, el segundo hijo, fue a una escuela de pueblo, cerca de Gloucester, y luego a varias instituciones en Londres. Uno de ellos estaba en Kennington y estaba a cargo de una señora Castlemaine, que estaba asombrada de su rápido progreso. De otro se escapó, pero fue capturado en Windsor, no lejos del teatro de su telégrafo práctico. De niño era muy tímido y sensible, y le gustaba mucho retirarse a un desván, sin más compañía que sus propios pensamientos.
Cuando tenía unos catorce años, fue aprendiz de su tío y tocayo, un fabricante y vendedor de instrumentos musicales en 436 Strand, Londres; pero mostró poco gusto por la artesanía o los negocios, y le gustaba más estudiar libros. Su padre lo animó en esto, y finalmente lo sacó del cargo del tío.
A la edad de quince años, Wheatstone tradujo poesía francesa y escribió dos canciones, una de las cuales se la dio a su tío, quien la publicó sin saber que era una composición de su sobrino. Algunas líneas suyas en la lira se convirtieron en el lema de un grabado de Bartolozzi. A menudo visitaba un viejo puesto de libros en las cercanías de Pall Mall, que entonces era una calle en ruinas y sin pavimentar. La mayor parte de su dinero de bolsillo lo gastó en la compra de los libros que le habían gustado, ya fueran cuentos de hadas, historia o ciencia.
Un día, para sorpresa del librero, codició un volumen sobre los descubrimientos de Volta en la electricidad, pero al no tener el precio, ahorró sus centavos y aseguró el volumen. Estaba escrito en francés, por lo que se vio obligado a ahorrar de nuevo, hasta que pudo comprar un diccionario. Luego comenzó a leer el volumen y, con la ayuda de su hermano mayor, William, a repetir los experimentos descritos en él, con una batería casera, en el trascocina detrás de la casa de su padre. Al construir la batería, los jóvenes filósofos se quedaron sin dinero para adquirir las placas de cobre necesarias. Solo les quedaban unas pocas monedas de cobre. A Charles, quien era el espíritu líder en estas investigaciones, se le ocurrió un pensamiento feliz: 'Debemos usar los centavos mismos' dijo él, y la batería pronto estuvo completa.
En Christchurch, Marylebone, el 12 de febrero de 1847, Wheatstone se casó con Emma West. Era hija de un comerciante de Taunton y de hermosa apariencia. Ella murió en 1866, dejando a su cuidado una familia de cinco niños pequeños. Su vida doméstica fue tranquila y sin incidentes.
Aunque silencioso y reservado en público, Wheatstone era un hablador claro y voluble en privado, si se dedicaba a sus estudios favoritos, y su persona pequeña pero activa, su semblante sencillo pero inteligente, estaba lleno de animación. Sir Henry Taylor nos dice que una vez observó a Wheatstone en una fiesta nocturna en Oxford hablando seriamente a Lord Palmerston sobre las capacidades de su telégrafo. "¡No lo digas!" exclamó el estadista. "Debo conseguir que le digas eso al Lord Canciller". Y diciendo esto, ató al electricista a Lord Westbury y efectuó su escape. Una reminiscencia de esta entrevista puede haber llevado a Palmerston a comentar que se acercaba el momento en que se le podría preguntar a un ministro en el Parlamento si había estallado la guerra en la India, y respondería: 'Espere un minuto; Voy a telegrafiar al gobernador general y se lo haré saber.
Wheatstone fue nombrado caballero en 1868, después de completar el telégrafo automático. Anteriormente había sido nombrado Caballero de la Legión de Honor. Unas treinta y cuatro distinciones y diplomas de sociedades nacionales o extranjeras dieron testimonio de su reputación científica. Desde 1836 había sido miembro de la Royal Society, y en 1859 fue elegido miembro extranjero de la Real Academia Sueca de Ciencias, y en 1873 asociado extranjero de la Academia Francesa de Ciencias. El mismo año recibió la Medalla Ampere de la Sociedad Francesa para el Fomento de la Industria Nacional. En 1875 fue creado miembro honorario de la Institución de Ingenieros Civiles. Era un D.C.L. de Oxford y un LL.D. de Cambridge.
Durante una visita a París durante el otoño de 1875, y ocupado en perfeccionar su instrumento receptor para cables submarinos, se resfrió, lo que le produjo una inflamación de los pulmones, enfermedad de la que murió en París, el 19 de octubre. 1875 a la edad de 73 años. Se celebró un servicio conmemorativo en la Capilla Anglicana de París, al que asistió una diputación de la Academia. Sus restos fueron llevados a su casa en Park Crescent, Londres (marcados hoy 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 públicamente al exhibir la 'Lira encantada' o 'Acoucryptophone,' en una tienda de música en Pall Mall y en la Adelaide Gallery. Consistía en una lira mímica colgada del techo por una cuerda y que emitía los acordes de varios instrumentos: el piano, el arpa y el dulcémele. En realidad, era una mera caja de resonancia, y la cuerda era una varilla de acero que transmitía las vibraciones de la música de varios instrumentos que se tocaban fuera de la vista y del oído. En este período, Wheatstone realizó numerosos experimentos sobre el sonido y su transmisión. Algunos de sus resultados se conservan en los Annals of Philosophy de Thomson de 1823.
Reconoció que el sonido se propaga por ondas u oscilaciones de la atmósfera, como entonces se creía que la luz se propagaba por 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 de sonido, música o habla a largas distancias por este medio. Calculó que el sonido viajaría a 200 millas por segundo (320 km/s) a través de varillas sólidas y propuso telegrafiar de Londres a Edimburgo de esta manera. Incluso llamó a su arreglo un 'teléfono'. (Robert Hooke, en su Micrographia, publicada en 1667, escribe: 'Puedo asegurar al lector que, con la ayuda de un cable distendido, propagué el sonido a una distancia muy considerable en un instante, o con un movimiento aparentemente tan rápido como el de la luz". Tampoco era esencial que el cable fuera recto; podría estar doblado en ángulos. Esta propiedad es la base de la mecánica o amante". s teléfono, que se dice fue conocido por los chinos hace muchos siglos. Hooke también consideró la posibilidad de encontrar una manera de acelerar nuestros poderes auditivos.)
Un escritor en el Repository of Arts del 1 de septiembre de 1821, al referirse a la 'Lira encantada' contempla la posibilidad de que se represente una ópera en el King's Theatre y se disfrute en Hanover Square Rooms, o incluso en Horns Tavern, Kennington. Las vibraciones deben viajar a través de conductores subterráneos, como el gas en las tuberías.
- Y si la música es capaz de ser conducida así", observa, "quizás las palabras del discurso pueden ser susceptibles de los mismos medios de propagación. La elocuencia de los abogados, los debates del Parlamento, en lugar de ser leídos al día siguiente solamente, – Pero nos perderemos en la búsqueda de este tema curioso.
Además de transmitir sonidos a distancia, Wheatstone ideó un instrumento simple para aumentar los sonidos débiles, al que dio el nombre de '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, el fabricante de instrumentos musicales, murió y Wheatstone, con su hermano mayor, William, se hizo cargo del negocio. A Charles no le gustaba mucho la parte comercial, pero su ingenio encontró un desahogo en la mejora de los instrumentos existentes y en la creación de juguetes filosóficos. También inventó sus propios instrumentos. Una de las más famosas fue la concertina de Wheatstone. Era un instrumento de seis caras con 64 teclas. Estas teclas proporcionaron digitaciones cromáticas simples. La Concertina inglesa se hizo cada vez más famosa a lo largo de su vida, sin embargo, no alcanzó su pico de popularidad hasta principios del siglo XX.
En 1827, Wheatstone presentó su 'caleidófono', un dispositivo para hacer visibles a la vista las vibraciones de un cuerpo sonoro. Consiste en una varilla de metal, que lleva en su extremo una cuenta plateada, que refleja una 'mancha' de luz. A medida que la varilla vibra, se ve que el punto describe figuras complicadas en el aire, como una chispa que gira en la oscuridad. Su fotómetro probablemente fue sugerido por este aparato. Permite comparar dos luces por el brillo relativo de sus reflejos en una cuenta plateada, que describe una elipse estrecha, para dibujar las manchas en líneas paralelas.
En 1828, Wheatstone perfeccionó el instrumento de viento alemán, denominado Mundharmonika, hasta convertirlo en la popular concertina, patentada el 19 de diciembre de 1829. El armonio portátil es otro de sus inventos, que obtuvo un premio 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 finales de este siglo un aparato para cantar y hablar estaría entre las conquistas de la ciencia.
En 1834, Wheatstone, que se había ganado un nombre por sí mismo, fue nombrado presidente de Física Experimental en el King's College de Londres. Su primer curso de conferencias sobre sonido fue un completo fracaso, debido a su aversión por hablar en público. En la tribuna se le trababa la lengua y era incapaz, a veces dando la espalda a la audiencia y murmurando a los diagramas en la pared. En el laboratorio se sentía como en casa, y desde entonces limitó sus deberes principalmente a la demostración.
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, para formar un espacio por el que pudiera saltar una chispa, y conectó sus extremos a los polos de una botella de Leyden llena de electricidad. Así se produjeron tres chispas, una en cada extremo del alambre y otra en el medio. Montó un diminuto espejo sobre los mecanismos de un reloj, de modo que giraba a gran velocidad, y observó los reflejos de sus tres chispas en él. Las puntas del alambre estaban dispuestas de modo que si las chispas fueran instantáneas, sus reflejos aparecerían en una línea recta; pero el del medio se vio rezagado detrás de los otros, porque fue un instante más tarde. La electricidad había tardado cierto tiempo en viajar desde los extremos del cable hasta el centro. Este tiempo se encontró midiendo la cantidad de retraso y comparándolo con la velocidad conocida del espejo. Habiendo obtenido el tiempo, solo tenía que compararlo con la longitud de la mitad del cable, y pudo encontrar la velocidad de la electricidad. Sus resultados dieron una velocidad calculada de 288 000 millas por segundo, es decir, más rápida que la que ahora sabemos que es la velocidad de la luz (299 792,458 kilómetros por segundo (186 000 mi/s)), pero sin embargo fue una aproximación interesante.
Algunos científicos ya apreciaron que la "velocidad" de la electricidad dependía de las propiedades del conductor y su entorno. Francis Ronalds había observado un retraso de la señal en su cable de telégrafo eléctrico enterrado (pero no en su línea aérea) en 1816 y describió que la causa era la inducción. Wheatstone fue testigo de estos experimentos en su juventud, que aparentemente fueron un estímulo para su propia investigación en telegrafía. Décadas más tarde, después de que se comercializara el telégrafo, Michael Faraday describió cómo la velocidad de un campo eléctrico en un cable submarino, revestido con aislante y rodeado de agua, es de 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 la velocidad de la luz.
Espectroscopía
Wheatstone y otros también contribuyeron a la espectroscopia temprana mediante el descubrimiento y la explotación de las líneas de emisión espectral.
Como escribió John Munro en 1891: "En 1835, en la reunión de Dublín de la Asociación Británica, Wheatstone demostró que cuando los metales se volatilizaban en la chispa eléctrica, su luz, examinada a través de un prisma, revelaba ciertos rayos que eran característicos de ellos. Así, el tipo de metales que formaban los puntos de chispa podía determinarse analizando la luz de la chispa. Esta sugerencia ha sido de gran utilidad en el análisis de espectros y, tal como la aplicaron 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 rayos celestiales. cuerpos."
Telégrafo
Wheatstone abandonó su idea de transmitir inteligencia mediante la vibración mecánica de varillas y adoptó el telégrafo eléctrico. En 1835 dio una conferencia sobre el sistema de Baron Schilling y declaró que ya se conocían los medios por los cuales un telégrafo eléctrico podría ser de gran utilidad para el mundo. Hizo 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 y Birmingham. Sin embargo, antes de que se llevaran a cabo estos planes, recibió la visita del Sr. William Fothergill Cooke en su casa de Conduit Street el 27 de febrero de 1837, lo que tuvo una importante influencia en su futuro.
Cooperación con Cooke
Sr. Cooke era un oficial del Ejército de Madrás que, estando en casa de permiso, asistía a unas conferencias sobre anatomía en la Universidad de Heidelberg, donde, el 6 de marzo de 1836, presenció una demostración con el telégrafo del profesor Georg Wilhelm Munke, y fue tan impresionado con su importancia, que abandonó sus estudios de medicina y dedicó todos sus esfuerzos a la labor de introducir el telégrafo. Regresó a Londres poco después y pudo exhibir un telégrafo con tres agujas en enero de 1837. Sintiendo su falta de conocimiento científico, consultó a Michael Faraday y Peter Mark Roget (entonces secretario de la Royal Society), el último de los cuales envió él a Wheatstone.
En una segunda entrevista, el Sr. Cooke le dijo a Wheatstone su intención de sacar un telégrafo que funcionara y explicó su método. Wheatstone, según su propia declaración, le comentó a Cooke que el método no funcionaría y produjo su propio telégrafo experimental. Finalmente, Cooke propuso que se asociaran, pero Wheatstone al principio se mostró reacio a cumplir. Era un conocido hombre de ciencia y había tenido la intención de publicar sus resultados sin buscar sacar provecho de ellos. Cooke, por otro lado, declaró que su único objetivo era hacer una fortuna con el esquema. En mayo acordaron unir sus fuerzas, Wheatstone aportando el talento científico y Cooke el administrativo. La escritura de sociedad estaba fechada el 19 de noviembre de 1837. Se obtuvo una patente conjunta para sus inventos, incluido el telégrafo de cinco agujas de Wheatstone, y una alarma accionada por un relé, en el que la corriente, sumergiendo una aguja en mercurio, completaba un circuito local, y soltó el retén de un mecanismo de relojería.
El telégrafo de cinco agujas, que se debió principalmente, si no en su totalidad, a Wheatstone, era similar al de Schilling y se basaba en el principio enunciado por André-Marie Ampère, es decir, la corriente se enviaba a la línea completando el circuito de la batería con una llave de apertura y cierre, y en el otro extremo pasaba a través de una bobina de alambre que rodeaba una aguja magnética libre para girar alrededor de su centro. Según se aplicaba un polo u otro de la batería a la línea por medio de la llave, la corriente desviaba la aguja hacia un lado o hacia el otro. Había cinco circuitos separados que accionaban cinco agujas diferentes. Estos últimos giraban en filas en el medio de un dial con forma de diamante, y tenían las letras del alfabeto dispuestas sobre él de tal manera que la corriente desviaba dos de las agujas hacia ella, literalmente, señalaba una letra.
Primeras instalaciones
El 25 de julio de 1837, se tendió una línea experimental, con un sexto cable de retorno, entre la terminal de Euston y la estación de Camden Town de London and North Western Railway. La distancia real era de solo una milla y media (2,4 km), pero se había insertado un cable de repuesto en el circuito para aumentar su longitud. Era tarde en la noche antes de que se llevara a cabo el juicio. El señor Cooke estaba a cargo en Camden Town, mientras el señor Robert Stephenson y otros caballeros observaban; y Wheatstone tocaba su instrumento en una habitación pequeña y deslucida, iluminada por una vela de sebo, cerca de la oficina de registro de Euston. Wheatstone envió el primer mensaje, al que respondió Cooke, y 'nunca' dijo Wheatstone, 'sentí una sensación tan tumultuosa antes, como cuando, solo en la habitación tranquila, escuché el chasquido de las agujas, y mientras deletreaba las palabras, sentí que toda la magnitud de la invención pronunciada para ser practicable más allá de cavil o disputa.'
A pesar de este juicio, sin embargo, los directores del ferrocarril trataron a los 'novedosos' invención con indiferencia, y solicitó su eliminación. En julio de 1839, sin embargo, fue favorecido por el Great Western Railway y se erigió una línea desde el término de la estación de Paddington hasta la estación de tren de West Drayton, una distancia de trece millas (21 km). Parte del cable se colocó bajo tierra al principio, pero posteriormente todo se levantó en postes a lo largo de la línea. Su circuito finalmente se extendió a Slough en 1841 y se exhibió públicamente en Paddington como una maravilla de la ciencia, que podía transmitir cincuenta señales a una distancia de 280 000 millas por minuto (7500 km/s). El precio de la entrada era un chelín (0,05 libras esterlinas), y en 1844 un observador fascinado registró lo siguiente:
"Es perfecto desde el término del Gran Oeste hasta Slough – es decir, 18 millas; los alambres están en algunos lugares bajo tierra en tubos, y en otros altos en el aire, que duran, dice, es por mucho el mejor plan. Preguntamos si el tiempo no afecta a los alambres, pero no dijo; una tormenta violenta podría Anímate una campana, pero no más. Fuimos llevados a una habitación pequeña (nosotros Sra. Drummond, Srta. Philips, Harry Codrington y yo mismo – y después los Milmans y el Sr. Rich) donde estaban varios casos de madera que contienen diferentes tipos de telégrafos. En un tipo cada palabra fue espelta, y como cada carta fue colocada a su vez en una posición particular, la maquinaria hizo que el fluido eléctrico funcionara abajo de la línea, donde hizo que la carta se mostrara en Slough, por lo que maquinaria que no puede comprometerse a explicar. Después de que cada palabra vino una señal de Slough, significando "lo entiendo", viniendo ciertamente en menos de un segundo desde el final de la palabra...Otras impresiones de los mensajes que trae, de modo que si nadie asistió a la campana, el mensaje no se perdería. Esto se produce por el fluido eléctrico causando un pequeño martillo para golpear la carta que se presenta, la carta que se levanta golpea un papel de escritura múltiple (una nueva invención, papel negro que, si se presiona, deja una marca negra indeleble), por lo que la impresión se deja en papel blanco debajo. Este fue el más ingenioso de todos, y aparentemente el Sr. Wheatstone favorito; él era muy bueno en explicar pero lo entiende tan bien él mismo que no puede sentir lo poco que saber sobre ello, y va demasiado rápido para que esa gente ignorante siga él en todo. La Sra. Drummond me dijo que es maravilloso la rapidez con que piensa y su poder de invención; él inventa tantas cosas que no puede poner la mitad de sus ideas en ejecución, pero deja que sean recogidos y utilizados por otros, que obtiene el crédito de ellos."
Atención pública y éxito
El público acogió el nuevo invento después de la captura del asesino John Tawell, quien en 1845 se había convertido en la primera persona en ser arrestada como resultado de la tecnología de las telecomunicaciones. En el mismo año, Wheatstone introdujo dos formas mejoradas del aparato, a saber, el 'simple' y el 'doble' instrumentos de aguja, en los que las señales se hacían mediante las sucesivas desviaciones de las agujas. De estos, el instrumento de una sola aguja, que requiere solo un alambre, todavía está en uso.
El desarrollo del telégrafo puede deducirse de dos hechos. En 1855, la muerte del emperador Nicolás en San Petersburgo, alrededor de la una de la tarde, se anunció en la Cámara de los Lores unas horas más tarde. El resultado de The Oaks de 1890 se recibió en Nueva York quince segundos después de que los caballos pasaran el poste ganador.
Diferencias con Cooke
En 1841 surgió una diferencia entre Cooke y Wheatstone en cuanto a la participación de cada uno en el honor de inventar el telégrafo. La cuestión se sometió al arbitraje del célebre ingeniero Marc Isambard Brunel, por parte de Cooke, y del profesor Daniell, del King's College, inventor de la batería Daniell, por parte de Wheatstone. Otorgaron a Cooke el mérito de haber introducido el telégrafo como una empresa útil que prometía ser de importancia nacional, ya Wheatstone el de haber preparado al público con sus investigaciones para recibirlo. Concluyeron con las palabras: 'Es a la labor unida de dos caballeros tan bien calificados para la ayuda mutua que debemos atribuir el rápido progreso que ha tenido este importante invento durante cinco años desde que se asociaron'.; La decisión, aunque vaga, declara que el telégrafo de agujas es una producción conjunta. Si fue principalmente inventado por Wheatstone, fue principalmente introducido por Cooke. Sus respectivas participaciones en la empresa podrían compararse con las de un autor y su editor, pero por el hecho de que el propio Cooke tuvo una participación en el trabajo real de la invención.
Más trabajo sobre telégrafos
Entre 1836 y 1837, Wheatstone había pensado mucho en los telégrafos submarinos, y en 1840 prestó declaración ante el Comité de Ferrocarriles de la Cámara de los Comunes sobre la viabilidad de la línea propuesta de Dover a Calais. Incluso había diseñado la maquinaria para fabricar y tender el cable. En el otoño de 1844, con la ayuda del Sr. J. D. Llewellyn, sumergió un trozo de cable aislado en la bahía de Swansea y señaló a través de él desde un barco hasta el faro de Mumbles. El año siguiente sugirió el uso de gutapercha para el revestimiento del cable previsto a través del Canal de la Mancha.
En 1840, Wheatstone había patentado un telégrafo alfabético, o 'instrumento Wheatstone A B C,' que se movía con un movimiento 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 imprimió un telegrama en tipo. Funcionaba por dos circuitos, y mientras el tipo giraba, un martillo, accionado por la corriente, presionaba la letra requerida en 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 sociedad con Cooke, recibió una suma de 33.000 libras esterlinas por el uso de sus invenciones conjuntas..
En 1859, Wheatstone fue designado por la Junta de Comercio para informar sobre el tema de los cables del Atlántico, y en 1864 fue uno de los expertos que asesoró a Atlantic Telegraph Company en la construcción de las exitosas líneas de 1865 y 1866.
En 1870, las líneas de telégrafo eléctrico del Reino Unido, operadas por diferentes empresas, fueron transferidas a la Oficina de Correos 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 se pasa a través de la tecla de envío y controla las corrientes de señal. Al sustituir la mano por un mecanismo para enviar el mensaje, pudo telegrafiar unas 100 palabras por minuto, o cinco veces la velocidad normal. En el servicio Postal Telegraph 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. En la noche del 8 de abril de 1886, cuando el Sr. Gladstone presentó su proyecto de ley de autonomía en Irlanda, 100 transmisores de Wheatstone enviaron no menos de 1.500.000 palabras desde la estación central de St. Martin's-le-Grand. El plan de enviar mensajes mediante una tira de papel que acciona la tecla fue patentado originalmente por Bain en 1846; pero Wheatstone, ayudado por el Sr. Augustus Stroh, un mecánico consumado y un experimentador capaz, fue el primero en llevar la idea a una operación exitosa. Este sistema a menudo se conoce como Wheatstone Perforator y es el precursor de la cinta de teletipo del mercado de valores.
Óptica
La estereopsis fue descrita por primera vez por Wheatstone en 1838. En 1840 recibió la Medalla Real de la Royal Society por su explicación de la visión binocular, una investigación que lo llevó a hacer dibujos estereoscópicos y construir el estereoscopio. Demostró que nuestra impresión de solidez se obtiene mediante la combinación en la mente de dos imágenes separadas de un objeto tomadas por ambos ojos desde diferentes puntos de vista. Así, en el estereoscopio, disposición de lentes o espejos, se combinan dos fotografías del mismo objeto tomadas desde diferentes puntos para que el objeto destaque con un aspecto sólido. Sir David Brewster mejoró el estereoscopio prescindiendo de los espejos y llevándolo a su forma actual con lentes.
El 'pseudoscopio' (Wheatstone acuñó el término del griego ψευδίς σκοπειν) se introdujo en 1852 y es, en cierto modo, lo contrario del estereoscopio, ya que hace que un objeto sólido parezca hueco y uno más cercano esté más lejos; así, un busto parece una máscara, y un árbol que crece fuera de una ventana parece crecer dentro de la habitación. Su propósito era probar su teoría de la visión estereoscópica y realizar investigaciones sobre lo que ahora se llamaría psicología experimental.
Tiempo de medición
En 1840, Wheatstone introdujo su cronoscopio, para medir intervalos de tiempo de minutos, que se usaba para determinar la velocidad de una bala o el paso de una estrella. En este aparato una corriente eléctrica accionaba un electroimán, que anotaba el instante de un hecho por medio de un lápiz sobre un papel en movimiento. Se dice que era capaz de distinguir 1/7300 partes 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, exhibió su reloj electromagnético en la biblioteca de la Royal Society y propuso un plan para distribuir la hora correcta de un reloj estándar a varios relojes locales. Los circuitos de estos debían ser electrificados por una llave o contactor accionado por el eje del estándar, y sus manos corregidas por electromagnetismo. En enero siguiente, Alexander Bain obtuvo una patente para un reloj electromagnético y, posteriormente, acusó a Wheatstone de apropiarse de sus ideas. Parece que Bain trabajó como mecánico para Wheatstone desde agosto hasta diciembre de 1840, y afirmó que le había comunicado la idea de un reloj eléctrico a Wheatstone durante ese período; pero Wheatstone sostuvo que había experimentado en esa dirección durante mayo. Bain acusó además a Wheatstone de robarle su idea del telégrafo de impresión electromagnético; pero Wheatstone demostró que el instrumento era sólo una modificación de su propio telégrafo electromagnético.
En 1840, Alexander Bain mencionó al editor de Mechanics Magazine sus problemas financieros. El editor le presentó a Sir Charles Wheatstone. Bain le mostró sus modelos a Wheatstone, quien, cuando se le pidió su opinión, dijo: "¡Oh, no debería molestarme en desarrollar más estas cosas!". No hay futuro en ellos." Tres meses después, Wheatstone hizo una demostración de un reloj eléctrico a la Royal Society, alegando que era su propia invención. Sin embargo, Bain ya había solicitado una patente para ello. Wheatstone intentó bloquear las patentes de Bain, pero fracasó. Cuando Wheatstone organizó una ley del parlamento para establecer Electric Telegraph Company, la Cámara de los Lores convocó a Bain a declarar y finalmente obligó a la empresa a pagarle a Bain £ 10,000 y darle un trabajo como gerente, lo que provocó la renuncia de Wheatstone.
Reloj polar
Uno de los dispositivos más ingeniosos de Wheatstone fue el 'reloj polar' exhibido en la reunión de la Asociación Británica en 1848. Se basa en el hecho descubierto por Sir David Brewster, que la luz del cielo está polarizada en un plano en un ángulo de noventa grados desde la posición del sol. Se sigue que descubriendo ese plano de polarización, y midiendo su azimut con respecto al norte, se podría determinar la posición del sol, aunque bajo el horizonte, y obtener el tiempo solar aparente.
El reloj consistía en un catalejo, que tenía un prisma Nicol (doble imagen) como ocular y una placa delgada de selenita como objeto de vidrio. Cuando el tubo se dirigió al Polo Norte, es decir, paralelo al eje de la Tierra, y el prisma del ocular giró hasta que no se vio color, el ángulo de giro, como lo muestra un índice que se mueve con el prisma sobre una extremidad graduada, dio la hora del día. El dispositivo es de poca utilidad en un país donde los relojes son confiables; pero formó parte del equipo de la expedición al Polo Norte de 1875-1876 comandada por el Capitán Nares.
Puente de Wheatstone
En 1843, Wheatstone envió un importante artículo a la Royal Society, titulado 'An Account of Varios New Processes for Determining the Constants of a Voltaic Circuit.' Contenía una exposición de la conocida balanza para medir la resistencia eléctrica de un conductor, que todavía se conoce con el nombre de puente o balanza de Wheatstone, aunque primero fue ideada por Samuel Hunter Christie, de la Royal Military Academy, Woolwich, quien lo publicó en Philosophical Transactions en 1833. El método se descuidó hasta que Wheatstone lo hizo notar.
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, a saber, un pie de alambre de cobre que pesaba cien granos (6,5 g), y mostró cómo se podía aplicar para medir la longitud del alambre por su resistencia. La Sociedad le otorgó una medalla por su trabajo. El mismo año inventó un aparato que permitía registrar a distancia la lectura de un termómetro o un barómetro por medio de un contacto eléctrico hecho por el mercurio. Un telégrafo sonoro, en el que las señales eran dadas por los golpes de una campana, también fue patentado por Cooke y Wheatstone en mayo de ese año.
Criptografía
El notable ingenio de Wheatstone también se mostró en la invención de las cifras. Fue el responsable del entonces inusual cifrado de Playfair, que lleva el nombre de su amigo Lord Playfair. Fue utilizado por los militares de varias naciones durante al menos la Primera Guerra Mundial, y se sabe que los servicios de inteligencia británicos lo utilizaron durante la Segunda Guerra Mundial.
Inicialmente era resistente al criptoanálisis, pero finalmente se desarrollaron métodos para romperlo. También se involucró en la interpretación de manuscritos cifrados en el Museo Británico. Ideó un criptógrafo o máquina para convertir un mensaje en cifrado que solo podía interpretarse colocando el cifrado en una máquina correspondiente ajustada para descifrarlo.
Como matemático aficionado, Wheatstone publicó una prueba matemática en 1854 (ver 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 en un artículo para la Royal Society; pero el Sr. C. W. Siemens había comunicado el mismo descubrimiento diez días antes, y ambos documentos fueron leídos el mismo día.
Después pareció que Werner von Siemens, Samuel Alfred Varley y Wheatstone habían llegado al principio de forma independiente con unos pocos meses de diferencia. Varley lo patentó el 24 de diciembre de 1866; Siemens llamó la atención sobre ello el 17 de enero de 1867; y Wheatstone lo exhibió en acción en la Royal Society en la fecha anterior.
Disputas sobre invención
Wheatstone estuvo involucrado en varias disputas con otros científicos a lo largo de su vida con respecto a su papel en diferentes tecnologías y, en ocasiones, pareció tomar más crédito del que le correspondía. Además de William Fothergill Cooke, Alexander Bain y David Brewster, mencionados anteriormente, también incluyeron a Francis Ronalds en el 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 registradores automáticos (ver, por ejemplo, Howarth, p158).
Vida privada
Wheatstone se casó con Emma West, solterona, hija de John Hooke West, fallecido, en Christ Church, Marylebone, el 12 de febrero de 1847. El matrimonio fue por licencia.
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