Hoy en día no solemos dar
importancia al hecho de conocer nuestra posición exacta (con una precisión de
unos pocos metros) sobre la Tierra. Estamos habituados a pulsar un botoncito en
nuestro "smartphone" de última generación y conocer al instante
nuestra latitud, longitud y altitud y todo ello sin saber absolutamente nada de
triangulación, matemáticas, física o satélites artificiales.
Quien más y quien menos ha oído
hablar de las líneas de latitud, los denominados paralelos, circunferencias paralelas
al ecuador y con longitudes decrecientes hasta que llegan finalmente a los
polos. Por otro lado, las líneas de longitud son los no menos célebres
meridianos, semicircunferencias de idéntico tamaño todas que pasan por ambos polos
terrestres.
En el año 150
Claudio Ptolomeo ya había
trazado ambas clases de líneas en los 27 mapas de su primer atlas mundial. Se
le ocurrió situar el ecuador justamente en el paralelo cero. El meridiano cero
lo hizo pasar por las islas Afortunadas (Canarias y Madeira). Hay que tener en
cuenta, sin embargo, que la ubicación del meridiano principal es completamente arbitraria,
una decisión puramente política y para nada científica.
Aunque en tierra firme el
problema de la determinación de las coordenadas de posición no suponía un
contratiempo serio, no sucedía lo mismo en el mar, donde los barcos que debían
recorrer largas singladuras se enfrentaban a menudo a dificultades enormes que,
en innumerables ocasiones, terminaban en tragedia a causa de los errores en la
estimación de la longitud ya que, en efecto, la latitud se podía calcular
fácilmente mediante la duración del día o la estimación de la altitud del Sol,
o bien según estrellas indicadoras conocidas por encima del horizonte.
En cambio, para averiguar la
longitud en el mar había que saber qué hora era en el barco y, al mismo tiempo,
en el puerto base u otro lugar de longitud conocida en ese mismo momento. Cada
día, cuando el navegante volviese a ajustar el reloj del barco según el
mediodía local en el mar, en el momento en que el Sol llegaba al punto más alto
del cielo o cénit, consultando después el reloj del puerto base, cada hora de
diferencia entre ambos se traduciría en 15º de longitud (al ser esférica la
Tierra, un ángulo de 360º equivale a las 24 horas que dura el día).
Desafortunadamente, la cosa no
resultaba tan sencilla. En el puente de un barco los relojes atrasaban, adelantaban
o, peor aún, se paraban. El aceite lubricante se fluidificaba o se espesaba,
los elementos metálicos se contraían o dilataban y un sinfín más de penalidades
hacían acto de presencia de forma pertinaz a causa de las cambiantes
condiciones meteorólogicas: temperatura, humedad, presión, etc. El error en la
determinación de la longitud prolongaba las travesías, condenándolas al
escorbuto, la peor de las enfermedades y la causa del mayor número de muertes
en toda la historia de la raza humana. Se optaba, pues, por transitar rutas
conocidas, lo que, por otra parte, era del dominio público entre los piratas.
El 22 de octubre de 1707, cerca
de las islas Sorlingas, cuatro de los cinco barcos de guerra comandados por el
almirante sir Clowdisley Shovell se hundieron por un error en la estimación de
la longitud. Murieron 2000 hombres. Uno de aquellos marineros había tenido la
osadía de efectuar su propio cálculo sobre la posición de la flota. Esta
actitud estaba terminantemente prohibida en la Marina de Guerra inglesa.
Shovell ordenó que aquel hombre fuese ahorcado en el acto por insubordinación.
Solamente Shovell y otra persona más sobrevivieron al naufragio. En la misma
playa, Shovell fue asesinado por una mujer que pretendía arrebatarle el anillo
de esmeraldas que llevaba en uno de sus dedos.
Casi siete años después del
incidente de Shovell, en 1714, se promulgó el famoso Decreto de la Longitud, según
el cual el Parlamento prometía una recompensa de 20000 libras a quien
propusiera una solución viable al problema. Comenzaba, pues, una historia que
se prolongaría durante casi seis décadas para resolver el problema científico
más grande hasta entonces, una historia en la que se pueden encontrar intrigas,
envidias, traiciones, gente buena, algún que otro supervillano y, sobre todo,
un superhéroe atípico. Esta es la historia de un hombre que no estaba dotado de
superpoder alguno, al menos como solemos entenderlos, sino de algo mucho mejor:
un genio solitario, carpintero y relojero artesano, armado tan sólo de una
paciencia y un tesón infinitos que osó enfrentarse a los científicos más
brillantes de su época y les venció.
Desde principios del siglo XVIII
ya era bien sabido que conocer la hora en el puerto base constituía la
principal dificultad para establecer la longitud del barco en alta mar.
Existían tres métodos enfocados a la resolución de la cuestión. En 1514 el
astrónomo alemán
Johannes Werner intentó aplicar los conocimientos acerca de
los movimientos de la Luna a la determinación de la posición de un barco en el
océano. Propuso cartografiar las posiciones lunares con respecto a las
estrellas a lo largo de unos cuantos años para que sirviera de referencia a los
navegantes. El problema era que en el siglo XVI no se conocían con precisión
las posiciones de las estrellas. Los medios de la época no permitían tampoco
predecir con exactitud la posición y distancia de la Luna respecto a las
estrellas. Fue una técnica adelantada a su tiempo.
Un siglo después, en 1610,
Galileo creyó haber resuelto el problema. Descubrió los cuatro satélites
principales de Júpiter y midió sus períodos orbitales. Confeccionó unas tablas
con sus apariciones, que se extendían durante varios meses. Comunicó su idea al
rey Felipe III, quien había anunciado un premio en 1598. El método de Galileo fue
rechazado por diversas pegas: imposibilidad de observar Júpiter durante el día
y necesidad de cielo despejado por la noche. Galileo, incluso llegó a diseñar y
construir un casco con el que podría observarse Júpiter mediante un telescopio
dispuesto en una de las dos aberturas oculares, desde el cual enfocaba los
satélites; por la otra se observaba el planeta. Sin embargo, bastaban los
latidos del corazón para que el gigantesco planeta se desplazase del campo de
visión del telescopio. Sobre la cubierta bamboleante de un navío, resultaba una
quimera.
En 1674, Charles II de Inglaterra
nombró a
John Flamsteed su "observador astronómico" personal, el
primero en la historia, y este cargo pasaría más adelante al de astrónomo real,
es decir, director del observatorio. Este observatorio fue mandado construir en
Greenwich Park, donde aún permanece. Su principal objetivo era determinar con
precisión las posiciones de la Luna y las estrellas para resolver de una vez
por todas el problema de la longitud.
El tercer método había sido
propuesto varias décadas antes que el de Galileo. Así, en 1530 el astrónomo
flamenco
Gemma Frisius proclamó al reloj mecánico contendiente en la lucha por
hallar la longitud en el mar. En 1559 el inglés William Cunningham reavivó la
idea. Desgraciadamente, estos relojes de bolsillo recomendados adolecían de una
dificultad que los hacía prácticamente inviables: solían atrasarse o
adelantarse hasta 15 minutos al día. Los relojes no experimentaron avances
significativos antes de 1622, cuando el navegante inglés Thomas Blundeville
propuso utilizar un "horómetro o reloj de bolsillo" para determinar
la longitud en las travesías transoceánicas.
Sería nada menos que
Christiaan Huygens quien construiría su primer reloj regulado con un sistema de péndulo en
1656. En 1658 publicó su "Horologium" donde aseguraba que el reloj por
él diseñado constituía un instrumento idóneo a la hora de establecer la
longitud en alta mar. El balanceo del barco y las condiciones atmosféricas
desfavorables afectaban muy negativamente las oscilaciones del péndulo, que
había sido probado con relativo éxito en barcos dispuestos a colaborar entre los
años 1660 y 1664. Para solucionarlo, Huygens inventó el muelle espiral de
volante, patentándolo en 1675 en Francia.
Robert Hooke le acusó de robarle la idea; la
disputa se prolongó durante años.
Suele suceder en no pocas ocasiones a
lo largo de la historia que, cuando la ciencia no consigue resolver durante mucho
tiempo un problema acuciante, se genera el caldo de cultivo propicio para la
aparición de soluciones aparentemente milagrosas, inesperadas, absolutamente
originales y que misteriosamente nadie había reparado antes en ellas. Entre las
soluciones que se propusieron para zanjar el problema de la longitud las había
de lo más estrambótico. Una de las más conocidas es la atribuida a sir Kenelm
Digby, quien en 1687 descubrió "el polvo de la simpatía" (como si
hiciera falta la simpatía para "eso"). Al parecer, este polvo podía
curar, supuestamente, a distancia (una especie de entrelazamiento pólvico,
digamos). Lo único que había que hacer era aplicarlo a un objeto perteneciente
al enfermo. Extendiendo el polvo sobre la venda que cubría una herida, se
aceleraba su cicatrización.
La idea consistía en aplicar el
polvo de Digby al problema de la longitud. Habría que subir a bordo del barco
un perro herido, dejando en tierra a alguien encargado de sumergir diariamente
la venda del animal en la solución de simpatía, siempre a mediodía. El aullido
del perro indicaría la hora a bordo. Cotejando con la hora local se podría
establecer la longitud. ¿Cómo no había caído nadie en ello hasta entonces?
En 1713
William Whiston
(sustituto de sir Isaac Newton en la cátedra lucasiana de matemáticas de
Cambridge) y Humphrey Ditton publicaron un artículo en "
The
Guardian". Proponían situar una flota de barcos separados por intervalos
de unas 600 millas, que estarían encargados de lanzar cañonazos a horas
conocidas. Un buque podría establecer la longitud cronometrando la diferencia
entre las señales acústica y luminosa, siempre que los disparos fuesen
efectuados en lugares de latitud y longitud conocidas aproximadamente
(utilizando otras técnicas, como los eclipses de los satélites galileanos de Júpiter,
por ejemplo). El mismo año apareció el trabajo de Whiston y Ditton, por segunda
vez, en "
The Englishman". En 1714 se publicó en forma de libro
titulado "
A New Method for Discovering the Longitude Both at Sea and
Land". La tenacidad e influencia de ambos condujo a la firma de una
petición por parte de los capitanes de navío de Su Majestad, comerciantes de
Londres y capitanes de buques mercantes que desafiaban al Parlamento y le
conminaban a resolver de una vez por todas el problema de la longitud. Debía
ofrecerse una auténtica fortuna a quien hallara la solución.
En junio de 1714 una comisión
parlamentaria solicitó un informe pericial a Newton y a Halley. Newton calificó
los distintos procedimientos conocidos como correctos en teoría pero de difícil
ejecución. En particular, el método del reloj no le convencía en absoluto. Como
veremos más adelante, los genios más absolutos también se equivocan.
El Decreto de la Longitud,
promulgado bajo el reinado de la reina Anne el 8 de julio de 1714, recogía todas
las conclusiones. Se establecieron tres premios: un primero de 20000 libras
esterlinas (equivalente a varios millones de euros actuales) por un error no
superior a medio grado de un círculo máximo; un segundo de 15000 libras por un
error no superior a 2/3 de grado; finalmente, un tercero de 10000 libras por un
error no superior a un grado (60 millas náuticas, unos 109 kilómetros). Se nombró un Consejo de la
Longitud, formado por científicos, oficiales de marina y funcionarios
gubernamentales. Sobrevivió hasta 1828 y, por entonces, había llegado a
desembolsar más de 100000 libras esterlinas.
Una de las propuestas mecánicas
pioneras fue la del "cronómetro" (término acuñado aquí por primera
vez) de Jeremy Thacker. Presentaba dos ventajas indudables: una cubierta de
cristal en cuyo interior se había practicado el vacío para proteger el reloj
ante cambios de presión y humedad; y una serie de varillas en espiral que
mantenían en marcha el reloj mientras se le daba cuerda.
El problema seguía siendo la
temperatura, que afectaba enormemente a la dilatación y contracción del
material, haciendo que el reloj adelantase y atrasase hasta 6 segundos al día.
Esto era mucho ya que medio grado de longitud equivale a dos minutos de tiempo,
el máximo error en una travesía de seis semanas desde Inglaterra hasta el
Caribe, lo cual hacía tres segundos diarios, como máximo.
John Harrison (nuestro
superhéroe) nació el 24 de marzo de 1693 en el condado de Yorkshire, en el seno
de una humilde familia de cinco hijos, de los que él era el mayor. Terminó de
construir su primer reloj de péndulo en 1713, antes de cumplir la veintena. Aún
se conserva en Guildhall, Londres. Estaba hecho de madera y concluyó otros dos
idénticos en 1715 y 1717.
Hacia 1720 comenzó a construir un
reloj de torre en Brocklesby Park, que finalizó en 1722. Aún funciona hoy, 291 años después. No necesita lubricación, pues está tallado en madera de guayacán,
una madera tropical que exuda una grasa natural. Sustituyó el hierro y acero
por latón, mucho más resistente a la oxidación. Entre 1725 y 1727, en compañía
de su hermano James, construyó otros dos relojes. Su precisión siempre se mantuvo
por debajo de un segundo a lo largo de un mes entero.
Harrison era consciente de que si
realmente quería resolver el problema de la longitud debería abandonar la idea
de su péndulo de rejilla y sustituirlo por un dispositivo de engranajes de
vaivén que soportase las embestidas de las olas en el océano.
En 1730 John Harrison viajó a
Londres pero no logró encontrar la sede oficial del
Congreso de la Longitud.
Nunca se había reunido. Decidido a no darse por vencido, optó por acudir a ver
a uno de sus miembros:
Edmund Halley. Éste le aconsejó visitar a
George Graham,
un conocido fabricante de relojes. Cuando se despidieron, Graham le facilitó un
generoso préstamo. Los siguientes cinco años, Harrison, junto a su hermano
James, los dedicaron a construir el primero de sus relojes marinos, el H-1
(pesaba 34 kilogramos). Se conserva (le dan cuerda a diario) en una caja de
cristal blindado en el Museo Marítimo Nacional de Inglaterra. En 1735 John lo
llevó a Londres y se lo entregó a Graham, quien lo presentó a la Royal Society.
A pesar de todo, el Ministerio de Marina aplazó un año las pruebas y el ensayo
del reloj. Fue embarcado a bordo del Centurión, con rumbo a Lisboa. Su capitán
falleció al poco de arribar a puerto y no anotó nada en su diario. A la vuelta,
que duró un mes, el patrón del Orford, Roger Wills, condujo a Harrison a
Inglaterra. Wills estimó que se encontraba en Start, cerca de Dartmouth; Harrison
le contradijo haciendo uso del H-1, situando el barco a 96 km al oeste de
Start. Tenía razón. Una semana después se reunía el
Consejo de la Longitud por
primera vez desde su fundación, 23 años antes.
Cuando todo parecía a favor,
Harrison, en un acto sin precedentes pleno de honradez y honestidad científica,
hizo autocrítica de su propio invento, solicitando financiación para mejorarlo
en un plazo de dos años, al cabo de los cuales regresaría y solicitaría una
misión especial a las Indias Occidentales para probarlo. La ayuda solicitada
por Harrison ascendía a 500 libras esterlinas. A cambio, otorgó el H-1 y el H-2
(la versión mejorada del primero) para su "uso público". Era el 30 de
junio de 1737. Comenzaban las penurias... (
Continuará)
Fuentes:
The longitude problem from the 1700s to today: An international and general education physics course. T. J. Bensky. American Journal of Physics. Vol. 78, 40-46. January 2010.
Longitud. Dava Sobel. Círculo de Lectores. 1999.
Nada menos que 16 años han tenido que transcurrir para que se haya publicado, al fin, la traducción al español del estupendo libro de Lawrence Krauss The Physics of Star Trek, uno de esos libros que sin duda han sido pioneros en el estudio de la ciencia que podemos encontrar de forma "camuflada" en el cine de ciencia ficción y que ha supuesto una mina editorial en las dos últimas décadas, tal y como reflejan best sellers como The Physics of Superheroes, The Science of Superheroes, The Science of Supervillains, Physics of the Impossible, Fantastic Voyages, The Physics of the Buffyverse, The Science of the X-Men, por citar tan sólo unos pocos de los que figuran en mi biblioteca personal. Lamentablemente, no se puede decir lo mismo de nuestro idioma, aunque afortunadamente existen unas pocas excepciones honrosas, entre las que se encuentran los dos libros de una servidora: La guerra de dos mundos y Einstein versus Predator.
