El péndulo de Foucault

Uno de los experimentos más elegantes 
de la ciencia es el péndulo de Foucault, ideado con el objetivo de mostrar el movimiento de rotación de nuestro planeta. Ésta es la historia del creador y su obra.
Jean-Bernard-Léon Foucault (París, Francia, 1819-1868) 
fue el hijo único de una familia acomodada. Aunque su padre —que era editor— lo inscribió en el mejor colegio 
de París, el niño no fue un buen estudiante, además de ser enfermizo y bizco; sin embargo, su habilidad para hacer maquetas y modelos de barcos, máquinas de vapor y otros objetos mecánicos perfectamente funcionales lo destacaba entre sus compañeros.

A los 20 años Foucault ingresó en la Escuela de Medicina
 de París con el fin de hacerse cirujano pero truncó su carrera cuando entendió que la sangre lo hacía desmayar. Aliándose con Hippolyte Fizeau, un colega que, al igual que él, sentía horror por la sangre, desarrollaron daguerrotipos de imágenes microscópicas que sirvieran para la enseñanza. Tiempo después publicaron un atlas de fluidos corporales vistos al microscopio, convirtiéndose en los iniciadores de la microfotografía médica.

El fin de una amistad
Foucault y Fizeau realizaron otros tantos experimentos: midieron las interferencias de la radiación infrarroja
—que llamaban «rayos calóricos»—; inventaron los primeros reguladores para arcos eléctricos —que mantenían constante la distancia entre los extremos de los electrodos conforme se iban gastando—, y consiguieron la transmisión de la hora a través de una conexión eléctrica que sincronizaba los relojes.

Ambos físicos se interesaban por el problema de la naturaleza de la luz, pero mientras trabajaban en ello su amistad se fue deteriorando —debido al pésimo carácter de Foucault—; finalmente, sus caminos se separaron. Investigando las características de la velocidad de la luz en el aire, obtuvo resultados usando un arco eléctrico para emitir una luz intensa que se reflejaría en un espejo situado a diez kilómetros. Así consiguió un valor aproximado, pero no exacto; sus resultados concluyeron que la luz se movía más deprisa en el aire que en cualquier otro medio más denso.

El péndulo
Fue en 1850 cuando a Foucault se le ocurrió un nuevo experimento. Aunque ya se sabía —gracias a los griegos, y a Copérnico y Galileo— del movimiento de rotación de 
la Tierra, las evidencias eran puramente astronómicas —es decir, dadas por la observación de su movimiento con respecto a otros astros—, pero él deseaba comprobar el giro de nuestro planeta sin necesidad de relacionarlo con el firmamento.
Foucault descubrió las propiedades del péndulo mientras trabajaba con un torno; éste tenía una varilla de acero flexible cuya punta comenzó a vibrar. Al girar el mandril, observó que la vibración mantenía la misma dirección y entendió que el vaivén del péndulo era independiente de su punto de sujeción, pues el movimiento se mantiene como consecuencia de la rotación del planeta. Es decir, como nosotros giramos con la Tierra, lo que observamos es que el plano de oscilación varía en correspondencia al entorno, del mismo modo que, cuando vamos en un tren, se podría creer que lo que se mueve es el paisaje y lo inmóvil es el vehículo.
El primer péndulo que Foucault instaló en su casa consistía en una bola de latón de cinco kilos suspendida de un hilo de acero de dos metros de largo, mas no resultó como él esperaba: el hilo se rompió. Tres días después, el experimento funcionó; según escribió en su diario, el 6 de enero de 1851 las oscilaciones del péndulo iban dejando marcas variables sobre una base de arena.

Un mes después, el 3 de febrero de 1851, las grandes eminencias del gremio científico de París recibieron 
el siguiente mensaje: «Mañana, usted está invitado a presenciar cómo gira la Tierra en el salón del Meridiano 
del Observatorio de París». Su director, François Arago, había invitado a Foucault a repetir el experimento entre
 sus pares, tarea para la cual Paul Gustave Froment —afamado artesano de los metales— construyó un péndulo perfectamente balanceado, que después alinearon con el meridiano de París. La prueba fue un éxito y los científicos estaban asombrados ante la elegancia de la demostración que había logrado Foucault, con 31 años y ningún tipo de formación matemática: ésta fue la primera prueba de que la Tierra giraba sobre su eje, sin necesidad de observar las estrellas.

Un invento con estrella
Posteriormente, Foucault explicó el funcionamiento de su artefacto en una sesión de la Academia de Ciencias. En resumen, el plano de oscilación del péndulo dará una vuelta completa en un día si se sitúa exactamente en uno de los polos de la Tierra, no girará en absoluto en punto alguno del ecuador y, en cualquier otra latitud, girará a razón del seno de dicha latitud. Asimismo, funcionará mejor mientras más largo sea el hilo del péndulo, ya que las oscilaciones serán más lentas y el cambio de posición de su plano se hará más palpable.

Para su primera demostración pública, fechada el 27 de marzo de 1851, Foucault instaló en el Panteón de París un péndulo de 38 centímetros de diámetro; sus 28 kilogramos eran sostenidos por un cable de 67 metros. Un punzón en el extremo inferior de la bola trazaba un surco en una base cubierta de arena húmeda. La resistencia del aire y de la arena amortiguaba las oscilaciones, de manera que el péndulo se paraba cada cinco o seis horas, pero durante ese tiempo el plano de oscilación había girado entre 60 y 70 grados en el sentido de las agujas del reloj, tal como estaba previsto. Al Panteón acudían oleadas de espectadores; el entonces presidente de la República francesa, Luis Napoleón Bonaparte —que luego se convertiría en el emperador Napoleón III— otorgó a Foucault un premio de 10 mil francos y le ordenó la construcción de otro péndulo.

Las exhibiciones continuaron: Foucault exhibió su experimento en la catedral de Reims, en la Biblioteca Radcli e de Oxford, en Suiza, en Dublín, en Nueva York y en Río de Janeiro. En 1855 fue enviado al Museo de Artes y Ocios; en 1902 se devolvió temporalmente al Panteón para celebrar el primer lustro del famoso experimento. En el año 2010 sufrió terribles daños cuando su cable de suspensión se rompió, destrozando parte del legendario artefacto y el suelo del museo; ahora, una réplica exacta se balancea bajo la cúpula del Panteón de París.

El final
Después del éxito de su péndulo, Foucault continuó con su trayectoria de inventos y descubrimientos. A los 36 años consiguió un empleo fijo como físico del Observatorio de París y propuso su candidatura a la Academia de Ciencias, que fue rechazada en seis ocasiones antes de obtenerla en 1865.

Sus inventos fueron exhibidos en la Exposición Universal 
y tuvieron aplicación en la práctica. Ahí están los espejos de vidrio metalizado, que inauguraron la era de los telescopios gigantes; los arcos eléctricos, que se utilizaban en numerosos faros costeros; los reguladores y giroscopios que se incorporaron al uso de la Marina.
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