Charles Du Fay

Charles François de Cisternay Du Fay (París, 14 de septiembre de 1698 – ibídem, 16 de julio de 1739) fue un destacado erudito, diplomático y científico francés. Reconocido por su extraordinaria versatilidad intelectual, figura en la historia como el único investigador que logró contribuir con estudios originales a las seis disciplinas científicas admitidas en su época por la Academia de Ciencias de Francia.

Su aportación más trascendental a la física y al electromagnetismo temprano fue el descubrimiento de la existencia de dos tipos de electricidad estática. A través de rigurosos experimentos empíricos, Du Fay concluyó de manera definitiva que las cargas de igual naturaleza se repelen, mientras que las de naturaleza opuesta se atraen. Para explicar este fenómeno, formuló en 1733 la pionera «teoría de los dos fluidos», clasificando la electricidad en «vítrea» (correspondiente a la actual carga positiva) y «resinosa» (carga negativa). Esta conceptualización sentó las bases del debate científico sobre la naturaleza de la electricidad, el cual sería posteriormente contrastado e impulsado por la teoría de un solo fluido de Benjamin Franklin.

Más allá de la física eléctrica, la prolífica carrera de Du Fay abarcó diversas áreas del conocimiento y la administración pública. Inició su vida profesional en el ámbito militar, alcanzando el grado de capitán en el ejército francés, y posteriormente se desempeñó como superintendente del Jardin du Roi, donde realizó notables contribuciones a la gestión botánica. En los últimos años de su vida, incursionó de manera pionera en el estudio de las propiedades ópticas de los cristales, investigaciones fundamentales que quedaron inconclusas debido a su prematura muerte tras una breve enfermedad.

Primeros Años y Transición Militar (1698 – c. 1720)

Charles François de Cisternay Du Fay nació en París el 14 de septiembre de 1698 . En sus primeros años, inició su trayectoria profesional sirviendo en las filas del ejército francés, institución en la cual ascendió hasta alcanzar el rango de capitán . Durante esta etapa temprana, ejerció ocasionalmente roles tanto de soldado como de diplomático . Sin embargo, su vocación intelectual lo llevó a abandonar la vida militar para reorientar su carrera y convertirse en químico dentro de la Academia de Ciencias de Francia (Académie Française) .

Erudición en la Academia de Ciencias de Francia

Una vez integrado en la institución científica, Du Fay se consolidó rápidamente como un erudito de alta educación . Su extraordinaria versatilidad y habilidad como científico quedaron demostradas de manera irrefutable por un hito histórico: fue el único hombre que logró contribuir a los anales de la academia con investigaciones en cada una de las seis materias admitidas y reconocidas por dicha institución como dignas de mérito .

En este nuevo campo de la ciencia, logró mantener y elevar su reputación al realizar múltiples descubrimientos significativos y al dedicarse a corregir muchos errores conceptuales asentados por observadores anteriores . Asimismo, su destreza en las relaciones humanas y la negociación resultó invaluable en su labor investigativa; demostró ser un gran diplomático al cultivar y mantener una íntima amistad con el Dr. Stephen Gray, una proeza interpersonal que muy pocas personas eran capaces de lograr . (Cabe destacar que Stephen Gray, químico británico, es el investigador al que se le atribuye el descubrimiento en 1729 de que la electricidad puede fluir) .

Revolución en la Física Eléctrica

Refutación de la Dicotomía «Eléctricos» y «No Eléctricos»

Casi su primer paso fue derrocar la creencia de que ciertos cuerpos son «eléctricos» y otros «no eléctricos». En esa época, los científicos ya sabían que algunas sustancias, al ser frotadas, muestran ciertas peculiaridades para atraer trozos de papel y papel de aluminio que otras no poseen. Du Fay demostró que todos los cuerpos poseen esta cualidad en cierto grado. Afirmó haber encontrado que todos los cuerpos (exceptuando los metálicos, blandos o fluidos) pueden hacerse eléctricos calentándolos primero en mayor o menor medida y luego frotándolos con cualquier tipo de tela.

Determinó que toda clase de piedras, así como todo tipo de maderas y, en general, todo lo que sometió a prueba, se volvía eléctrico al calentarlo y frotarlo, excepto aquellos cuerpos que se ablandan con el calor, como las gomas que se disuelven en agua, el pegamento y sustancias similares. También remarcó que las piedras o mármoles más duros requieren más fricción o calentamiento que otros, y que la misma regla aplica a las maderas; de modo que la madera de boj o el lignum vitae deben ser friccionados casi hasta el punto de dorarse, mientras que el abeto, el tilo y el corcho requieren solo un calor moderado.

Tras leer en una de las cartas del Sr. Gray que el agua podía hacerse eléctrica sosteniendo un tubo de vidrio excitado cerca de ella (fijando un plato de agua a un soporte colocado sobre una placa de vidrio, o sobre el borde de un vaso de precipitados previamente calentado), Du Fay descubrió que lo mismo sucedía con todos los cuerpos sin excepción, ya fuesen sólidos o fluidos. Descubrió que para este propósito era suficiente colocarlos sobre un soporte de vidrio ligeramente calentado, o solo secado, y al acercarles el tubo se volvían eléctricos inmediatamente. Realizó este experimento con hielo, con carbón de leña encendido y con todo lo que le vino a la mente, observando constantemente que los cuerpos que por sí mismos eran menos eléctricos recibían el mayor grado de electricidad comunicada al acercar el tubo de vidrio.

El Experimento de los Colores y la Conducción

Su siguiente descubrimiento importante fue que los colores no tenían nada que ver con la conducción de la electricidad. Inspirado por una carta donde el Sr. Gray afirmaba que los cuerpos atraen más o menos según sus colores, Du Fay realizó varios experimentos singulares. Tomó nueve cintas de seda de igual tamaño: una blanca, una negra y otras siete de los colores primitivos; al colgarlas en línea y acercarles el tubo, la negra fue atraída primero, seguida por la blanca, y las demás sucesivamente hasta llegar a la roja, que fue la menos atraída y la última de todas.

Posteriormente, cortó nueve trozos cuadrados de gasa de los mismos colores que las cintas y los colocó sobre un aro de madera con pan de oro debajo, observando que el pan de oro era atraído a través de todas las piezas de gasa coloreadas, pero no a través de la blanca o la negra. Esto lo inclinó inicialmente a pensar que los colores contribuyen mucho a la electricidad, pero tres experimentos lo convencieron de lo contrario:

• El primero demostró que, al calentar las piezas de gasa o las cintas, las de color negro y blanco no obstruían la acción del tubo eléctrico ni eran atraídas más fuertemente que las de los demás colores.
• El segundo consistió en humedecer las gasas y cintas; como resultado, todas las cintas fueron atraídas equitativamente y todas las piezas de gasa interceptaron por igual la acción de los cuerpos eléctricos.
• El tercero demostró que, al proyectar los colores de un prisma sobre una gasa blanca, no aparecían diferencias en la atracción.

De esto dedujo que la diferencia de atracción no procedía del color en sí, sino de las sustancias empleadas en el teñido, ya que al colorear cintas frotándolas con carbón, carmín y otras sustancias, las diferencias no se mantuvieron.

La Teoría de los Dos Fluidos: Cargas Positivas y Negativas

Su gran logro fue descubrir los dos tipos de electricidad, positiva y negativa (según la terminología actual). Desde mediados del siglo XVIII hasta principios del XIX, los científicos creían que la electricidad estaba compuesta de fluido. En 1733, Du Fay anunció que la electricidad consistía en dos fluidos: la electricidad «vítrea» (del latín para «vidrio»), o positiva; y la electricidad «resinosa», o negativa.

Cuando Du Fay electrificaba una varilla de vidrio, esta atraía fragmentos cercanos de corcho; sin embargo, si la varilla tocaba las piezas de corcho, estos fragmentos eran repelidos por la varilla y también se repelían entre sí. Du Fay explicó este fenómeno argumentando que, en general, la materia era neutra porque contenía cantidades iguales de ambos fluidos. Si, por el contrario, la fricción separaba los fluidos en una sustancia y la dejaba desequilibrada, la sustancia atraería o repelería otra materia. Esta fue la «teoría de los dos fluidos» de la electricidad, que posteriormente en ese mismo siglo sería enfrentada por la «teoría de un fluido» de Benjamin Franklin.

Aislamiento Eléctrico y Conducción en Plasma

Ya a mediados del siglo XVIII, Du Fay notó que la electricidad puede ser conducida en la materia gaseosa —es decir, en el plasma— adyacente a un cuerpo al rojo vivo (metal caliente). En relación con sus experimentos utilizando un hilo suspendido en postes de vidrio, Du Fay observó que cierta cantidad de la corriente se pierde, siendo emitida al aire circundante. Por lo tanto, recomendó que los cordones utilizados en los experimentos se envolvieran con algún material no conductor para que quedaran «aislados» («isolée«), siendo él el primero en hacer uso de este término.

Dirección del Jardin du Roi y Aportes a la Botánica (1732 – 1739)

En 1732, el rey de Francia designó a Du Fay como superintendente (director) de los jardines reales en París, el célebre Jardin du Roi. Fiel a su naturaleza investigativa y polímata, no se limitó a cumplir funciones exclusivamente administrativas o diplomáticas; por el contrario, asumió el cargo como un botánico activo, aplicando su rigor analítico a la gestión, estudio y expansión de las colecciones florísticas de la corona francesa.

Pionero en Óptica de Cristales y Fallecimiento (1739)

Durante los últimos años de su vida, Du Fay orientó sus esfuerzos investigativos hacia la física de la luz y la estructura de la materia, enfocándose concretamente en las propiedades ópticas de los cristales. En esta etapa, logró dar los primeros pasos científicos para establecer una correlación directa y sistemática entre la forma geométrica de un cristal y sus características ópticas intrínsecas.

Desafortunadamente, su prematura muerte truncó esta prometedora línea de investigación, impidiendo la publicación completa de sus resultados empíricos y conclusiones teóricas. Charles François de Cisternay Du Fay falleció el 16 de julio de 1739, tras padecer una breve enfermedad, dejando tras de sí un legado monumental y multidisciplinario que sirvió de cimiento para la física y las ciencias naturales modernas.