Christian Gottlieb Kratzenstein (30 de enero de 1723, Wernigerode - 6 de julio de 1795, Copenhague ) fue un médico, físico e ingeniero nacido en Alemania . Desde 1753 hasta el final de su vida fue profesor en la Universidad de Copenhague , donde ejerció como rector en cuatro ocasiones. Es especialmente conocido por sus investigaciones sobre el uso de la electricidad en medicina y los primeros intentos de síntesis mecánica del habla . Como profesor escribió el primer libro de texto sobre física experimental en el reino unido de Dinamarca-Noruega .
Kratzenstein fue bautizado el 2 de febrero de 1723 en Wernigerode, Sajonia-Anhalt , Sacro Imperio Romano Germánico y creció allí en una familia académica junto con tres hermanos. Su padre les dio una buena formación y educación. [1] Durante los años 1733-1742 asistió a la escuela latina de la misma ciudad. Ya a esta edad se le reconoció su interés por la lectura y el aprendizaje. Estaba especialmente fascinado por los últimos descubrimientos en el ámbito de las ciencias naturales y la mecánica . [2]
En 1742 Kratzenstein comenzó a estudiar física y medicina en la Universidad de Halle , que por aquel entonces ocupaba una posición de liderazgo en la región. Su interés se centró en las investigaciones sobre la electricidad y, en particular, en sus efectos sobre los organismos vivos. [3] Después de cuatro años, en 1746, recibió el doctorado en física y medicina. Tenía entonces sólo 23 años. Después de dos años como profesor particular , en 1748 fue elegido miembro de la Academia de Ciencias Leopoldina de la misma ciudad. [1]
En esa época, Kratzenstein había alcanzado reconocimiento internacional y en 1748 fue convocado a la Academia de Ciencias de San Petersburgo . Es probable que Leonhard Euler , que había trabajado allí antes de asumir un nuevo puesto en la Academia Prusiana de Ciencias de Berlín , hubiera ejercido su influencia en este sentido. Había mantenido correspondencia con Kratzenstein durante varios años. [3]
En su nuevo puesto, Kratzenstein trabajó, entre otras cosas, en la mejora de los instrumentos para la navegación en alta mar. Estos fueron probados en 1753 en una expedición en barco desde Arkhangelsk a lo largo de la costa noruega a través de Kattegat y el mar Báltico de regreso a San Petersburgo. Durante el viaje hizo escala en Copenhague y poco tiempo después recibió una oferta de la universidad de esa ciudad. En el otoño de 1753 fue nombrado profesor de física experimental y medicina. Al mismo tiempo fue elegido miembro de la Real Academia Danesa de Ciencias y Letras . Permanecería en esa ciudad hasta su muerte. [4]
Kratzenstein se hizo conocido en poco tiempo como un conferenciante interesante y atrajo a un gran público, tanto de estudiantes regulares como de personas interesadas de la ciudadanía. Trataba temas que abarcaban desde los conocimientos más recientes sobre plantas y animales, pasando por la geología y la fisiología , hasta la física y la química . [1] En aquella época, a menudo existían separaciones bastante difusas entre estas disciplinas. Cuando murió, había ahorrado 12.000 riksdaler que donó a la universidad. Unos años más tarde, este fondo permitió a Hans Christian Ørsted construir su propio laboratorio para experimentos físicos. [5]
Su trabajo en la universidad fortaleció el nivel académico y se manifestó de muchas maneras. Así, fue Kratzenstein quien tomó la iniciativa antes de los importantes tránsitos de Venus en 1761 y 1769 en lugar de los astrónomos del observatorio de Rundetårn . [6] Para difundir el impacto de sus conferencias, escribió un libro de texto de física experimental. Se publicó en varias ediciones y apareció en alemán, francés y latín , además de la versión danesa. [7] Como resultado de todos sus esfuerzos y compromisos, ejerció como rector de la universidad durante cuatro períodos.
Durante su estancia en Copenhague mantuvo contactos con sus antiguos colegas de San Petersburgo. La academia de ciencias de esa ciudad convocó en 1778 un concurso sobre los mecanismos que se escondían tras las vocales A, E, I, O y U en el habla humana . Euler ya se había interesado por este problema y es probable que fuera él quien formulara la tarea. [8] Kratzenstein ganó el primer premio en 1780 al construir un «órgano vocálico» que podía producir estos sonidos especiales. Esto representa una de las primeras contribuciones a la síntesis del habla moderna .
Debido a su gran variedad de compromisos y su temperamento, Kratzenstein a menudo acababa en conflictos con sus colegas. [4] En años posteriores sufrió además enfermedades que podrían haber sido causadas por sus experimentos químicos. Después de que su esposa Anna Margrethe Hagen, con quien tuvo cuatro hijos, muriera en 1783, buscó activamente una nueva esposa y se casó al año siguiente con Anna Maria Thuun de Hamburgo . [9] En el gran incendio de Copenhague de 1795 perdió la mayoría de sus posesiones y equipo científico. Se mudó al suburbio de Frederiksberg, donde murió un mes después. [3]
Kratzenstein fue un erudito y un representante típico de la Ilustración . Las nuevas ideas y los descubrimientos estaban cambiando la comprensión del mundo. Las observaciones y los experimentos debían reemplazar a los viejos dogmas y supersticiones. Esta convicción caracterizó toda la vida de Kratzenstein, cuya curiosidad lo llevó en muchas direcciones. Destacó más por las investigaciones prácticas y la construcción de instrumentos que por el desarrollo de nuevas ideas teóricas que sobrevivirían a su propia época.
Kratzenstein dio su primer paso hacia la fama cuando era estudiante en Halle con su panfleto Beweis, dass die Seele ihren Körper baue (1743), un ejemplo típico del discurso filosófico en la universidad de aquella época. [3] En esta obra, Kratzenstein analizaba la ubicación del alma en el cuerpo y cómo los organismos vivos pueden seguir funcionando después de amputaciones y otros cambios graves en el cuerpo. Si los animales también tenían alma, había que explicar qué hace en un pólipo que puede crecer a partir de una parte más pequeña de un pólipo existente. Estas cuestiones siguieron preocupándole en los años siguientes en Halle, donde también investigó los parásitos en el cuerpo humano, por ejemplo las tenias .
Al mismo tiempo, en 1744, escribió el ensayo Théorie sur l'Elévation des Vapeurs et des Exhalaisons dans l'Air en un concurso convocado por la Academia de Ciencias de Burdeos . [2] En él, el físico intenta llegar a una explicación más microscópica de lo que hoy se denominan gases y vapores . Calculó que una gota de agua se transformaría en quinientos millones de pedazos más pequeños por evaporación . [3]
Kratzenstein ya había estudiado en Wernigerode los generadores electrostáticos y había visto los efectos que podía tener la corriente eléctrica . Este interés se amplió durante sus estudios en Halle, con especial énfasis en el uso potencial de la electricidad en la medicina. Sus ideas en este sentido las publicó en 1744 bajo el título Abhandlung von dem Nutzen der Electricität in der Arzeneiwissenschaft . A partir de experimentos y observaciones había visto cómo la electricidad podía afectar el pulso y la transpiración humana . Del mismo modo vio cómo las descargas eléctricas podían curar ciertos trastornos neurológicos . Estas ideas fueron retomadas más tarde por otros y desarrolladas hasta convertirse en lo que hoy se denomina genéricamente electroterapia . [10]
Basándose en estas ideas e investigaciones de Kratzenstein se ha especulado que podría haber sido un modelo para el ficticio doctor Frankenstein en el libro del mismo nombre escrito por Mary Shelley varias décadas después. [11]
Dos años más tarde, Kratzenstein escribió la obra más teórica Theoria electricitatis mores geométrica explicata sobre la naturaleza de la electricidad. [12] En esa época, realizó mediciones para averiguar cómo variaba la fuerza eléctrica entre dos objetos cargados con su separación. [13] Desde el punto de vista teórico, argumentó que la corriente eléctrica se debía al movimiento de dos fluidos que hoy corresponderían al flujo de cargas eléctricas positivas y negativas . Las cargas en sí mismas deberían deberse a vórtices en estos fluidos. Casi al mismo tiempo, Benjamin Franklin explicó los mismos fenómenos basándose en una imagen de un solo fluido donde la carga negativa se debía a la falta de carga positiva. Fue esta explicación la que prevaleció.
Junto con una tesis similar sobre los fluidos corporales y sus propiedades, Kratzenstein recibió en 1746 el título de doctor en física y en medicina.
Durante los cinco años que pasó en la Academia de Ciencias de San Petersburgo, Kratzenstein se dedicó en gran medida a mejorar los métodos y equipos para la navegación en alta mar . Se hizo más fiable la brújula magnética , se hicieron más precisas las observaciones astronómicas y se desarrollaron relojes más precisos para utilizarlos en los barcos para determinar la longitud geográfica .
Estos nuevos instrumentos se probaron en el viaje de Arkhangelsk a San Petersburgo en 1753. Kratzenstein descubrió que la costa noruega estaba situada 150 km más al este en los mapas de la época. Esto puede parecer improbable debido a la falta de precisión de los relojes que se utilizaban. [4] Muchos años después, en 1793, Kratzenstein recibió un premio de la academia de San Petersburgo por estas observaciones y otras mediciones magnéticas realizadas en el mismo viaje. [3]
En abril de 1765, en San Petersburgo, Kratzenstein presentó a la Academia Rusa de Ciencias una versión perfeccionada de la máquina aritmética de cálculo por pasos inventada originalmente por Gottfried Leibniz . Kratzenstein afirmó que su máquina resolvía el problema que tenía la máquina de Leibniz con los cálculos de más de cuatro dígitos, perfeccionando el defecto por el cual la máquina es "propensa a errar siempre que es necesario hacer que un número de 9999 pase a 10000", pero la máquina no fue desarrollada más. [14]
Tras el primer tránsito de Venus observado en 1619, Edmund Halley había subrayado la importancia de los dos tránsitos que se avecinaban en 1761 y 1769. También en los países nórdicos hubo un gran interés por participar en estas observaciones. En Copenhague, los astrónomos del observatorio local Rundetårn eran los responsables formales de tales actividades. Pero en la práctica fue Kratzenstein quien se convirtió en el líder de esta tarea. En conferencias públicas antes del tránsito de 1761, presentó los antecedentes teóricos de este raro fenómeno y calculó los tiempos de tránsito junto con sugerencias de lugares adecuados para la observación. [6]
Para el primer tránsito sabía que sería importante realizar las mediciones más al norte, por lo que organizó una expedición a Trondheim formada por dos estudiantes. Uno de ellos era Thomas Bugge , que entonces tenía 20 años y que más tarde se convertiría en astrónomo e importante agrimensor en Dinamarca. El otro estudiante era Urban Bruun Aaskow, que era aún más joven y estudiaba medicina. Debido al mal tiempo, sus observaciones en Trondheim no sirvieron de mucho. En Copenhague las condiciones meteorológicas eran mucho mejores, pero allí las observaciones en Rundetårn fallaron debido a la inexactitud de los relojes.
El siguiente tránsito, en el verano de 1769, se produciría de noche en Europa continental y, por tanto, no sería tan fácil de observar. Sin embargo, al norte del círculo polar habría sol de medianoche y, por tanto, sería ideal para las observaciones. Por tanto, el Reino Unido, Dinamarca y Noruega, podrían hacer importantes contribuciones a este tránsito. Así, por decreto real de Christian VII se organizó una expedición al puesto militar más septentrional de Vardø . Pero en este proceso Kratzenstein fue dejado de lado en favor del astrónomo húngaro Maximilian Hell . La expedición tuvo éxito y las observaciones resultaron ser de gran valor.
Kratzenstein, decepcionado, había organizado una expedición privada a Trondheim, pero en el camino sufrió un naufragio, pero Kratzenstein se salvó nadando hasta la orilla. Llegó a Tronheim a tiempo, pero el mal tiempo hizo imposible realizar observaciones significativas. [6]
La comprensión física de las ondas sonoras fue establecida alrededor de 1750 por Leonhard Euler y otros. A partir de 1766 Euler regresó a la academia de ciencias en San Petersburgo. En una carta de 1773, planteó la pregunta de cómo el habla podía surgir del flujo de aire a través de las cuerdas y el tracto vocales . Una pregunta sin respuesta estaba relacionada con qué cualidades tonales caracterizaban las diferentes letras cuando se pronunciaban. Euler especuló que tal vez sería posible construir algún tipo de instrumento musical que pudiera producir sonidos similares y unirlos para formar palabras comprensibles. Una posibilidad era construir sobre la vox humana existente que se podía encontrar en algunos órganos de tubos . El resultado sería un sintetizador de voz mecánico . También señaló que las vocales serían de especial importancia. [15]
Kratzenstein había seguido esta discusión desde que mantuvo contacto con Euler y ya desde 1770 había estado investigando los mismos problemas. De sus libros de texto de física experimental se desprende claramente que tenía un buen conocimiento de la física del sonido. Por ello no fue tan sorprendente que en 1778 la Academia de San Petersburgo anunciara un nuevo problema de premio precisamente en torno a estas cuestiones. La primera parte debía investigar las diferencias tonales entre las cinco vocales A, E, I, O y U, mientras que la segunda parte pedía un dispositivo que pudiera generar estos sonidos. [8]
En la evaluación final de la Academia en 1780, el "órgano vocal" de Kratzenstein obtuvo el primer premio. Su contribución Tentamen resolvendi problema se publicó al año siguiente. [8] Consistía en una primera parte en la que describía cómo se podían producir las vocales en el tracto vocal . Su formación médica fue de gran ayuda en este aspecto. La segunda parte consistía en la construcción de un nuevo tipo de órgano con tubos para cada una de las vocales. Cada tubo tenía una cavidad resonante característica que debía emular el tracto vocal para la vocal correspondiente. Para excitar estos resonadores utilizó lengüetas libres , que en ese momento eran poco conocidas.
Este instrumento fue exhibido en San Petersburgo a plena satisfacción de la academia, pero fue dañado y desapareció poco después. [4] Pero el uso de lengüetas libres en instrumentos musicales se generalizó más tarde y hoy se pueden encontrar en la armónica , el acordeón , el armonio y el bandoneón . No se sabe cómo Kratzenstein tuvo la idea de utilizarlas, pero durante mucho tiempo habían sido una parte central del instrumento musical chino sheng .