Joseph Petzval [4] (6 de enero de 1807 - 17 de septiembre de 1891 [5] ) fue un matemático , inventor y físico mejor conocido por su trabajo en óptica . Nació en la localidad de Szepesbéla en el Reino de Hungría (en alemán: Zipser Bela, ahora Spišská Belá en Eslovaquia ). [1] [2] [3] [6]
Petzval estudió y luego dio conferencias en el Institutum Geométrico (actualmente Universidad de Tecnología y Economía de Budapest ) en Buda (hoy parte de Budapest ). Dirigió el Instituto de Geometría Práctica e Hidrología/Arquitectura entre 1841 y 1848. Más adelante en su vida, aceptó un nombramiento para una cátedra de matemáticas en la Universidad de Viena . Petzval se convirtió en miembro de la Academia de Ciencias de Hungría en 1873.
Petzval es considerado uno de los principales fundadores de la óptica geométrica , la fotografía y la cinematografía modernas . Entre sus inventos se encuentran la lente de retrato Petzval y los anteojos de ópera , ambos todavía de uso común en la actualidad. También se le atribuye el descubrimiento de la transformada de Laplace [ cita requerida ] y también es conocido por su extenso trabajo sobre la aberración en sistemas ópticos .
En 1801, el padre de Joseph Petzval se casó con la alemana Zipser Susanne Kreutzmann, nacida en Szepesbéla, Reino de Hungría , hija del anterior maestro de la misma escuela en Szepesbéla. La pareja tuvo seis hijos: Gustáv Adolf (1800-1803), que murió prematuramente; Néstor Emiliano (1804–1806); José Maximilián (1807 - 1891); Petróleo Baltazár (1809–1889); y tres hijas. En 1810, la familia se mudó a Késmárk (en alemán: Käsmark, hoy Kežmarok, Eslovaquia) y en 1819 a Lőcse (en alemán: Leutschau, hoy Levoča, Eslovaquia).
Toda la familia compartía la aptitud para la tecnología. El padre de Joseph trabajó como profesor en la escuela evangélica de Szepesbéla, además de organista en Szepesbéla y más tarde en Késmárk. También fue director de orquesta y geodesta en Lőcse. Tenía fama de ser un destacado músico y compositor, además de dotado para la mecánica. En 1824 se le concedieron dos patentes: una para mejoras en el reloj de péndulo y otra para un "polígrafo" ( máquina de escribir ). El hermano de Petzval, Petrol Baltazár Petzval, era un matemático, ingeniero y astrónomo muy respetado .
Joseph Petzval asistió a la escuela primaria en Késmárk y comenzó sus estudios secundarios en Késmárk y Podolin (en alemán: Pudlein, ahora Podolínec, Eslovaquia). El 1 de octubre de 1819 regresó con su familia en Lőcse y entró en la escuela secundaria. Tanto en la escuela primaria como en la secundaria se ubicó entre los mejores de su promoción en las materias de latín (lengua oficial del Reino de Hungría) y religión; sin embargo, tuvo problemas con su húngaro . Antes de llegar a Lőcse, también era muy débil en matemáticas. En Lőcse, sin embargo, mejoró claramente en esta disciplina.
Una anécdota que se cuenta sobre Petzval es la siguiente: Cuando su familia ya había decidido hacer de Petzval un zapatero, leyó durante las vacaciones de verano el libro Análisis sobre los elementos de las matemáticas del matemático alemán Hauser, justo después de terminar su cuarta clase. en escuela primaria. Se estaba preparando para repetir una clase de matemáticas. Después de que Petzval terminó el libro, el niño que había sido un alumno débil en matemáticas rápidamente se convirtió en un genio de las matemáticas.
Después de terminar la escuela secundaria, Petzval decidió trasladarse al Institutum Geométrico, la facultad de ingeniería de la Universidad Pester. Antes de eso, tuvo que completar un liceo de dos años , al que asistió de 1823 a 1825 en Kassa (en alemán: Kaschau, hoy Košice, Eslovaquia ). Cuando llegó allí en 1823, Petzval ya dominaba bien el latín, el análisis matemático, la literatura clásica y la estilística. Además de eslovaco, hablaba perfectamente checo, alemán y húngaro. Con la ayuda de su padre, también aprendió francés e inglés. [7]
Tras finalizar el Liceo, Petzval trabajó durante un año como educador del Conde Almássy en el condado de Heves . Esta experiencia, además de aportarle algo de dinero que necesitaba con urgencia, también le proporcionó importantes contactos sociales.
De 1826 a 1828, Petzval estudió en el Institutum Geométrico de Buda y obtuvo un diploma de ingeniería en 1828. En el mismo año, se unió al programa de posgrado de la universidad y se autoproclamó catedrático adjunto del Departamento de Física ( en 1831). De 1828 a 1835, Petzval trabajó simultáneamente como ingeniero urbano para la ciudad de Buda, en particular como especialista en reducción de inundaciones y alcantarillado, y estudió matemáticas, mecánica y geometría práctica. Fue autor de un plan no realizado para construir un canal de navegación alrededor de Buda. En 1830, sus cálculos de presa salvaron a la ciudad de una inundación provocada por la crecida del Danubio . Después de recibir su doctorado. en 1832 enseñó como profesor asociado en la universidad. Durante este período, también se licenció en matemáticas. En 1835, fue nombrado profesor universitario de matemáticas superiores.
Después de ser invitado a la Universidad de Viena en 1836, Petzval aceptó allí un puesto de catedrático de matemáticas en 1837 y trabajó hasta 1877 como profesor de matemáticas. Además de las matemáticas, también se interesó por la mecánica, la balística, la óptica y la acústica. Sus conferencias sobre teoría de ecuaciones algebraicas, que integraban ecuaciones lineales y diferenciales con coeficientes constantes y variables, balística, teoría acústica y otras áreas, fueron de alta calidad y contaron con una gran asistencia.
Petzval se mudó a un monasterio abandonado alquilado en la montaña Kahlenberg . Allí fundó su propio taller de afilado de vidrio. Sus lentes se hicieron mundialmente famosas porque Petzval también era un hábil afilador de lentes y mecánico de precisión.
En 1840 diseñó su famosa lente para retratos. En 1845 se produjeron disputas con el empresario Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer (1812-1878) sobre quién tenía el derecho de producir las lentes de Petzval. En 1859, la casa de Petzval fue asaltada y sus manuscritos, resultado de muchos años de investigación, fueron destruidos. Petzval nunca logró reconstruir los documentos perdidos. Su libro técnico más refinado sobre óptica, perdido con sus manuscritos, nunca aparecería impreso. A partir de entonces se dedicó principalmente a la acústica y empezó a retirarse de la sociedad. Su empresa con Carl Dietzler fracasó en 1862 (ver más abajo); Dietzler murió en 1872.
En 1869, a la edad de 62 años, Petzval se casó con su ama de llaves, pero ella murió cuatro años después. En 1877 dejó de dar conferencias, se retiró a un monasterio en Kahlenberg y se convirtió en ermitaño .
Petzval murió en Viena en 1891, casi olvidado, amargado y desamparado. Su tumba se encuentra en el cementerio central de Viena. Su amargura al final de su vida probablemente se deba, por un lado, a su continua controversia con Voigtländer, la pérdida de sus manuscritos y su fracaso comercial; y, por otro lado, al hecho de que nunca fue realmente reconocido por su trabajo de toda una vida en el campo de la óptica. Poco antes de su muerte, se informó que Petzval dijo:
Petzval era un buen deportista y jinete. Cuando era niño, viajaba a menudo con su familia a los Altos Tatras y también era un atleta dedicado. En Viena fue durante mucho tiempo el mejor esgrimista y luchador de ring de la ciudad. También heredó de su padre un excelente talento para la música. Al parecer, cuando era profesor en Viena, siempre iba a sus conferencias montado en un caballo árabe negro.
Petzval nunca quiso comunicar nada sobre su vida privada y, por lo tanto, fue relativamente inescrutable para los demás durante su vida. Como describió el Dr. Ermenyi en su libro La vida del Dr. Josef Petzval
Al final de su vida vivió cada vez más aislado en su "castillo" de Kahlenberg, con sólo su caballo como compañía, aunque varias academias y sociedades científicas lo nombraron miembro (miembro de la Academia de Ciencias de Viena (1846/1849 ), miembro externo de la Academia de Ciencias de Hungría (1873), miembro honorario de la Unión de matemáticos y físicos checos (1881), portador de la medalla francesa Charles Chevalier Platinmedaille, etc.
Petzval se exigía mucho a sí mismo y a los demás. Probablemente esto se debió a su carácter crítico, polémico y sarcástico, que le trajo muchos conflictos, especialmente en el campo de las matemáticas.
Petzval tuvo una controversia con Christian Doppler sobre problemas de acústica, y Doppler respondió en 1852 con un libro titulado "Observaciones sobre las objeciones expresadas por el profesor Petzval contra la exactitud de mi teoría".
En particular, estuvo involucrado en largas disputas con el empresario Voigtländer. Éstas comenzaron en 1845, cuando Petzval planteó por primera vez la cuestión del fraude. Como Petzval sólo tenía una patente en Austria, Voigtländer trasladó su producción a Braunschweig , Alemania , donde produjo alrededor de 60.000 lentes Petzval en los siguientes 20 años. Petzval, por su parte, colabora desde 1854 con el productor de óptica austriaco Dietzler. Las lentes de este último se comercializaron en Austria como " Dialyt fotográfico ", mientras que Voigtländer las comercializó en Alemania y Austria como "Voightländer Orthoskop". Después de una nueva intervención de Voigtländer, Dietzler quebró en 1862. Cuando Petzval amenazó con emprender acciones legales, Voigtländer cerró su planta austriaca en 1866. Petzval podría haber transferido entonces la comercialización, pero renunció a trabajar con la óptica después de que su casa fuera asaltada en 1859 y trabajó en cambio en la acústica. En 1862, también dejó de dar conferencias sobre óptica.
Los mayores logros de Petzval residen en su trabajo con la óptica geométrica . En 1839, Louis Daguerre presentó el daguerrotipo , el primer proceso fotográfico de éxito comercial. El calotipo de Fox Talbot se descubrió antes, pero no tuvo éxito comercial. Petzval se enteró del invento por su amigo, el profesor vienés Andreas von Ettingshausen . El daguerrotipo era problemático porque requería tiempos de exposición de hasta 30 minutos para crear un retrato. A instancias de Ettingshausen, Petzval instaló un taller y un laboratorio en Kahlenberg en Viena y, después de seis meses de complejos cálculos, produjo diseños para lentes objetivas mejoradas tanto para fotografía de retratos como de paisajes . Debido a que la artillería era una de las pocas ocupaciones que utilizaban cálculos matemáticos avanzados en ese momento, el archiduque Luis prestó ocho cañoneros de artillería y tres cabos para los esfuerzos computacionales. Los cálculos que estos hombres llevaron a cabo en conjunto se han considerado como un ejemplo temprano (aunque humano) de una computadora paralela .
El objetivo para retratos de Petzval ( Petzval Porträtobjektiv ) era un Anacromatischer vierlinser (objetivo acromático doble, con cuatro lentes en tres grupos) casi sin distorsión. La intensidad luminosa de esta "lente de retrato" plana era sustancialmente mayor que el estándar de daguerre de 1839, la lente Wollaston Chevalier (F 16). La pantallaf /3.6con una distancia focal de 160 mm hizo posible tiempos de exposición decisivamente más cortos: utilizando exposiciones de sólo unos 15 a 30 segundos en comparación con los 10 minutos anteriores. Así, por primera vez fue posible tomar instantáneas.
El objetivo de retrato consistía en una lente doble cementada en el frente (f /5) y una lente doble con un hueco en la parte trasera. La doble lente trasera era necesaria para la corrección de errores esféricos y de coma. La lente Chevalier utilizaba dos lentes dobles cementadas, pero fue inmediatamente reemplazada por la lente Petzval, de modo que la Petzval Porträtlinse fue la primera lente cementada de uso generalizado. Los primeros objetivos para retratos eran bastante pequeños y tenían un diámetro de 2,6 cm. Las lentes Petzval de 1856 producidas por Dietzler tenían un diámetro de 15 cm y un peso de 15 kg, con las que se podían realizar retratos de 33 por 42 cm. [1]
En 1840, Petzval permitió al empresario vienés Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer producir la lente por un pago único de 2.000 florines, sin patente ni contrato, lo que provocó más tarde una controversia duradera entre Petzval y Voigtländer. Voigtländer, que había confirmado el proceso mediante sus propios cálculos, produjo un prototipo en mayo de 1840 y comenzó la producción de lentes para las cámaras daguerrotipos en 1841, ganando una fortuna con el proceso. Las cámaras termoiónicas se fabricaron de latón, utilizando placas de daguerrotipo redondas que exponían un diámetro de 8 cm. En 1841 se fabricaron 600 de estas cámaras y se vendieron al precio de 120 florines. Por este logro, Voigtländer recibió una medalla en la exposición mundial de París. Estas primeras cámaras con cuerpo metálico fueron prototipos de las cámaras modernas actuales. Pasaron otros 50 años hasta que estuvo disponible una cámara mejorada. El objetivo de retrato de Petzval se utilizó en la década de 1920 (a menudo con otros nombres) en cámaras y se utiliza hoy en día en proyectores. La lente jugó un papel importante en el desarrollo de la fotografía y la cinematografía.
Incluso con todas sus aparentes mejoras, Petzval no estaba satisfecho con la lente y, después de algunas mejoras, dejó que otros la produjeran y patentaran. La cámara con el nuevo objetivo paisajístico, producida por Dietzler, poseía una cámara ligera y plegable con doble fuelle. Petzval nunca obtuvo beneficios comerciales con la lente.
Entre otras obras de Petzval se encuentran la invención de los anteojos de ópera, los cálculos del sistema de lentes que llevaron a la perfección del telescopio y el microscopio (1843), los cálculos para binoculares eficientes y la construcción de nuevos reflectores (1847). Sin embargo , su plan para la construcción de sistemas de iluminación para barcos en el Danubio no pudo llevarse a cabo. Su lámpara de espejo especial (lámpara Petzval), que permitía aprovechar al máximo la energía luminosa, se utilizó especialmente para los luminosos proyectores desarrollados por Petzval. Petzval también puede ser considerado como el inventor del moderno sistema de lentes no astigmáticas, según los registros de su patrimonio. Hacia 1860, Petzval realizó mediciones fotogramétricas utilizando un equipo que había diseñado. También demostró científicamente que los compuestos sólidos incandescentes emiten más luz que los gases en combustión. Carl Freiherr Auer von Welsbach aplicó más tarde este principio a la lámpara de gas que diseñó.
Los logros de Petzval se utilizan hoy en día en cinematografía, astronomía y meteorología. La lente Astro-Petzval-Objektiv se utiliza en astronomía. Este objetivo representó sin distorsiones una gran parte del cielo, además de permitir fotografiar galaxias y campos estelares. Las empresas de óptica alemanas (Töpfer, Voigtländerkorrigie, Zeiss ) produjeron el objetivo Petzval hasta los años 1940. Las mayores contribuciones de Petzval a la óptica son sus bases teóricas para la construcción y corrección de sistemas de lentes ópticas. Realizó trabajos fundamentales para la teoría de la aberración en sistemas ópticos. Algunos términos centrales de este campo recibieron posteriormente el nombre de Petzval:
Para pesar de los físicos, Petzval nunca publicó una obra óptica preparada en varios volúmenes.
En matemáticas, Petzval destacó la aplicabilidad práctica. Dijo: "La humanidad no existe por la ciencia, pero la ciencia debe usarse para mejorar las condiciones de la humanidad". Trabajó en aplicaciones de la transformación de Laplace . Su trabajo fue muy minucioso, pero no completamente satisfactorio, ya que no pudo utilizar una integración de bordes para invertir la transformación. Petzval escribió un artículo en dos volúmenes y una extensa obra sobre este tema. Una controversia con el estudiante Simon Spritzer, quien acusó a Petzval de plagio de Pierre-Simon Laplace , llevó a los matemáticos influenciados por Spritzer, George Boole y Jules Henri Poincaré, a nombrar más tarde la transformación en honor a Laplace. Petzval intentó representar matemáticamente prácticamente todo lo que había en su entorno. Así intentó modelar matemáticamente la esgrima o el recorrido del caballo. Su obsesión por las matemáticas le llevó finalmente al descubrimiento del objetivo del retrato.
En el estudio de la acústica , Petzval se preocupó especialmente por las oscilaciones de las cuerdas , las ecuaciones diferenciales de las oscilaciones de las cuerdas y la teoría matemática de los instrumentos musicales. Diseñó un piano con tres secuencias de teclas. Petzval desarrolló una teoría de las oscilaciones de cuerdas tensas, así como su propia teoría de los sistemas tonales.
El Museo de Historia de la Fotografía y la Cinematografía Jozef Maximilián Petzval, que forma parte del Museo Técnico Eslovaco de Košice, está ubicado en Spišská Belá, en la casa donde nació Petzval. El cráter Petzval en la cara oculta de la Luna lleva su nombre, al igual que las carreteras y estatuas de la actual Eslovaquia, Austria y Hungría.
En 1980, un planetoide (3716 Petzval, 1980 TG) recibió el nombre de Petzval a petición del instituto astronómico de Tatranská Lomnica y de científicos checos; El objetivo de retrato de Petzval hizo posible el descubrimiento de muchos planetoides a finales del siglo XIX. Desde 1928, el Consejo de Educación de Austria concede la "Medalla Petzval" por logros especiales en el campo de la fotografía científica.
El Magyar Tudományos Akadémia Acta technica, volumen 25, 1959, señala una disputa sobre el origen étnico de Petzval. Según la Academia de Ciencias de Hungría:
"Los austriacos declararon que Petzval era austriaco, los checos intentaron demostrar su origen bohemio , los eslovacos afirmaron que el condado de Szepes , donde nació Petzval, se encuentra ahora en Eslovaquia , por lo que debía ser eslovaco. "
— Academia de Ciencias de Hungría , [8]
La misma publicación también cita la afirmación expresa de Petzval de ser húngaro y "...hijo leal de la patria" [9] Como se mencionó anteriormente, tuvo problemas con el idioma húngaro mientras estaba en la escuela, ya que no era su lengua materna. Los contemporáneos de Petzval aceptaron ampliamente que era húngaro, como siempre proclamaba Petzval. "Vivió 54 años de su vida en Viena, pero no pudo y no llegó a ser vienés; devotamente de su país natal, siguió siendo húngaro". - dijo Lueger, alcalde de Viena, en el entierro de Petzval. [10]
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