Joseph Petzval [4] (6 de enero de 1807 – 17 de septiembre de 1891 [5] ) fue un matemático , inventor y físico conocido por su trabajo en óptica . Nació en la ciudad de Szepesbéla en el Reino de Hungría (en alemán: Zipser Bela, ahora Spišská Belá en Eslovaquia ). [1] [2] [3] [6]
Petzval estudió y más tarde impartió clases en el Institutum Geometricum (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 tarde, aceptó un nombramiento para una cátedra de matemáticas en la Universidad de Viena . Petzval se convirtió en miembro de la Academia Húngara de Ciencias en 1873.
Se considera a Petzval uno de los principales fundadores de la óptica geométrica , la fotografía moderna y la cinematografía . Entre sus inventos se encuentran la lente Petzval para retratos y los prismáticos de ópera , ambos 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 los sistemas ópticos .
En 1801, el padre de Joseph Petzval se casó con Susanne Kreutzmann, nacida en Szepesbéla, Hungría , hija del anterior maestro de la misma escuela en Szepesbéla. La pareja tuvo seis hijos: Gustáv Adolf (1800-1803), que murió prematuramente; Nestor Aemilianus (1804-1806); Joseph Maximilián (1807-1891); Petrol 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 tenía en común la habilidad para la tecnología. El padre de Joseph trabajaba como profesor en la escuela evangélica de Szepesbéla, además de organista en Szepesbéla y más tarde en Késmárk. También era director de orquesta y geodesta en Lőcse. Tenía fama de músico y compositor excepcional, y también tenía talento para la mecánica. En 1824 obtuvo dos patentes: una para mejorar el reloj de péndulo y la 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 comenzó la escuela secundaria. Tanto en la escuela primaria como en la secundaria se ubicó entre los mejores de su clase en las asignaturas de latín (la lengua oficial del Reino de Hungría) y religión; sin embargo, tuvo dificultades con el 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 convertirlo en zapatero, Petzval leyó el libro Análisis de los elementos de las matemáticas del matemático alemán Hauser durante las vacaciones de verano, justo después de terminar su cuarto curso en la escuela primaria. Se estaba preparando para realizar un curso de repetición de matemáticas. Después de que Petzval terminara el libro, el niño que había sido un alumno débil en matemáticas se convirtió rápidamente en un genio de las matemáticas.
Tras terminar el bachillerato, Petzval decidió trasladarse al Institutum Geometricum, 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 las materias de latín, análisis matemático, literatura clásica y estilística. Además de su eslovaco, podía hablar perfectamente en checo, alemán y húngaro. Con la ayuda de su padre, también aprendió francés e inglés. [7]
Tras finalizar sus estudios en el Liceo, Petzval trabajó durante un año como educador del conde Almássy en el condado de Heves . Además de aportarle dinero, que necesitaba urgentemente, esta experiencia le proporcionó importantes contactos sociales.
De 1826 a 1828, Petzval estudió en el Institutum Geometricum de Buda y obtuvo un diploma de ingeniería en 1828. Ese mismo año, se unió al programa de posgrado de la universidad y se convirtió en el presidente adjunto autoproclamado 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 mitigación 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 presas salvaron a la ciudad de una inundación causada por la crecida del Danubio . Después de recibir su doctorado en 1832, enseñó como profesor asociado en la universidad. Durante este período, también recibió un título en matemáticas. En 1835, fue nombrado profesor universitario de matemáticas superiores.
En 1836, tras ser invitado a la Universidad de Viena, en 1837 aceptó la cátedra de matemáticas y trabajó allí hasta 1877 como profesor de matemáticas. Además de las matemáticas, también se ocupó de la mecánica, la balística, la óptica y la acústica. Sus clases sobre teoría de ecuaciones algebraicas, que integraban ecuaciones lineales y diferenciales con coeficientes constantes y variables, balística, teoría acústica y otras áreas eran de gran calidad y contaban con una gran asistencia.
Petzval se mudó a un monasterio abandonado alquilado en el monte Kahlenberg y allí fundó su propio taller de afilado de vidrio. Sus lentes adquirieron fama mundial porque Petzval también era un hábil afilador de lentes y mecánico de precisión.
En 1840 diseñó su famosa lente para retratos. En 1845 tuvo una disputa con el empresario Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer (1812-1878) sobre quién tenía el derecho a producir las lentes de Petzval. En 1859, la casa de Petzval fue asaltada y sus manuscritos, fruto 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 apareció impreso. A partir de entonces, se dedicó principalmente a la acústica y comenzó a retirarse de la sociedad. Su empresa con Carl Dietzler fracasó en 1862 (ver más abajo); Dietzler murió en 1872.
En 1869, a los 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 eremita .
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 empresarial; y, por otro, al hecho de que nunca fue realmente reconocido por su trabajo de toda la vida en el campo de la óptica. Se dice que poco antes de su muerte, Petzval dijo:
Petzval era un buen deportista y jinete. De pequeño viajaba a menudo con su familia a los Altos Tatras y también era un deportista entregado. En Viena fue durante mucho tiempo el mejor esgrimista y luchador en ring de la ciudad. También heredó de su padre un excelente talento para la música. Se dice que, cuando daba clases en Viena, siempre iba a sus clases 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 describe 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 eruditas lo nombraron miembro (miembro de la Academia de Ciencias de Viena (1846/1849), miembro externo de la Academia Húngara de Ciencias (1873), miembro honorario de la Unión de matemáticos y físicos checos (1881), portadores de la medalla de platino del francés Charles Chevalier y otros).
Petzval se exigía a sí mismo y a los demás mucho, lo que probablemente se debía a su carácter crítico, polémico y sarcástico, que le trajo muchos conflictos, sobre todo 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 formuladas por el profesor Petzval contra la corrección de mi teoría".
En particular, se vio envuelto en largas disputas con el empresario Voigtländer, que 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, colaboró desde 1854 con el fabricante de óptica austriaco Dietzler. Las lentes de este último se comercializaban en Austria como " Dialyt fotográfico ", mientras que Voigtländer las comercializaba en Alemania y Austria como "Voightländer Orthoskop". En 1862, tras la intervención de Voigtländer, Dietzler se declaró en quiebra. Cuando Petzval amenazó con emprender acciones legales, Voigtländer cerró su planta austriaca en 1866. Petzval podría haber transferido entonces la comercialización, pero había renunciado a trabajar con óptica después de que su casa fuera asaltada en 1859 y se dedicó en su lugar a la acústica. En 1862, también dejó de dar conferencias sobre óptica.
Los mayores logros de Petzval se encuentran en su trabajo con la óptica geométrica . En 1839, Louis Daguerre presentó el daguerrotipo , el primer proceso fotográfico comercialmente exitoso. El calotipo de Fox Talbot fue descubierto antes, pero no tuvo éxito comercial. Petzval se enteró de la invención 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. Con la insistencia de Ettingshausen, Petzval estableció un taller y laboratorio en Kahlenberg en Viena y, después de seis meses de cálculos complejos, produjo diseños para lentes objetivos mejorados tanto para retratos como para fotografía 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 artilleros y tres cabos para los esfuerzos computacionales. Los cálculos que estos hombres llevaron a cabo en conjunto han sido considerados como un ejemplo temprano (aunque humano) de una computadora paralela .
El objetivo para retratos de Petzval ( Petzval Porträtobjektiv ) era un objetivo anacromático doble, con cuatro lentes en tres grupos, casi sin distorsión . La intensidad luminosa de este "objetivo para retratos" plano era sustancialmente superior a la del estándar de Daguerre de 1839, el objetivo Chevalier de Wollaston (f /16) La pantallaf /3,6Con una distancia focal de 160 mm, se lograron tiempos de exposición mucho más cortos, con exposiciones de tan solo entre 15 y 30 segundos, en comparación con los 10 minutos anteriores. De esta manera, por primera vez se pudieron tomar instantáneas.
El objetivo de retrato constaba de una lente doble cementada en la parte delantera (f /5) y una lente doble con un hueco en la parte posterior. La lente doble posterior era necesaria para la corrección de errores esféricos y de coma. La lente Chevalier utilizaba dos lentes dobles cementadas, pero fue reemplazada inmediatamente por la lente Petzval, de modo que la Petzval Porträtlinse fue la primera lente cementada de uso generalizado. Las primeras lentes objetivo para retratos eran bastante pequeñas 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 hacer retratos de 33 por 42 cm. [1]
En 1840, Petzval permitió al empresario vienés Peter Wilhelm Friedrich von Voigtländer fabricar la lente por un pago único de 2.000 guldens, sin patente ni contrato, lo que más tarde dio lugar a una duradera controversia 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 la lente para las cámaras de daguerrotipo en 1841, amasando una fortuna con el proceso. Las cámaras termoiónicas se fabricaban con latón, utilizando placas de daguerrotipo redondas que dejaban al descubierto un diámetro de 8 cm. En 1841, se fabricaron 600 de estas cámaras y se vendieron a un precio de 120 guldens. Voigtländer recibió una medalla en la Exposición Universal de París por este logro. Estas primeras cámaras con cuerpo de metal fueron prototipos de las cámaras modernas actuales. Tuvieron que pasar otros 50 años hasta que estuvo disponible una cámara mejorada. El objetivo para retratos de Petzval se utilizó hasta la década de 1920 (a menudo con otros nombres) en cámaras y hoy en día se utiliza en proyectores. El objetivo desempeñó un papel importante en el desarrollo de la fotografía y la cinematografía.
A pesar de todas las mejoras aparentes, Petzval no estaba satisfecho con el objetivo y, después de algunas mejoras, dejó que otros lo fabricaran y patentaran. La cámara con el nuevo objetivo horizontal, producida por Dietzler, poseía una cámara plegable ligera con doble fuelle. Petzval nunca obtuvo beneficios comerciales con el objetivo.
Entre otras obras de Petzval se encuentran la invención de los gemelos para teatro, los cálculos del sistema de lentes que llevaron al perfeccionamiento de un telescopio y un microscopio (1843), los cálculos para unos binoculares eficientes y la construcción de nuevos proyectores (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 de Petzval), que permitía un máximo aprovechamiento de la energía luminosa, se utilizó sobre todo para los proyectores brillantes desarrollados por Petzval. Petzval también puede ser considerado el inventor del sistema de lentes sin astigmatismo moderno, según los registros de su patrimonio. Alrededor de 1860, Petzval realizó mediciones fotogramétricas con equipos que había diseñado. También demostró científicamente que los compuestos sólidos incandescentes emiten más luz que los gases en llamas. 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. El objetivo Astro-Petzval-Objektiv se utiliza en astronomía. Este objetivo permitía representar sin distorsión una gran parte del cielo, además de fotografiar galaxias y campos estelares. Las empresas ópticas alemanas (Töpfer, Voigtländerkorrigie, Zeiss ) produjeron el objetivo Petzval hasta la década de 1940. Las mayores contribuciones de Petzval a la óptica son sus bases teóricas para la construcción y corrección de sistemas de lentes ópticas. Realizó un trabajo fundamental para la teoría de la aberración en sistemas ópticos. Algunos términos centrales de este campo recibieron posteriormente su nombre:
Para pesar de los físicos, Petzval nunca publicó una obra óptica preparada en varios volúmenes.
En matemáticas, Petzval hizo hincapié en la aplicabilidad práctica. Dijo: "La humanidad no existe para la ciencia, sino que la ciencia debe utilizarse para mejorar las condiciones de la humanidad". Trabajó en aplicaciones de la transformación de Laplace . Su trabajo fue muy minucioso, pero no del todo satisfactorio, ya que no podía utilizar una integración de aristas para invertir la transformación. Petzval escribió un artículo en dos volúmenes, así como un largo trabajo sobre este tema. Una controversia con el estudiante Simon Spritzer, que acusó a Petzval de plagio de Pierre-Simon Laplace , llevó a los matemáticos influidos por Spritzer George Boole y Jules Henri Poincaré a bautizar más tarde la transformación con el nombre de Laplace. Petzval intentó representar matemáticamente prácticamente todo lo que le rodeaba. Así, intentó modelar matemáticamente la esgrima o la carrera de caballos. Su obsesión por las matemáticas finalmente condujo al descubrimiento del objetivo del retrato.
En el estudio de la acústica , Petzval se interesó 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 las cuerdas tensas, así como su propia teoría de los sistemas de tonos.
El Museo de Historia de la Fotografía y la Cinematografía Jozef Maximilián Petzval, parte del Museo Técnico Eslovaco de Košice, se encuentra 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, a petición del Instituto Astronómico de Tatranská Lomnica y de científicos checos, se le dio el nombre de Petzval a un planetoide (3716 Petzval, 1980 TG) . El objetivo de Petzval para retratos hizo posible el descubrimiento de numerosos planetoides a finales del siglo XIX. Desde 1928, la Dirección 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, está ahora en Eslovaquia , por lo que debía ser eslovaco".
— Academia Húngara de Ciencias , [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 dificultades 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 Petzval siempre proclamó. "Vivió 54 años de su vida en Viena, pero no pudo convertirse, y no se convirtió, en vienés; devoto de su país natal, siguió siendo húngaro", dijo Lueger, alcalde de Viena, en el entierro de Petzval. [10]
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