Por Jason Parkhill, marzo de 2013
John Harrison fue uno de varios individuos como Isaac Newton, Robert Hook y Edmond Halley que vivieron en la Inglaterra del siglo XVII al XVIII e hicieron contribuciones significativas a la ciencia y la ingeniería. Harrison inventó el primer cronómetro marino que permitió a los navegantes de barcos durante la Era de la Vela fijar con precisión su ubicación de longitud (este-oeste). Este desarrollo mejoró drásticamente la seguridad y precisión de los viajes de larga distancia por mar. Harrison desarrolló y refinó su cronómetro durante décadas y finalmente reclamó el premio que el Parlamento británico había establecido en la Ley de Longitud de 1714 para fomentar el desarrollo de un dispositivo para determinar la longitud de un barco en el mar. Harrison hizo todo esto sin el beneficio de una educación formal ni un aprendizaje como relojero.
Sobel (2007) explica que, cuando está en el mar, el navegante de un barco puede decir con bastante facilidad dónde está el norte y el sur en la Tierra. Debido a que el ecuador está fijo y la tierra se mueve de modo que el sol brilla por encima de la cabeza en un patrón establecido entre los trópicos de Cáncer y Capricornio, determinar la latitud es una cuestión bastante sencilla de observar la longitud del día o la altura del sol o ciertas estrellas guía sobre el horizonte. El meridiano de latitud de cero grados está bloqueado por las leyes de la naturaleza. La longitud, por otro lado, no lo es.
La Tierra como esfera giratoria se puede dividir en 360 grados de longitud. Dado que la Tierra tarda veinticuatro horas en completar una revolución de 360 grados, una hora equivale a un veinticuatro de un giro o quince grados este u oeste. En un sentido muy significativo, la longitud es tiempo relativo. Se conocía una respuesta al problema, pero no había tecnología para resolverlo. Este problema aparentemente intratable de determinar la longitud podría resolverse fácilmente con dos relojes de pulsera baratos producidos en masa hoy en día. Para determinar la longitud, el navegante de la nave debe saber la hora en dos lugares simultáneamente. Necesita saber la hora en su puerto base y la hora local en el barco. Cada día, cuando la hora local del mediodía se determinaba en el barco observando que el sol había alcanzado su punto más alto, el navegante podía restablecer el reloj local al mediodía y compararlo con la hora del otro reloj que aún estaba ajustada a la hora en el puerto de origen. Cada diferencia horaria equivalía a quince grados de longitud recorrida. En el ecuador, quince grados equivalen a mil millas, y desde allí al norte y al sur, el kilometraje de cada grado disminuye a medida que se acercan a los polos. Pero debido a que la latitud es fácil de determinar, el navegador solo necesita hacer los cálculos necesarios.
Con más barcos de vela que parten en expediciones de exploración o se mueven alrededor de tesoros de tierras conquistadas o para mover hombres y material a tierras para conquistar, ser incapaz de determinar con precisión y fiabilidad el paradero era un problema grave. Los barcos con frecuencia encallaban cuando sus destinos previstos terminaban estando más cerca de lo esperado. El 22 de octubre de 1707, cerca del extremo sur de Inglaterra, cuatro buques de guerra británicos que regresaban encallaron matando a unos dos mil hombres en un solo incidente.
La búsqueda de una solución al problema de la longitud se desarrolló a lo largo de cuatro siglos e involucró a jefes de Estado, astrónomos famosos, exploradores de renombre y otros conspiradores. El gobierno británico estableció la Junta de Longitud en 1714 porque:
» El Descubrimiento de la Longitud es de tal Importancia para Gran Bretaña para la seguridad de la Marina y los Buques Mercantes, así como para la mejora del Comercio, que por falta de ella muchos Barcos se han retrasado en sus viajes, y muchos se han perdido for» «para la persona o personas que descubrirán la Longitud» («History of Longitude,» 2013).
Bajo los términos del premio, uno recogería £20,000 para determinar la longitud, como describe King en Andrewes (1996) «a menos de 30 millas durante un viaje de Inglaterra a las Indias Occidentales» (p. 168).
A pesar de que la solución del reloj era conocida, el problema persistió hasta bien entrada la era de los relojes de péndulo. En la cubierta de un barco en movimiento, estos relojes eran totalmente poco fiables. Se ralentizaría o aceleraría. A medida que el barco se movía de climas más cálidos a climas más fríos, el aceite lubricante crucial para su operación se adelgazaba y espesaba. Las piezas metálicas se expandirían y contraerían con los cambios de temperatura e incluso pequeñas variaciones en la gravedad de la Tierra causarían estragos en ellas. Lo que se necesitaba era un tipo diferente de tecnología de mantenimiento del tiempo.John Harrison nació en 1693 y se crió en Barrow upon Humber, un pueblo en North Lincolnshire, al este de Inglaterra. Al igual que su padre, fue criado para ser carpintero y esta fue la razón por la que sus primeros relojes estaban hechos de madera. Recibió solo una educación básica, pero demostró una mente inquisitiva. En su juventud se le prestó una copia de notables conferencias sobre filosofía newtoniana de la que hizo una copia personal. Estaba interesado en la música y dirigió el coro y se convirtió en campanero en la Iglesia de la Santísima Trinidad en su pueblo. El sonido de las campanas le hizo interesarse por la teoría de los osciladores en 1713 y ese fue también el año en que hizo su primer reloj (Andrewes, 1996).
Entre 1713 y 1730, Harrison produjo ocho relojes, pero fue empleado principalmente como carpintero. Con cada nuevo reloj de madera, refinó el mecanismo de cuerda y alteró el mecanismo de escape para reducir el retroceso y la fricción. Sus relojes ganaron una reputación y en 1722, Harrison recibió un encargo para crear un reloj de torreta para una gran finca cercana que marcó un gran paso en su ascenso como relojero.
Durante el verano de 1730, a la edad de 37 años, Harrison viajó a Londres para obtener apoyo para su propuesta de hacer un reloj de mar. Durante este viaje, Harrison conoció a George Graham, un renombrado relojero. Harrison dijo que debatieron temas durante horas como se indica en Andrewes (1996):
reasoned razonamos los casos, o sobre los principios, más de una vez; no una vez, y eso de una manera muy extraordinaria, fue la primera vez que lo vi, y nuestro razonamiento, o como a veces discutíamos (pero aún así, como en general, nos entendíamos muy bien) se mantuvo desde las diez de la mañana hasta las ocho de la noche (p. 182).
Harrison escribió sobre los resultados de su primer reloj de mar en 1730. Este modelo se conoce como H1. Harrison predijo que sería muy preciso «en los barcos variarían 4 o 5 segundos al mes» (Andrewes, 1996, p. 196). El H1 contenía muchas innovaciones inteligentes para estabilizar los mecanismos de cronometraje en un barco mecedor, pero después de las pruebas en el mar, reveló defectos que solo se podían resolver mediante la creación de un nuevo reloj.
El segundo reloj marino de Harrison, H2, era claramente una versión refinada del primero. En lugar de un cable para enrollar, tenía una llave y un sofisticado trabajo de parada para evitar el sobrecalentamiento. Introdujo diferentes materiales que reaccionaban de manera diferente al calor y al frío para compensar los efectos en los resortes y los escapes. H2 se completó en 1739, pero nunca se probó en el mar debido a las preocupaciones de los miembros de la Junta de Longitudes sobre su diseño. Harrison también tenía dudas después de descubrir durante un experimento que la oscilación de los balances de H2 podría verse afectada por la fuerza centrífuga.
No fue hasta 1757 que Harrison completó H3. Varios de sus seguidores habían muerto en ese momento y la reputación que se ganó con H1 se estaba desvaneciendo. Harrison no fue capaz de asegurar un juicio para H3, pero fue durante la década de 1750 que Harrison se tomó un descanso de sus relojes para diseñar un reloj de bolsillo para su uso personal. Fue este diseño el que terminó guiando a H4.
Según Randall en Andrewes (1996), el reloj de bolsillo le permitió a Harrison «un nuevo enfoque de todo el problema al que se enfrentaba» (p. 236). Hasta entonces, Harrison se había centrado en lo que la mayoría de la gente consideraba un reloj de longitud: un gran dispositivo estable para un barco. Esto resultó ser parte del problema. El Tablero de Longitud vio por primera vez el 18 de julio de 1760 el reloj de plata muy móvil y «sorprendentemente hermoso» (Quill 1966, p. 78) H4 y al año siguiente estaba listo para ser probado. Harrison zarpó hacia Jamaica el 18 de noviembre de 1761. A medida que se acercaban a Jamaica, Harrison le dijo al capitán una tarde que avistarían tierra al día siguiente a las 10:00 AM. Lo vieron solo 3 horas antes de lo esperado. John Harrison había llegado a medio grado en el trazado de su longitud. Le tomó un segundo juicio a su hijo William y un poco más de forcejeo con la Junta, pero Harrison fue galardonado con el dinero del premio.
La vida de Harrison se desarrolló en cursos similares a los que Gardner describe en Sternberg (1998), pero tal vez no exactamente en intervalos de diez años. Como afirman Policastro y Gardner en Sternberg, Harrison ciertamente generó «trabajo creativo en el contexto de actividades prolongadas, significativas e intrínsecamente motivadoras» (p. 215). También es fácil ver el proceso descrito en Ward et al. de la» síntesis y fusión de conceptos previamente separados como cruciales » (p. 202) para el éxito de Harrison con H4 (combinando sus ideas de reloj de mar y reloj de bolsillo).
Andrewes, W. J. H. (Ed.). (1996). The quest for longitude: the proceedings of the Longitude Symposium, Universidad de Harvard, Cambridge, Massachusetts, 4 a 6 de noviembre de 1993. Colección de Instrumentos Científicos Históricos, Universidad de Harvard.
Historia de longitud. (n. d.). En Wikipedia. consultado el 2 de febrero de 2013 de
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_longitude
Quill, H. (1966). El hombre que encontró la longitud. John Baker.
Sobel, D. (2007). Longitud: La verdadera historia de un genio solitario que resolvió el mayor problema científico de su tiempo. Walker & Empresa.Sternberg, R. J. (1998). Manual de Creatividad. Cambridge University Press.