Mucha gente sabe que Johann Sebastian Bach fue uno
de los mayores compositores de todos los tiempos; sin embargo, es poco
conocido el hecho de que su prolífica familia tuvo un talento tan
consistente que hubo varias docenas de Bach que fueron músicos eminentes
del siglo XVI al XIX. De hecho, hay regiones de Alemania donde la palabra
bach significa músico.
Lo que la familia Bach fue para la música,
lo fue la familia Bernoulli para las matemáticas y las ciencias.
En tres generaciones, esa notable familia suiza produjo ocho matemáticos
-tres de ellos extraordinarios- que, a su vez, tuvieron un enjambre de
descendientes que se distinguieron en muchos campos.
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Jacob Bernoulli
(1654 - 1705) estudió teología por insistencia de su padre;
pero la abandonó en cuanto pudo, en favor de su amor por las ciencias.
Se autoenseñó el nuevo cálculo
de Newton y Leibniz y fue profesor de matemáticas en Basilea, desde
1687 hasta su muerte.
Escribió sobre las series infinitas, estudió
muchas curvas especiales, inventó coordenadas polares y presentó
los números de Bernoulli que aparecen en el desarrollo en serie
de potencias de la función tan x. |
En su libro Ars Conjectandi, formuló el
principio básico de la teoría de probabilidad que se conoce
como teorema de Bernoulli o ley de los números grandes: si la probabilidad
de algún evento dado es p y si se han hecho n intentos independientes
con k éxitos, entonces, k/n tiende a p cuando n tiende a infinito.
A primera vista, este enunciado puede parecer trivial; pero bajo su superficie
se encuentra un conjunto enmarañado de problemas filosóficos
(y matemáticos), que han sido fuente de controversias desde los
tiempos de Bernoulli hasta la actualidad.
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El hermano más joven de Jacob, Johann
Bernoulli (1667 - 1748) inició también en
falso su carrera, estudiando medicina y doctorándose en Basilea
en 1694, con una tesis sobre la contracción de los músculos.
Sin embargo, se quedó fascinado también
por el cálculo, lo dominó con rapidez y lo aplicó
a muchos problemas de geometría, ecuaciones diferenciales y mecánica.
En 1695 se le designó como profesor de matemáticas
y física en Groningen, Holanda y, al morir Jacob, sucedió
a su hermano como profesor en Basilea. |
Los hermanos Bernoulli trabajaron a veces en los mismos
problemas, lo que era lamentable, debido a sus naturalezas celosas y quisquillosas.
A veces, las fricciones entre ellos estallaron en
disputas públicas amargas y quisquillosas, como ocurrió en
relación con el problema de la braquistocrona.
En 1696, Johann propuso el problema como desafío
para los matemáticos de Europa. Despertó un gran interés
y fue resuelto por Newton y Leibniz, así como también por
los dos hermanos Bernoulli. La solución de Johann fue la más
elegante, mientras que la de Jacob, aunque bastante elaborada y tediosa,
era más general. Esta situación hizo que se desencadenara
una lucha que duró varios años y se desarrolló muchas
veces en un lenguaje duro, más apropiado para peleas callejeras
que para un debate científico.
Johann perece haber sido el más pendenciero
de los dos, puesto que, mucho más tarde, lleno de rabia envidiosa,
expulsó a su propio hijo de su casa, por haber obtenido un premio
de la Academia Francesa al que aspiraba él mismo.
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Este hijo, Daniel
Bernoulli (1700 - 1772), estudió medicina como su
padre y se doctoró con una tesis sobre la acción de los pulmones.
También como su padre, cedió ante su talento innato y se
hizo profesor de matemáticas en San Petersburgo.
En 1733, regresa a Basilea y fue sucesivamente profesor
de botánica, anatomía y física, probabilidad, cálculo
y ecuaciones diferenciales.
En su famoso libro Hydrodynamica, analizó
la mecánica de fluidos y produjo el primer tratado sobre la teoría
cinética de los gases. Mucho lo consideran como el primer verdadero
fisicomatemático. |
En 1738 Daniel Bernoulli explicó la gran elasticidad
de los gases por la incesante agitación de sus partículas,
que se desplazan independientemente las unas de las otras en línea
recta, como minúsculas bolas elásticas. Las partículas
chocan unas con otras y bombardean las paredes del recipiente que las contiene,
de forma que, la suma de estos impactos se manifiesta como la presión
del gas, que crece con el aumento de la temperatura, y está directamente
relacionada con la velocidad de las partículas.
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Teorema de Bernoulli (Daniel): A lo largo de un tubo de flujo la
suma de la energía cinética, de la energía potencial
debida a la gravedad y la de la energía de presión es constante.
P + r g h + r v2
/ 2 = cte