El Cielo en Agosto Latitud 42º

Breve descripción de nuesrto cielo, astronomía, mitología, etc. Vídeo realizado por Astrosomontano. Sede de Agrupación Astronómica de Huesca en Barbastro.

JAMES CLERK MAXWELL, UN ANTES Y UN DESPUÉS.

JAMES CLERK MAXWELL, UN ANTES Y UN DESPUÉS.

         El primer interés científico de James Clerk Maxwell fue matemático: desarrollar un método para dibujar óvalos usando alfileres, hilos y un lápiz. Todos sabemos que para dibujar un círculo basta con atar un hilo a un alfiler, y en el otro extremo un lápiz. Si utilizamos dos alfileres unidos por un hilo, empujamos el lápiz hacia arriba y empezamos a hacer trazos manteniendo el hilo tenso en todo momento, dibujaremos una elipse. Los lugares donde se encuentran los alfileres reciben el nombre de focos de la elipse. Si acercamos los dos alfileres, la curva dibujada se parecerá cada vez más a una circunferencia, una figura que aparece cuando ambos alfileres se encuentran en el mismo lugar, y cuanto más los separamos más pronunciada se irá haciendo la forma ovalada.

            Maxwell, a muy temprana edad, estuvo explorando la manera de dibujar curvas con dos focos con alfileres, cordel y lápiz. Este divertimento matemático derivó en su primer artículo científico, que completó cuando aún no había cumplido los quince años. Al verlo, su padre decidió enviarlo a su amigo James D. Forbes, profesor de filosofía natural en la Universidad de Edimburgo. El artículo le llamó suficientemente la atención como para comentárselo a su colega matemático Philip Kelland y ambos buscaron en la biblioteca de la universidad si alguien había hecho algo similar antes. Y lo encontraron: René Descartes. La sorpresa que se llevaron fue mayúscula: el filósofo, físico y matemático francés había estudiado las curvas bifocales pero el método de dibujo del joven Maxwell era más sencillo, y sus resultados más generales. James había deducido que podía generar toda una familia de óvalos a partir de la siguiente ecuación: m·p + n·q = s, donde m y n son dos números enteros cualesquiera, p y q las distancias focales y s la longitud del cordel. En el caso de m=n=1 lo que se obtiene es la ecuación de una elipse. Maxwell no podía saberlo, pero en años posteriores su descubrimiento tuvo una gran influencia en el campo de la óptica y en el diseño de lentes. Este artículo fue leído por el propio Forbes (pues se consideraba que James Maxwell era demasiado joven para hacerlo) en la mismísima Royal Society de Londres, y recibido con gran atención y aprobación general.

            Así se iniciaba la carrera meteórica en el mundo científico de James Clerk Maxwell, posiblemente el científico más grande y más importante que ha conocido la humanidad, No en vano Albert Einstein escribió: «Una época científica terminó y otra comenzó con él». Su teoría electromagnética, resumida en las cuatro famosas leyes de Maxwell, se mantiene como uno de los pilares de nuestro conocimiento del universo. De hecho, la teoría de la relatividad surge en gran parte por la imposibilidad de reconciliar la teoría electromagnética de Maxwell con la mecánica de Newton. Y no solo eso, sino que la teoría electromagnética que formuló en su tratado «A treatise on electricity an magnetism» («Un tratado sobre la electricidad y el magnetismo») en 1873, ha resistido los profundos cambios y revoluciones que sufrió la física a lo largo del siglo XX. Hasta ese punto es una pieza fundamental en la comprensión del mundo que nos rodea, desde las escalas más pequeñas, el mundo de los átomos, hasta las más grandes, los cúmulos de galaxias. Sus ideas eran tan diferentes de lo que se había hecho hasta entonces que sus compañeros no sabían qué hacer con ellas e incluso sus amigos más fieles creían que se estaba recreando en una fantasía. Y no era para menos dado que veníamos de un pasado basado en las teorías de grandes hombres como Ampere, Huygens y el gran Michel Faraday, correctas pero parciales, y repentinamente se vio trascendido a un nuevo nivel con una sólida base matemática.

            James estaba diciendo que el espacio que rodea a las cargas eléctricas y los imanes no está vacío, sí que contiene algo que le aporta nuevas propiedades y cuyo efecto visible es la existencia de fuerzas eléctricas y magnéticas. Aún más, que cada vez que un imán vibra o cambia una corriente eléctrica, se genera una onda electromagnética (componente eléctrico y magnético) que se esparce por el espacio del mismo modo que lo hacen las olas en un estanque tras arrojar una piedra. Y lo más asombroso de todo: que esa onda es nada más y nada menos que la luz. De este modo y de un plumazo, Maxwell unificaba electricidad, magnetismo y luz. A partir de aquí se inició una nueva era en la ciencia en la que todavía nos encontramos a día de hoy, y su enfoque del problema del electromagnetismo se ha convertido en la manera en que los físicos estudian el resto de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, y junto con su trabajo de la cinemática de los gases abrió las puertas a las dos grandes revoluciones científicas del siglo XX, la relatividad y la teoría cuántica.

            Solo esto bastaría para que su nombre apareciera con brillantes luces de neón en la historia de la ciencia. Sin embargo, Maxwell hizo mucho más. Fue el primero en establecer una teoría cuantitativa del color y explicó cómo se podía generar cualquier luz de cualquier color a partir de tres primarios: rojo, verde y azul (cosa que comprobamos todos los días al encender la televisión); a los 18 años presentó una teoría matemática sobre los sólidos elásticos, a partir de sus investigaciones con sólidos a presión y luz polarizada; hizo la primera fotografía en color de la historia junto a Thomas Shuton a partir de tres negativos rojo, azul y verde, demostró mediante complejos cálculos matemáticos que los anillos de Saturno no podían ser una masa maciza y que tenían que estar formados por millones de aerolitos que giraban a su alrededor; introdujo los métodos estadísticos en la física creando toda una nueva disciplina que recibe el nombre de física estadística, la cual se ocupa del estudio de la materia; puso las bases de la teoría cinética de los gases, que explica el comportamiento de un gas a partir del movimiento de las moléculas que lo componen, y relacionó la velocidad y la energía que transporta cada partícula con sus propiedades macroscópicas, como la temperatura y la presión; predijo la existencia del viento solar debido a la presión que ejerce el movimiento de la luz en su entorno; también colaboró con el diseño y fue el primer director del instituto Cavendish, del que han salido una gran cantidad de premios Nobel.

            James Clerk Maxwell creía en el progreso científico, la «aproximación a la verdad», como expresó en su lección inaugural en Cambridge al hacerse cargo del laboratorio Cavendish. Aunque su marcado sentido del deber le obligaba a aceptar las responsabilidades de los cargos que ocupó a lo largo de su vida, su verdadero compromiso lo tuvo con lo que siempre fue sin decirlo, un filósofo natural, un indagador emocionado con descubrir el funcionamiento de la naturaleza. Su visión de los valores culturales de la ciencia estaba muy alejada de la corriente de laicismo que empezó a soplar a mediados del siglo XIX, sobre todo después de la publicación de «El origen de las especies» de Darwin. Profundamente religioso, pero en ningún momento dogmático o fundamentalista, señalaba que los valores morales y religiosos eran más importantes que los beneficios del progreso material. Asociaba el estudio de la ciencia con el crecimiento como persona, y avisaba del peligro que representaba creer que solo con la ciencia se podía llegar a algún tipo de iluminación intelectual. Para él había límites al conocimiento y rechazaba la arrogancia de creer que podíamos acercarnos todo lo que quisiéramos a la presciencia divina. Sin duda para Maxwell había límites para el conocimiento científico. Irónicamente su trabajo demostró que basta una mente libre de prejuicios para superar unos límites que nosotros mismos nos imponemos.

            Parecen necesarias dos largas vidas para poder concluir una trayectoria tan brillante y exitosa, pero nada más lejos de la realidad. En tan solo 48 años de vida James Clerk Maxwell cambió el mundo para siempre. Nació en Edimburgo, Escocia en 1931; en el seno de una familia de clase alta que le querían y le apoyaban, con gran interés por la ciencia y la tecnología, y murió en 1879 consumido a consecuencia de un devastador cáncer abdominal. 8 años después de su muerte sus teorías fueron finalmente reconocidas y aceptadas por la comunidad, y el nombre de James pasó a formar parte de la historia de la humanidad.

FRASES

"Las ecuaciones de Maxwell han tenido un impacto mayor en la historia de la humanidad que diez presidentes." Carl Sagan

"La completa estructura de la ciencia a veces parece un modelo minucioso de la naturaleza, y otras veces algo que ha crecido de forma natural en el interior de la mente humana." Maxwell

"La importancia de Maxwell en la historia del pensamiento científico es comparable a la de Einstein, quien se inspiró en él, y a la de Newton, cuya influencia él redujo." Ivan Tolstoy

"La teoría de la relatividad se debe en sus orígenes a las ecuaciones de Maxwell del campo electromagnético." Albert Einstein

Rubén Blasco – Agrupación Astronómica de Huesca