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Maxwell: un bicho raro
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Publicado el 6 de Abril de 2006 en Historias de la ciencia por omalaled
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Hay personajes en los que un solo detalle de su vida da para un buen artículo
pero hay otros en los que hay tantas cosas que explicar que desbordan. Uno de
esos casos es el protagonista de nuestra historia de hoy. Uno de los más
grandes.
James Clerck Maxwell nació en Edimburgo, Escocia, en 1831. Con dos
años de edad descubrió que un plato de aluminio podía hacer rebotar una
imagen del Sol en los muebles y moverla por las paredes. Cuando sus padres
entraron corriendo en la sala gritó: “¡Es el Sol! ¡Lo he hecho con este plato!”.
Ya de niño tenía una curiosidad devoradora. Le fascinaban los microbios, los
gusanos, las rocas, las flores, las lentes, las máquinas, etc. Su tía Jane
recordaba que “era humillante la cantidad de preguntas que hacía aquel niño y
que no podías contestar”.
Llegó al colegio cuando ya había empezado el curso vistiendo ropas toscas y
hablando un acento campesino cerrado. Después de algunas confrontaciones
no pudo librarse de ser el bicho raro de la clase (en inglés “dafty”). A partir de
ahí sus compañeros se metían con él una semana tras otra, un año tras otro y
nunca se quejó por ello. Tan sólo una vez dijo: “Ellos nunca me entendieron
pero yo sí los entendía a ellos”.
Por aquel entonces escribió un pareado muy significativo:
Los años se suceden y avanzan hacia el tiempo esperado
En el que el crimen de los mortificantes será juzgado
Con 15 años contribuyó a la Royal Society de Edimburgo con un trabajo
original sobre el diseño de las curvas ovaladas. Estaba tan bien hecho que
muchos se negaron a creer que fuera de un muchacho de esa edad.
Entró en la Universidad de Cambridge con sólo 16 años. Aunque era un joven
atractivo vestía sin esmero y su provincianismo escocés y su conducta eran
causa de constantes burlas, pero allí se puso de manifiesto su extraordinaria
capacidad para resolver problemas relacionados con la física. Se graduó
obteniendo el número dos en matemáticas (el primero fue un notable
matemático pero que nunca obtuvo la fama de Maxwell).
Para empezar hizo una demostración teórica concluyente de que los anillos de
Saturno estaban formados por partículas y que no eran sólidos, fue el primero
en demostrar que una gran cantidad de moléculas moviéndose por su cuenta
que colisionan incesantemente unas con otras no lleva a un caos total sino a
unas predicciones estadísticas precisas (distribución de Maxwell-Boltzmann),
inventó un ser mágico llamado el “demonio de Maxwell” con el que generó
una paradoja que necesitó la teoría de la información moderna y la cuántica
para ser resuelta, fue el primero en hacer una foto en color de la historia. ¿Os
parece poco todo esto? Pues demostró además que el electromagnetismo y la
luz son una misma cosa, ¿y cómo? Pues resumiendo todo el
electromagnetismo en cuatro ecuaciones a partir de los estudios previos de
Coulomb, Gauss, Ampère, Faraday y otros. Os voy a mostrar dichas
ecuaciones en el vacío, donde se simplifican algunos términos (no os
asustéis):
Estas son las ecuaciones de Maxwell en el vacío y están presentes en
cualquier libro que se precie de electricidad y magnetismo. Si no las entendéis
no os preocupéis. Se necesitan varias asignaturas de matemáticas de
universidad para entender qué quieren decir. El único detalle que quiero
puntualizar tiene relación con esas dos constantes que salen en la última
ecuación. Dichas constantes pueden obtenerse experimentalmente en el
laboratorio y al ser ecuaciones de onda dan su velocidad de propagación en la
siguiente fórmula:
¿Sabéis cuál es la velocidad que sale al sustituir los valores experimentales?
Una de sobras conocida: la de la luz. El propio Maxwell se quedó perplejo.
Eso no podía ser una simple coincidencia. Concluyó que estas ondas
electromagnéticas eran similares a la luz, que se sabía que tenía una
naturaleza ondulatoria. Pero llegó más lejos: dijo que, de hecho, la luz visible
era simplemente una de muchas formas de energía electromagnética y que se
distinguía de las otras sólo por su diferente longitud de onda.
De un plumazo había unificado electromagnetismo y luz. Albert Einstein
escribió: “A pocos hombres en el mundo les ha sido concedida una
experiencia así”.
Todos estos descubrimientos los hizo con 35 años. Más tarde, en 1871 se
inauguró el Laboratorio Cavendish que instaló y dirigió él mismo. No
sorprende que con un hombre como este al frente llegara a ser el centro de
investigación más importante en relación con los últimos avances en física.
Además, no sólo era un gran teórico y quizás la mejor mente matemática de
los físicos teóricos del siglo XIX. Hizo muchos experimentos con los que su
mujer, Katherine Mary Dewar, colaboró activamente. Dicen que cuando
estaba de viaje le escribía una carta diaria informándole de lo que estaba
haciendo y que cuando esta se puso gravemente enferma permaneció semanas
sin apenas dormir a su lado. Una vez le escribió:
Todos los poderes de la mente, toda la fuerza de la voluntad
Pueden quedarse en el polvo al morir,
Pero el amor es nuestro, y así seguirá siendo
Cuando huyan la tierra y el mar.
Encima romántico. ¿Qué más se puede pedir?
Fue recibido por la reina Victoria porque tenía que explicarle lo que era un
vacío pero ya se sabe qué sucede con las prioridades de los reyes: la reina se
distrajo en seguida y la entrevista fue corta. Nunca recibió el título de
caballero, al igual que tampoco lo recibieron Faraday, Darwin, Dirac ni
Francis Crick y en este caso ni siquiera tenían la excusa de tener opiniones
poco acordes con la Iglesia de Inglaterra pues era un cristiano igual o más
devoto que la mayoría. Quizás fuera por ser, simplemente, un “bicho raro”.
¿Merecía ese título? ¿no lo merecía? Decídmelo vosotros. Sus ecuaciones se
aplican en … veamos: las comunicaciones del mundo actual mediante torres
emisoras; televisión; radar; controles de navegación de barcos, aviones y
naves espaciales; radioastronomía, microelectrónica; etc. Y todo por esas
ondas electromagnéticas que había predicho Maxwell en sus ecuaciones.
Voy a aprovechar los avances debidos a este “bicho raro” para incidir una vez
más en la importancia de la investigación por la ciencia en sí misma y no por
un beneficio a corto plazo. Si la reina Victoria hubiera convocado una reunión
de urgencia y ordenado el descubrimiento de la televisión jamás hubiera
imaginado que el camino pasaba por los experimentos de Ampère, Biot,
Oersted, Faraday, la teoría de Maxwell y la idea de conservar la corriente de
desplazamiento en el vacío. Pero guiados por tan sólo la curiosidad estos (y
otros) hombres tiraron del carro como campeones y lo hicieron posible.
Tan sólo cometió un error. Pensó que las radiaciones electromagnéticas no se
propagaban por el vacío, sino a través de un éter. Su línea de razonamiento
fue la siguiente: tal y como las ondas que podemos generar en una cuerda
necesitan de ella para propagarse, o las olas del mar necesitan el agua o el
sonido necesita el aire, era lógico suponer que las ondas electromagnéticas
necesitaban una base material sobre la que moverse: el éter. Ahí se equivocó.
No seré yo quien se lo reproche. Vamos, ¡ni pensarlo!. Quien tuvo que
rebatirle fue nada menos que Einstein.
Feynman dijo de él: “Si en el año 10.000 los seres humanos guardan todavía
algún recuerdo del siglo XIX este se reducirá a que en él vivió Maxwell. ¿No
nos debería dar algo de vergüenza saber tan poco sobre él?”
Espero, con este artículo, haber contribuido a que le conozcamos un poquito
más y sobre todo, a que fomentemos a nuestras generaciones venideras el
respeto por todos, incluidos los “bichos raros”.
Comentarios:
El día 6 de Abril de 2006 a las 13:24
Hola, es la primera vez que comento en esta página así que lo
primero felicitarte, me encanta! me lo paso de maravilla y
además aprendo…
Pero el fin de este comment no era ese, sino comentarte que no
creo que pueda decirse que la creencia de Maxwell en el eter
fuera un error, es simplemente uno de las nociones básicas de la
época, habría sido verdaderamente sorprendente que no hubiera
tenido en cuenta el eter (es más, si no lo hubiera hecho a lo
mejor sus teorías no habrían sido tan bien recibidas…)
Saludos y gracias por escribir sobre ciencia
1. #2.- Enviado por: omalaled
El día 6 de Abril de 2006 a las 22:40
¿Verdad que es imposible hablar de Maxwell y no escribir sus
cuatro ecuaciones?
Son, para mi, el símbolo estético más bello que la humanidad
haya podido concebir.
Feynman decía que si sólo pudiésemos pasar una breve frase a
las futuras generaciones, esta debía ser “el mundo está hecho de
átomos“. Yo pienso que las cuatro ecuaciones de James Clerk
Maxwell son, aparte de certera información, el legado más
digno que la ciencia pueda ofrecer.
2. #6.- Enviado por: Hairanakh
El día 7 de Abril de 2006 a las 09:09
¡Maxwell es el más grande! Ciertamente las ecuaciones de
Maxwell son una verdadera maravilla… Es sobrecogedor que se
puedan explicar tantas cosas con un conjunto tan pequeño y
bonito de leyes.
(Creo que es mi segunda fórmula mágica preferida, después del
teorema de Shannon).
3. #7.- Enviado por: omalaled
El día 7 de Abril de 2006 a las 10:43
malambo: es imposible nombrar a Maxwell y no escribir sus
ecuaciones. Existen camisetas con ellas. Algún día me compraré
una
Y tienes razón, Hairanakh, las ecuaciones de Maxwell son
increíbles. Para mí quizás es lo segundo más fuerte de la física
después del teorema de Noether del qUe ya escribí esto. Eso
que las leyes de conservación se deduzcan de las simetrías …
fortísimo. Te lo cambio por el teorema de Shanon
Salud!
El día 12 de Abril de 2006 a las 19:02
Gracias, .Marfil. Lo que pasa es que las matemáticas tienen una
belleza intrínseca. Sin ir más lejos, el teorema de Pitágoras ya lo
es. Pero una ley física, expresada de forma matemática, cuando
es más simple, más bonita es. Así pensaba Dirac, sin ir más
lejos (prometo un artículo sobre él).
La ecuación de Schrödinger, la de Dirac o decir que Incremento
de Energía del Universo es cero tiene un no sé qué que pone a
uno los pelos de punta.
Salud!
4. #16.- Enviado por: Laertes
El día 17 de Abril de 2006 a las 19:04
Nobel no, dado que el primer premio se dio en 1901 y Maxwell
murió en 1879 (poco antes de hacer 48 años). En los libros que
cito no recuerdo haber leído premios. En la wikipedia dice que
recibió el premio Adams y la medalla Rumford, pero nada más.
En este enlace dice textualmente:
Fue sepultado de manera sencilla, sin honores, en un pequeño
cementerio de Parton, Escocia. Como una manera de reparar
esta falta de reconocimiento al padre de la electrodinámica
clásica, físicos y científicos se reunieron en 1931 a conmemorar
el centenario del nacimiento de James Clerk Maxwell. En esa
oportunidad Albert Einstein resumió la importancia de la nueva
concepción de la física resultante de los trabajos de Maxwell al
afirmar que estos cambios eran “los más profundos y más
fructíferos que ha experimentado la física desde la época de
Newton.”
Y es que la unificación del electromagnetismo con la luz fue la
teoría más revolucionaria de la física hasta el nacimiento de la
cuántica.
Salud!