Diferencia entre revisiones de «James Clerk Maxwell»

54 bytes añadidos ,  hace 2 años
→‎Legado científico: Pequeños cambios.
(→‎Vida personal: Pequeños cambios.)
Etiquetas: Edición desde móvil Edición vía web móvil
(→‎Legado científico: Pequeños cambios.)
Etiquetas: Edición desde móvil Edición vía web móvil
== Legado científico ==
 
=== Teoría del Controlcontrol ===
Con su paper[[Artículo científico|artículo científico]] "On governors", publicado poren los ''Proceeding of the Royal Society'', Maxwell sentó algunas de las bases de la actual [[teoría del control]]. En este artículo, el autor discutía algunos aspectos sobre los [[Regulador centrífugo|reguladores centrífugos]] que se usaban para controlar las [[Máquina de vapor|máquinas de vapor]] de la época.
 
=== Electromagnetismo ===
{{AP|Ecuaciones de Maxwell}}
[[Archivo:YoungJamesClerkMaxwell.jpg|thumb|250px|James C. Maxwell a los 23 años.]]
Maxwell estudió y realizó comentarios sobre la electricidad y el magnetismo por primera vez en 1855, cuando su ensayo “On Faraday’s lines of force” fue leído frente aante la [[Sociedad Filosófica de Cambridge]]. El ensayo presentaba un modelo simplificado del trabajo de [[Faraday]], y ciertos comentarios sobre la relación entre electricidad y magnetismo. Maxwell redujo todo el conocimiento referente a la materia que en ese momento se tenía a un conjunto particular de [[Ecuaciones de Maxwell|veinte ecuaciones diferenciales]], con veinte variables. Este trabajo se publicaría bajo el nombre de “On Physical Lines of Force”, en marzo de 1861.
 
Alrededor de 1862, mientras ofrecía conferencias en el [[King’s College]], Maxwell calculó la velocidad de propagación de un campo electromagnético, descubriendo que era aproximadamente equivalente a la de la luz (véase constantes electromagnéticas, en el artículo sobre la [[velocidad de la luz]]). Consideró esto más que una simple coincidencia, comentando que: “Difícilmente podemos evadir la conclusión de que la [[luz]] consiste en ondulaciones transversales del mismo medio que es causa de los [[Electromagnetismo|fenómenos eléctricos y magnéticos]].”.
 
Buscando ahondar en el problema, Maxwell demostró que sus ecuaciones predecían la existencia de ondas de campos eléctricos/magnéticos oscilantes, que viajaban por el [[vacío]] a una velocidad que era posible predecir sobre la base de experimentos eléctricos simples; empleando los medios y datos disponibles en la época, Maxwell obtuvo una velocidad de 310, 740, 000 [[metroMetro por segundo|metros por segundo]]. En su papel “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field”, de 1864, declara que: “Este acuerdo de resultados parece mostrarnos que la luz y el magnetismo son efectos de la misma sustancia, y que la luz es una perturbación electromagnética propagada a través de un campo de acuerdo con las leyes electromagnéticas”.
 
Sus famosas veinte ecuaciones, aparecieron por primera vez en su iteración moderna (cuatro [[ecuacionesEcuaciones diferenciales parciales]]) en el libro ''A Treatise on Electricity and Magnetism'' (1873). La mayor parte de este trabajo lo realizó durante su estancia en Glenlair, entre quemientras mantenía su puesto en Londres y conseguía una cátedra en Cavendish. Maxwell expresó sus trabajos sobre electromagnetismo basándose en [[tensor]]es, y con el [[potencialPotencial vectorial electromagnético|potencial electromagnético]] como centro de la teoría. En 1881, Oliver Heaviside reemplazó el campo de potencial electromagnético de Maxwell por “campos de fuerza”, reduciendo la complejidad de la teoría de Maxwell y haciendo posible su reducción a cuatro ecuaciones, que ahora conocemos con Leyes de Maxwell o Ecuaciones de Maxwell. De acuerdo aSegún Heaviside, el campo de potencial electromagnético resultaba arbitrario y debía ser “asesinado”. Actualmente, el uso de potenciales (en forma escalar o vectorial) es el estándar para resolver las susodichasdichas ecuaciones.
 
Algunos años después, Heaviside y Peter Guthrie Tait mantuvieron un debate sobre los méritos relativos del [[cálculoCálculo vectorial|análisis vectorial]] y de los tensores. El resultado fue la aceptación de que no había necesidad de tener los datos y el conocimiento físico profundo que proveían los tensores si la teoría era puramente local, por lo que el análisis vectorial se convirtió en lo común. Se probó que Maxwell estaba en lo correcto, y su conexión (cuantitativa) entre luz y electromagnetismo se considera uno de los mayores logros de la [[física matemática]] del siglo XIX.
 
Maxwell también introdujo el concepto de [[campo electromagnético]], en comparación al concepto de líneas de fuerza descrito por Faraday. Entendiendo la propagación del electromagnetismo como campo emitido por partículas activas, Maxwell pudo realizar avances en su trabajo sobre la luz. En esos años, su teoría sobre la propagación de la luz requería un medio para las ondas, llamado [[Éter (física)|éter luminíferolumínico]]. A lo largo del tiempo, la existencia de tal medio, que teóricamente permeaba todo espacio y era indetectable mediante métodos mecánicos, fue catalogada como imposible al no poder compatibilizarse con experimentos como el de Michelson-Morley. Además, parecía requerir un marco de referencia absoluto para que sus ecuaciones fuesen válidas, algo que provocaba que su forma cambiase respecto a un observador en movimiento. Tales dificultades inspirarían a Albert Einstein a la hora de formular su [[teoría de la relatividad especial]]; cosa que a su vez terminó con la necesidad de un éter luminíferolumínico estacionario.
 
=== Percepción del color ===
Como la mayoría de físicos de su tiempo, Maxwell tenía un gran interés por la psicología. Se interesó particularmente, siguiendo los pasos de [[Isaac Newton]] y [[Thomas Young]], en el estudio de la percepción del color. Desde 1855 hasta 1872, publicapublicó irregularmente series de investigación que trataban de la percepción del color, el [[daltonismo]], y la teoría del color, otorgandoseleotorgándosele la [[Medalla Rumford]] por “On the Theory of Colour Vision”
 
[[Isaac Newton]] había demostrado, usando prismas, que la luz blanca, como por ejemplo la luz solar, se componencompone de un número de componentes monocromáticos que podrían volver a combinarse en la luz blanca. Newton también demostró que un color naranja hecho de amarillo y rojo podría verse igual que una luz naranja monocromática a pesar de que estuviese compuesta de dos luces monocromáticas amarillas y rojas. De ahí la paradoja que dejó perplejos a los físicos del momento: Dosdos luces complejas ( compuestas de más de una luz monocromática) podrían parecerse pero ser físicamente diferentes, llamadas [[metamerismo]]. [[Thomas Young]] propuso años después que esta paradoja podría explicarse al ser percibidos los colores a través de un número limitado de canales en los ojos, los que podrían ser tres, la teoría del color tricromática. Maxwell desarrolló recientemente la [[álgebra lineal]] para aprobarprobar la teoría de Young. Cualquier luz monocromática que estimule a tres receptores debería ser capaz igualmente de ser estimulada por un conjunto de tres luces monocromáticas diferentes ( de hecho, por cualquier conjunto de tres luces diferentes). Demostró que ese era el caso, inventando experimentos de combinación de colores y [[Colorimetría]].
 
Maxwell también estuvo interesado en aplicar su teoría del color, concretamente en la [[fotografía]] de color. Partiendo directamente de su trabajo en psicología acerca de la percepción del color: Sisi una suma de tres luces pudiese reproducir cualquier color perceptible, entonces las fotografías deen color podrían ser producidas con un conjunto de filtros de tres colores. AEn travéssu de suartículo papercientífico de 1855, Maxwell propuso que si tres fotografías en blanco y negro fuesen tomadas a través de filtros rojos, verdes y azules y copias transparentes de las imágenes fueran proyectadas en una pantalla usando filtros similares, cuando se sobrepusieronsobrepusieran en la pantalla, el resultado sería percibido por el ojo humano como una reproducción completa de todos los colores en la escena.
 
Durante una conferencia de la Real Institución de 1861 sobre teoría del color, Maxwell presentó la primera demostración de fotografía en color del mundo por este principio de análisis y síntesis de tres colores. [[Thomas Sutton]], inventor de la [[cámara réflex]] de una sola lente, tomó la fotografía. Fotografió una cinta de tartán tres veces, a través de filtros rojos, verdes y azules, y también hizo una cuarta fotografía a través de un filtro amarillo que, según el relato de Maxwell, no fue utilizado en la manifestación. Debido a que las placas fotográficas de Sutton eran insensibles al rojo y apenas sensibles al verde, los resultados de este experimento pionero estaban lejos de ser perfectos. En el relato publicado de la conferencia se decía que "si las imágenes rojas y verdes hubieran sido tan fotografiadas como el azul," habría sido una imagen verdaderamente coloreada del riband. "Al encontrar materiales fotográficos más sensibles al Los investigadores en 1961 concluyeron que el aparente imposible éxito parcial de la exposición filtrado a rojo fue debido a la [[luz ultravioleta]], que es Fuertemente reflejada por algunos colorantes rojos, no totalmente bloqueada por el filtro rojo usado, y dentro del rango de sensibilidad del proceso de colodión húmedo empleado por Sutton
Maxwell también trabajó sobre la [[teoría cinética de los gases]]. Originada en los trabajos de [[Daniel Bernoulli]], su hipótesis avanzó (gracias al esfuerzo de científicos como [[John Herapath]], [[John James Waterston]], [[James Prescott Joule|James Joule]] y especialmente [[Rudolf Clausius]]) hasta tal punto que su precisión estaba considerada fuera de toda duda. De todos modos, Maxwell pudo desarrollarla enormemente, en un campo donde era poco más que un experimentador (con las leyes de fricción para gases) y matemático.
 
Entre 1859 y 1866, desarrolló una teoría sobre la distribución de velocidades dentro de las partículas de un gas. Esta fue generalizada, más tarde, por Ludwig Boltzmann. Su fórmula, que recibe el nombre de [[distribuciónDistribución de Boltzmann|distribución de Maxwell-Boltzmann]], otorga la fracción de partículas sobre el total del gas que se mueven a una determinada velocidad para cualquier temperatura dada. En la teoría cinética, las [[temperatura]]s, y en general el calor, sólo causan movimiento molecular. Este enfoque generalizaba las [[leyes de la termodinámica]] previamente establecidas, y explicaba ciertos experimentos y observaciones mucho mejor que las herramientas anteriores. El trabajo de Maxwell en la termodinámica le llevó a diseñar el famoso experimento mental del [[demonio de Maxwell]], donde la segunda ley de la termodinámica es violada, al existir un ser capaz de separar las partículas según su nivel energético.
 
En 1871 estableció las relaciones termodinámicas de Maxwell, igualdades entre las [[derivada]]s segundas de los [[potencialPotencial termodinámico|potenciales termodinámicos]] y diferentes variables propias de la termodinámica. En 1874, Maxwell construyó un modelo de yeso para visualizar los [[cambios de fase]] desde un punto de vista termodinámico, basándose en la idea que el científico americano [[Josiah Willard Gibbs]] había publicado en sus papersartículos científicos sobre termodinámica gráfica.
 
== Legado ==
4387

ediciones