MAXWELL, James Clerk

 

MAXWELL, James Clerk

• 13 de junio de 1831, Edimburgo (Escocia).

† 5 de noviembre de 1879, Cambridge (Inglaterra).

 

Matemático y Físico escocés considerado el padre del electromagnetismo, al dar forma matemática a las líneas de fuerza de Faraday. Predijo con sus ecuaciones la existencia de ondas electromagnéticas.

Nació en Edimburgo el 13 de junio de 1831, justamente once semanas después de que Faraday descubriera el principio de inducción electromagnética. Maxwell pasó su infancia en la casa de campo de la familia en Glenlair. Dotado de gran talento para las matemáticas, a los quince años contribuyó, con un trabajo original, al diseño de las curvas ovaladas, que presentó a la Royal Society de Edimburgo. Estudió en la Universidad de Edimburgo y después se fue al Trinity College de Cambridge para estudiar Matemáticas donde tuvo como catedrático a George Stokes. En 1854 fue segundo wrangler (un wrangler es aquel alumno que obtiene matrículas de honor en los exámenes de Matemáticas de Cambridge el número 1 fue su compañero Routh, conocido por sus aportaciones a la teoría de la estabilidad en el campo de lo que hoy se conoce como Ingeniería de Control). El año siguiente, el de su graduación (diciembre de 1855), escribió su primer artículo sobre electromagnetismo que llevaba por título On Faraday´s Lines of Force (Sobre las Líneas de Fuerza de Faraday). Este trabajo se basaba en unos artículos publicados en 1845 y 1847 por William Thomson (Lord Kelvin), así como en las investigaciones de Faraday. En este trabajo Maxwell desarrolló la analogía matemática entre las líneas que representan un campo eléctrico o magnético y el flujo de un fluido incomprensible. En su analogía, la intensidad de un campo eléctrico correspondía a la velocidad de un fluido, sin inercia, pero sujeto a fuerzas retardatrices, obteniendo, de este modo, una analogía mecánica. En la última parte de esta importante memoria, Maxwell demuestra cómo de las conclusiones de Faraday se pasa a las fórmulas de Ampère. También en este trabajo se hacen los primeros estudios de la teoría electromagnética de la luz.

En 1856 contrataron a Maxwell para dirigir la cátedra de Filosofía Natural (hoy Física) en el Marischal College, en Aberdeen donde permanecería tres años. Estando en este centro se convocó en Cambridge el cuarto premio Adams para el que investigase el movimiento y la estabilidad de los anillos de Saturno. Este problema había sido estudiado por Laplace en 1787, y tenía diversas dificultades; de hecho, se proponían tres hipótesis: que los anillos fueran sólidos, fluidos (líquidos o gases) o constituidos por partículas materiales independientes. Maxwell, después de realizar cálculos delicados, señaló que solamente la tercera hipótesis era compatible con la estabilidad de los anillos, y entonces declaró que los anillos estaban constituidos de una multitud de satélites de pequeña masa.

Maxwell ganó con ello el Premio Adams en la convocatoria de 1857, además de gran fama como investigador.

Maxwell realizó avances en casi todos los campos de la Física. En Óptica demostró, entre los años 1856 y 1860, la hipótesis de los tres colores, que afirma que cualquier color puede obtenerse mezclando los tres fundamentales (rojo, verde y azul) en diversas proporciones. Maxwell consiguió proyectar imágenes en color mezclando tres fotografías obtenidas con filtros para cada uno de los tres colores fundamentales. Esta hipótesis, basada en el hecho de que el ojo sólo tiene receptores para esos tres colores, se convirtió un siglo después en la base de la televisión en color. Por este trabajo sobre los colores recibió la medalla Rumford en 1860.

Entre los años 1860 y 1865 Maxwell fue contratado como Catedrático en el King´s College de Londres. En este periodo dio a luz sus trabajos más importantes. En el año 1860 aplicó la estadística a los gases, demostrando que la energía de las moléculas sigue una ley de distribución no uniforme, al contrario de lo que se creía anteriormente. Para hacer la demostración se valió de un hipotético ser inteligente denominado diablillo de Maxwell. Esta ley fue generalizada por Ludwig E. Boltzmann, por lo que pasó a denominarse ley de Maxwell-Boltzmann. En 1861 publicó otro trabajo sobre las líneas de fuerza físicas, y en 1864 expuso su teoría dinámica del campo electromagnético (On the Dynamic Theory of the Electromagnetic Field).

En este trabajo Maxwell presenta las famosas ecuaciones que llevan su nombre genial, y de ellas deduce las acciones electrostáticas y electromagnéticas, partiendo de la base experimental de acciones mutuas entre corrientes e imanes y la ley de inducción de Faraday. De este modo, expresando las leyes del éter describe éste como transmisor de la electricidad. Y comoquiera que en los dieléctricos, las ondas eléctricas que pueden propagarse por ellos son transversales como las luminosas, y su velocidad de propagación en muchos casos es la misma, Maxwell dio un paso más y formuló la hipótesis de la naturaleza electromagnética de la luz. En 1865 Maxwell dimitió de su cátedra del King´s College por razones de salud y se retiró a su casa de campo en Glenlair. Al restablecerse continuó ocupándose en la teoría cinética de los gases, pero durante este periodo de descanso, que duró seis años, escribió una parte de su tratado de electricidad y magnetismo publicado en 1873. En 1871 fue elegido para la nueva cátedra de Cavendish en Cambridge, que se acababa de crear con ayudas del duque de Devonshire. Maxwell comenzó a diseñar el Laboratorio de Cavendish y supervisó su construcción. En 1879 dio a conocer los experimentos eléctricos de Cavendish (Electrical Researches) y que no habían sido publicados hasta entonces, en que demostraba que este excéntrico personaje se había adelantado cincuenta años con sus trabajos. La contribución más importante de Maxwell se efectuó en el periodo 1864-1873, cuando dio forma matemática a las líneas de fuerza de Faraday, culminando con la publicación de la obra Electricity and Magnetism, en 1873, donde presenta de forma definitiva antes de cumplir los cincuenta años, cuando estaba en plena potencia intelectual. sus famosas ecuaciones que sintetizan los fenómenos electromagnéticos, y formulando la hipótesis de la naturaleza electromagnética de la luz. Predijo que sería posible crear ondas electromagnéticas en el laboratorio (que descubriría Heinrich Hertz en 1888). El trabajo de Maxwell en electricidad y magnetismo hizo que estas dos disciplinas, aparentemente separadas, se juntasen con una teoría completa que abarca todo el electromagnetismo. Por estas contribuciones, es considerado, junto a Galileo, Newton y Einstein, como uno de aquellos científicos sobre cuyos hombros nos erguimos para divisar los más lejanos horizontes de la naturaleza. Desgraciadamente para la ciencia, murió de cáncer antes.

En su honor la unidad de medida del flujo magnético o flujo de inducción magnética en el Sistema Cegesimal es el Maxwell por su contribución a la teoría unificada del electromagnetismo.