¿Quién fue James Clerk Maxwell?
James Clerk Maxwell (1831-1879) fue un científico de origen escocés que se especializó en el área de la física matemática y cuyos aportes marcaron un hito en la historia de esta disciplina.
Fue reconocido especialmente por la formulación de la teoría de la radiación electromagnética. Su idea sentó las bases sobre las que está construida la radio que se conoce hoy en día.
También desarrolló teorías sobre la estabilidad de los anillos de Saturno, trabajó con la cinética de los gases, y es conocido por ser la primera persona en imprimir una fotografía a color.
Los descubrimientos de Maxwell contribuyeron a sentar las bases de la física moderna. Muchos expertos en el área lo consideran como el científico del siglo XIX de mayor influencia en el campo de la física del siglo XX.
Las contribuciones que realizó en el campo científico tienen el mismo nivel de importancia que las que hicieron Isaac Newton y Albert Einstein.
Biografía de James Clerk Maxwell
Primeros años
James Clerk Maxwell nació el 13 de junio de 1831 en Edimburgo, Escocia, en una familia de clase media. Fue el hijo único de una pareja que se casó a una edad avanzada (su madre lo tuvo a los 40 años).
Su padre, John Clerk Maxwell de Middlebie, prominente abogado, heredó su apellido de una familia importante de la época. El apellido de James era sinónimo de la alta sociedad escocesa. Frances Cay era el nombre de su madre, perteneciente a una familia de alta posición en la sociedad de la época.
Poco después del nacimiento de James, la familia se mudó a una casa de campo llamada Glenlair House, en Middlebie.
Primeros estudios
Cuando Maxwell tenía aproximadamente ocho años, en 1839, su madre falleció por un cáncer abdominal. Tras el suceso, comenzó a recibir clases de un tutor que aseguraba que el joven tenía problemas para aprender debido a la cantidad de tiempo que le tomaba memorizar la información.
Sin embargo, Maxwell demostró una gran curiosidad a temprana edad y una notoria habilidad para aprender nuevas ideas. Al poco tiempo de haber comenzado a ver clases privadas, su tía lo envió a la escuela en la Academia de Edimburgo en 1841, donde hizo amistad con personas que marcaron su futuro.
A pesar de su notable curiosidad por aprender, el programa de estudios que recibía en la escuela no le interesaba. Por esta razón, comenzó a inclinarse por la ciencia, a tal punto que llegó a publicar su primer artículo cuando tenía solo 14 años.
En el ensayo, Maxwell describió una serie de curvas ovaladas que podían trazarse con alfileres e hilos por analogía, con una elipse. Su interés por la geometría y los modelos mecánicos continuó a lo largo de su vida como estudiante y le ayudó durante su etapa como investigador.
Estudios superiores
A los 16 años, Maxwell inició estudios en la Universidad de Edimburgo, una de las más importantes de Escocia. Durante el tiempo que permaneció en esta institución, publicó dos artículos científicos.
Además, dedicaba a la física varias horas de estudio adicionales a las que recibía en la universidad. Llegó a experimentar con la improvisación de aparatos químicos, eléctricos y magnéticos dentro de la casa en que vivía.
Parte de estas prácticas le sirvió para descubrir la fotoelasticidad (medio que determina la distribución del estrés en estructuras físicas).
En 1850, cuando tenía aproximadamente 19 años, ingresó a la Universidad de Cambridge y sus capacidades intelectuales comenzaron a ser reconocidas. En esa institución, tuvo como profesor de matemáticas a William Hopkins, quien consideraba a Maxwell como uno de sus más importantes estudiantes.
Cuatro años después de comenzar estudios en esta institución, en 1854, fue galardonado con el Smith’s Prize, por realizar un ensayo sobre una investigación científica original.
Fue elegido para una beca, pero la rechazó para regresar a Escocia a cuidar de su padre, quien se encontraba en una situación precaria de salud.
Pérdida personal y matrimonio
En 1856 fue nombrado profesor de filosofía natural en el Colegio Marischal, pero su padre murió antes de su nombramiento, lo que significó un importante golpe emocional.
El científico tenía aproximadamente 15 años menos que los demás profesores que impartían clases en el Colegio Marischal. Sin embargo, no fue un impedimento para que generara un fuerte compromiso con el cargo que había asumido. Desarrollaba con ahínco nuevos programas de estudio y programaba conferencias con estudiantes.
Dos años después, en 1858, se casó con Katherine Mary Dewar, la hija de la directora del Marischal College. Nunca tuvieron hijos. Años después, fue nombrado como profesor de filosofía natural en el King’s College de Londres, Inglaterra.
Avances en el área profesional
Los siguientes cinco años fueron los más positivos de su carrera gracias a los logros científicos que alcanzó. En este periodo, publicó dos artículos que abordaban la temática del campo electromagnético y realizó la demostración de la fotografía a color.
También realizó un trabajo teórico y experimental sobre la viscosidad de los gases. La importancia que obtuvo en el área científica le hizo ser miembro de la Real Sociedad Científica en 1861.
Por otro lado, fue el encargado de supervisar la determinación experimental de unidades eléctricas para la Asociación Británica. Sus aportes en el campo de la ciencia derivaron en la creación del Laboratorio Nacional de Física.
Asimismo, realizó importantes contribuciones a las teorías de la velocidad de la luz, gracias a la medición de la proporción de unidades electromagnéticas y electrostáticas de electricidad.
En 1865, el físico renunció al trabajo que tenía en el King’s College para retirarse a su finca de Glenlair. Realizó múltiples viajes hacia Londres e Italia, y unos años después comenzó a escribir un tratado sobre la electricidad y el magnetismo.
Investigaciones
Las investigaciones de Maxwell sobre el electromagnetismo fueron de tal importancia que comenzó a ser considerado como uno de los más importantes de la historia.
En el Tratado sobre la electricidad y el magnetismo, publicado en 1873, se planteó como su principal meta la conversión de las ideas físicas de Michael Faraday en una fórmula matemática. Intentó ilustrar comprensiblemente las ideas de Faraday.
Las investigaciones que realizó con respecto a esta ley le permitieron hacer importantes descubrimientos en el área de la física, relacionados con la velocidad de la luz.
Fue elegido en 1871 para ejercer como profesor en una nueva cátedra que se había abierto en Cambridge. Tras esta propuesta, comenzó a hacer el diseño del Laboratorio Cavendish y supervisó su construcción. A pesar de tener pocos estudiantes a su cargo, contaba con un grupo de reconocidos científicos del momento.
Muerte
Ocho años después, en 1879, Maxwell comenzó a sufrir de diversas enfermedades. Poco después regresó a Glenlair, pero su salud no mejoró.
Maxwill falleció el 5 de noviembre de 1879 tras padecer una corta enfermedad. Su sepelio no contó con honores públicos, y fue enterrado en un pequeño cementerio en Escocia.
Aportes a la ciencia
Electromagnetismo
Los estudios que Maxwell realizó sobre la ley de inducción de Faraday, que planteaba que un campo magnético puede cambiar a uno electromagnético, le permitieron importantes descubrimientos.
Formuló la teoría clásica de la radiación electromagnética, donde unificó la electricidad, la luz y el magnetismo y demostró que los tres son distintas manifestaciones de un mismo fenómeno.
Demostró que la luz se compone de ondas electromagnéticas, y que los campos magnético y eléctrico viajan a través del espacio a la velocidad de la luz.
Ello derivó en una teoría que sugería que las ondas electromagnéticas podrían generarse en un laboratorio, lo que fue demostrado años después por el científico Heinrich Hertz.
Este estudio de Maxwell permitió que, con el paso de los años, se pudiese crear la radio que conocemos hoy día.
Datos sobre los anillos de Saturno
Durante la juventud del científico, se dio prioridad a explicar por qué los anillos de Saturno se mantenían girando coherentemente alrededor del planeta.
Las investigaciones de Maxwell derivaron en el ensayo titulado Sobre la estabilidad del movimiento de los anillos de Saturno. El desarrollo de este ensayo le mereció un premio científico.
El trabajo concluyó en que los anillos de Saturno debían estar formados por masas de materia que no se relacionaban entre sí.
Las conclusiones de Maxwell sobre este tema fueron comprobadas más de 100 años después, en 1980, por la sonda espacial Voyager, enviada por la NASA hacia el planeta.
Investigación de la teoría cinética de los gases
Maxwell fue el primer científico que aplicó los métodos de probabilidad y estadística para describir las propiedades de un conjunto de moléculas, por lo que pudo demostrar que las velocidades de las moléculas de un gas deben tener una distribución estadística.
Su distribución fue conocida poco después como la ley de distribución de Maxwell-Boltzmann. Además, investigó las propiedades que permiten que un gas pueda ser transportado en función de los cambios de la temperatura y la presión sobre la viscosidad, la conductividad térmica y la difusión del mismo.
Visión del color
Al igual que otros científicos de la época, Maxwell poseía un notable interés por la psicología, particularmente por la visión del color.
Durante aproximadamente 17 años, entre 1855 y 1872, publicó una serie de investigaciones sobre la percepción del color, la incapacidad de ver los colores y teorías sobre esta área. Gracias a ellas, recibió una medalla por uno de sus ensayos, titulado Sobre la teoría de la visión del color.
Las investigaciones de algunos científicos de relevancia, como Isaac Newton y Thomas Young, le sirvieron de base para realizar las investigaciones relacionadas con el tema. Sin embargo, el físico tenía un interés particular por la percepción del color en la fotografía.
Tras realizar un trabajo psicológico sobre la percepción del color, determinó que, si la sumatoria de tres luces pudiese reproducir cualquier color perceptible por el ser humano, se podrían producir fotografías a color utilizando filtros especiales para lograrlo.
Maxwell propuso que si una fotografía era tomada en blanco y negro con la utilización de filtros rojos, verdes y azules, se podía proyectar las impresiones transparentes de las imágenes en una pantalla usando tres protectores equipados con filtros similares.
El resultado del experimento sobre la visión del color
En el momento en el que Mawell superpuso la imagen en la pantalla, se dio cuenta de que el ojo humano percibiría el resultado como una reproducción completa de todos los colores que estaban en la escena.
Años después, en 1861, durante una conferencia en la Royal Intitution sobre la teoría del color, el científico presentó la primera demostración en el mundo sobre el uso del color en la fotografía. Utilizó los resultados de su análisis para justificar sus ideas.
Sin embargo, los resultados del experimento no fueron los esperados, debido a una diferencia de pigmentación entre los filtros que utilizó para añadir el color. A pesar de no haber logrado los resultados que deseaba, sus investigaciones sobre el uso del color en la fotografía sirvieron de base para la fotografía a color unos años después.
Referencias
- James Clerk Maxwell. Recuperado de britannica.com.
- James Clerk Maxwell. Recuperado de famousscientists.org.