James Clerk Maxwell: biografía y aportes a la ciencia
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 antes y un después en la historia de esta ciencia.
Considerado por ser uno de los científicos más importantes de los que se ha tenido registro, fue reconocido especialmente por la formulación de la teoría de la radiación electromagnética. Su idea sentó las bases en las que está construida la radio que se conoce hoy en día.
Además, este físico también desarrolló teorías sobre la razón de la estabilidad de los anillos de Saturno, uno de los planetas del sistema solar; trabajó con la cinética de los gases, y es conocido por haber sido la primera persona en imprimir una fotografía a color.
Los descubrimientos de Clerk Maxwell contribuyeron para sentar las bases que dieron paso a la física moderna. Muchos expertos en el área lo consideran como el científico del siglo XIX que mayor influencia tuvo en el campo de la física del siglo XX.
Las contribuciones que realizó en el campo científico son consideradas con el mismo nivel de importancia que las que hicieron Isaac Newton y Albert Einstein.
Índice del artículo
James Clerk Maxwell nació el 13 de junio de 1831 en Edimburgo, Escocia, en el seno de 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 de edad.
Su padre, John Clerk Maxwell de Middlebie, un 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, una mujer que pertenecía a una familia con una alta posición en la sociedad de la época.
Poco después del nacimiento del Clerk, la familia se mudó a una casa de campo llamada Glenlair House, que se encontraba en la aldea y parroquia Middlebie.
Cuando Maxwell tenía aproximadamente ocho años de edad, en 1839, su madre falleció tras padecer un cáncer abdominal. Tras el suceso, Clerk 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, Clerk Maxwell demostró tener 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 relacionado con esta área cuando tenía solo 14 años de edad.
En el ensayo, Clerk 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.
A los 16 años de edad, James Clerk Maxwell inició estudios en la Universidad de Edimburgo, una de las más importantes de Escocia. Durante el periodo de tiempo que permaneció en esta institución, realizó la publicación de dos artículos científicos de autoría propia.
Además, el físico le dedicaba 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 el físico tenía aproximadamente 19 años de edad, ingresó a la Universidad de Cambridge y sus capacidades intelectuales comenzaron a ser reconocidas. En la institución de Cambridge 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. Este prestigioso premio le fue otorgado por realizar un ensayo acerca de una investigación científica original.
Además, fue elegido para obtener una beca, oportunidad que rechazó para regresar a Escocia para cuidar de su padre, quien se encontraba en una situación de salud precaria.
En 1856 fue nombrado como profesor de filosofía natural en el Colegio Marischal, pero su padre murió antes de su nombramiento, lo que significó una importante pérdida para el físico debido a los fuertes lazos que lo unían con su progenitor.
El científico tenía aproximadamente 15 años menos que los demás profesores que impartían clases en el Colegio Marischal; sin embargo, esto no fue un impedimento para que generara un fuerte compromiso con el cargo que había asumido. Desarrollaba con ahínco nuevos programas de estudio y programa 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 juntos. Años después, fue nombrado como profesor de filosofía natural en el King’s College de Londres, Inglaterra.
Los siguientes cinco años fueron los más positivos de su carrera gracias a los logros científicos que alcanzó. En este periodo de tiempo, publicó dos artículos que abordaban la temática del campo electromagnético y realizó la demostración de la fotografía a color.
Además, también realizó un trabajo teórico y experimental sobre la viscosidad de los gases. La importancia que obtuvo en el área científica lo hizo merecedor de 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.
También 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.
Las investigaciones de Maxwell sobre el electromagnetismo fueron de tal importancia que el científico comenzó a ser considerado como uno de los más importantes de la historia.
En el Tratado sobre la electricidad y el magnetismo, que fue 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 al científico hacer importantes descubrimientos para el área de la física, en cuanto a la información correspondiente de la velocidad de la luz se refiere.
El científico fue elegido en el año de 1871 para que ejerciera 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 de la época.
Ocho años después, en 1879, Maxwell comenzó a sufrir de enfermedades en varias oportunidades. Poco después regresó a Glenlair; sin embargo, su estado de salud no mejoró.
El científico falleció el 5 de noviembre de 1879 tras padecer una corta enfermedad. Su sepelio no contó con honores públicos; fue enterrado en un pequeño cementerio ubicado en Escocia.
Los estudios que Maxwell realizó sobre la ley de inducción de Faraday, que planteaba que un campo magnético puede cambiar a uno electromagnético, permitieron que realizara importantes descubrimientos en este ámbito científico.
Al intentar hacer una ilustración de esta ley, el científico logró la construcción de un modelo mecánico que dio lugar a una “corriente de desplazamiento”, que podría ser la base de las ondas transversales.
El físico realizó un cálculo de la velocidad de estas ondas y descubrió que estaban muy cerca de 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 realizado por Maxwell permitió que, con el paso de los años, se pudiese crear la radio que conocemos hoy día.
Durante la época de la juventud del científico, se dio prioridad a explicar el porqué 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 convirtió a Maxwell en merecedor de 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. El estudio fue premiado por el importante aporte a la ciencia que significó.
Las conclusiones de Maxwell sobre este tema fueron comprobadas más de 100 años después, en 1980, por una sonda espacial enviada hacia el planeta. La sonda es la reconocida Voyager, enviada por la NASA.
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, el físico 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.
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, realizó la publicación de una serie de investigaciones que hizo 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 como una base para poder 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 que hubo en el mundo acerca del 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 dar origen a la fotografía a color unos años después.
- James Clerk Maxwell, Editores de Encyclopedia Britannica, (2018). Tomado de britannica.com
- James Clerk Maxwell, Portal Famous Scientist, (n.d.). Tomado de famousscientists.org
- James Clerk Maxwell, Portal Undiscovered Scotland, (n.d.). Tomado de undiscoveredscotland.co.uk
- James Clerk Maxwell, Portal Wikipedia en Inglés, (n.d.). Tomado de en.wikipedia.org
- Who was James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell at Glenlair Trust, (n.d.). Tomado de org.uk