Charles Coulomb
(Angulema, Francia, 1736 - París, 1806)
Físico francés. Su celebridad se basa sobre todo en que
enunció la ley física que lleva su nombre (ley de Coulomb), que establece que
la fuerza existente entre dos cargas eléctricas es proporcional al producto de
las cargas eléctricas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
que las separa. Las fuerzas de Coulomb son unas de las más importantes que
intervienen en las reacciones atómicas.
Después de pasar nueve años en las Indias Occidentales como
ingeniero militar, regresó a Francia con la salud maltrecha. Tras el estallido
de la Revolución Francesa (1789) se retiró a su pequeña propiedad en la
localidad de Blois, donde se consagró a la investigación científica. En 1802
fue nombrado inspector de la enseñanza pública.
Influido por los trabajos del inglés Joseph Priestley (ley
de Priestley) sobre la repulsión entre cargas eléctricas del mismo signo,
desarrolló un aparato de medición de las fuerzas eléctricas involucradas en la
ley de Priestley, y publicó sus resultados entre 1785 y 1789. Estableció que
las fuerzas generadas entre polos magnéticos iguales u opuestos son
inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre ellos, lo cual
sirvió de base para que, posteriormente, Simon-Denis Poisson elaborara la
teoría matemática que explica las fuerzas de tipo magnético.
También realizó investigaciones sobre las fuerzas de
rozamiento, y sobre molinos de viento, así como acerca de la elasticidad de los
metales y las fibras de seda. La unidad de carga eléctrica del Sistema
Internacional lleva el nombre de culombio (simbolizado C) en honor de este
ilustre físico.
Johann Carl
Friedrich Gauss
(1777-1855)
El más grande matemático del siglo XIX, Johann Carl
Friedrich Gauss se considera uno de los tres matemáticos más importante de
todos los tiempos, siendo Arquímedes y Newton los otros dos.
Gauss nació en Brunswick, Alemania, en 1777. Su padre, un
obrero amante del trabajo, era excepcionalmente obstinado y no creía en la
educación formal, hizo todo lo que pudo para evitar que Gauss fuera a una buena
escuela. Por fortuna para Carl (y para las matemáticas), su madre a pesar de
que tampoco contaba con educación, apoyó a su hijo en sus estudios y se mostró
siempre orgullosa de sus logros hasta el día de su muerte a los 97 años.
Gauss era un niño prodigio. A los 3 años encontró un error
en la libreta de cuentas de su padre. Una anécdota famosa habla de Carl, de 10
años de edad, como estudiante de la escuela local de Brunswick. El profesor
solía asignar tareas par mantener ocupados a los alumnos. Un día les pidió que
sumaran los números del 1 al 100. Casi al instante, Carl colocó su pizarra cara
abajo con las palabras “ya está”. Después, el profesor descubrió que Gauss era
el único con la respuesta correcta, 5 050. Gauss había observado que los
números se podían arreglar en 50 pares que sumaban cada uno 101 (1+100, 2+99,
etc.), y 50 x 101 = 5 050. Años después, Gauss bromeaba diciendo que podía
sumar más rápido de lo que podía hablar.
Cuando Gauss tenía 15 años, el Duque de Brunswick se fijó en
él y lo convirtió en su protegido. El Duque lo ayudó a ingresar en el Brunswick College en 1795 y, tres años
después, a entrar a la universidad de Gottingen. Indeciso entre las carreras de
matemáticas y filosofía, Gauss eligió la de matemáticas después de dos
descubrimientos asombrosos. Primero inventó el método de mínimos cuadrados una
década antes de que Legendre publicara
sus resultados. Segundo, un mes antes de cumplir 19 años, resolvió un problema
cuya solución se había buscado durante más de dos mil años: Gauss demostró cómo
construir, con sólo regla y compás, un
polígono regular cuyo número de lados no es múltiplo de 2, 3 o 5. El 30 de
marzo de 1796, el día de este descubrimiento, comenzó un diario que contenía
como primera nota las reglas de construcción de un polígono regular de 17
lados. El diario, que contiene los enunciados de 146 resultados en solo 19
páginas, es uno de los documentos más importantes en la historia de las
matemáticas.
Después de un corto periodo en Gottingen, Gauss fue a la
University of Helmstadt y, en 1798, a los 20 años, escribió su famosa
disertación doctoral. En ella dio la primera demostración matemática rigurosa
del teorema fundamental del álgebra -que todo polinomio de grado n tiene,
contando multiplicidad, exactamente n raíces. Muchos matemáticos incluyendo a
Euler, Newton y Lagrange, habían intentado probar ese resultado.
Gauss hizo un gran número de descubrimientos en física al
igual que en matemáticas. Por ejemplo, en 1801 utilizó un nuevo procedimiento
para calcular, a partir de unos cuantos datos, la órbita del planetoide Ceres.
En 1833 inventó el telégrafo electromagnético junto con su colega Wilhelm Weber
(1804-1891). Aunque realizó trabajos brillantes en astronomía y electricidad,
fue la producción matemática de Gauss la que resultó asombrosa.
Hizo contribuciones fundamentales al álgebra y la geometría.
En 1811 descubrió un resultado que llevó a Cauchy a desarrollar la teoría de
variable compleja. En álgebra lineal podemos encontrar el método de eliminación
de Gauss-Jordan. Los estudiantes de análisis numérico aprenden la cuadratura
gaussiana – una técnica de integración numérica.
Gauss fue nombrado catedrático de matemáticas en Gottingen
en 1807 e impartió clases hasta su muerte en 1855. Aún después de fallecer, su
espíritu matemático siguió acosando a los matemáticos del siglo XIX. Con
frecuencia, un importante resultado nuevo ya había sido descubierto por Gauss y
se podía encontrar en sus notas inéditas.
En sus escritos matemáticos Gauss era un perfeccionista y tal vez sea el último matemático que sabía todo sobre su área. Afirmando que una catedral no lo era hasta que se quitaba el último de los andamios, ponía todo su empeño para que cada uno de sus trabajos publicados fuera completo, conciso y elegante. Usaba un sello en el que se veía un árbol con unas cuantas frutas y la leyenda paula sed matara (pocas pero maduras). Gauss creía también que las matemáticas deben reflejar el mundo real. A su muerte, Gauss fue honrado con una medalla conmemorativa con la inscripción “George V, Rey de Hanover, al príncipe de los matemáticos”.
Jean Baptiste Biot
Nació el 21 de abril de 1774 en París.
Matemático, físico y astrónomo francés
Biot fue profesor de Física en el Collége de Francia en
1800, y elegido miembro de la Academia de Ciencias cuando contaba veintinueve
años.
Descubrió en 1803 la existencia de los meteoritos.
En 1804 llevó a cabo, en colaboración con Gay Lussac, la exploración
de la atmósfera terrestre a bordo de un globo llevando a cabo importantes
investigaciones a diversas altitudes.
Además Biot, en colaboración con François Arago, realizó los
trabajos para la determinación de la longitud del meridiano terrestre.
Conocido por sus estudios sobre la rotación del plano de la
luz polarizada a medida que ésta se transmite por una solución líquida.
Fue el primero en utilizar el polarímetro para determinar la
naturaleza y la cantidad de azúcares en una solución.
Formuló también con el físico Félix Savart, la ley de Biot
Savart que da la intensidad del campo magnético creado por una corriente
eléctrica.
Jean Baptiste Biot falleció en París el 3 de febrero de
1862.
Michael Faraday
(Newington, Gran Bretaña, 1791 - Londres, 1867)
Científico británico, uno de los físicos más destacados del
siglo XIX. Michael Faraday nació en el seno de una familia humilde y recibió
una educación básica. A temprana edad tuvo que empezar a trabajar, primero como
repartidor de periódicos, y a los catorce años en una librería, donde tuvo la
oportunidad de leer algunos artículos científicos que lo impulsaron a realizar
sus primeros experimentos.
Tras asistir a algunas conferencias sobre química impartidas
por sir Humphry Davy en la Royal Institution, Faraday le pidió que lo aceptara
como asistente en su laboratorio. Cuando uno de sus ayudantes dejó el puesto,
Davy se lo ofreció a Faraday. Pronto se destacó en el campo de la química, con
descubrimientos como el benceno y las primeras reacciones de sustitución
orgánica conocidas, en las que obtuvo compuestos clorados de cadena carbonada a
partir de etileno.
En esa época, el científico danés Hans Christian Oersted
descubrió los campos magnéticos generados por corrientes eléctricas. Basándose
en estos experimentos, Faraday logró desarrollar el primer motor eléctrico
conocido. En 1831 colaboró con Charles Wheatstone e investigó sobre fenómenos
de inducción electromagnética. Observó que un imán en movimiento a través de
una bobina induce en ella una corriente eléctrica, lo cual le permitió
describir matemáticamente la ley que rige la producción de electricidad por un
imán.
Realizó además varios experimentos electroquímicos que le
permitieron relacionar de forma directa materia con electricidad. Tras observar
cómo se depositan las sales presentes en una cuba electrolítica al pasar una
corriente eléctrica a su través, determinó que la cantidad de sustancia
depositada es directamente proporcional a la cantidad de corriente circulante,
y que, para una cantidad de corriente dada, los distintos pesos de sustancias
depositadas están relacionados con sus respectivos equivalentes químicos.
Los descubrimientos de Faraday fueron determinantes en el
avance que pronto iban a experimentar los estudios sobre el electromagnetismo.
Posteriores aportaciones que resultaron definitivas para el desarrollo de la
física, como es el caso de la teoría del campo electromagnético introducida por
James Clerk Maxwell, se fundamentaron en la labor pionera que había llevado a
cabo Michael Faraday.
Andre-Marie
Ampère
nacido el 20 de enero de 1775
André-Marie Ampère, inventor del telégrafo eléctrico y
enunciador de la teoría del electromagnetismo
André-Marie Ampère demostró que era un genio desde niño.
Hacía cálculos con ayuda de piedrecitas y migas de pan. Siendo muy joven empezó
a leer y a los doce años iba a consultar los libros de matemáticas de la
biblioteca de Lyon.
fue un matemático y físico francés. Inventó el primer
telégrafo eléctrico y, junto con François Arago, el electroimán. Formuló en
1827 la teoría del electromagnetismo. El amperio, unidad de intensidad de
corriente eléctrica, se llama así en su honor.
En 1801, obtuvo el puesto de profesor de Física y Química
(en Francia fundidas en una sola asignatura) en Bourg-en-Bresse, en la École
centrale de Ain (actualmente, preparatoria Lalande). Tres años después fue
nombrado profesor particular de análisis en la École polytechnique y se instaló
en París. En 1808 fue nombrado Inspector General de la Universidad y profesor
de matemáticas en la École Polytechnique, volviéndose más popular que el gran
matemático Cauchy.
En 1820, a partir del experimento de Hans Christian
Oersted, estudió la relación entre magnetismo y electricidad. Descubrió que la
dirección que toma la aguja de una brújula depende de la dirección de la
corriente eléctrica que circula cerca y dedujo de esto la regla llamada «de
Ampère»:
Un hombre está acostado sobre un cable conductor; la
corriente, que va por convención de más a menos, lo atraviesa de pies a cabeza;
mientras observa una aguja imantada. El polo norte de esta aguja se desplaza
entonces a su izquierda.
De las leyes de Ampère, la más conocida es la de la
electrodinámica, que describe las fuerzas que dos conductores paralelos
atravesados por corriente eléctrica ejercen uno sobre otro. Por otro lado,
inventó el galvanómetro, el primer telégrafo eléctrico y, junto a François
Arago, el electroimán. Fue gracias a Ampère que se dieron a conocer los
términos corriente eléctrica y tensión eléctrica.
Finalmente, Ampère murió durante una jornada de inspección
en la enfermería del liceo Thiers de Marsella en 1836 a los 61 años. Está
enterrado en el cementerio de Montmartre en París.
James Clerk
Maxwell
(Edimburgo, 1831 - Glenlair, Reino Unido, 1879)
Físico británico. Nació en el seno de una familia escocesa
de la clase media, hijo único de un abogado de Edimburgo. Tras la temprana
muerte de su madre a causa de un cáncer abdominal -la misma dolencia que
pondría fin a su vida-, recibió la educación básica en la Edimburg Academy,
bajo la tutela de su tía Jane Cay.
Con tan sólo dieciséis años ingresó en la Universidad de
Edimburgo, y en 1850 pasó a la Universidad de Cambridge, donde deslumbró a
todos con su extraordinaria capacidad para resolver problemas relacionados con
la física. Cuatro años más tarde se graduó en esta universidad, pero el
deterioro de la salud de su padre le obligó a regresar a Escocia y renunciar a
una plaza en el prestigioso Trinity College de Cambridge.
En 1856, poco después de la muerte de su padre, fue nombrado
profesor de filosofía natural en el Marischal College de Aberdeen. Dos años más
tarde se casó con Katherine Mary Dewar, hija del director del Marischal
College. En 1860, tras abandonar la recién instituida Universidad de Aberdeen,
obtuvo el puesto de profesor de filosofía natural en el King's College de Londres.
En esta época inició la etapa más fructífera de su carrera,
e ingresó en la Royal Society (1861). En 1871 fue nombrado director del
Cavendish Laboratory. Publicó dos artículos, clásicos dentro del estudio del
electromagnetismo, y desarrolló una destacable labor tanto teórica como
experimental en termodinámica; las relaciones de igualdad entre las distintas
derivadas parciales de las funciones termodinámicas, denominadas relaciones de
Maxwell, están presentes de ordinario en cualquier libro de texto de la
especialidad.
Sin embargo, son sus aportaciones al campo del
elecromagnetismo las que lo sitúan entre los grandes científicos de la
historia. En el prefacio de su obra Treatise on Electricity and Magnetism
(1873) declaró que su principal tarea consistía en justificar matemáticamente
conceptos físicos descritos hasta ese momento de forma únicamente cualitativa,
como las leyes de la inducción electromagnética y de los campos de fuerza,
enunciadas por Michael Faraday.
Con este objeto, Maxwell introdujo el concepto de onda
electromagnética, que permite una descripción matemática adecuada de la
interacción entre electricidad y magnetismo mediante sus célebres ecuaciones
que describen y cuantifican los campos de fuerzas. Su teoría sugirió la
posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio, hecho que
corroboró Heinrich Hertz en 1887, ocho años después de la muerte de Maxwell, y
que posteriormente supuso el inicio de la era de la comunicación rápida a
distancia.
Aplicó el análisis estadístico a la interpretación de la
teoría cinética de los gases, con la denominada función de distribución de
Maxwell-Boltzmann, que establece la probabilidad de hallar una partícula con
una determinada velocidad en un gas ideal diluido y no sometido a campos de fuerza
externos. Justificó las hipótesis de Avogadro y de Ampère; demostró la relación
directa entre la viscosidad de un gas y su temperatura absoluta, y enunció la
ley de equipartición de la energía. Descubrió la birrefringencia temporal de
los cuerpos elásticos translúcidos sometidos a tensiones mecánicas y elaboró
una teoría satisfactoria sobre la percepción cromática, desarrollando los
fundamentos de la fotografía tricolor.
La influencia de las ideas de Maxwell va más allá, si cabe,
de lo especificado, ya que en ellas se basan muchas de las argumentaciones
tanto de la teoría de la relatividad de Einstein como de la moderna mecánica
cuántica del siglo XX
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