La Revolución de la Comprensión del UNIVERSO

En el mundo de la física abundan las grandes aportaciones, los sorprendentes teoremas, los fabulosos razonamientos, ideas que parecen absurdas, explicaciones elegantes de cosas que parecen muy complicadas, sin embargo, en la gran mayoría de los casos, todo esto, no es realizado por una sola mente brillante, generalmente es el resultado de trabajos que se vienen arrastrando desde hacia mucho tiempo, vamos que es el resultado de muchas mentes trastornadas y fascinantes.

Hoy en día los grandes avances en esta rama de la ciencia son el reflejo del esfuerzo de muchas personas, podríamos hacer una cadenita considerablemente grande con los nombres de las personas que participaron y aportaron ideas para que hoy por ejemplo, tu mi erudito lector, puedas estar disfrutando de esta entrada desde tu ordenador conectado "Inalambricamente" en la comodidad de tu casa.

Sin embargo existen por ahí algunas historias de grandes personajes, que digo grandes, COLOSALES personajes que trabajaron de manera solitaria trayendo al mundo ideas asombrosamente locas que hoy en día aun se sostienen por cuenta propia, el ejemplo clásico es Einstein quien desarrollo un par de teorías sobre la relatividad, una que intenta explicar la naturaleza de la Gravedad (que por cierto al hacerlo se llevo de corbata a Newton, si el de la manzana) y la otra explica las consecuencias de la naturaleza de la Luz (la cual es de las teorías mas anti-intuitivas que existen), siendo este fenómeno de la luz al que nos enfocaremos esta noche.

Aun así, nuestro héroe solitario del día de hoy, para nuestra sorpresa, no es el Alemán de cabellos alborotados, no, no hablaremos de Einstein, bueno si lo mencionaremos mas adelante, pero el no es el protagonista, permíteme, mi querido lector, que te presente al Genio de genios, al maestro del cálculo vectorial, al sorprendente, al único, al caballero de la barba desquisiante, a aquella persona que con un SIMPLE razonamiento (que de simple no tiene nada) le dió al mundo la llave de las puertas del conocimiento de la física moderna.

Con Ustedes...

James Clerk Maxwell (el escocés)

Notas de rigor:

1.- No intento explicar el trabajo que hizo, es algo bastante denso que haría que cualquier persona en su sano juicio... lo perdiera por completo, solo intento dejar en claro lo maravilloso que fue su trabajo y lo que significó para la física de los años posteriores.

2.- Este es un articulo meramente ñoño, asi que si no te gustan estos temas, pues con todas las de la ley puedes ir a leer otra cosa, así que si deseas conservar un poco de cordura encareidamente te recomiendo que te vayas.

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¿Ya se han ido los cuerdos?

Excelente!!!

Como dije al comienzo, el resultado de un trabajo es consecuencia del trabajo de muchos otros y así lo fue para nuestro buen Maxwell, quien se dio a la tarea de explicar en una sola teoría dos fenómenos bien conocidos para sus días, me refiero al magnetismo (aquel fenómeno que logra que tengas bonitos imanes pegados en la puerta de tu refrigerador) y la electricidad (este no necesita mucha explicación pero es aquel fenómeno que crea la luz del foco que alumbra tu cuarto), era bien sabido por muchos que estos dos fenómenos venían siempre emparentados, en donde encontrábamos a uno, hallábamos al otro (y tu mi curioso lector puedes comprobarlo por tu propia cuenta, consigue una brújula de las clásicas, y en una tarde  llena de tormentas eléctricas puedes ver como la brújula a pesar de que sigue un polo magnético terrestre, al caer un relámpago cerca esta SE VUELVE LOCA) y fue así que después de unos cuantos años, la perdida de su  preciada cabellera, el crecimiento de su barba y gracias a su pericia en las matemáticas logra crear una teoría que UNIFICA A ESTOS DOS FENÓMENOS.

Pero vamos por partes, primero debemos entender que cada uno de estos fenómenos produce y/o tiene un "Campo" que no es mas que la zona en la que sucede cada uno.

El magnetismo por ejemplo, tiene su propio "Campo magnético", en donde sea que encontremos algo magnético seguramente habrá un campo haciendo de las suyas, es muy probable que  alguna vez en tu vida te hayas puesto a jugar con un par de imanes y te hayas sorprendido con lo que sucedía, si intentabas juntar dos imanes de cargas iguales estos se repelían el uno al otro y por mas que intentabas era muy difícil juntarlos y siempre quedaban separados una pequeña distancia, o en ocasiones seguramente acercabas poco a poco un imán a unos cuantos clips hasta que había una pequeña distancia en donde este por fin los jalaba, ESTA DISTANCIA ES EL CAMPO MAGNÉTICO.

Lo mismo sucede con la electricidad, este fenómeno también posee su propio campo, el "Campo Eléctrico" y seguramente tu una vez mas mi curioso lector lo has percibido, o ¿es que nunca jugaste con una regla de plástico que frotabas sobre tu cabello?, después de que la frotabas probabas con miles de cosas que terminaban siendo atraídas por la regla, los bellos de tu brazo, pedacitos de papel, tu cabello, y este último te regalaba una apariencia muy divertida para tus amigos, los cabellos se levantaban y sin siquiera tocarla  estos seguían  el movimiento de la regla, pues deja te digo que los cabellos reaccionaban AL CAMPO ELÉCTRICO que ahí estaba.

Entendido esto, continuemos...

Con esta teoría Maxwell le regaló al mundo un pequeño puñado de 20 ecuaciones que explicaban como se comportaban estos fenómenos, logró explicar matemáticamente como eran estos campos, que se componían de muchas lineas individuales, que poseía polos, que el eléctrico nacía y moría en ciertos lugares, que el magnético ni nacía ni moría que siempre estaba ahí y claro además logró explicar porque tu cabello seguía la regla, porque los papelitos se alzaban como por obra de magia, porque los imanes no se podían juntar a veces o se atraían en otras ocasiones, pero como todo, cuando algo es nuevo generalmente es muy robusto, muy complicado, las cosas se tenían que refinar puesto que manipular 20 formulas era algo que simplemente desmotivaba.

Es así que en esta historia entra un grande mas, un señor ingles llamado OLIVER HEAVISIDE que al comienzo (como casi todo mundo) no entendía ni pió del como se habían obtenido esas ecuaciones, sin embargo, con mucha dedicación y estudio de álgebra vectorial logra ver a través de las ideas de Maxwell para comprender el "meollo del asunto" y asombrosamente logra replantear esas 20 ecuaciones en tan solo dos pares de ellas, regalándonos así lo que hoy conocemos como: LAS CUATRO ECUACIONES DE MAXWELL, (que a mi humilde opinión se debieron haber llamado las ecuaciones de Maxwell-Heaviside).

Heaviside logra concentrar en el primer par de ellas el entendimiento de donde nace o donde muere un campo, su naturaleza primigenia, que es y que no es un campo magnético o eléctrico, en el segundo par de estas soberbias formulas explica COMO LA VARIACIÓN EN EL TIEMPO DE UN CAMPO PUEDE HACER SURGIR DE LA NADA AL OTRO CAMPO, y eso mi querido lector es algo tan extraño, puesto que podemos hacer que aparezcan campos eléctricos o magnéticos a nuestro antojo, no porque seamos magos o sean formulas que hayan hecho pacto con demonios, NO, la naturaleza es así de extraña, es así que de un puñado de veinte incógnitas, de veinte problemas finalmente solo tenemos cuatro (SOBERBIA APARTE), pero como dice mi abuela: "Eso es otra historia".

Regresemos pues con el Escocés.

El trabajo de Maxwell ademas de ser la antesala de algo que revolucionaria al mundo, también nos ha dejado algo que nos ha servido en la VIDA DIARIA, puesto que usando el último par de ecuaciones tenemos el mecanismo básico de los generadores eléctricos de hoy en día, la idea es darle vueltas y vueltas a un imansototote para que el campo magnético varíe constantemente con el tiempo, y así de la nada aparecezca un campo eléctrico y con este se generen cargas y así podemos CREAR ELECTRICIDAD DONDE ANTES NO LA HABÍA, la cuestión aquí es como hacer para que el imán no deje de dar vueltas, así que usamos corrientes de agua (plantas hidroeléctricas) ó usamos vapor de agua que se mueve violentamente (plantas termoeléctricas), rehiletes tamaño familiar mejor conocidos como generadores de energía eólica, e incluso la electricidad creada a base de la energía nuclear existe gracias a este principio. (¿es que no te deja con el ojo cuadrado?).

Pero la historia no termina ahí... (para tu buena suerte)

Una vez terminado su trabajo y con la sensación de satisfacción total, Maxwell se sienta en su escritorio y empieza a hacerse preguntas sobre su propio trabajo (y es que los físicos no dejan nada por la paz, NO TIENEN VIDA SOCIAL), una de esas preguntas es: ¿Como afecta este electromagnetismo a la materia? ¿Que le sucede por ejemplo a un proton que ande deambulando por un campo electromagnético? después de analizar las cosas, de jugar con los números, mover constantes, la respuesta fue una ecuación mas, la cual conocemos hoy en día con el nombre de: Fuerza de Lorentz (puesto que se baso en los trabajos de este señor), la cual explica justamente esto, lo que le sucede a la materia en presencia de estos campos.

Pero como todo buen físico las cosas no quedan ahí (si ya se que ya te desesperaste, pero te aguantas), el se hace aun mas preguntas ¿Y si no existiera materia alguna? o ¿si no existiera carga alguna? osea que los campos existan en un VERDADERO VACÍO sin una carga o sin siquiera una partícula de masa cercana, es así que como niño con juguete nuevo comienza a jugar con sus propias ecuaciones (otra ves), después de manipularlas y quitar todo rastro de materia o cargas, se da cuenta de algo todavía mas curioso, QUE EL CAMPO ELÉCTRICO Y EL MAGNÉTICO AHÍ SEGUÍAN tan a sus anchas y burlándose de el, (esto es mucho mas raro que lo anterior, puesto que estos no solo podían aparecer de la nada, sino que podían aparecer sin la presencia de materia o cargas)  pero con una característica que salto de su escritorio como caja de sorpresas.

Hay que tener en cuenta que el trabajo de Maxwell era meramente teórico, sin extraños aparatos sacados de una película de "El Santo" o cosas por el estilo que comprobasen lo que sus hojas y lapices trataban de decir, si el decía que el campo magnético era de color pastel con puntitos verdes... ERA PORQUE LOS NÚMEROS SE LO DECÍAN, no porque el lo viera, así que toda consecuencia o conclusión la obtenía a partir de formulas, y es así, que ante sus ojos aprecio algo sorprendente, una de sus formulas tomó de pronto la forma de algo que ya se conocía en esos entonces, algo que oscilaba con el tiempo.

Ambos campos producían UNA ONDA, pero si esto era así ¿donde estaban esas ondas? ¿por donde se propagaban? (y es que en esos tiempos se tenia la idea de que cualquier onda necesitaba un medio para propagarse) ¿porque no veíamos esas ondas? ¿a que velocidad se propagaba?, y la respuesta a esta ultima pregunta hizo que pegara un salto de asombro, que se cayera de su silla, que se levantara, volviera a mirarla y se desmayara... cuando recobró el conocimiento se dio cuenta de que la velocidad de estas ondas era una  ya conocida: 300 000 Km/seg... ¿te suena? y esto no podía ser solo una simple coincidencia, estas ondas electromagnéticas se propagaban a la velocidad de la luz "Exactamente", y con el antecedente que ya se tenia de que la luz era meramente "una onda" la consecuencia era inevitable: la luz era una onda si, pero no cualquiera, ERA UNA ONDA ELECTROMAGNÉTICA y las respuestas a todas esas preguntas salieron a la LUZ (ja... mejor dicho jamás).

Nuevas dudas y preguntas salieron inmediatamente (ves como no dejan nada en paz), ademas de un par de  pequeños problemas se asomaron, las ondas electromagnéticas tenían una velocidad pero no se sabia con respecto a que, (es fácil entender esto, un automóvil se mueve a 100 km/h con respecto al suelo, una onda que aparecía de la nada con respecto a que se movía?) en esos tiempos la respuesta era muy cómoda, la onda se movía con respecto al éter (que no es mas que algo que ocupa todo el espacio y ademas de ser indetectable, también era un sistema de referencia absoluto, que fácil se las gastaban) pero esta respuesta causo muchos dolores de cabeza con el tiempo, pues se llego a demostrar que el éter nomas no existía.

El segundo gran problema surgió al analizar estas ondas, en esos tiempos y según sus conocimientos la onda debería ir perdiendo velocidad y fuerza, lo que haría que simplemente DESAPARECIERA,es mas, un electrón que se encontrara girando al rededor del núcleo atómico, con el tiempo y según los conocimientos de la epoca debería ir perdiendo energía haciendo que se acercara mas y mas hasta colapsar con dicho núcleo, pero oh sorpresa, ¡eso nunca pasaba!....

¿Porque?

Y es aquí donde entra el maravilloso legado de este trabajo, que por cierto lo hizo completa y absolutamente solo, LA ECUACIÓN DE ONDA ELECTROMAGNÉTICA DE MAXWELL dio que pensar a los físicos de la epoca, ¿porque no desaparecía dicha onda? y ¿porque tenia una velocidad con respecto A NADA?

Las respuestas se dieron unos años después y gracias a dos personajes que merecen sus propias entradas...

La primera respuesta vendría por parte de alguien del que ya he hablado: MAX PLANK, "la onda no desaparecía ni los electrones colapsaban porque la energía se encontraba CUANTIFICADA (con respecto a una constante universal, que.... bueno, esa es otra historia)"; con su teoría él da comienzo a lo que hoy conocemos como la FÍSICA MODERNA o FÍSICA CUÁNTICA que es la rama de la física que explica la naturaleza de todas las partículas del universo y sus interacciones, (y es que la luz no solo es una onda... es un chorro de partículas también cuya demostración le valió el premio Nobel a nuestro siguiente héroe)

La segunda respuesta y casi al mismo tiempo vendría de la mano de otro grande ALBERT EINSTEIN que con su teoría logra explicar las extrañas consecuencias de la velocidad de la luz (como son la dilatación del tiempo, la contracción de las longitudes, la simultaneidad... bueno, eso también es otra historia) y lo que hoy conocemos como LA TEORÍA ESPECIAL DE LA RELATIVIDAD.

PLANK Y EINSTEIN (amigos y enemigos)

Y es así como el trabajo de UNA SOLA PERSONA abrió las puertas del conocimiento moderno y marco el rumbo que tomaría la física futura; ahora entiendo porque Maxwell fué la admiración de esos dos locos que están arriba (y como es irónica la vida, personajes que con el tiempo se convirtieron en grandes rivales de la física puesto que sus ideas no compaginaban y mas curioso aun es que hoy en día la cuántica y la relatividad especial forman una especia de simbiosis en donde una apoya a la otra y viceversa).

Pero esa... también es otra historia.

Gracias y Hasta Siempre.

P.d. Hoy en día puedes escuchar la radio, ver la televisión, usar un celular, conectarte vía wi-fi a Internet y muchas cosas que ni te imaginas, gracias a LA ECUACIÓN DE ONDA ELECTROMAGNÉTICA DE MAXWELL... y de Ampère... y de Coulomb... y de Gauss... y de Orsted... y de Faraday... y.... (Me quito el sombrero ante todos).