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Ciencia y genios

Las mentes más claras de la historia han ido tejiendo poco a poco la intrincada tela de araña del conocimiento científico. De aquellos y aquellas que destacaron por encima de otros hablamos aquí. Con una frecuencia quincenal, les ofreceremos la biografía de un gran sabio escrita por varios autores. Todas ellas se van sumando a nuestro podcast Ciencia y Genios.

Maxwell, el genio tartamudo.

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James Clark Maxwell (1831-1879) era de todo menos un demonio, aunque para muchos estudiantes de ciencias e ingeniería la sola mención de sus famosas ecuaciones sea motivo de la más indecorosa huida. Por supuesto nunca fue esa la intención del sabio al descubrirlas, él lo único que perseguía era dejar claro lo que otros habían comprobado y demostrado antes que él: que la electricidad y el magnetismo están indisolublemente unidos.

La historia venía de 1820, cuando un físico danés llamado Oersted estudiaba la electricidad que circulaba por un cable conductor, generada con una pila inventada por Volta 20 años antes. Para asombro del físico, una brújula colocada por casualidad cerca del cable, cambió de dirección al pasar la corriente eléctrica. La circulación eléctrica influía en la aguja imantada. Así nació la relación entre la electricidad y el magnetismo, una relación que demostró ser más íntima de lo que se había pensado gracias a muchos otros investigadores, especialmente Faraday.

Maxwell demostró esa relación a lo grande, como hacen los genios, reduciendo un problema de dimensiones titánicas a cuatro ecuaciones matemáticas maravillosas que llevan su nombre: "Las ecuaciones de Maxwell".

La influencia a distancia de la electricidad en los imanes, y viceversa, indicaba la existencia de perturbaciones electromagnéticas que se propagan por el espacio formando ondas. Maxwell dio un paso más: la luz es la expresión visible de las ondas electromagnéticas que viajan por el éter. Si levantara la cabeza se asombraría de todo lo que ahora hacemos con las ondas que el definió en sus ecuaciones: la radio, la televisión, las transmisiones espaciales, la telefonía móvil, etc.

Si Maxwell fue un demonio en algo, ese algo fue su habilidad con las matemáticas. Con ellas atacó el problema del calor poniéndose del lado de un científico austriaco llamado Ludwig Boltzmann que defendía la existencia de los átomos (por entonces esto aun no estaba claro). Boltzmann sostenía que el calor y otras propiedades de la materia se pueden explicar con la estadística. El movimiento de una muchedumbre es predecible porque la mayoría de los que la forman se mueven de forma parecida, aunque algunos se salgan de madre. Con las moléculas de un gas pasa lo mismo, la media es lo que importa.

Era una teoría arriesgada y por eso Boltzmann encontró muchos detractores, pero Maxwell le apoyó desde el principio. Boltzmann, deprimido por la incomprensión de sus colegas, acabaría suicidándose en 1906.

Analizando el problema del calor como producto del movimiento desordenado de las moléculas de un gas, pensó que unas moléculas son más rápidas y otras más lentas pero la mayoría se mueven en torno a una velocidad media que depende de lo caliente que esté el gas. Maxwell atacó el problema de forma estadística y descubrió cómo se distribuyen las velocidades de las moléculas para cada temperatura concreta.

La ecuación, conocida como "Ecuación de Maxwell-Boltzmann", es uno de los pilares de la Física Estadística.

Estos estudios le llevaron a plantearse un problema imaginario que parecía contradecir uno de los principios sagrados de la física: el Segundo Principio de la Termodinámica. Viene a decir este principio que dos cuerpos aislados a diferente temperatura, si se ponen en contacto, siempre pasará el calor del más caliente al más frío y no al revés. También se dice de esta otra manera: la entropía, es decir, el desorden de un sistema aislado, nunca decrece.

El problema que planteaba el sabio se conoce como "El demonio de Maxwell". Supongamos —decía el sabio— que tenemos dos gases a distinta temperatura encerrados en dos cámaras contiguas y aisladas del resto del Universo. Las moléculas de ambos tendrían entonces distinta velocidad media. Puestos a imaginar, imaginemos un diablillo juguetón que tuviera la facultad de controlar una puerta que conecte las dos cámaras. El demonio podría ver cada molécula individualmente pero sólo abriría la puerta a las moléculas más rápidas. De esta manera, una de las dos cámaras se calentaría cada vez más y la otra se enfriaría, derrotando al Segundo Principio de la Termodinámica.

El demonio de Maxwell aun asusta a más de una mente científica.

Escuche la vida de James Clerk Maxwell, comienza así:

A la seis en punto de la tarde la sirena de una fábrica en las afueras de la ciudad de Cambridge anunció el fin de la jornada y los obreros, agotados y sudorosos, salieron en tropel a la calle. Muchos se dirigieron a la taberna, otros prefirieron volver a casa y unos cuantos - muy pocos - se encaminaron de mala gana a la Universidad para asistir a las clases nocturnas de física que un benevolente profesor se había empeñado en impartirles. Era una oportunidad irrepetible pero lo cierto es que aquellas lecciones gozaban de muy poco éxito. Los trabajadores no conseguían seguir la línea de pensamiento del generoso James Maxwell quien , además de hablar bajito, no había superado su tendencia a tartamudear...


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