“Un clásico de la Física: Maxwell y su experiencia vital”. Conferencia plenaria el 6 de julio en la celebración del 50 aniversario de SEDOPTICA

El viernes 6 de julio de 2018, durante la celebración del 50 Aniversario de la Sociedad Española de Óptica, impartí la conferencia plenaria “Un clásico de la Física: Maxwell y su experiencia vital” en el paraninfo de la Universitat Jaume I de Castellón.

El físico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) es uno de los científicos más importantes de la historia de la ciencia y, sin embargo, es bastante desconocido para el gran público. Tomando como hilo conductor su artículo “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field” publicado en 1865, se hace un recorrido a través de la vida y la ciencia de Maxwell, y se concluye con la “síntesis maxwelliana” que no sólo permitió unificar luz, electricidad y magnetismo, sino desarrollar la teoría de las ondas electromagnéticas, incluida la luz.

Los físicos estamos familiarizados con Maxwell, pero la mayoría de los no científicos cuando utilizan sus teléfonos móviles, escuchan la radio, ven la televisión, usan el mando a distancia, se conectan a una red Wifi o simplemente calientan sus alimentos en el microondas, probablemente no sepan que Maxwell es responsable de que esta tecnología sea posible. Es evidente que lo que hizo Maxwell afecta a cada día de nuestras vidas.

Hace poco más de 150 años, en 1865, Maxwell publicó el artículo “Una teoría dinámica del campo electromagnético” que contenía, nada más y nada menos, que las “ecuaciones de Maxwell”, la predicción teórica de la existencia de las “ondas electromagnéticas” y la “teoría electromagnética de la luz” y en el que, con la modestia que le caracterizaba, afirmaba:

“… parece que tenemos razones de peso para concluir que la propia luz (incluyendo el calor radiante y otras radiaciones, si las hay) es una perturbación electromagnética en forma de ondas que se propaga a través del campo electromagnético según las leyes del electromagnetismo”…

NO ESTABA EQUIVOCADO.

Con este trabajo Maxwell consigue la “síntesis” de la luz, la electricidad y el magnetismo. Esta “síntesis maxwelliana” es uno de los mayores logros de la Física, pues no sólo unificó los fenómenos luminosos, eléctricos y magnéticos, sino que permitió desarrollar toda la teoría de las ondas electromagnéticas, incluyendo la luz.

Con su teoría del campo electromagnético Maxwell logró unir en un mismo marco teórico la luz, la electricidad y el magnetismo. Esta “síntesis de Maxwell” marcó un hito importante en la historia de la unificación de las fuerzas físicas hasta tal punto que a finales del siglo XIX entre los físicos estaba extendida la opinión de que las leyes físicas ya estaban suficientemente comprendidas. Esta opinión condujo a la famosa afirmación del Premio Nobel de Física, Albert Michelson que en 1899 señaló:

“Ya no se realizarán más descubrimientos fundamentales; a lo sumo se perfeccionarán las determinaciones de las constantes físicas alcanzando la sexta cifra decimal”.

NADA MÁS LEJOS DE LA REALIDAD.

En los primeros años del siglo XX se produjeron dos cambios trascendentales en el paradigma de la física y de este cambio de paradigma es responsable la teoría del campo electromagnético de Maxwell, pues sentó las bases para dos de las ideas más revolucionarias surgidas a principios del siglo XX: la teoría de Planck de los cuantos de energía de 1900 que dio lugar a la teoría cuántica y con la teoría de la relatividad especial publicada por Einstein en 1905.

Es evidente que Maxwell abrió las puertas a la Física del siglo XX.

Aunque la obra de Maxwell fue majestuosa y extensa tuvo ciertas limitaciones, como la conciliación de la Mecánica de Newton y el Electromagnetismo de Maxwell, problema que fue resuelto finalmente por Einstein en 1905 con su Teoría de la Relatividad Especial. Tras los trabajos de Einstein, el éter luminífero –“ese espíritu sutilísimo” como lo denominaba Newton y que se había convertido en el centro de atención de la Física del siglo XIX– estaba muerto y enterrado. Las ondas electromagnéticas no requieren de un medio material para su propagación.

Y ya que he mencionado a Newton, éste escribió en 1676 a su rival Robert Hooke diciéndole: “si he logrado ver más lejos es porque he subido a hombros de gigantes”.

En 1931 en una visita de Einstein a Cambridge un periodista le dijo que él había llegado tan lejos porque se había subido a hombros de Newton. A lo que Einstein le replicó tajante:

“No, eso no es cierto. Yo estoy subido a hombros de Maxwell”.

Y en su artículo “La influencia de Maxwell en la evolución de la idea de la realidad física” publicado en 1931 con ocasión del centenario del nacimiento de Maxwell, Einstein señaló:

“una época científica acabó y otra empezó con Maxwell”,

“este cambio en la concepción de la realidad es el más profundo y fructífero que se ha producido en la física desde los tiempos de Newton”

y afirmó

“el trabajo de James Clerk Maxwell cambió el mundo para siempre”.

Frank Wilczek, Premio Nobel de Física por el descubrimiento de la libertad asintótica en la teoría de la interacción fuerte, en su libro publicado en 2015 “A beautiful question” afirma:

«La física moderna verdaderamente comienza en 1865 con el artículo de James Clerk Maxwell ‘Una teoría dinámica del campo electromagnético’».

MÁS INFORMACIÓN

A. Beléndez, “Mi clásico favorito: James Clerk Maxwell”, Revista Española de Física, vol. 30, No. 3: 62-73 (2016).

A. Beléndez, “La unificación electromagnética: 150 aniversario de las ecuaciones de Maxwell”, Mètode Nº 84, pp. 16-21, Invierno 2014/15.

J. M. Sánchez Ron, J. M. (ed.), J. C. Maxwell: Materia y movimiento (Crítica. Barcelona, 2006).

J. C. Maxwell, “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field”, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 155: 459-512 (1865).

A. Einstein, “Maxwell’s Influence on the Development of the Conception of Physical Reality”. En J. J. Thomson, J. J. et al. James Clerk Maxwell: A Commemoration Volume 1831-1931 (University Press. Cambridge, 1931).

F. Wilczek, A Beautiful Question: Finding Nature’s Deep Design (Penguin Books USA, 2015).

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Augusto Beléndez y su experiencia con el acceso abierto. Entrevista en el Blog ‘La Buhardilla’, Biblioteca de la UHU

Bajo el título “Los repositorios científicos y el acceso abierto: instrumento clave para la actividad investigadora”, nuestra biblioteca está organizando un ciclo de conferencias con el fin de difundir el acceso abierto y el uso del Repositorio Arias Montano entre los investigadores UHU.  Lo verdadermente singular de estas conferencias es que el compromiso con los repositorios científicos está contado por los propios investigadores, no por los biliotecarios.

La primera conferencia corrió a cargo del catedrático de fisica de la Universidad de Alicante D. Augusto Beléndez Vázquez. Fue una charla muy enriquecedora, ya que desde su experiencia personal desplegó aspectos vinculados a los repositorios científicos, su vinculación con la actividad del investigador, cómo afectan a la difusión y visibilidad científica, etc. Aprovechando su estancia en nuestra universidad, le hicimos una  pequeña entrevista que reproducimos hoy aquí. Esperamos que  tanto su conferencia (cuya presentación podéis consultar  en el Repositorio Arias Montano), como esta entrevista, sirvan para disipar muchas de las dudas que giran en torno al acceso abierto entre muchos investigadores.

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“Maxwell y la teoría electromagnética de la luz”. Conferencia el 11 de mayo en el Donostia International Physics Center (DIPC)

El viernes 11 de mayo de 2018, a las 12:00 y con motivo del Día Internacional de la Luz, impartiré la conferencia “Maxwell y la teoría electromagnética de la luz” en el Donostia Internacional Physics Center (DIPC), en San Sebastián.

James Clerk Maxwell es uno de los científicos más importantes de la historia de la ciencia y sin embargo es bastante desconocido para el gran público. En 1865 ve la luz el artículo “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field” que contiene las ecuaciones de Maxwell, la predicción teórica de la existencia de las ondas electromagnéticas y la teoría electromagnética de la luz. Tomando como punto de partida este trabajo, se hace un recorrido a través de la vida y la ciencia de Maxwell, y se concluye con la ‘síntesis maxwelliana’ -de tanta importancia como lo fue en su día la ‘síntesis newtoniana’ de la física de la tierra y la física de los cielos-, que no sólo permitió unificar luz, electricidad y magnetismo, sino desarrollar la teoría de las ondas electromagnéticas, incluida la luz.

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“Maxwell: un disco, un perro y cuatro ecuaciones”. Conferencia el 8 de mayo en el Aulario II de la UA

El martes 8 de mayo de 2018, a las 14:00 y con motivo del Día Internacional de la Luz, impartiré la conferencia “Maxwell: un disco, un perro y cuatro ecuaciones” a los estudiantes de “Fundamentos Físicos de la Ingeniería II” del Grado en Ingeniería en Sonido e Imagen en Telecomunicación de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Alicante (UA). La conferencia tendrá lugar en el Aula A2/0D27 situada en el Aulario II de la UA.

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“James Clerk Maxwell: el hombre que cambió el mundo para siempre”. Conferencia, jueves 3 de mayo en la Facultad de Ciencias de la UA

El jueves 3 de mayo de 2018, a las 11:30 y con motivo del Día Internacional de la Luz, impartiré la conferencia “James Clerk Maxwell: el hombre que cambió el mundo para siempre”, la decimocuarta del Ciclo Coloquios de Física (Ciencia de Hoy) del Departamento de Física Aplicada de la UA. La conferencia, que ha sido también organizada por la Coordinación Académica del Grado en Física, tendrá lugar en la Sala de Juntas situada en la Fase II de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante.

En 1865 Maxwell publica “Una teoría dinámica del campo electromagnético” que contiene las ecuaciones de Maxwell, la predicción teórica de la existencia de las ondas electromagnéticas y la teoría electromagnética de la luz. Se hace referencia al papel de Young y Fresnel en la aceptación de la teoría ondulatoria de la luz, así como a Oersted, Ampère y Faraday, que pusieron las bases del electromagnetismo moderno. Todo ello para concluir con la ‘síntesis’ de Maxwell que unificó luz, electricidad y magnetismo y permitió desarrollar la teoría de las ondas electromagnéticas, incluida la luz.

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Participación en el audiovisual que acompaña a la exposición ‘El juego del color’ en Valencia

Del 12 de abril al 20 de mayo de 2018 se expone ‘El juego del color’ (instalación de Armengol) en el Centre Cultural La Nau, Claustre, en Valencia.

En ‘El juego del color’ se mostrarán en seis grandes paneles de metacrilato, que se expondrán en el claustro, situados entre las columnas, esta gama de colores. De esta manera, los paneles enseñarán como a partir de distintas intensitades de los tres colores primarios luz (verde, amarillo y azul) se pueden percibir diferentes colores. Además junto con estos vitrales, se exhibirán dos lienzos de Armengol sobre la figura de Joan Lluis Vives, tratado siguiendo su método cromático.

La exposición viene acompañada de un audiovisual sobre el artista Rafael Armengol y su reflexión, a partir del arte, de la luz y del color. Se trata de un vídeo breve en el que se cuenta con el artista y con un óptico que explicará, desde un punto de vista fisiológico, cómo vemos la luz.

Yo participo en el audiovisual explicando, desde el punto de vista de la física, las distintas teorías sobre la luz y mostrando, desde una perspectiva más histórica, cómo se ha experimentado con la luz: Newton, Young, Maxwell, etc.

Cómo el estudio de la naturaleza de la luz ha fascinado a investigadores de todos los tiempos

El estudio de la naturaleza de la luz ha fascinado a investigadores de todos los tiempos. Se lo plantearon los filósofos de la antigua Grecia y en la edad media los autores árabes como Alhazen. Durante la revolución científica del siglo XVII existían dos teorías sobre la naturaleza de la luz: la teoría ondulatoria defendida por Huygens y Hooke, según la cual la luz era una onda como el sonido, y la teoría corpuscular liderada por Isaac Newton y que consideraba que la luz era un chorro de partículas.

Fue Newton, en lo que denominó su “experimento crucial”, quien utilizando un prisma descompuso la luz blanca proveniente del Sol en sus colores componentes, los del arco iris, pues cada uno de estos colores, de diferente longitud de onda, se desvían al atravesar el prisma en distintas direcciones.Dada la autoridad científica de Newton, durante todo el siglo XVIII fue la teoría corpuscular la aceptada, hasta que en los primeros años del siglo XIX Young, Fresnel y Malus demostraron que la luz sufría fenómenos propios de las ondas como las interferencias, la difracción y la polarización, lo que confirmaba la concepción ondulatoria de la luz.

La teoría ondulatoria de la luz llego a su plenitud en 1865 cuando James Clerk Maxwell, con su teoría electromagnética, unificó la luz, la electricidad y el magnetismo y demostró que la luz es una onda electromagnética.

James Clerk Maxwell (1831-1879). /Créditos: Wikimedia Commons

A principios del siglo XX Planck y Einstein concluyeron que la luz se emite o absorbe en cantidades discretas (como si llegasen partículas al detector). En estos casos decimos que la luz está cuantizada y esos cuantos o corpúsculos discretos de energía son los fotones. La luz posee, por tanto, una “doble personalidad”, a veces se comporta como una onda y otras veces lo hace como corpúsculos o fotones. Esto es lo que denominamos “dualidad onda-partícula”. Las imágenes corpuscular y ondulatoria de la luz son incompatibles en el marco de la física clásica, que no permite que algo sea onda y partícula a la vez. Hoy es la física cuántica la que proporciona la imagen más precisa que tenemos sobre la naturaleza de la luz.

¿Qué es la luz?

Esta pregunta es mucho más complicada de lo que pudiera parecer en un principio. La luz es energía, energía radiante. Respecto a su naturaleza, la luz se comporta como una onda electromagnética en su propagación y como corpúsculos o fotones en su interacción con la materia. Presenta esta “dualidad onda-partícula”.

Feynman, de forma irónica, decía que la luz era una onda los lunes, martes y miércoles, y una partícula los jueves, viernes y sábados, y quedaba el domingo para que los físicos reflexionaran sobre este extraño comportamiento.

El profesor Senent de la Universidad de Valencia decía que “la luz no es ni onda, ni partícula, sino todo lo contrario”.

Y Einstein en 1917 declaró que durante el resto de su vida reflexionaría sobre lo que es la luz y vivió casi 40 años más sin encontrar una respuesta satisfactoria a la pregunta.

Albert Einstein (1879-1955) / Créditos: Wikipedia.

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Conferencia y presentación del libro “Einstein para perplejos” el 9 de marzo en la Sede de Alicante de la UA

El viernes 9 de marzo tuvo lugar en la Sede de Alicante de la Universidad de Alicante la presentación del libro “Einstein para perplejos. Materia, energía, luz, espacio y tiempo” de José Edelstein y Andrés Gomberoff. En el acto intervino José Edelstein, autor del libro, profesor titular de Física Teórica de la Universidad de Santiago de Compostela y que además impartió una conferencia, así como Augusto Beléndez, Catedrático de Física Aplicada e investigador del GHPO de la Universidad de Alicante.

Albert Einstein es un modelo universal de la inteligencia, la humanidad y la imaginación. Sin embargo, su obra ha permanecido distante para el público general. En Einstein para perplejos, José Edelstein y Andrés Gomberoff buscan revertir esta situación. Para ello abordan el contexto histórico e intelectual en el que se originaron las ideas de Einstein y también el legado que dejó tras su muerte, mostrándonos en su tiempo y en el

El 31 de diciembre de 1999 la prestigiosa revista Time dedicaba su portada por segunda vez a Albert Einstein y lo declaraba personaje del siglo XX por delante de figuras tan emblemáticas como Roosevelt o Gandhi.

Aquí nos surge una pregunta, ¿qué hizo este físico teórico para que la prensa lo distinguiera de esta manera? Einstein es un modelo universal de la inteligencia, la humanidad y la imaginación y a pesar de ser con diferencia el científico más conocido por todo el mundo, su obra, sin embargo, ha permanecido distante para el público general.

En Einstein para perplejos, José Edelstein y Andrés Gomberoff buscan revertir esta situación. Para ello abordan el contexto histórico e intelectual en el que se originaron las ideas de Einstein y también el legado que nos dejó tras su muerte, mostrándonos en su tiempo y en el nuestro a un científico que, entre otras teorías, predijo hace cien años la existencia de ondas gravitacionales que recientemente han revolucionado a la astronomía.

Se han escrito muchos libros sobre Einstein, más que sobre ningún otro científico, por lo que escribir uno más supone, de primeras, un auténtico reto para sus autores, reto que José Edelstein y Andrés Gomberoff han superado con magistral éxito.

Max Born, premio Nobel de Física por la interpretación estadística en Mecánica Cuántica, tras el fallecimiento de Einstein en 1955 escribía:

«Soy consciente de lo que significa haber sido su amigo».

Esta frase puede resumir la importancia que ha tenido y sigue teniendo Einstein a todos los niveles.

Por último, este libro sobre el premio Nobel nos instruye y divierte con un planteamiento para cualquier lector interesado en su pensamiento pues, como afirman sus autores:

«Hablar de Einstein es hablar de la humanidad que hay en la ciencia, idioma universal de los seres humanos».

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Los vídeos de Experiencias de Física en el canal oficial de la UA en YouTube superan las 660.000 visualizaciones

Los vídeos de Experiencias de Física de la Universidad de Alicante que poseen una lista de reproducción en canal oficial de la Universidad de Alicante en YouTube, han superado las 600.000 visualizaciones. La colección consta de 18 vídeos de demostraciones y prácticas de laboratorio de Física.

Medida de longitudes con el pie de rey
Medida de longitudes con el palmer
Determinación de la constante elástica de un resorte (procedimiento estático)
Determinación de la constante elástica de un resorte: procedimiento dinámico
Péndulo simple: determinación de la aceleración de la gravedad
Flexión de una viga en voladizo
Principio de Arquímedes: Determinación de densidades de sólidos y líquidos
Ley de Torricelli: Vaciado de un depósito
El frasco de Mariotte
Movimiento de convección
Ondas estacionarias en una cuerda
Ondas estacionarias en una placa cuadrada: Figuras de Chladni
Pulsaciones con ondas sonoras
Interacción magnética: acciones entre imanes
Experiencia de Oersted
Acciones entre corrientes
Ley de Biot-Savart: campo magnético de un solenoide
Ley de Faraday-Henry: experiencias de inducción electromagnética

 

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