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TRIBUNA

¿Fue acaso un dios el que escribió estos signos?

Se cumplen 150 años de las ecuaciones de Maxwell, que predijo la existencia de las ondas electromagnéticas

A menos que seas un poeta romántico, un héroe de guerra, una estrella de Hollywood o una estrella del rock … es un “error” morir joven. El físico escocés James Clerk Maxwell cometió ese “error” al morir con tan solo 48 años en 1879. Los físicos estamos familiarizados con Maxwell; pero la mayoría de los no científicos cuando utilizan sus teléfonos móviles, escuchan la radio o ven la televisión, usan el mando a distancia, se conectan a una red inalámbrica o calientan los alimentos en el microondas, probablemente desconozcan que lo que están haciendo se explica mediante un fenómeno físico, las ondas electromagnéticas, cuya existencia fue predicha por Maxwell y para cuya explicación es necesario recurrir a sus famosas cuatro ecuaciones.

Hace 150 años, en diciembre de 1864, Maxwell pronunció ante la Royal Society de Londres la conferencia titulada "Una teoría dinámica del campo electromagnético" que contenía las ecuaciones de Maxwell y en la que 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 propagan según las leyes del electromagnetismo". Acababa de predecir teóricamente la existencia de las ondas electromagnéticas y de concluir que la luz es un tipo de estas ondas.

Maxwell, uno de los tres grandes de la Física junto con Newton y Einstein, nació en 1831 en Edimburgo en el seno de una familia acomodada y su vida transcurrió en la era victoriana, en pleno auge del imperio británico. Estudió en la Universidad de Cambridge y con tan sólo veinticinco años ganó la cátedra de Física en el Marischal College de Aberdeen, centro que abandonó cuatro años después para ocupar otra cátedra en el King’s College de Londres. En 1865, a mitad de curso, renunció a su cátedra londinense para volver a su finca escocesa de Glenlair. Estando ya allí, escribió a su sobrino diciéndole “por fin ahora puedo ocupar todo mi tiempo en experimentos y especulaciones sobre Física, algo que me era imposible hacer mientras tenía deberes públicos en Londres”. Parece que hace 150 años esos “deberes públicos” de un profesor universitario no eran tan distintos de los que desgraciadamente a veces estamos obligados a cumplir hoy en día.

Con 40 años fue nombrado el primer catedrático de Física Experimental de la Universidad de Cambridge, donde además fue el primer director del prestigioso Laboratorio Cavendish, centro donde han trabajado desde entonces 29 Premios Nobel, incluyendo a Watson y Crick, los descubridores de la estructura del ADN. Maxwell murió demasiado joven, con 48 años, de cáncer de estómago. Aun así, en su corta vida tuvo tiempo de realizar contribuciones importantes en física estadística y en teoría del color, aunque sin género de dudas sus aportaciones fundamentales lo fueron en el electromagnetismo.

De no haber fallecido prematuramente, Maxwell habría comprobado el éxito de su predicción

Mediante sus cuatro ecuaciones, Maxwell logró la unificación de la luz, la electricidad y el magnetismo, considerados tres fenómenos independientes a comienzos del siglo XIX, lo que se conoce como “síntesis electromagnética de Maxwell”. Esta “síntesis” es uno de los mayores logros de la Física, pues no solo unificó los fenómenos eléctricos y magnéticos, sino que permitió desarrollar la teoría de las ondas electromagnéticas, incluyendo la luz. Las ecuaciones de Maxwell resumen las leyes experimentales del electromagnetismo y con ellas mostró como la electricidad y el magnetismo no son sino manifestaciones diferentes de un mismo substrato físico, electromagnético, como poco menos de medio siglo después mostraría con más claridad Einstein al formular su teoría especial de la relatividad. Estas ecuaciones nos permiten comprender las radiaciones electromagnéticas (ondas de radiofrecuencia, microondas, infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma) y saber que se propagan a la velocidad de la luz, esa constante que se convirtió entonces en una auténtica protagonista de la Física. En la conferencia pronunciada en diciembre de 1864 ante la Royal Society de Londres afirmó que la luz es una perturbación que se propaga en forma de ondas (con un campo eléctrico y otro campo magnético ambos variables en el tiempo y en el espacio y perpendiculares entre sí) siguiendo las leyes del electromagnetismo, lo que dio lugar a la teoría electromagnética de la luz.

En 1888, Heinrich Hertz produjo artificialmente y por primera vez ondas electromagnéticas en un laboratorio. Y en 1901, Guillermo Marconi realizó una transmisión también mediante ondas electromagnéticas a través de los 3.360 kilómetros que separan Inglaterra y Terranova, cruzando el océano Atlántico. De no haber fallecido Maxwell tan prematuramente hubiera tenido entonces 70  años y habría podido sentirse satisfecho del éxito de su predicción teórica, fundamental en el siempre presente mundo de las telecomunicaciones.

El mismísimo Einstein afirmó que su teoría especial de la relatividad debía sus orígenes al trabajo de Maxwell y señaló que el cambio realizado por éste en la Física era el más profundo y fructífero que se había producido desde los tiempos de Newton. "Una época científica acabó y otra empezó con Maxwell" y "su trabajo cambió el mundo para siempre", afirmó Einstein. El físico de origen austríaco Ludwig Boltzmann, que por cierto se suicidó al no ser aceptada por la comunidad científica su teoría sobre la estructura atómica, consideró que las ecuaciones de Maxwell eran tan bellas por su simplicidad y elegancia que, citando al Fausto de Goethe, se preguntó con admiración: “¿Fue acaso un Dios el que escribió estos signos?”.

Augusto Beléndez Vázquez es catedrático de Física Aplicada de la Universidad de Alicante y Enrique Arribas Garde es profesor de Física de la Universidad de Castilla-La Mancha.

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