¿Quién era Willard Gibbs?
En 1863, Willard Gibbs recibió un doctorado de la Universidad de Yale, la primera persona en la historia de los Estados Unidos en recibir un doctorado en ingeniería. Aunque su tesis se centró en el tema relativamente mundano del diseño de engranajes, se convertiría en uno de los científicos, matemáticos e ingenieros más prolíficos del mundo.
Revolucionó las matemáticas al desarrollar una nueva forma de trabajar con vectores, realizó un trabajo innovador en mecánica estadística y creó todo el campo de la termodinámica química.
Sin embargo, a pesar de sus muchos logros, sigue siendo relativamente desconocido fuera de la comunidad científica. ¿Quién era exactamente este hombre extraordinario que hizo tanto para crear nuestro mundo moderno?
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Temprana edad y educación
Willard Gibbs nació en 1839 en New Haven, Connecticut. Su padre era profesor de literatura y lingüística en la cercana Universidad de Yale. De hecho, Gibbs provenía de una larga línea de académicos, que se remonta al menos a siete generaciones. Cuando era niño, asistió a una escuela primaria local, donde sobresalió académicamente, y en 1854, se inscribió como estudiante en Yale a la edad de 15 años.
En Yale, Gibbs inicialmente estudió latín y matemáticas antes de centrar su atención en la ingeniería. Después de su doctorado, continuó trabajando allí durante los siguientes tres años, primero como profesor de latín y luego como profesor de física.
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Investigación en Europa
Mientras Gibbs todavía era estudiante en Yale, sus padres murieron. Durante un tiempo, continuó viviendo en la casa familiar en New Haven con sus hermanas, y luego, en 1866, decidieron pasar un tiempo en Europa.
Durante los siguientes tres años, Gibbs estudió con algunos de los científicos más importantes que trabajaban en ese momento, pasando un año en la Sorbona en París, seguido de dos años en Alemania en las universidades de Heidelberg y Berlín.
Aunque este viaje a Europa sería una de las únicas veces en su vida en que abandonó New Haven, tendría un impacto profundo. Su trabajo futuro estaba más alineado con el de los científicos europeos contemporáneos y fue ignorado por la mayoría de los estadounidenses hasta mucho más tarde.
Trabajo en termodinámica
En 1871, fue nombrado primer profesor de física matemática en Yale, cargo que ocupó durante el resto de su vida. Inicialmente, este puesto no era remunerado, pero a Gibbs le parecía bien. Como hombre soltero que pasaba la mayor parte de su tiempo en casa o en el trabajo, había heredado mucho dinero de sus padres para cubrir sus modestas necesidades.
Durante las próximas décadas, Gibbs haría varios avances importantes en la ciencia y las matemáticas, pero inicialmente centró su atención en la ciencia que estudia el calor y la energía, la termodinámica .
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Quería encontrar una manera de representar matemáticamente lo que sucedió en una reacción química. Por lo tanto, desarrolló una nueva ecuación que tenía en cuenta todas las variables (temperatura, presión, energía y volumen) que podrían afectar una reacción química. Esta ecuación, que todavía es ampliamente utilizada por los químicos en la actualidad, se conoce como la regla de fase .
También se le ocurrió la idea de energía libre, que mide la tendencia de un sistema a emitir energía y volverse más desordenado. Hoy, esto se conoce como energía libre de Gibbs en su honor.
En 1878, menos de diez años después de su regreso a Yale, publicó un artículo revolucionario que sentó las bases de una nueva ciencia, que ahora llamamos termodinámica química. La termodinámica química se utiliza para determinar qué reacciones son posibles y constituye la base de la química física moderna.
Invención del análisis vectorial
Casi al mismo tiempo que Gibbs estaba revolucionando el estudio de la termodinámica, otro científico llamado James Clerk Maxwell estaba trabajando en el desarrollo de una nueva teoría de la luz. Gibbs quería enseñar a sus alumnos sobre la nueva teoría electromagnética de Maxwell, pero encontró que las matemáticas utilizadas por Maxwell eran difíciles de entender y demasiado complicadas.
Entonces, ¿qué hizo? Inventó una nueva forma de matemáticas llamada análisis vectorial que estandarizó mucho vocabulario y notación. Hoy en día, el análisis vectorial se usa ampliamente en matemáticas, física y muchos otros campos. Todavía usamos principalmente la notación introducida por primera vez por Gibbs en la década de 1880.
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Mecánica estadística
No contento con inventar campos completamente nuevos en matemáticas y química, Gibbs ahora centró su atención en la física. En 1902, publicó su último trabajo científico importante, The Elementary Principles of Statistical Mechanics .
En él, propuso un nuevo marco matemático llamado mecánica estadística que utilizó para comprender el comportamiento de la materia a nivel macroscópico, promediando el comportamiento de un gran número de átomos y moléculas. Sus ideas pronto se utilizarían para conectar la mecánica clásica con el nuevo campo de la mecánica cuántica, lo que las haría increíblemente importantes en la física moderna.
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Después de pasar casi toda su vida en la misma casa en New Haven, Connecticut, Willard Gibbs, uno de los más grandes científicos de todos los tiempos, murió en 1903 a la edad de 64 años.
Resumen de la lección
Willard Gibbs (1839-1903) fue un científico y matemático estadounidense reservado y reservado. Después de recibir su doctorado en ingeniería, pasó tres años estudiando en Europa antes de dedicar toda su carrera a la Universidad de Yale. Willard Gibbs:
- Hicimos grandes avances en nuestra comprensión de la termodinámica (el estudio del calor y la energía)
- ayudó a desarrollar ecuaciones matemáticas para describir reacciones químicas.
- propuso la idea de energía libre de Gibbs , que se utiliza para cuantificar la tendencia de los sistemas a ceder energía y aumentar el desorden.
- inventó una nueva rama de las matemáticas conocida como análisis vectorial , una notación estándar que todavía se utiliza en muchos campos en la actualidad.
- Inventó el campo de la mecánica estadística , que conecta el comportamiento microscópico y macroscópico de la materia y fue fundamental en el desarrollo de la mecánica cuántica pocos años después de su muerte.
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