James Clerk Maxwell
Cuatro ecuaciones que explican el electromagnetismo
James Clerk Maxwell nació en
Escocia en 1831. Desde pequeño, denotó grandes dotes en las ciencias y
en la filosofía por lo que, fiel a sus capacidades como docente, su
madre decidió explotar todo el potencial del niño desde casa. Así fue que, con
tan solo 7 años, Maxwell ya había devorado algunas de las grandes obras de la
literatura científica y naturalista. Sin embargo, la prematura muerte de su
madre por un cáncer abdominal dejó al pequeño Maxwell sin una guía educacional.
La tutela del niño pasó a manos de
su padre y de su tía, quienes lo apuntaron a la Academia de Edimburgo para que
formalizara sus estudios y se formara en un centro de categoría. Pero, como era
de esperar, su llegada no fue muy bien recibida por sus compañeros, quienes se
burlaban de forma constante de la educación "doméstica" de Maxwell y
de su acento propio del interior de Escocia. Sin embargo, esto nunca pareció
entorpecer el camino del científico, quien dejó entrever una gran pasión por la
geometría y las matemáticas, área en la que fue premiado por sus grandes dotes
con solo 13 años.
Su trabajo sentó las bases para una
revolución en la comprensión de las fuerzas fundamentales de la naturaleza. La
disciplina protagonista es el electromagnetismo, modeladora del
comportamiento de los campos magnéticos y eléctricos de la Tierra, y la cual
Maxwell consiguió domar a través del planteamiento de una teoría
coherente y cuatro elegantes ecuaciones.
Para ello, Maxwell comprendió que
las leyes de Ampère y Faraday eran realmente dos aspectos de un fenómeno más
amplio: al introducir el concepto de campos eléctricos y magnéticos que varían
con el tiempo, y formular las ecuaciones resultantes, Maxwell obtuvo una teoría
unificada que, además de explicar esos fenómenos conocidos, lograba
predecir la existencia de las ondas electromagnéticas, incluida la luz.
La primera de ellas es conocida
como la Ley de Gauss para el Campo Eléctrico, y expresa, en grandes
términos, la forma en la que las cargas eléctricas pueden llegar a generar
campos eléctricos. Es decir, es una forma de expresar como la carga
eléctrica interactúa con su entorno a través de la creación de campos
eléctricos.
En segundo lugar, Maxwell estipuló
la llamada Ley de Gauss para el Campo Magnético, la cual describe
como es imposible que existan monopolos magnéticos, y que las líneas que forman
un campo magnético deben ser siempre cerradas. En otras palabras, un objeto
magnético debe tener siempre un polo norte, y uno sur: es imposible
encontrar un imán con un único polo.
La tercera ley es la conocida
como Ley de Faraday de la Inducción Electromagnética. A través de
ella, Maxwell explica que siempre que haya un campo magnético en movimiento se
inducirá una fuerza electromotriz, es decir, una especie de chispa
eléctrica. Es como si, de alguna forma, el movimiento magnético generara
electricidad.
Finalmente, en la cuarta ecuación, Maxwell nos traslada a un choque entre campos eléctricos y magnéticos. Es la Ley de Ampère-Maxwell y relaciona directamente la circulación de un campo eléctrico a lo largo de una curva cerrada con la velocidad de cambio de un campo magnético en el tiempo.