William Thomson (Lord Kelvin)
(26
de junio de 1824, Belfast, Irlanda - 17 de
diciembre de 1907, Netherhall, Escocia)
Lord Kelvin, retratado por Sir Hubert von Herkomer. Extraído de:
https://www.theglasgowstory.com/image/?inum=TGSE00939
Por: David Oviedo.
Asociación Larense de Astronomía, ALDA.
William Thomson,
recordado por la historia como Lord Kelvin, fue un
destacado físico, matemático e ingeniero británico,
reconocido por sus diversas contribuciones teóricas
en el desarrollo de la termodinámica y el análisis matemático del
electromagnetismo, incluyendo las ideas básicas para la teoría electromagnética
de la luz. En reconocimiento a sus aportes, Thomson, fue nombrado
caballero y elevado a la nobleza. Se le considera uno de los científicos
británicos más destacados que contribuyeron a sentar las bases de la física
moderna.
William,
nació el 26 de junio de 1824 en la ciudad de Belfast, en el seno de una
familia con raíces escocesas. Su padre fue el matemático irlandés James
Thomson (1786-1849) y su madre fue Margaret Gardiner,
quienes contrajeron matrimonio en 1817 y tuvieron 7 hijos. A temprana edad,
William quedó huérfano de madre. En esta circunstancia de viudez,
James Thomson acepta la cátedra de Matemáticas en la Universidad de
Glasgow y la familia se muda a Glasgow.
En Glasgow, para mediados de 1834, William acude junto a su
hermano mayor James Thomson (1822-1892) a la Universidad de
Glasgow. Ingresa formalmente en 1838, asistiendo a la cátedra de filosofía
natural, centrando sus intereses en el estudio de la Química y la Astronomía.
Durante su primer año académico, presenta un ensayo denominado: “The Figure
of The Earth”, una obra maestra que mostraba desde temprana edad indicios de
genialidad en la representación del análisis matemático y la creatividad.
Hacia 1841, Thomson ingresó en Cambridge y ese mismo año
publicó su primer artículo. La investigación adelantada por Thomson,
llevó el título “Fourier's expansions of functions in trigonometrical series”,
sosteniendo una defensa del trabajo matemático de Fourier. De esta
forma, Thomson empieza a familiarizarse con el novedoso
tratamiento matemático del calor iniciado por Fourier y empieza a
dar sus primeros pasos en el campo de la termodinámica.
Para 1845, Thomson avanza en su interés sobre los fenómenos
magnéticos y analizó matemáticamente las líneas de fuerza magnéticas propuestas
por Michael Faraday. Thomson, escribe a Faraday
en agosto de 1845 explicándole cómo sus cálculos predecían que los campos
magnéticos afectarían el plano de la luz polarizada.
En el pasado, Faraday había experimentado durante muchos años con
la luz y el magnetismo, pero sin observar ninguna conexión entre ambos. Animado
por la predicción de Thomson, Faraday decidió
retomar el problema y comenzó una nueva serie de experimentos en su laboratorio.
A mediados de septiembre, demostró que el magnetismo y la luz están
relacionados, descubriendo lo que se conoce como el efecto Faraday.
En 1846, la cátedra de filosofía natural en Glasgow quedó vacante. El
padre de Thomson utilizó su influencia en la Universidad para
ayudar a su hijo a convertirse en el principal candidato para el puesto.
Thomson regresó de París a Glasgow y, en 1846, fue elegido por
unanimidad profesor de filosofía natural en la Universidad. Entre 1847 y 1849
colaboró
con
Stokes en estudios hidrodinámicos, una cooperación académica que
persistirá durante cinco décadas más y que daría lugar a muchos de los
brillantes aportes de ambos científicos.
Para 1848, Thomson inicia una serie de trabajos vinculados
a termodinámica e introduce una nueva escala de temperatura, con la
particularidad de que esta escala sería absoluta. En 1852, Thomson
observó lo que hoy se conoce como el efecto Joule-Thomson, es
decir, la disminución de la temperatura de un gas al expandirse en el vacío,
cuyas aplicaciones desencadenaron los procesos de refrigeración.
Thomson, volvió a investigar sobre fenómenos
electromagnéticos e introduce la idea de la analogía matemática entre el flujo
de calor y la corriente eléctrica, que resultó sumamente útil en el análisis y
formulación de algunos problemas. En particular esta aproximación permitió
resolver el problema del telégrafo, en donde sus ecuaciones que describían el
flujo de calor a través de un cable sólido demostraron ser aplicables a
cuestiones relativas a la velocidad de la corriente en un cable.
En 1858, Thomson patentó su receptor de telégrafo, llamado
galvanómetro de espejo, para su uso en el cable transatlántico. Este
dispositivo, junto con su posterior modificación denominada registrador de
sifón, llegó a utilizarse en la mayor parte de la red mundial de cables
submarinos.
Esta patente, convirtió a Thomson en un prestigioso consultor y en
socio de dos empresas que desempeñaron un papel importante en la planificación y
construcción de cables submarinos durante la acelerada era de expansión que dio
como resultado una red telegráfica global. De esta manera, Thomson
amasó una fortuna suficiente para vivir rodeado de lujos.
Durante el período invernal de 1860, Thomson (de 37 años) resbaló
en el hielo mientras practicaba curling cerca de su casa en Netherhall y se
fracturó la pierna, lo que le impidió asistir al siguiente año a la reunión de
1861 de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en
Manchester y le dejó como secuela una leve cojera a partir de entonces.
Por su trabajo en el cable transatlántico, Thomson fue nombrado
caballero en 1866 y Barón Kelvin de Largs en 1892. Kelvin
es el nombre del río que atraviesa los terrenos de la Universidad de Glasgow y
Largs es la ciudad costera escocesa donde Thomson construyó su
casa. Posteriormente, su escala de temperatura absoluta tomaría la denominación
de escala Kelvin.
Escudo de armas de Lord Kelvin. Extraído de:
https://integratedcollegeglengormley.com/kelvin-house/
Entre los intereses de Kelvin, estuvo el diseño de instrumentos de
medición, inventó nuevos sondeos de profundidad y una serie de mareógrafos y
analizadores que permitían predecir las mareas en cualquier puerto del mundo.
También inventó un nuevo tipo de reloj astronómico de extrema precisión. Su
liderazgo en el Comité de Normas Eléctricas de la Asociación Británica para
el Avance de la Ciencia influyó enormemente en la estandarización y adopción
de muchas de las unidades que aún se utilizan en el campo de la electricidad,
como el voltio y el ohmio.
Lord Kelvin,
también participó de varias polémicas, entre ellas el extenso debate sobre la
edad de la Tierra, un tema para el que la comunidad científica no obtuvo una
respuesta definitiva hasta el perfeccionamiento de la datación radiométrica a
mediados del siglo XX. Kelvin se enfrentó a la evidencia geológica
acumulada hasta el momento para determinar la edad de la Tierra usando cálculos.
Para esto, Kelvin asumió que la Tierra se solidificó a partir de
un estado fundido, de modo que su condición inicial era de temperatura
uniformemente alta en toda su extensión, manteniéndose su superficie a una
temperatura constante a partir de entonces.
Bajo estas suposiciones, la temperatura depende de la profundidad bajo la
superficie terrestre y del tiempo transcurrido desde que existió el estado
inicial. De esta manera, analizando el flujo de calor, Kelvin
estimó la edad de la Tierra en 24 y 400 millones de años,
un rango que refleja las incertidumbres en los valores del gradiente geotérmico
y la conductividad térmica.
Fotografía de Lord Kelvin. Extraído de:
https://es.wikipedia.org/wiki/William_Thomson#/media/Archivo:Lord_Kelvin_photograph.jpg
Kelvin,
quien también estudió la edad del Sol, a través de la energía
irradiada por este y concluyó que el Sol podría mantener su tasa
actual de radiación durante no más de 100 millones de años. La concordancia con
la edad de la Tierra, calculada de forma independiente, sin duda reforzó la
confianza de Kelvin en su resultado, y aunque posteriormente
redujo su estimación a unos 20 millones de años, nunca se apartó de su
convicción de que la edad de la Tierra era de unas pocas decenas o cientos de
millones de años.
Hacia 1899 abandona su cátedra en la Universidad de Glasgow, pero
mantiene su vínculo y cercanía con la institución, regresando formalmente en
1904 cuando Kelvin fue elegido rector de la Universidad de
Glasgow. Durante este período continúa su extensa investigación y escribe
artículos sobre emanaciones de luz, radio y ondas. Tras más de 61 años de vida
académica y a los 83 años de edad, Lord Kelvin fallece el 17 de
diciembre de 1907.
Referencias.
Bicentenario de Lord Kelvin, University of Glasgow.
https://www.gla.ac.uk/explore/lordkelvin200/about/
England, P.C., Molnar, P., Richter F.M. (2007). Kelvin, Perry and the Age of the
Earth. Scientific American.
https://www.americanscientist.org/article/kelvin-perry-and-the-age-of-the-earth
William Thomson, Baron Kelvin.
https://www.britannica.com/biography/William-Thomson-Baron-Kelvin
William Thomson, Lord Kelvin 1824-1907. University of Glasgow.
https://www.gla.ac.uk/myglasgow/library/files/special/exhibns/Kelvin/kelvinindex.html
William Thomson, Lord Kelvin. National High Magnetic Field Laboratory.
https://nationalmaglab.org/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/pioneers/william-thomson-lord-kelvin/
