Sobre las líneas de fuerza físicas

" Sobre las líneas de fuerza físicas " es un artículo de cuatro partes escrito por James Clerk Maxwell , publicado en 1861. ^{[ 1 ]} En él, Maxwell derivó las ecuaciones del electromagnetismo en conjunto con un "mar" de " vórtices moleculares " que utilizó para modelar las líneas de fuerza de Faraday . Maxwell había estudiado y comentado el campo de la electricidad y el magnetismo ya en 1855/56 cuando "Sobre las líneas de fuerza de Faraday" ^{[ 2 ]} fue leído ante la Sociedad Filosófica de Cambridge . Maxwell hizo una analogía entre la densidad de este medio y la permeabilidad magnética, así como una analogía entre la elasticidad transversal y la constante dieléctrica, y utilizando los resultados de un experimento previo realizado por Wilhelm Eduard Weber y Rudolf Kohlrausch en 1856, estableció una conexión entre la velocidad de la luz y la velocidad de propagación de las ondas en este medio.

Este artículo marcó el comienzo de una nueva era de la electrodinámica clásica e impulsó nuevos avances en el campo matemático del cálculo vectorial . Por ello, se considera una de las publicaciones más importantes de la historia de la física y la ciencia en general, comparable con los artículos del Annus Mirabilis de Einstein y los Principia Mathematica de Newton .

En 1856, Wilhelm Eduard Weber y Rudolf Kohlrausch realizaron un experimento con una botella de Leyden y establecieron la relación entre la carga eléctrica medida estáticamente y la misma carga eléctrica medida electrodinámicamente . Maxwell utilizó esta relación en la ecuación de Isaac Newton para la velocidad del sonido , aplicada mediante la densidad y la elasticidad transversal de su mar de vórtices moleculares. Obtuvo un valor muy cercano a la velocidad de la luz , medida recientemente de forma directa por Hippolyte Fizeau . Maxwell escribió entonces ^{[ 3 ]}

"Difícilmente podemos evitar la conclusión de que la luz consiste en las ondulaciones transversales del mismo medio que es la causa de los fenómenos eléctricos y magnéticos".

Fue también en este artículo de 1861 donde Maxwell introdujo por primera vez el término de corriente de desplazamiento , que ahora se incluye en la ley circuital de Ampère . Pero no fue hasta su siguiente artículo en 1865, " Una teoría dinámica del campo electromagnético ", que Maxwell utilizó este término de corriente de desplazamiento para derivar la ecuación de onda electromagnética .

${\displaystyle \mathbf {\nabla } \times \mathbf {B} =\mu _{0}\mathbf {J} +\underbrace {\mu _{0}\epsilon _{0}{\frac {\partial }{\partial t}}\mathbf {E} } _{\mathrm {Maxwell's\ term} }}$

Las cuatro ecuaciones modernas de Maxwell , tal como fueron expuestas en una publicación de Oliver Heaviside en 1884, habían aparecido todas en el artículo de Maxwell de 1861. Sin embargo, Heaviside presentó estas ecuaciones en formato vectorial moderno utilizando el operador nabla (∇) ideado por William Rowan Hamilton en 1837.

Sobre el trabajo de Maxwell, Albert Einstein escribió: ^{[ 4 ]}

«¡Imaginen la emoción de Maxwell cuando las ecuaciones diferenciales que había formulado le demostraron que los campos electromagnéticos se propagan en forma de ondas polarizadas, y a la velocidad de la luz! A pocos hombres en el mundo se les ha concedido semejante experiencia... Los físicos tardaron varias décadas en comprender la verdadera importancia del descubrimiento de Maxwell, tan audaz fue el salto que su genialidad impuso a las concepciones de sus colegas.»

Otros físicos quedaron igualmente impresionados con el trabajo de Maxwell, como Richard Feynman, quien comentó: ^{[ 5 ]}

Desde una perspectiva a largo plazo de la historia mundial —considerando, digamos, dentro de diez mil años—, no cabe duda de que el acontecimiento más significativo del siglo XIX será el descubrimiento de las leyes del electromagnetismo por Maxwell. La Guerra Civil Estadounidense palidecerá ante la insignificancia de este importante suceso científico de la misma década.

Charles Coulston Gillispie afirma que el artículo introdujo la palabra " campo " en el mundo de la física, ^{[ 6 ]} pero Faraday acuñó el término por primera vez en 1849. ^{[ 7 ]}

• Tratado sobre electricidad y magnetismo
• tubo de flujo

• James C. Maxwell (1861). "Sobre las líneas físicas de fuerza"  . Revista filosófica .
• Basil Mahon (2003). El hombre que lo cambió todo: La vida de James Clerk Maxwell . Wiley . ISBN 978-0-470-86088-5.
• James Clerk Maxwell (1878). "Éter"  . Encyclopædia Britannica Novena edición . Vol.  8. págs. 568–572 .