George FitzGerald. Un precursor de la relatividad
Todos aquellos que vimos en su momento relatividad especial debemos recordar el tema de la contracción de Lorentz y FitzGerald, y un día como hoy 21 de febrero se cumplen 122 años de la muerte de este último, me refiero a George FitzGerald. A pesar de conocerlo por este tema de la contracción que es muy usada para explicar la relatividad no es esta su mayor obra, a continuación, presente una biografía de este gran físico matemático.
George FitzGerald nació en Dublín, Irlanda, el 3 de agosto de 1851 y fue el segundo de tres hermanos quienes fueron instruidos por una profesora que era hermana de el gran matemático George Boole, el creador del álgebra de Boole. George demostró ser un excelente estudiante, pero no parecía ser brillante y sus calificaciones no eran las más altas principalmente en los idiomas, su memoria verbal no era nada buena. Con el tiempo el joven estudiante comenzó a progresar mucho y demostró una gran intuición matemática en los cursos de geometría euclidiana, además, tenía una gran capacidad crítica para la observación en los experimentos.
El joven talento tenía un gran potencial e ingresó al exigente Trinity College de Dublín con tan solo dieciséis años donde estudió matemáticas y ciencias experimentales convirtiendo en el mejor estudiante de las clases. FitzGerald también participó activamente en el mundo literario y social de su tiempo y practicaba deportes con mucha prestancia. Se gradúa con honores en 1871 como el mejor estudiante y de esa maneta gana fácilmente una beca universitaria.
FitzGerald estudia las obras de LaGrange, Laplace, Franz Neumann, Hamilton y MacCullaghademás de aprender las teorías de Cauchy y Green. En 1873, lee por primera vez la obra del físico escoces James Clerk Maxwell sobre la electricidad y el magnetismo, allí analiza las famosas sus famosas cuatro ecuaciones diferenciales y se da cuenta que en ellas hay un campo inmenso de investigación y desarrollo científico al cual le podría sacar provecho, cosa que muchos de sus colegas no veían, incluso menospreciaban.
En 1876, el físico matemático irlandés comienza a realizar publicaciones científicas de gran interés, su primer trabajo se trata de las ecuaciones de equilibrio de una superficie elástica, pocos meses después pública en las Actas de la Royl Society un artículo sobre el magnetismo y luego otro a cerca de la rotación del plano de rotación de la luz por reflexión desde el polo de un imán. Con estos artículos FitzGerald comienza a hacer aportaciones valiosas a la teoría de Maxwell y el electromagnetismo. El propio J.C. Maxwell revisa sus publicaciones y señala que las ideas de este van en la misma dirección a las que estaba desarrollando el físico neerlandés Hendrik Lorentz
Entre 1877 y 1881 ejerció como tutor del Trinity College de Dublin y es adscrito al departamento de física experimental ejerciendo una gran influencia en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias físicas y matemáticas e impulsó los cursos de física experimental, pero se vio limitado en esta tarea debido a problemas financieros de la institución. FitzGerald se preocupaba porque en el campo industrial existía un desinterés por las ciencias exactas, de esta manera en febrero de 1900 como presidente de la Institución de Ingenieros Eléctricos da una conferencia magistral, allí habla sobre la importancia de la aplicación de la electricidad y el beneficio que esta representa para el futuro de la humanidad y como la teoría de las ciencias físicas ayudaba al desarrollo de esto.
Vale la pena citar textualmente uno de sus escritos a lo anteriormente mencionado:
“.. la telegrafía debe mucho a Euclides y otros geómetras puros, a los matemáticos griegos y árabes que inventaron nuestra escala de numeración y álgebra, a Galileo y Newton que fundaron la dinámica, a Newton y Leibniz que inventaron el cálculo, a Volta que descubrió la bobina galvánica, a Oersted, que descubrió las acciones magnéticas de las corrientes, a Ampère , que descubrió las leyes de su acción, a Ohm , que descubrió la ley de resistencia de los cables, a Wheatstone, a Faraday , a Lord Kelvin , a Clerk Maxwell , a hercios. Sin los descubrimientos, invenciones y teorías de estos hombres científicos abstractos, la telegrafía, tal como es ahora, sería imposible.”
En 1883 FitzGerald es nombrado miembro de la Royal Society y recibe la prestigiosa medalla que otorga esta sociedad científica; ese mismo año conoce a la hija del reverendo y rector del Trinity College, Harriette Mary, se enamoran y se casan en 1883, tendrán ocho hijos: tres varones y cinco hembras. En 1888 FitzGerald es nombrado evaluador de la cátedra de física en la Universidad de Londres y diez años después se desempaña como Comisionado de Educación Nacional en Irlanda. Debido a su profundo interés por la educación viaja a los Estados Unidos para investigar sobre la educación de ese país, FitzGerald tenía como plan hacer reformas en la educación irlandesa para hacerla mejor y de mayor calidad.
Para terminar con la biografía de este destacado científico, quiero hacer referencia a su contribución más conocida a la ciencia. Cundo finalizaba el siglo XIX se creía de la existencia de una sustancia llamada éter que llenaba todo el vacío del espacio, de tal modo que se quería entender el movimiento de los cuerpos a través de esta sustancia y de qué forma afectaría el movimiento a la velocidad de la luz si se procedía a medirla desde la Tierra.
Si el éter existía, sus vibraciones tenían que estar relacionadas con la luz, tal y como lo hace el aire con el sonido, si este éter está estático entonces la luz tendría una velocidad de
entonces si la tierra se mueve a través del éter sin alterarlo, la velocidad de la luz con respecto a la tierra dependerá de la dirección y sentido de propagación de la luz, es decir, debería ser velocidad de la luz menos velocidad de la tierra, en caso contrario, en el que la luz se moviera propagándose en la misma dirección de la tierra tendríamos que sumar ambas velocidades.
Si la trayectoria de la luz, tal y como se observa desde la tierra es perpendicular a su movimiento, entonces su velocidad relativa a la tierra es
Los físicos estadounidenses Albert Michelson y Edward Morley hicieron unos experimentos en 1881 cuya finalidad era medir la velocidad de la luz en diferentes direcciones con respecto a la tierra, pero sorprendentemente se encontraron que esta velocidad era la misma para todas las direcciones. Pero, las transformaciones de Galileo indican que no es posible que un cuerpo tenga la misma velocidad relativa con respecto a un observador que se mueve a velocidad uniforme relativa y que ésta depende de la dirección del movimiento de dicho observador.
Buscando desesperadamente una justificación a lo ocurrido supusieron que la tierra arrastraba el éter con ella, tal y como lo hace con la atmósfera, y por lo tanto cerca de la superficie terrestre el éter estaría estático, es decir, en reposo con respecto a ella. Pero esto, sin duda, era una explicación desesperada para salvar la idea de la existencia del éter. En 1889 FitzGerald sugiere que la respuesta a este suceso es que los cuerpos se contraen a velocidades cercanas a la velocidad de la luz y en 1895 Hendrik Lorentz, de forma independiente, da una explicación más detallada sobre esto (contracción de Lorentz-FitzGerald).
Lo cierto es que este dilema fue resuelto en 1905 por Albert Einstein con su principio de relatividad que reza lo siguiente:
“todas las leyes de la naturaleza son las mismas (es decir, permanecen invariantes) para todos los observadores en movimiento relativo de traslación uniforme”
Esto quiere decir que la velocidad de la luz es una constante física y bajo este hecho las transformaciones de Galileo no son correctas.
Iniciando el nuevo siglo veinte, el 20 de septiembre de 1900, FitzGerald comenzó a tener problemas estomacales, fue operado de una ulcera gástrica, pero luego siguieron las complicaciones y el 21 de febrero de 1901 muere en su casa, en Dublín, tenía 49 años, 6 meses y 19 días. Un cráter lunar lleva su nombre.
Bibliografía
- Alonso M., Finn E. Física Volumen II: Campos y ondas. Addison Wesley Iberoamericana. Wilmington, 1987, págs 136-137.
- George Francis FitzGerald. Wikipedia, La enciclopedia libre, 2023. [21 de febrero de 2023]. Disponible en Fuente
- George Francis Fitz Gerald. MT McTutor. Fuente
Fuente de las imágenes
