Anar al contingut

Josiah Willard Gibbs

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Josiah Willard Gibbs


Josiah Willard Gibbs (New Haven, Connecticut, Estats Units, 11 de febrer de 1839-New Haven, 28 d'abril de 1903) va ser un físic nortamericà que va contribuir de forma destacada a la fundació teòrica de la termodinàmica.

Senyes biogràfiques

[editar | editar còdic]

Gibbs és el quarto de cinc fills i l'únic fill de Josiah Willard Gibbs, llingüiste i teòlec, professor de lliteratura sagrada en el seminari de Yale en New Haven, i la seua esposa Mary Anna, naixcuda Van Cleve. Se sap que el pare de Gibbs va trobar un intérpret per als esclaus africans que es varen apoderar del barco L'Amistat.

Gibbs era descendent de Samuel Willard, president de l'Universitat d'Harvard de 1701 a 1707. Un dels seus antepassats va ser el reverent Jonathan Dickinson, primer president del Colege de Nova Jersey (que es va convertir en l'Universitat de Princeton en 1896). El seu primer nom Josiah deriva del seu antepassat Josiah Willard, secretari de la província de la Baïa de Massachusetts en el XVIII.

Permaneix fadrí tota la seua vida, estajat en la casa de la seua infància en la seua germana Julia i el seu cunyat Addison Van Name, bibliotecari de l'Universitat de Yale. Va morir en New Haven a l'edat de 64 anys d'una obstrucció intestinal aguda.

Va estudiar en l'Universitat de Yale, a on va rebre el primer doctorat en ingenieria otorgat en els Estats Units per la seua tesis titulada "Sobre la forma de les dents de les rodes en els engranages (On the Form of the Teeth of Wheels in Spur Gearing)" en la qual utilisava métodos geomètrics per a investigar l'optimisació del disseny dels engranages.[1][2][3]

En 1866 va ser a viure a Europa, a on va permanéixer tres anys: París, Berlín i Heidelberg. En 1871 va ser nomenat professor de física matemàtica en l'Universitat de Yale. Va enfocar el seu treball a l'estudi de la Termodinàmica; i va profundisar aixina mateix la teoria del càlcul vectorial, a on paralelament a Heaviside opera separant la part real i la part vectorial del producte de dos cuaternios purs, en l'idea de la seua ocupació en física; en l'actualitat és en abdós camps considerat un pioner.

Principals contribucions científiques

[editar | editar còdic]

Termodinàmica

[editar | editar còdic]

Gibbs va publicar el seu primer artícul científic en 1873 sobre la representació geomètrica de les funcions de l'estat termodinàmic. L'artícul va aparéixer en Transactions of the Connecticut Academy, una revista poc coneguda, pero també va enviar reimpressions als seus corresponsals científics en Europa. Va rebre una resposta molt favorable del físic britànic James Clerk Maxwell, qui va fer tres còpies d'un mòle d'algeps d'una superfície que és la representació visual del formalisme matemàtic de Gibbs. Envia una còpia com a regal a Gibbs; Esta còpia encara està en exhibició en el departament de física de Yale.


Entre 1875 i 1878, Gibbs va escriure una série d'artículs que varen aplicar els seus métodos gràfics d'anàlisis termodinàmic a sistemes químics d'etapes múltiples. Estos artículs es publiquen després com una monografia baix el títul "Balanç de substàncies heterogénees" i formen la base de la termodinàmica química. Definix per a les reaccions químiques dos funcions molt útils, a saber, l'entalpia que representa la calor d'una reacció a pressió constant, i l'entalpia lliure que determina si una reacció pot procedir espontàneament a temperatura i pressió constant. L'última cantitat ara es diu energia de Gibbs en el seu honor (o com a anglicisme d'energia lliure de Gibbs).

En els seus artículs sobre equilibris heterogéneus, introduïx les nocions de potencial químic (al mateix temps que Pierre Duhem) aixina com la regla de les fases. En resum, aplica els conceptes de termodinàmica a l'interpretació de fenomens fisicoquímicos, i conseguix explicar i interpretar un conjunt de fets prèviament aïllats entre sí.

Gibbs va crear el terme mecànica estadística, aixina com molts conceptes essencials per a la descripció estadística dels sistemes físics, com els conjunts estadístics coneguts com el conjunt canònic, el conjunt microcanónico i el conjunt grancanónico. El seu marc teòric està tan ben construït que sobreviu casi intacte despuix del descobriment (despuix de la seua mort) de que les partícules microscòpiques obedixen les lleis de la mecànica quàntica, en lloc de la mecànica newtoniana que seguien Gibbs i els seus contemporàneus. Propon i resol la paradoxa de Gibbs sobre la entropía associada en el procés de mescla de gasos, una paradoxa que a sovint es considera que anticipa la indiscernibilidad de partícules idèntiques requerides per la mecànica quàntica. En el seu llibre de text Principis bàsics en mecànica estadística (1902), està interessat en els aspectes microscòpics de la termodinàmica.

Física matemàtica

[editar | editar còdic]

De 1880 a 1884 i en paralel en Oliver Heaviside, va desenrollar l'anàlisis vectorial a partir de la teoria dels cuaterniones d'Hamilton. Per a facilitar l'us d'esta ferramenta en física, separa la part real i la part vectorial del producte de dos cuaterniones purs. Açò ho du a introduir la noció de tensor diàdic, aixina com les anotacions del producte escalar i el producte vectorial de dos vectores que encara s'usen, a lo manco en anglés (producte intern / extern). Aixina és com descobrix la similitut de la seua investigació en la de l'alemà Herman Grassmann i el seu "àlgebra multilineal":[4] Gibbs es compromet a donar a conéixer millor el treball de Grassmann, que considera anterior i més general que els cuaterniones d'Hamilton, familiars per als científics britànics de l'época. Va tractar de convéncer als hereus de Grassmann per a que publicaren la tesis inèdita sobre les marees (Theorie der Ebbe und Flut) que Grassmann havia defés en 1840 en l'Universitat Humboldt de Berlín, i que havia presentat per primera volta. la noció de lo que Giusseppe Peano cridarà "espai vectorial" [5].[1]

Gibbs tenia les seues notes de curs impreses sobre anàlisis de vectores en 1881 i 1884; Estes notes són després publicades per un estudiant, Edwin Bidwell Wilson, en forma d'un llibre de text: "Vector Analysis",[6] publicat en 1901. Este llibre ajuda a adoptar la notació basada en l'operador "de el" o "nabla", d'utilisat general hui dia[7]:[1] eixercirà una profunda influència en l'austríac Gustav Jaumann. Com Gibbs havia propost, els cuaterniones d'Hamilton seran abandonats per la majoria dels físics, pero molt gradualment.


Gibbs també aplica els seus métodos vectorials per a determinar les òrbites dels planetes i cometes[8]<span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: Plantilla:R/where . Va introduir la noció de "tríade", la magnitut dual dels vectores, una noció de gran importància per a la cristalografia.[9] En un atre domini matemàtic redescubre el fenomen de Gibbs en la teoria de la série de Fourier (que sense ell conéixer-ho, va ser descobert trenta anys abans pel matemàtic anglés Henry Wilbraham (en)).

Òptica física

[editar | editar còdic]

Gibbs va fer una important contribució a la teoria clàssica de l'electromagnetisme. Aplica les equacions de Maxwell a la teoria de processos òptics com la birrefringencia, la dispersió i l'activitat òptica. Demostra que estos processos poden explicar-se usant equacions sense fer suposicions sobre la naturalea microscòpica de la matèria. Ademés, no requerix cap hipòtesis sobre el supòsit mig de propagació de les ones electromagnètiques (denominat éter luminífero en el XIX, ans que Albert Einstein demostrara la seua inexistència). Gibbs senyala que l'absència d'una ona llongitudinal en electromagnetisme, una condició necessària per a explicar les propietats observades de la llum, està garantisada per les equacions de Maxwell, donada el seu invariancia de gauge (en el llenguage de la física actual).

Reconeiximent

[editar | editar còdic]

En química física, és conegut principalment pel seu treball en termodinàmica, treball que li va valdre el Premi Rumford en 1880, i en física estadística a on la seua contribució va ser decisiva i li va valdre la medalla Copley en 1901. Va ser elegit membre de l'Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units en 1879, membre honorari de la London Mathematical Society en 1892 i «Companion» de la Royal Society en 1897.

És un dels primers científics nortamericans en gojar de reconeiximent internacional, i Albert Einstein parla d'ell com «el major esperit en l'història d'Amèrica».

Eponimia

[editar | editar còdic]

Influència

[editar | editar còdic]

L'influència més immediata i òbvia de Gibbs va ser en la química física i la mecànica estadística, dos disciplines que va ajudar en gran mida a fundar. Durant la vida de Gibbs, la seua regla de fase va ser validada experimentalment pel químic holandés H. W. Bakhuis Roozeboom, que va demostrar cóm aplicar-la en diverses situacions, assegurant aixina el seu us generalisat.[10] En la química industrial, la termodinàmica de Gibbs va trobar moltes aplicacions a principis de el XX, des de l'electroquímica fins al desenroll del procés Haver per a la #síntesis d'amoníac.[11]


Quan el físic holandés Johannes Diderik van der Waals va rebre el Premi Nobel en 1910 "pel seu treball sobre l'equació d'estat de gasos i líquits", va reconéixer la gran influència del treball de Gibbs en eixa matèria.[12] Max Planck va rebre el Premi Nobel en 1918 pel seu treball sobre mecànica quàntica, en particular pel seu artícul de 1900 sobre la llei de Planck per a la radiació quantificada del cos negre. Eixe treball es basava en gran mida en la termodinàmica de Kirchhoff, Boltzmann i Gibbs. Planck va declarar que el nom de Gibbs "no només en Amèrica, sino en tot lo món, figurarà sempre entre els físics teòrics més renombrados de tots els temps"[13]

Vida personal i caràcter

[editar | editar còdic]

Gibbs mai es va casar, vivint tota la seua vida en la casa de la seua infància en la seua germana Julia i el seu marit Addison Van Name, que era el bibliotecari de Yale. A excepció de les seues habituals vacacions d'estiu en els Adirondacks (en Keene Valley, Nova York) i més tart en les Montanyes Blanques (en Intervale, Nou Hampshire),[14] la seua estància en Europa en 1866-69 va ser casi l'únic temps que Gibbs va passar fòra de New Haven.[15] Es va unir a l'Iglésia Universitària de Yale (una iglésia congregacional) al final del seu primer any[14][16] i va seguir sent un assistent regular durant el restant de la seua vida.[17] Generalment, Gibbs votava al candidat republicà en les eleccions presidencials, pero, de la mateixa manera que atres "Mugwumps", la seua preocupació per la creixent corrupció associada a la política maquinista li va dur a recolzar a Grover Cleveland, un demócrata conservador, en les eleccions de 1884.[18] Poc més se sap de les seues opinions religioses o polítiques, que en la seua major part va mantindre en secret.[17]

Gibbs no va produir una correspondència personal substancial i moltes de les seues cartes es varen perdre o varen destruir posteriorment.[19] Més allà dels escrits tècnics relatius a la seua investigació, només va publicar atres dos obres: una breu necrológica de Rudolf Clausius, un dels fundadors de la teoria matemàtica de la termodinàmica, i una memòria biogràfica més llarga del seu mentor en Yale, H. A. Newton.[20] En opinió d'Edward Bidwell Wilson: 

   Gibbs no era un publiciste del renom personal ni un propagandiste de la ciència; era un erudit, refillol d'una antiga família d'erudits, que vivia abans dels dies en que l'investigació s'havia convertit en investigació ... Gibbs no era un bicho rar, no tenia maneres cridaneres, era un cavaller amable i digne.

- I. B. Wilson, 1931[21]

Segons Lynde Wheeler, que havia segut alumne de Gibbs en Yale, en els seus últims anys Gibbs


sempre vestia en pulcritud, normalment duya un capell de feltre pel carrer, i mai va mostrar cap dels manierismes físics o excentricitats que a voltes es consideren inseparables del geni .... Els seus modals eren cordials sense ser efusivos i transmetien clarament la senzillea i sinceritat innates de la seua naturalea. - Lynde Wheeler, 1951[22]

Va ser un cuidadós inversor i gestor financer, i a la seua mort en 1903 el seu patrimoni estava valorat en 100.000 dólars[14] (uns 3,02 millons de dólars actuals). Durant molts anys va ser administrador, secretari i tesorer de la seua ànima mater, l'Hopkins School.[23] El president nortamericà Chester A. Arthur li va nomenar un dels comissionats de la Conferència Nacional d'Electricistes, que es va reunir en Filadèlfia en setembre de 1884, i Gibbs va presidir una de les seues sessions.[14] Gibbs era un entusiasta i hàbil ginet,[24] se li vea habitualment en New Haven conduint el carruage de la seua germana.[25] En una necrológica publicada en l'American Journal of Science, l'antic alumne de Gibbs, Henry A. Bumstead, es va referir al caràcter personal de Gibbs: 

   De modals modests, genial i amable en el seu tracte en els seus semblants, mai mostrant impaciència o irritament, desprovisto d'ambició personal del tipo més baix o del més mínim desig d'exaltar-se a sí mateixa, es va acostar molt a la realisació de l'ideal del cavaller desinteressat i cristià. En la ment d'els qui li varen conéixer, la grandea dels seus guanys intelectuals mai eclipsarà la bellea i la dignitat de la seua vida.

- H. A. Bumstead, 1903[15]

Vore també

[editar | editar còdic]

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Wheeler (1998). Josiah Willard Gibbs, The History of a Great Mind (en anglés), Woodbridge, CT: Ox Bow Press. ISBN 978-1-881-98711-6.
  2. ↑ «Josiah Willard Gibbs» (en anglés). The MacTutor History of Mathematics archive. University of St Andrews, Scotland. School of Mathematics and Statistics (1997).
  3. ↑ Gibbs, Josiah W.. On the form of the teeth of wheels in spur gearing.
  4. ↑ Carta de Gibbs a Victor Schlegel, citada per (1947) The Early Work of Willard Gibbs in Applied Mechanics (en anglés), New York: Henry Schuman, pp. 107–109. ISBN 1-881987-17-5..
  5. ↑ Wheeler, 1998, pp. 113-116.
  6. ↑ J. Willard Gibbs (1929). Vector analysis, a text-book for the use of students of mathematics and physics (en anglés), Yale University Press, pp. 480..
  7. ↑ Wheeler, 1998, pp. 107-108,110.
  8. ↑ Michael J. Crowe (1967). Courier Corporation (ed.). A History of Vector Analysis: The Evolution of the Idea of a Vectorial System. ISBN 978-0-486-67910-5.
  9. ↑ (2006) «Reciprocal Space in Crystallography», International Tables for Crystallography.
  10. ↑ Crowther, James Gerald (1969, 1937). «Josiah Willard Gibbs, 1839–1903», Famous American Men of Science, Freeport, NY: Books for Libraries, pp. 277–278. ISBN 9780836900408.
  11. ↑ “Practical results of the theoretical development of chemistry” (1925). Journal of the Franklin Institute 199 (4): 437–456. doi:10.1016/S0016-0032(25)90344-4.
  12. ↑ van der Waals, J. D. (1910). «Nobel Lecture: The Equation of State for Gasos and Liquids». Nobel Prize in Physics. Nobel Foundation.
  13. ↑ Planck, Max (1915). «Second Lecture: Thermodynamic States of Equilibrium in Dilute Solutions», Eight Lectures on Theoretical Physics, New York: Columbia University Press, p. 21. ISBN 978-1-4655-2188-0.
  14. ↑ 14,0 14,1 14,2 14,3 Seeger 1974, pp. 15–16
  15. ↑ 15,0 15,1 Bumstead, Henry A. "Josiah Willard Gibbs [Reprinted with some additions from the American Journal of Science, ser. 4, vol. xvi., September, 1903.]". Universitätsbibliothek Heidelberg. Archived from the original on April 27, 2014. Retrieved September 30, 2015.
  16. ↑ (1910) Obituary Record of Graduates of Yale University, 1901–1910, New Haven: Tuttle, Morehouse & Taylor, p. 238.
  17. ↑ 17,0 17,1 Wheeler, 1998, p. 16
  18. ↑ Samuelson, Paul A. (1990). «Gibbs in Economics», Proceedings of the Gibbs Symposium, p. 255.
  19. ↑ Rukeyser 1988, pp. 254, 345, 430
  20. ↑ Wheeler 1998, p. 95. See also the Collected Works, vol. II
  21. ↑ Wilson 1931
  22. ↑ Erro en la cita: L'element <ref> no és vàlit; puix no n'hi ha una referència en text nomenada Wheeler-portrait
  23. ↑ Wheeler, 1998, p. 144
  24. ↑ Rukeyser 1988, p. 191
  25. ↑ Rukeyser 1988, p. 224

Enllaços externs

[editar | editar còdic]

Commons

Josiah Willard Gibbs en Viquidites.


Referències

[editar | editar còdic]
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Josiah_Willard_Gibbs&oldid=720525»