Josiah Willard Gibbs

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J. Willard Gibbs
Josiah Willard Gibbs -from MMS-.jpg
Josiah Willard Gibbs
Información personal
Nombre de nacimiento Josiah Willard Gibbs Ver y modificar los datos en Wikidata
Nacimiento 11 de febrero de 1839
New Haven, Connecticut
Fallecimiento 28 de abril de 1903
New Haven, Connecticut
Lugar de sepultura Grove Street Cemetery Ver y modificar los datos en Wikidata
Residencia Estados Unidos
Nacionalidad estadounidense
Partido político
Educación
Educado en Universidad de Yale
Supervisor doctoral Hubert Anson Newton
Información profesional
Área Físico y químico
Conocido por Padre de la fisicoquímica
Inventor del término 'entalpía'
Energía libre de Gibbs
Entropía (termodinámica estadística)
Cálculo vectorial
Ecuación Gibbs-Helmholtz
Ecuación Gibbs-Duhem
Algoritmo de Gibbs
Distribución de Gibbs
Estado de Gibbs
Phenomenon de Gibbs
Paradoja de Gibbs
Regla de las fases de Gibbs
Efecto Gibbs-Thomson
Isoterma de Gibbs
Efecto Gibbs-Donnan
Lemma de Gibbs
Fenómeno de Gibbs
Empleador Universidad de Yale
Estudiantes doctorales Edwin Bidwell Wilson
Irving Fisher
Henry Andrews Bumstead
Miembro de
Distinciones Premio Rumford (1880)
Medalla Copley (1901)
Firma JWgibbs-signature.jpg
Notas
Es hijo del teólogo Josiah Willard Gibbs, Sr.

Josiah Willard Gibbs (New Haven, Connecticut, Estados Unidos, 11 de febrero de 1839íd., 28 de abril de 1903) fue un físico estadounidense que contribuyó de forma destacada a la fundación teórica de la termodinámica.

Datos biográficos[editar]

Gibbs es el cuarto de cinco hijos y el único hijo de Josiah Willard Gibbs, lingüista y teólogo, profesor de literatura sagrada en el seminario de Yale en New Haven, y su esposa Mary Anna, nacida Van Cleve. Se sabe que el padre de Gibbs encontró un intérprete para los esclavos africanos que se apoderaron del barco La Amistad.

Gibbs era desdcendiente de Samuel Willard, presidente de la Universidad de Harvard de 1701 a 1707. Uno de sus antepasados ​​fue el reverendo Jonathan Dickinson, primer presidente del Colegio de Nueva Jersey (que se convirtió en la Universidad de Princeton en 1896). Su primer nombre Josiah deriva de su antepasado Josiah Willard, secretario de la provincia de la Bahía de Massachusetts en el siglo XVIII.

Permanece soltero toda su vida, alojado en la casa de su infancia con su hermana Julia y su cuñado Addison Van Name, bibliotecario de la Universidad de Yale. Murió en New Haven a la edad de 64 años de una obstrucción intestinal aguda.

Estudió en la Universidad de Yale, donde recibió el primer doctorado en ingeniería otorgado en los Estados Unidos por su tesis titulada "Sobre la forma de los dientes de las ruedas en los engranajes (On the Form of the Teeth of Wheels in Spur Gearing)" en la cual utilizaba métodos geométricos para investigar la optimización del diseño de los engranajes.[1]

En 1886 fue a vivir a Europa, donde permaneció tres años: París, Berlín y Heidelberg. En 1871 fue nombrado profesor de física matemática en la Universidad de Yale. Enfocó su trabajo al estudio de la Termodinámica; y profundizó asimismo la teoría del cálculo vectorial, donde paralelamente a Heaviside opera separando la parte real y la parte vectorial del producto de dos cuaternios puros, con la idea de su empleo en física; en la actualidad es en ambos campos considerado un pionero.

Principales contribuciones científicas[editar]

Termodinámica[editar]

Boceto de Maxwell de las líneas de temperatura y presión constantes, realizado en preparación para su construcción de un modelo sólido basado en la definición de Gibbs de una superficie termodinámica para el agua.

Gibbs publicó su primer artículo científico en 1873 sobre la representación geométrica de las funciones del estado termodinámico. El artículo aparece en Transactions of the Connecticut Academy, una revista poco conocida, pero también envía reimpresiones a sus corresponsales científicos en Europa. Recibió una respuesta muy favorable del físico británico James Clerk Maxwell, quien hizo tres copias de un molde de yeso de una superficie que es la representación visual del formalismo matemático de Gibbs. Envía una copia como regalo a Gibbs; Esta copia todavía está en exhibición en el departamento de física de Yale.

Entre 1875 y 1878, Gibbs escribió una serie de artículos que aplicaron sus métodos gráficos de análisis termodinámico a sistemas químicos de etapas múltiples. Estos artículos se publican luego como una monografía bajo el título "Balance de sustancias heterogéneas" y forman la base de la termodinámica química. Define para las reacciones químicas dos funciones muy útiles, a saber, la entalpía que representa el calor de una reacción a presión constante, y la entalpía libre que determina si una reacción puede proceder espontáneamente a temperatura y presión constante. La última cantidad ahora se llama energía de Gibbs en su honor (o como anglicismo de energía libre de Gibbs).

En sus artículos sobre equilibrios heterogéneos, introduce las nociones de potencial químico (al mismo tiempo que Pierre Duhem) así como la regla de las fases. En resumen, aplica los conceptos de termodinámica a la interpretación de fenómenos fisicoquímicos, y logra explicar e interpretar un conjunto de hechos previamente aislados entre sí.

Gibbs creó el término mecánica estadística, así como muchos conceptos esenciales para la descripción estadística de los sistemas físicos, como los conjuntos estadísticos conocidos como el conjunto canónico, el conjunto microcanónico y el conjunto grancanónico. Su marco teórico está tan bien construido que sobrevive casi intacto tras el descubrimiento (después de su muerte) de que las partículas microscópicas obedecen las leyes de la mecánica cuántica, en lugar de la mecánica newtoniana que seguían Gibbs y sus contemporáneos . Propone y resuelve la paradoja de Gibbs sobre la entropía asociada con el proceso de mezcla de gases, una paradoja que a menudo se considera que anticipa la indiscernibilidad de partículas idénticas requeridas por la mecánica cuántica. En su libro de texto "Principios básicos en mecánica estadística (1902)", está interesado en los aspectos microscópicos de la termodinámica.

Física matemática.[editar]

De 1880 a 1884 y en paralelo con Oliver Heaviside, desarrolló el análisis vectorial a partir de la teoría de los cuaterniones de Hamilton. Para facilitar el uso de esta herramienta en física, separa la parte real y la parte vectorial del producto de dos cuaterniones puros. Esto lo lleva a introducir la noción de tensor diádico, así como las anotaciones del producto escalar y el producto vectorial de dos vectores que todavía se usan, al menos en inglés (producto interno / externo). Así es como descubre la similitud de su investigación con la del alemán Herman Grassmann y su "álgebra multilineal" [2]​: Gibbs se compromete a dar a conocer mejor el trabajo de Grassmann, que considera anterior y más general que los cuaterniones de Hamilton, familiares para los científicos británicos de la época. Trató de convencer a los herederos de Grassmann para que publicaran la tesis inédita sobre las mareas (Theorie der Ebbe und Flut) que Grassmann había defendido en 1840 en la Universidad Humboldt de Berlín, y que había presentado por primera vez. la noción de lo que Giusseppe Peano llamará "espacio vectorial" [3]​.

Gibbs tenía sus notas de curso impresas sobre análisis de vectores en 1881 y 1884; Estas notas son luego publicadas por un estudiante, Edwin Bidwell Wilson, en forma de un libro de texto: "Vector Analysis" [4]​, publicado en 1901. Este libro ayuda a adoptar la notación basada en el operador "del" o "nabla", de utilizado general hoy día [5]​: ejercerá una profunda influencia en el austríaco Gustav Jaumann. Como Gibbs había propuesto, los cuaterniones de Hamilton serán abandonados por la mayoría de los físicos, pero muy gradualmente.

Gibbs también aplica sus métodos vectoriales para determinar las órbitas de los planetas y cometas[6]:160. Introdujo la noción de "tríada", la magnitud dual de los vectores, una noción de gran importancia para la cristalografía [7]​. En otro dominio matemático redescubre el fenómeno de Gibbs en la teoría de la serie de Fourier (que sin él conocerlo, fue descubierto treinta años antes por el matemático inglés Henry Wilbraham (en)).

Óptica física.[editar]

Gibbs hizo una importante contribución a la teoría clásica del electromagnetismo. Aplica las ecuaciones de Maxwell a la teoría de procesos ópticos como la birrefringencia, la dispersión y la actividad óptica. Demuestra que estos procesos pueden explicarse usando ecuaciones sin hacer suposiciones sobre la naturaleza microscópica de la materia. Además, no requiere ninguna hipótesis sobre el supuesto medio de propagación de las ondas electromagnéticas (denominado éter luminífero en el siglo XIX, antes de que Albert Einstein demostrara su inexistencia). Gibbs señala que la ausencia de una onda longitudinal en electromagnetismo, una condición necesaria para explicar las propiedades observadas de la luz, está garantizada por las ecuaciones de Maxwell, dada su invariancia de gauge (en el lenguaje de la física actual). ).

Reconocimiento.[editar]

En química física, es conocido principalmente por su trabajo en termodinámica, trabajo que le valió el Premio Rumford en 1880, y en física estadística donde su contribución fue decisiva y le valió la medalla Copley en 1901. Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1879, miembro honorario de la London Mathematical Society en 1892 y ""Compqanion" de la Royal Society en 1897.

Es uno de los primeros científicos estadounidenses en disfrutar de reconocimiento internacional, y Albert Einstein habla de él como "el mayor espíritu en la historia de América".

Eponimia[editar]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. L. P. Wheeler, Josiah Willard Gibbs, The History of a Great Mind, (Woodbridge, CT: Ox Bow Press, 1998 [1951]). ISBN 1-881987-11-6
  2. Lettre de Gibbs à Victor Schlegel, citée par . ISBN 1-881987-17-5.  Parámetro desconocido |éditeur= ignorado (se sugiere |editorial=) (ayuda); Parámetro desconocido |passage= ignorado (se sugiere |páginas=) (ayuda); Parámetro desconocido |nom1= ignorado (se sugiere |nombre=) (ayuda); Parámetro desconocido |nom3= ignorado (ayuda); Parámetro desconocido |année= ignorado (se sugiere |año=) (ayuda); Parámetro desconocido |lieu= ignorado (se sugiere |ubicación=) (ayuda); Parámetro desconocido |titre= ignorado (se sugiere |título=) (ayuda); Parámetro desconocido |nom2= ignorado (se sugiere |nombre2=) (ayuda); Falta el |título= (ayuda).
  3. Wheeler Plantilla:Opcit, pp. 113–116
  4. . p. 480.  Parámetro desconocido |lire en ligne= ignorado (se sugiere |url=) (ayuda); Parámetro desconocido |éditeur= ignorado (se sugiere |editorial=) (ayuda); Parámetro desconocido |publi= ignorado (ayuda); Parámetro desconocido |année= ignorado (se sugiere |año=) (ayuda); Parámetro desconocido |titre= ignorado (se sugiere |título=) (ayuda); Parámetro desconocido |auteur= ignorado (se sugiere |autor=) (ayuda); Falta el |título= (ayuda).
  5. Wheeler 1998, pp. 107-108 et 110
  6. . ISBN 978-0-486-67910-5.  Parámetro desconocido |éditeur= ignorado (se sugiere |editorial=) (ayuda); Parámetro desconocido |auteur= ignorado (se sugiere |autor=) (ayuda); Parámetro desconocido |titre= ignorado (se sugiere |título=) (ayuda); Parámetro desconocido |année= ignorado (se sugiere |año=) (ayuda); Falta el |título= (ayuda)
  7. . B.  Parámetro desconocido |lire en ligne= ignorado (se sugiere |url=) (ayuda); Parámetro desconocido |prénom1= ignorado (se sugiere |nombre=) (ayuda); Parámetro desconocido |passage= ignorado (se sugiere |páginas=) (ayuda); Parámetro desconocido |année= ignorado (se sugiere |año=) (ayuda); Parámetro desconocido |titre= ignorado (se sugiere |título=) (ayuda); Parámetro desconocido |chap= ignorado (ayuda); Parámetro desconocido |nom1= ignorado (se sugiere |nombre=) (ayuda); Falta el |título= (ayuda)

Enlaces externos[editar]