Nacimiento |
18 de mayo de 1850 Camden Town ( Inglaterra ) |
---|---|
Muerte |
3 de febrero de 1925 Torquay ( Inglaterra ) |
Casa | Inglaterra |
Nacionalidad | inglés |
Áreas | Ingeniería eléctrica , Física y Matemáticas |
Reconocido por |
Función Heaviside Cálculo operativo |
Premios | Medalla Faraday (1922) |
Oliver Heaviside (18 de mayo de 1850 - 3 de febrero de 1925) es un físico británico autodidacta . Reformuló y simplificó las ecuaciones de Maxwell en su forma actual utilizada en el cálculo vectorial . También se sabe que postuló la ecuación de los telegrafistas y desarrolló un método para resolver ecuaciones diferenciales equivalente al uso de la transformación de Laplace . Finalmente, le debemos el uso de números complejos para el estudio de circuitos eléctricos .
Heaviside nació en 55 Kings Street en Camden Town Londres. Un niño diminuto y pelirrojo, sufría de escarlatina y su audición se vio afectada. Una herencia modesta le permitió a su familia mudarse a una mejor parte de Camden cuando tenía trece años, y fue educado en Camden House Grammar School. Buen estudiante, se graduó quinto de quinientos estudiantes en 1865. Pero como sus padres no pudieron continuar su educación después de los 16 años, dejó la escuela permanentemente y continuó estudiando por su cuenta durante un año.
Su tío, Sir Charles Wheatstone (1802 ?? - 1875), un reconocido experto en telégrafos y electromagnetismo, había co-inventado en la década de 1830 el primer telégrafo comercializable. Charles Wheatstone estudió cuidadosamente la educación de su sobrino; lo envió a Newcastle-upon-Tyne para trabajar en una de sus compañías de telégrafos, bajo la dirección del hermano de Charles, Arthur.
Dos años más tarde, Heaviside comenzó a trabajar como operador de telégrafo para la compañía danesa Great Northern Telegraph Company, que en ese momento estaba estableciendo un vínculo entre Newcastle y Dinamarca. Luego se convirtió en electricista y continuó estudiando por su cuenta, por lo que a los 22 años publicó un artículo en la Philosophical Magazine sobre el uso óptimo de un puente de Wheatstone . Este artículo provocó reacciones entusiastas de Sir William Thomson, así como de James Clerk Maxwell , este último no pudo resolver el problema por sí solo. Luego publicó un artículo sobre comunicaciones dúplex a través del telégrafo y, irónicamente, el ingeniero jefe de la Oficina General de Correos , RS Culley, había rechazado la posibilidad de establecer tales comunicaciones. A pesar de esto, su candidatura a la Sociedad de Ingenieros Telegráficos fue rechazada en 1873 con el pretexto de que "no aceptaban operadores de telégrafos". Molesto por esta negativa, terminó siendo admitido con el apoyo de Thomson y el presidente de la empresa.
También fue en 1873 cuando descubrió el más nuevo y pronto famoso Tratado sobre electricidad y magnetismo (en) de Maxwell . Él lo dirá más tarde:
"Recuerdo mi descubrimiento de este magnífico tratado de Maxwell, cuando todavía era un hombre joven ... Me di cuenta de lo inmenso que era, incluso más grande si no el más grande de todos, y las estupendas posibilidades que ofrecía ... Estaba decidido a dominar su contenido y ponerse a trabajar. Realmente era un ignorante. No estaba familiarizado con el análisis matemático (solo había aprendido álgebra y trigonometría en la escuela, que en gran parte había olvidado) y tuve que organizar mi trabajo yo mismo. Se necesitaron varios años para comprender el contenido tanto como fuera posible. Luego dejé a Maxwell a un lado para seguir mi propio camino. Entonces progresé más rápido ... Debe entenderse que predico el Evangelio de acuerdo con mi propia interpretación de Maxwell. "
Continuando con su investigación en casa, participó en el desarrollo de la teoría de las líneas de transmisión (y la ecuación de los operadores de telégrafos). Sus trabajos han sido de gran ayuda en la implementación práctica de los telégrafos; De hecho, ha demostrado que distribuyendo la inductancia de manera uniforme a lo largo del telégrafo, y dándole un valor suficientemente alto, se pueden disminuir las pérdidas y eliminar el fenómeno de dispersión , es decir, el hecho de que las diferentes frecuencias que componen una señal no se propaga a la misma velocidad
Entre 1882 y 1902, colabora regularmente en la revista The Electrician (en) -salvo tres años que quiso mejorar la calidad de sus publicaciones; se le paga hasta £ 40 por año. Era una pequeña suma para vivir, pero tenía mucha libertad para elegir sus temas de investigación. Entre 1883 y 1887 publicó a razón de dos a tres artículos por mes, lo que constituiría la columna vertebral de su teoría electromagnética.
En 1880, estudió el efecto piel en las líneas telegráficas y presentó una patente para el cable coaxial ese mismo año. En 1884 reformuló las ecuaciones de Maxwell en su forma actual (ya habían sido reformuladas mediante cuaterniones ), lo que permitió reducir doce de ellas a cuatro, y con solo dos incógnitas.
Los años 1880 a 1887 se dedican al desarrollo de cálculo operacional que permite reducir las ecuaciones diferenciales de ecuaciones polinómicas . Su método generó polémica por su falta de rigor, y respondió con una célebre palabra "La matemática es una ciencia experimental, las definiciones no se plantean desde el principio, sino de forma paulatina. Se les imponen. - incluso, en cuanto el tema de estudio es suficientemente maduro ". También defendió su punto de vista con la siguiente analogía: “¿Debo dejar mi cena solo porque no entiendo completamente cómo funciona la digestión?”.
En 1887, Heaviside trabajó con su hermano Arthur en un artículo titulado "El sistema puente de telefonía". Este documento está bloqueado por el supervisor de Arthur, William Henry Preece de la Oficina General de Correos . El artículo propone agregar inductancia a través de bobinas de inducción a teléfonos y telégrafos, especialmente cables telegráficos transatlánticos para corregir la distorsión que afectaba las señales. Preece se había opuesto al uso de inductores en este contexto, y parecería que buscaba preservar su reputación obstruyendo las publicaciones de Heaviside. Este último también está convencido de que Preece está detrás de la destitución del editor de "The Electrician" que resultó en el rechazo de todos sus artículos hasta 1891. Los dos hombres se habían odiado durante mucho tiempo; Preece Heaviside, considerado incompetente en matemáticas, una acusación apoyada por Paul J. Nahin (en) , "Preece era un funcionario poderoso y muy ambicioso, pero un tonto notable". Atacó las publicaciones de Heaviside para no tener que admitir sus propios errores.
La importancia de las publicaciones realizadas en "El electricista" no se entendió durante muchos años, y los tesoros que contenían eran de dominio público. En 1897, AT&T pidió a George A. Campbell y Michael I. Pupin que estudiaran el trabajo de Heaviside en un intento de encontrarle fallas o ampliar su alcance. Estos esfuerzos dieron lugar a una serie de patentes, en particular relativas a la fabricación de las bobinas de inductancia inventadas por Heaviside. El respeto de AT&T por Heaviside llevó a la empresa a ofrecerle dinero a cambio de "derechos" sobre sus inventos, pero él rechazó la suma ofrecida si no iba acompañada del reconocimiento de paternidad total sobre estos inventos. Heaviside, sin embargo, vivía en la pobreza, lo que hizo que este rechazo de la oferta fuera aún más sorprendente.
Sin embargo, este contratiempo empuja a Heaviside a interesarse por otro tema, el de la radiación electromagnética, en dos publicaciones de 1888 y 1889. Allí calcula las deformaciones de los campos eléctricos y magnéticos en las proximidades de una carga en movimiento, y qué ocurre. cuando entra en un medio más denso. Encontramos en germen una predicción del efecto Cherenkov y elementos que inspiraron a su amigo George FitzGerald a la idea de la contracción de las longitudes .
En 1889, Heaviside estableció por primera vez la expresión de la fuerza magnética aplicada a una carga en movimiento, es decir, el componente magnético de la fuerza de Lorentz .
En las décadas de 1880 y 1890, se interesó por el concepto de masa électromagétique (en) . Lo considera como una masa material clásica que produciría los mismos efectos. En el caso de velocidades bajas, Wilhelm Wien pudo confirmar su teoría.
En 1891, las contribuciones de Heaviside a la descripción matemática de los fenómenos electromagnéticos fueron reconocidas por la Royal Society, que le dio la bienvenida como "Fellow". Al año siguiente, la Royal Society dedicó unas cincuenta páginas en sus Philosophical Transactions a sus métodos computacionales vectoriales aplicados a la teoría electromagnética. En 1905 recibió un doctorado honorario de la Universidad de Göttingen .
En 1896, FitzGerald y John Perry obtuvieron a través de la lista civil una anualidad de 120 libras esterlinas anuales para Heaviside, que entonces vivía en Devon. Lo persuaden para que lo acepte, sabiendo que ya había rechazado otras ofertas de la Royal Society.
En 1902 , predijo la existencia de capas conductoras de ondas de radio que les permiten seguir la curvatura de la Tierra. Estas capas, ubicadas en la ionosfera, se denominan capas Kennelly-Heaviside , y llevan el nombre de Arthur Kennelly , un físico estadounidense que tenía la misma intuición que él. Finalmente fueron detectados en 1925 por Edward Appleton . También desarrolló la función de Heaviside (también llamado paso o paso), comúnmente utilizado en el estudio de sistemas automáticos y estudió la propagación de corrientes eléctricas en conductores (teoría de líneas de transmisión y ecuaciones de operadores telegráficos ).
Años más tarde su comportamiento se volvió muy excéntrico. Según su socio BA Behrend, se convirtió en un ermitaño con tal aversión a la gente que entregó los manuscritos de sus tesis sobre la electricidad a una tienda de abarrotes, donde sus editores venían a recogerlos. A pesar de su actividad ciclista durante sus primeros años, su salud comenzó a deteriorarse gravemente cuando alcanzó los sesenta. Comenzó a firmar sus cartas agregando el acrónimo "WORM" después de su nombre, que en inglés se puede traducir como "gusano". También se informó que Heaviside lucía esmalte de uñas rosa y tenía bloques de granito como muebles.
En 1922 se convirtió en el primer receptor de la Medalla Faraday, creada ese año y premiada por notables invenciones científicas en el campo de la ingeniería industrial.
Heaviside muere en 3 de febrero de 1925en Torquay, en el condado británico de Devon, y está enterrado en el cementerio de Paignton con su padre, Thomas Heaviside (1813–1896) y su madre, Rachel Elizabeth Heaviside. Su lápida fue restaurada gracias a un donante anónimo en el transcurso de 2005 . En realidad, solo se reconocerá póstumamente.
Heaviside defendió el unitarismo teológico, sin ser él mismo un creyente. Incluso se informó que se burlaba de las personas que dirigían su fe a un ser superior.
Heaviside ha hecho mucho para promover el uso del análisis de vectores en electromagnetismo. La formulación original de Maxwell incluía 20 ecuaciones y 20 variables, y el uso de la rotación y la divergencia ha reducido 12 de ellas a las cuatro ecuaciones en uso hasta hoy (ver Ecuaciones de Maxwell ). La versión de Heaviside de las ecuaciones de Maxwell es en realidad ligeramente diferente de la original, y resulta ser más adecuada para aplicaciones de mecánica cuántica. También mencionó la existencia potencial de ondas gravitacionales basándose en una analogía entre el inverso del cuadrado de la distancia en las leyes de la electrostática y la gravitación. Para resolver problemas de signos relacionados con el uso de cuaterniones, participó en el desarrollo de cuaterniones hiperbólicos .
Heaviside también inventó la función "paso" que lleva su nombre para calcular la corriente que fluye a través de un circuito eléctrico tan pronto como se enchufa. De manera similar, es el primero en haber manipulado la función delta de Dirac para modelar un impulso [30]. Inventó el cálculo operacional para resolver ecuaciones diferenciales lineales ; estas técnicas están relacionadas con el uso de la Transformación de Laplace y su inversa, que fue rigurosamente estudiada por Bromwich utilizando integrales de contorno. Heaviside estaba familiarizado con el método de Laplace, pero consideraba que el suyo era más sencillo.
Heaviside desarrolló la teoría de las líneas de transmisión ( ecuación de los operadores de telégrafos ) que hizo posible aumentar diez veces la velocidad de las transmisiones transatlánticas (de un carácter transmitido cada diez minutos a un carácter por minuto). Asimismo, estableció que se mejoraron las transmisiones telefónicas colocando un inductor en serie con el cable. También redescubrió el vector de Poynting .
Heaviside planteó la hipótesis de que las capas superiores de la atmósfera contienen una capa correspondiente a la ionosfera . Predijo la existencia de lo que más tarde se llamaría la "capa Kennelly-Heaviside". En 1947, Edward Victor Appleton recibió el Premio Nobel de Física por demostrar su existencia.
Le debemos a Heaviside el uso de los siguientes términos:
Las publicaciones, correspondencia, cuadernos y diversos documentos relacionados con la labor de Heaviside en telecomunicaciones se conservan en los archivos del Instituto de Ingeniería y Tecnología.
Aparte de su vida de ermitaño, las numerosas publicaciones de Heaviside así como la acción de sus influyentes amigos le trajeron muchos reconocimientos que no parecía necesariamente apreciar, entre los que se encuentran:
Hunt, BJ (2012). "Oliver Heaviside: una rareza de primer nivel". La física hoy. 65 (11): 48–54. Código bibliográfico: 2012PhT .... 65k..48H. doi: 10.1063 / PT.3.1788.
Savoy Hill House 7-10, Savoy Hill, Londres WC2R 0BU Correo electrónico: [email protected]