J. Willard Gibbs
Josiah Willard Gibbs
Informacion personal
Nombre de nacimiento	Josiah Willard Gibbs
Nacimiento	11 de febrero de 1839 New Haven, Connecticut
Fallecimiento	28 de abril de 1903 New Haven, Connecticut
Sepultura	Grove Street Cemetery
Residencia	Estados Unidos
Nacionalidad	estadounidense
Familia
Padre	Josiah Willard Gibbs, Sr.
Educacion
Educado en	Universidad de Yale
Supervisor doctoral	Hubert Anson Newton
Informacion profesional
Area	Fisico y quimico
Conocido por	Padre de la fisicoquimica Inventor del termino 'entalpia' Energia libre de Gibbs Entropia (termodinamica estadistica) Calculo vectorial Ecuacion Gibbs-Helmholtz Ecuacion Gibbs-Duhem Algoritmo de Gibbs Distribucion 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 Fenomeno de Gibbs
Empleador	Universidad de Yale
Estudiantes doctorales	Edwin Bidwell Wilson Irving Fisher Henry Andrews Bumstead
Obras notables	energia de Gibbs
Partido politico	Partido Republicano
Miembro de	Royal Society Academia de Ciencias de Gotinga Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias Academia Prusiana de las Ciencias Academia de Ciencias de Baviera Real Academia de Artes y Ciencias de los Paises Bajos Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos
Distinciones	Premio Rumford (1880) Medalla Copley (1901)
Firma
Notas
Es hijo del teologo Josiah Willard Gibbs, Sr.
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Josiah Willard Gibbs ( New Haven , Connecticut , Estados Unidos , 11 de febrero de 1839-id., 28 de abril de 1903) fue un fisico estadounidense que contribuyo de forma destacada a la fundacion teorica de la termodinamica .

Datos biograficos [ editar ]

Gibbs es el cuarto de cinco hijos y el unico hijo de Josiah Willard Gibbs, linguista y teologo, 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 encontro un interprete para los esclavos africanos que se apoderaron del barco La Amistad .

Gibbs era descendiente 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 convirtio en la Universidad de Princeton en 1896). Su primer nombre Josiah deriva de su antepasado Josiah Willard, secretario de la provincia de la Bahia de Massachusetts en el siglo  XVIII .

Permanece soltero toda su vida, alojado en la casa de su infancia con su hermana Julia y su cunado Addison Van Name, bibliotecario de la Universidad de Yale. Murio en New Haven a la edad de 64 anos de una obstruccion intestinal aguda.

Estudio en la Universidad de Yale , donde recibio el primer doctorado en ingenieria 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 metodos geometricos para investigar la optimizacion del diseno de los engranajes. ^{[ 1 ]} ​ ^{[ 2 ]} ​ ^{[ 3 ]} ​

En 1866 fue a vivir a Europa, donde permanecio tres anos: Paris , Berlin y Heidelberg . En 1871 fue nombrado profesor de fisica matematica en la Universidad de Yale. Enfoco su trabajo al estudio de la Termodinamica ; y profundizo asimismo la teoria del calculo 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 fisica ; en la actualidad es en ambos campos considerado un pionero.

Principales contribuciones cientificas [ editar ]

Termodinamica [ editar ]

Gibbs publico su primer articulo cientifico en 1873 sobre la representacion geometrica de las funciones del estado termodinamico. El articulo aparecio en Transactions of the Connecticut Academy , una revista poco conocida, pero tambien envio reimpresiones a sus corresponsales cientificos en Europa. Recibio una respuesta muy favorable del fisico britanico James Clerk Maxwell , quien hizo tres copias de un molde de yeso de una superficie que es la representacion visual del formalismo matematico de Gibbs. Envia una copia como regalo a Gibbs; Esta copia todavia esta en exhibicion en el departamento de fisica de Yale.

Entre 1875 y 1878, Gibbs escribio una serie de articulos que aplicaron sus metodos graficos de analisis termodinamico a sistemas quimicos de etapas multiples. Estos articulos se publican luego como una monografia bajo el titulo "Balance de sustancias heterogeneas" y forman la base de la termodinamica quimica. Define para las reacciones quimicas dos funciones muy utiles, a saber, la entalpia que representa el calor de una reaccion a presion constante, y la entalpia libre que determina si una reaccion puede proceder espontaneamente a temperatura y presion constante. La ultima cantidad ahora se llama energia de Gibbs en su honor (o como anglicismo de energia libre de Gibbs).

En sus articulos sobre equilibrios heterogeneos, introduce las nociones de potencial quimico (al mismo tiempo que Pierre Duhem) asi como la regla de las fases . En resumen, aplica los conceptos de termodinamica a la interpretacion de fenomenos fisicoquimicos, y logra explicar e interpretar un conjunto de hechos previamente aislados entre si.

Gibbs creo el termino mecanica estadistica , asi como muchos conceptos esenciales para la descripcion estadistica de los sistemas fisicos, como los conjuntos estadisticos conocidos como el conjunto canonico, el conjunto microcanonico y el conjunto grancanonico. Su marco teorico esta tan bien construido que sobrevive casi intacto tras el descubrimiento (despues de su muerte) de que las particulas microscopicas obedecen las leyes de la mecanica cuantica, en lugar de la mecanica newtoniana que seguian Gibbs y sus contemporaneos. Propone y resuelve la paradoja de Gibbs sobre la entropia asociada con el proceso de mezcla de gases, una paradoja que a menudo se considera que anticipa la indiscernibilidad de particulas identicas requeridas por la mecanica cuantica. En su libro de texto Principios basicos en mecanica estadistica (1902), esta interesado en los aspectos microscopicos de la termodinamica.

Fisica matematica [ editar ]

De 1880 a 1884 y en paralelo con Oliver Heaviside , desarrollo el analisis vectorial a partir de la teoria de los cuaterniones de Hamilton. Para facilitar el uso de esta herramienta en fisica, separa la parte real y la parte vectorial del producto de dos cuaterniones puros. Esto lo lleva a introducir la nocion de tensor diadico, asi como las anotaciones del producto escalar y el producto vectorial de dos vectores que todavia se usan, al menos en ingles (producto interno / externo). Asi es como descubre la similitud de su investigacion con la del aleman Herman Grassmann y su "algebra multilineal": ^{[ 4 ]} ​ Gibbs se compromete a dar a conocer mejor el trabajo de Grassmann, que considera anterior y mas general que los cuaterniones de Hamilton, familiares para los cientificos britanicos de la epoca. Trato de convencer a los herederos de Grassmann para que publicaran la tesis inedita sobre las mareas (Theorie der Ebbe und Flut) que Grassmann habia defendido en 1840 en la Universidad Humboldt de Berlin, y que habia presentado por primera vez. la nocion de lo que Giusseppe Peano llamara "espacio vectorial" ^{[ 5 ]} ​. ^{[ 1 ]} ​

Gibbs tenia sus notas de curso impresas sobre analisis 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", ^{[ 6 ]} ​ publicado en 1901. Este libro ayuda a adoptar la notacion basada en el operador "del" o "nabla" , de utilizado general hoy dia ^{[ 7 ]} ​: ^{[ 1 ]} ​ ejercera una profunda influencia en el austriaco Gustav Jaumann. Como Gibbs habia propuesto, los cuaterniones de Hamilton seran abandonados por la mayoria de los fisicos, pero muy gradualmente.

Gibbs tambien aplica sus metodos vectoriales para determinar las orbitas de los planetas y cometas ^{[ 8 ]} ​ ^: 160 . Introdujo la nocion de "triada", la magnitud dual de los vectores, una nocion de gran importancia para la cristalografia. ^{[ 9 ]} ​ En otro dominio matematico redescubre el fenomeno de Gibbs en la teoria de la serie de Fourier (que sin el conocerlo, fue descubierto treinta anos antes por el matematico ingles Henry Wilbraham (en)).

Optica fisica [ editar ]

Gibbs hizo una importante contribucion a la teoria clasica del electromagnetismo. Aplica las ecuaciones de Maxwell a la teoria de procesos opticos como la birrefringencia , la dispersion y la actividad optica. Demuestra que estos procesos pueden explicarse usando ecuaciones sin hacer suposiciones sobre la naturaleza microscopica de la materia. Ademas, no requiere ninguna hipotesis sobre el supuesto medio de propagacion de las ondas electromagneticas (denominado eter luminifero en el siglo  XIX , antes de que Albert Einstein demostrara su inexistencia). Gibbs senala que la ausencia de una onda longitudinal en electromagnetismo, una condicion necesaria para explicar las propiedades observadas de la luz, esta garantizada por las ecuaciones de Maxwell, dada su invariancia de gauge (en el lenguaje de la fisica actual).

Reconocimiento [ editar ]

En quimica fisica, es conocido principalmente por su trabajo en termodinamica, trabajo que le valio el Premio Rumford en 1880, y en fisica estadistica donde su contribucion fue decisiva y le valio 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 ≪Companion≫ de la Royal Society en 1897.

Es uno de los primeros cientificos estadounidenses en disfrutar de reconocimiento internacional, y Albert Einstein habla de el como ≪el mayor espiritu en la historia de America≫.

Eponimia [ editar ]

• El crater lunar Gibbs lleva este nombre en su memoria.

Influencia [ editar ]

La influencia mas inmediata y obvia de Gibbs fue en la quimica fisica y la mecanica estadistica, dos disciplinas que ayudo en gran medida a fundar. Durante la vida de Gibbs, su regla de fase fue validada experimentalmente por el quimico holandes H. W. Bakhuis Roozeboom, que demostro como aplicarla en diversas situaciones, asegurando asi su uso generalizado. ^{[ 10 ]} ​ En la quimica industrial, la termodinamica de Gibbs encontro muchas aplicaciones a principios del siglo  XX , desde la electroquimica hasta el desarrollo del proceso Haber para la sintesis de amoniaco. ^{[ 11 ]} ​

Cuando el fisico holandes Johannes Diderik van der Waals recibio el Premio Nobel en 1910 "por su trabajo sobre la ecuacion de estado de gases y liquidos", reconocio la gran influencia del trabajo de Gibbs en esa materia. ^{[ 12 ]} ​ Max Planck recibio el Premio Nobel en 1918 por su trabajo sobre mecanica cuantica , en particular por su articulo de 1900 sobre la ley de Planck para la radiacion cuantificada del cuerpo negro. Ese trabajo se basaba en gran medida en la termodinamica de Kirchhoff, Boltzmann y Gibbs. Planck declaro que el nombre de Gibbs "no solo en America, sino en todo el mundo, figurara siempre entre los fisicos teoricos mas renombrados de todos los tiempos" ^{[ 13 ]} ​

Vida personal y caracter [ editar ]

Gibbs nunca se caso, viviendo toda su vida en la casa de su infancia con su hermana Julia y su marido Addison Van Name, que era el bibliotecario de Yale. A excepcion de sus habituales vacaciones de verano en los Adirondacks (en Keene Valley, Nueva York) y mas tarde en las Montanas Blancas (en Intervale, Nuevo Hampshire), ^{[ 15 ]} ​ su estancia en Europa en 1866-69 fue casi el unico tiempo que Gibbs paso fuera de New Haven. ^{[ 16 ]} ​ Se unio a la Iglesia Universitaria de Yale (una iglesia congregacional) al final de su primer ano ^{[ 15 ]} ​ ^{[ 17 ]} ​ y siguio siendo un asistente regular durante el resto de su vida. ^{[ 18 ]} ​ Generalmente, Gibbs votaba al candidato republicano en las elecciones presidenciales, pero, al igual que otros "Mugwumps", su preocupacion por la creciente corrupcion asociada a la politica maquinista le llevo a apoyar a Grover Cleveland , un democrata conservador, en las elecciones de 1884. ^{[ 19 ]} ​ Poco mas se sabe de sus opiniones religiosas o politicas, que en su mayor parte mantuvo en secreto. ^{[ 18 ]} ​

Gibbs no produjo una correspondencia personal sustancial y muchas de sus cartas se perdieron o destruyeron posteriormente. ^{[ 20 ]} ​ Mas alla de los escritos tecnicos relativos a su investigacion, solo publico otras dos obras: una breve necrologica de Rudolf Clausius, uno de los fundadores de la teoria matematica de la termodinamica, y una memoria biografica mas larga de su mentor en Yale, H. A. Newton. ^{[ 21 ]} ​ En opinion de Edward Bidwell Wilson:

   Gibbs no era un publicista del renombre personal ni un propagandista de la ciencia; era un erudito, vastago de una antigua familia de eruditos, que vivia antes de los dias en que la investigacion se habia convertido en investigacion ... Gibbs no era un bicho raro, no tenia maneras llamativas, era un caballero amable y digno.

- E. B. Wilson, 1931 ^{[ 22 ]} ​

Segun Lynde Wheeler, que habia sido alumno de Gibbs en Yale, en sus ultimos anos Gibbs

   siempre vestia con pulcritud, normalmente llevaba un sombrero de fieltro por la calle, y nunca mostro ninguno de los manierismos fisicos o excentricidades que a veces se consideran inseparables del genio .... Sus modales eran cordiales sin ser efusivos y transmitian claramente la sencillez y sinceridad innatas de su naturaleza.

- Lynde Wheeler, 1951 ^{[ 14 ]} ​

Fue un cuidadoso inversor y gestor financiero, y a su muerte en 1903 su patrimonio estaba valorado en 100.000 dolares ^{[ 15 ]} ​ (unos 3,02 millones de dolares actuales). Durante muchos anos fue administrador, secretario y tesorero de su alma mater , la Hopkins School. ^{[ 23 ]} ​ El presidente estadounidense Chester A. Arthur le nombro uno de los comisionados de la Conferencia Nacional de Electricistas, que se reunio en Filadelfia en septiembre de 1884, y Gibbs presidio una de sus sesiones. ^{[ 15 ]} ​ Gibbs era un entusiasta y habil jinete, ^{[ 24 ]} ​ se le veia habitualmente en New Haven conduciendo el carruaje de su hermana. ^{[ 25 ]} ​ En una necrologica publicada en el American Journal of Science , el antiguo alumno de Gibbs, Henry A. Bumstead, se refirio al caracter personal de Gibbs:

   De modales modestos, genial y amable en su trato con sus semejantes, nunca mostrando impaciencia o irritacion, desprovisto de ambicion personal del tipo mas bajo o del mas minimo deseo de exaltarse a si mismo, se acerco mucho a la realizacion del ideal del caballero desinteresado y cristiano. En la mente de quienes le conocieron, la grandeza de sus logros intelectuales nunca eclipsara la belleza y la dignidad de su vida.

- H. A. Bumstead, 1903 ^{[ 16 ]} ​

Vease tambien [ editar ]

• Ciencia : Teoria de la informacion , entropia en Teoria de la informacion , cuaternion
• Electricidad : ecuaciones de Maxwell
• Matematicas : fenomeno de Gibbs , muestreo de Gibbs
• Fisicoquimica : estado de agregacion de la materia , regla de las fases de Gibbs , mecanica estadistica , energia de Gibbs , entalpia
• Personas : Gilbert N. Lewis , William Rowan Hamilton , Lars Onsager , Ludwig Boltzmann , William Stanley , Oliver Heaviside
• Otros : Medalla Copley , Universidad de Yale

Referencias [ editar ]

Enlaces externos [ editar ]

• Wikimedia Commons alberga una galeria multimedia sobre Josiah Willard Gibbs .
• Wikiquote alberga frases celebres de o sobre Josiah Willard Gibbs .