La teoría del vórtice del átomo fue un intento del siglo XIX de William Thomson (más tarde Lord Kelvin) de explicar por qué los átomos descubiertos recientemente por los químicos se presentaban en solo un pequeño número de variedades, pero en un gran número. Basado en la idea de vórtices anudados y estables en el éter o el éter , finalmente fracasó, pero contribuyó con un importante legado matemático.
Descripción
La teoría del vórtice del átomo se basó en la observación de que se puede crear un vórtice estable en un fluido convirtiéndolo en un anillo sin extremos. Tales vórtices podrían sostenerse en el éter luminífero , un fluido que se cree que invade todo el espacio. En la teoría del vórtice del átomo, un átomo químico es modelado por tal vórtice en el éter.
Se pueden atar nudos en el núcleo de tal vórtice, lo que lleva a la hipótesis de que cada elemento químico corresponde a un tipo diferente de nudo. Se pensaba que el vórtice toroidal simple , representado por el "desanudo" circular 0 1 , representaba hidrógeno . Muchos elementos aún no se habían descubierto, por lo que se pensó que el siguiente nudo, el nudo trébol 3 1 , representaba carbono .
Sin embargo, a medida que se descubrieron más elementos y se estableció la periodicidad de sus características en la tabla periódica de los elementos , quedó claro que esto no podía explicarse mediante ninguna clasificación racional de nudos. Esto, junto con el descubrimiento de partículas subatómicas como el electrón , llevó al abandono de la teoría.
Historia
Entre 1870 y 1890, la teoría del átomo del vórtice, que planteaba la hipótesis de que un átomo era un vórtice en el éter , fue popular entre los físicos y matemáticos británicos. William Thomson , que se hizo más conocido como Lord Kelvin, conjeturó por primera vez que los átomos podrían ser vórtices en el éter que impregna el espacio. Posteriormente, alrededor de 60 artículos científicos fueron escritos sobre él por aproximadamente 25 científicos.
Orígenes
En el siglo XVII Descartes desarrolló una teoría del movimiento de vórtice para explicar cosas tales como por qué la luz irradiaba en todas direcciones y los planetas se movían en órbitas circulares. Creía que no había vacío y que cualquier objeto que se moviera tenía que estar entrando en un espacio dejado por otro objeto en movimiento. Se dio cuenta de que una cadena circular de tales objetos, todos reemplazándose entre sí, permitiría tal movimiento. Así, todo movimiento consistió en vórtices circulares sin fin a todas las escalas. Sin embargo, su Tratado de la luz quedó inconcluso. [1]
Hermann Helmholtz se dio cuenta a mediados del siglo XIX de que el núcleo de un vórtice, análogo al ojo de un huracán, es un filamento en forma de línea que puede enredarse con otros filamentos en un bucle anudado que no se puede deshacer. No es necesario que el núcleo circule, como lo hizo en el modelo cartesiano. Helmholtz también mostró que los vórtices ejercen fuerzas entre sí, y esas fuerzas toman una forma análoga a las fuerzas magnéticas entre cables eléctricos.
Durante el período intermedio, el químico John Dalton había desarrollado su teoría atómica de la materia. Solo quedaba unir los dos hilos del descubrimiento.
William Thomson (Lord Kelvin)
William Thomson , que más tarde se convertiría en Lord Kelvin, se preocupó por la naturaleza de los elementos químicos de Dalton , cuyos átomos aparecían sólo en unas pocas formas pero en grandes cantidades. Se inspiró en los hallazgos de Helmholz, razonando que el éter , una sustancia que luego se hipotetizó para impregnar todo el espacio, debería ser capaz de soportar tales vórtices estables. Según los teoremas de Helmholtz, estos vórtices corresponderían a diferentes tipos de nudos . Thomson sugirió que cada tipo de nudo podría representar un átomo de un elemento químico diferente. Además, especuló que múltiples nudos podrían agregarse en moléculas de estabilidad algo menor.
Publicó su artículo "On Vortex Atoms" en las Actas de la Royal Society of Edinburgh en 1867. [2]
Peter Tait
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/1/12/Knot_table.svg/220px-Knot_table.svg.png)
El colega de Thomson, Peter Guthrie Tait, se sintió atraído por la teoría del átomo de vórtice y emprendió un estudio pionero de los nudos, produciendo una clasificación sistemática de aquellos con hasta 10 cruces, con la esperanza de sistematizar así los diversos elementos.
JJ Thomson
JJ Thomson aceptó el desafío en su tesis de maestría de 1883, un Tratado sobre el movimiento de los anillos de vórtice . [3] [4] En él, Thomson desarrolló un tratamiento matemático de los movimientos de los átomos de William Thomson y Peter Tait. [5]
Cuando Thomson descubrió más tarde el electrón (por el que recibió un premio Nobel ), abandonó su hipótesis del "átomo nebular" basada en la teoría atómica del vórtice, a favor del modelo del pudín de ciruela .
Legado
El trabajo de Tait fundó especialmente la rama de la topología llamada teoría del nudo , con JJ Thompson proporcionando algunos avances matemáticos tempranos.
La visión de Kelvin continúa inspirando nuevas matemáticas y ha llevado a la persistencia del tema en la historia de la ciencia . [6] [7]
Ver también
- Bucle de gravedad cuántica
- Vórtice cuántico , una circulación de flujo cuantificado
- Skyrmion magnético , una cuasipartícula magnética similar a un vórtice
- Modelo de anillo toroidal de partículas elementales
Referencias
Citas
- ↑ Kragh (2002)
- ^ Wm. Thomson (1867) Sobre los átomos de vórtice , Actas de la Royal Society of Edinburgh 6: 94-105
- ^ JJ Thomson. 1883. Tratado sobre el movimiento de los anillos de vórtice: ensayo al que se adjudicó el Premio Adams en 1882, en la Universidad de Cambridge . Londres: Macmillan and Co., págs. 146. Reimpresión reciente: ISBN 0-543-95696-2 .
- ^ "JJ Thomson - biográfico" . El Premio Nobel de Física 1906 . La Fundación Nobel . Consultado el 11 de febrero de 2015 .
- ^ Kim, Dong-Won (2002). Liderazgo y creatividad: una historia del Laboratorio Cavendish, 1871-1919 . Dordrecht: Kluwer Acad. Publ. ISBN 978-1402004759. Consultado el 11 de febrero de 2015 .
- ^ Silliman, Robert H. (1963) William Thomson: Anillos de humo y atomismo del siglo XIX , Isis 54 (4): 461–474. Enlace JSTOR
- ^ Helge Kragh (211) Mayores especulaciones, grandes teorías y revoluciones fallidas en física y cosmología , Oxford University Press
Bibliografía
- Kragh, Helge (2002). "El átomo de vórtice: una teoría victoriana de todo" . Centauro . 44 (1-2): 32-114. doi : 10.1034 / j.1600-0498.2002.440102.x . ISSN 0008-8994 . Consultado el 9 de marzo de 2019 .