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FísicaBiografía

Jeans, Sir James Hopwood (1877-1946).

James Jeans.

Físico, matemático y astrónomo británico nacido en Ormskirk (en el condado de Lancashire) el 11 de septiembre de 1877 y fallecido en Dorking (en el condado de Surrey) el 16 de septiembre de 1946. Honrado con el título de Sir ("Caballero") en 1928, sobresalió por sus teorías sobre la estructura de las estrellas y la formación y evolución del Sistema Solar.

Era hijo de William Tullock Jeans, un periodista parlamentario de origen escocés, que había escrito dos libros sobre las vidas de los científicos más célebres; y de una mujer muy religiosa, procedente del Norte de Inglaterra, cuyo apellido de soltera (Hopwood) sirvió de segundo nombre al primogénito de la familia, el pequeño Jeans. El matrimonio tuvo, además del futuro científico, dos niñas.

Cuando apenas contaba año y medio, se instaló con su familia en Brighton, ciudad que James Hopwood no llegó a recordar de mayor, pues a los tres años los Jeans volvieron a mudarse de domicilio, ahora para afincarse en Londres. Allí fue donde realmente transcurrió la infancia del astrónomo, por lo que muchos de sus biógrafos sitúan, erróneamente, su nacimiento en la capital británica.

Tras completar su educación básica, en 1890 ingresó en la Merchant Taylor's School de Londres, donde, en un principio, se sintió vivamente atraído por las Humanidades y el estudio de los clásicos. Pero tuvo un brillante profesor de Matemáticas que, al observar la habilidad del joven en las cuestiones aritméticas, le animó a orientar sus estudios por esta parcela del saber.

En efecto, ya desde los siete años el pequeño James Hopwood se había familiarizado con los números, y empezado a manejar logaritmos que descubrió en un libro de su padre. Así, gracias a esta temprana vocación matemática y al interés de aquel maestro que tuvo en la Merchant Taylor's School, en 1896 ganó una beca que le permitió ingresar en el prestigioso Trinity College de la Universidad de Cambridge. Allí fue compañero de otro alumno aventajado que, procedente de una modesta familia, gozaba, al igual que él, de una beca: el futuro gran matemático Godfrey Harold Hardy.

Jeans y Hardy, ambos de la misma edad, se hicieron grandes amigos y colaboraron durante su etapa de estudiantes en muchos proyectos comunes, uno de los cuales fue distinguido con el acreditado Premio Smith's (que recayó en ambos jóvenes en 1901). James Hopwood fue siempre el segundo de su clase en Matemáticas puras, materia que dominó, aunque por detrás del brillantísimo Hardy; sin embargo, superó a su amigo en Física, por lo que en 1901 fue también recompensado con la beca "Isaac Newton" para que pudiera ampliar sus investigaciones de óptica y astronomía en el Trinity College.

Ya entre 1899 y 1900, siendo aún estudiante, había colaborado activamente en algunos proyectos de Física experimental llevados a cabo en el afamado Cavendish Laboratory, el mayor centro de investigación de la Universidad de Cambridge. Además de publicar precozmente estudios sobre Matemáticas aplicadas, Física y Astronomía, estudió en profundidad el calor específico en los gases y los mecanismos de radiación, lo que le valió la obtención de esa ayuda que le abría la posibilidad de seguir desarrollando sus investigaciones en estos campos.

Pero, entre 1902 y 1903, se vio forzado a suspender todos sus trabajos por culpa de una grave afección tuberculosa que le tuvo mucho tiempo recluido en centros de reposo y aislamiento, como el sanatorio de Ringwood (en Lyndhurts) y el hospital de Mundesley. Jeans aprovechó su largo período de convalecencia para escribir The dynamical theory of gases, obra en la que presentó los resultados de los trabajos que había venido realizando hasta entonces. Con este libro, el joven científico de Ormskirk sorprendió a todos por sus avances en el conocimiento de las propiedades físicas de los gases y del calor, así como por su provechosa combinación de saberes matemáticos y físicos, presentados con el estilo claro, ameno y preciso de un gran escritor.

Repuesto de su dolencia, en 1904 inició una fecunda trayectoria docente como profesor de Matemáticas en la Universidad de Cambridge. Al año siguiente, publicó un interesante trabajo en la revista Philosophical Magazine, en el que ofrecía pruebas matemáticas de la imposibilidad de que la Física tradicional resolviera ciertos problemas sobre la radiación del calor y las moléculas de los gases. Eran, las suyas, intuiciones pre-cuánticas que se oponían a las conclusiones de Max Planck acerca de las radiaciones de los cuerpos negros.

En 1905, James Hopwood Jeans dejó la Universidad de Cambridge para ingresar en la plantilla docente de la de Princeton (Nueva Jersey, Estados Unidos de América), en calidad de profesor de Matemáticas aplicadas. Un año después, dio a la imprenta su segundo libro, Theoretical Mechanics (Mecánica teórica, 1906), y al año siguiente fue elegido miembro de la Royal Society londinense.

En el transcurso de aquel mismo año de 1907, Jeans contrajo matrimonio con la escritora americana Charlotte Tiffany Mitchell, que habría de alcanzar cierta celebridad como poetisa. Poco después, antes de abandonar el continente americano, dio a la imprenta un nuevo libro, The mathematical Theory of Electricity and Magnetism (Teoría Matemática de electricidad y magnetismo, 1908); y al año siguiente, acompañado de su esposa, regresó a Inglaterra para ocupar de nuevo un puesto docente en Cambridge, en el que se mantuvo hasta 1912. En dicho año se retiró a Guildford para dedicarse de lleno a la investigación y a la redacción de libros.

Su siguiente trabajo de importancia apareció en 1914, fecha en la que publicó el informe Quantum Theory, destinado a la Physical Society. En él reconocía la validez de la propuesta de Max Planck, que el propio Jeans había rechazado en 1905. Tras el parón impuesto por la I Guerra Mundial (1914-1919), este informe del ya prestigioso científico de Ormskirk, sumado a las recientes aportaciones del danés Niels Bohr acerca de la estructura del átomo, contribuyó a dar el impulso decisivo a la teoría cuántica.

Inmerso en una febril actividad de investigación y difusión, en 1919 Jeans dio a la imprenta otro revelador ensayo, titulado Problems of cosmogony and stellar dynamics (Problemas de cosmogonía y dinámica estelar), obra que había sido galardonada, dos años antes, con el Premio "Adams", otorgado por la Universidad de Cambridge. Durante el período en que redactó este libro, Jeans empezó a padecer una seria dolencia cardíaca que le movió a buscar una residencia y una forma de vida mucho más tranquilas. De ahí que, en 1918, toda la familia Jeans se trasladara a una apartada mansión ubicada en Dorking (Surrey), donde el científico británico instaló un órgano musical construido por él mismo. Gran aficionado a la música, se negó siempre a dar conciertos en público, si bien reunía sobradas cualidades para hacerlo, pues dedicaba más de tres o cuatro horas diarias a tocar dicho instrumento.

Honrado con la Medalla de la Royal Society de Londres en 1919, no resistió durante mucho tiempo esa vida sosegada que le había impuesto su enfermedad. Así, en 1923 volvió a cruzar el Atlántico para abordar nuevos proyectos en el Mount Wilson Observatory de Pasadena (en el estado de California), donde acababa de ser nombrado Investigador Asociado.

Tras recibir el título de Sir en 1928, continuó investigando y publicando obras tan relevantes como Astronomy and cosmogony (Astronomía y cosmogonía, 1928), The universe around us (El universo que nos rodea, 1929), The mysterious universe (El universo misterioso, 1930), The stars in their courses (Las estrellas en su curso, 1931), Through space and time (A través del espacio y el tiempo, 1934), Science and Music (Ciencia y música, 1938), Introduction to the kinetic theory of gases (Introducción a la teoría cinética de los gases, 1940), y Physics and Philosophy (Física y Filosofía, 1943).

Fallecida su primera esposa en 1934, James Hopwood Jeans contrajo segundas nupcias al año siguiente, ya próximo a cumplir los sesenta, con la organista vienesa Suzanne Hock, de reputado fama en todo el mundo como intérprete musical. Para no interferirse el uno al otro en la ejecución de piezas musicales, el propio Jeans diseñó en su residencia una instalación acústica que aislaba el sonido de su instrumento del tañido procedente del órgano en el que ensayaba su esposa.

En 1945, Jeans fue víctima de un grave infarto del que logró restablecerse. Confiado en su recuperación, en 1946 pasó las vacaciones de verano en Montreux (Suiza), y regresó sin molestias aparentes a su casa de Dorking (Surrey). Pero allí, en septiembre de 1946, tras haber pasado una noche escuchando música en compañía de su esposa, sufrió otro ataque al corazón que acabó de forma fulminante con su vida.

Distinguido, a lo largo de su dilatada y fructífera trayectoria docente e investigadora, con numerosos honores, cabe aquí recordar la Medalla de Oro que le concedió la Royal Astronomical Society (1922); su elección como President de dicha institución (cargo que desempeñó entre 1925-27); la Medalla Franklin (que le fue otorgada en 1931); su nombramiento como Presidente de la British Association for the Advancement of Science (1934); la Medalla "Mukerjee" (1937); la Medalla "Calcutta" (1938); la Orden del Mérito (que le fue otorgada en 1939); y su elección como Vicepresidente de la Royal Society (cargo en el que se mantuvo desde 1938 hasta 1940). Además, fue investido Doctor honoris causa por las universidades de Oxford, Manchester, Benarés, Aberdeen, Johns Hopkins, St. Andrews, Dublin y Calcutta.

Aportaciones científicas de Jeans

En sus primeros años como investigador, Jeans estudió en profundidad diversos asuntos de Termodinámica (o rama de la Física que se ocupa del calor). Pero más interesantes fueron sus trabajos posteriores, centrados en la Astronomía.

Interesado por la constitución de las estrellas, las particularidades de las estrellas binarias y múltiples, y las galaxias (entonces intuidas bajo el nombre de "nebulosas espirales"), defendió, como origen del Sistema Solar, la que denominó teoría catastrófica, según la cual los planetas se habrían desgajado del Sol debido al paso de una estrella por las inmediaciones del Astro Rey. Esta propuesta de Jeans, hoy radicalmente desechada, se oponía frontalmente a la hipótesis de Laplace, en virtud de la cual todo el Sistema Solar era producto de la condensación de una nube de gas y polvo (teoría nebular).

Aunque errada, la teoría catastrófica de Jeans comprende aspectos de sumo interés. Conocida también como teoría de las mareas o de la estrella de paso, sugiere que el Sistema Solar se formó debido al roce o a la colisión del Sol con otra estrella que, al pasar muy cerca o chocar de pleno, arrancó materia solar superficial, materia que se fue subdividiendo y contrayendo hasta ir formando los distintos planetas. Esta hipótesis, similar a la elaborada en Estados Unidos por Ray Forest Moulton y Thomas Chamberlain bajo el nombre de teoría colisional, incurría en varios errores graves de planteamiento, como el de no tener en cuenta la distribución del momento angular en el Sistema Solar, o el de olvidar el hecho de que la materia muy caliente desprendida del Sol tendería a expandirse más que a contraerse.

JRF

Autor

  • J. R. Fernández de Cano.