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Biografía de J. Willard Gibbs | Científicos famosos.

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Vivió 1839 – 1903.
Willard Gibbs era un físico matemático quién hizo contribuciones enormes a la ciencia: fundó la mecánica estadística moderna, fundó la termodinámica química e inventó el análisis vectorial.

Educación y vida temprana

Gibbs fue llevado encendido 11 de febrero de 1839 en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, la ciudad natal de la Universidad de Yale.
Familia de Willard Gibbs era próspero e intelectual. Nombre de su madre era Mary Anna Van Cleve. Ella provenía de una familia eminente y era un ornitólogo aficionado. Nombre de su padre también fue Gibbs. Para evitar confusiones, Gibbs Jr. siempre fue conocido como Willard. Su padre, un experto en idiomas y lingüística, fue profesor de literatura sagrada en la escuela de divinidad de la Universidad de Yale.
Willard Gibbs fue privado educada en escuela de la gramática Hopkins hasta que se matriculó en la Universidad de Yale, apenas 15 años de edad. Obtuvo su título cuatro años más tarde, en 1858, junto con los premios de la Universidad en matemáticas y latín.
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Willard Gibbs, un estudiante en Universidad de Yale.
Inmediatamente comenzó a trabajar para un pH.d. Ingeniería en Yale, que fue condecorado en 1863, a la edad de 24. Esta fue la primera vez concesión de un Doctorado Ingeniería de cualquier estudiante en una universidad estadounidense.
Su altamente matemática tesis tenían el título: "sobre las formas de los dientes de las ruedas de engranaje de estímulo."
Socialmente, Gibbs fue tranquila y libresca, un estudiante algo reservado. Académicamente, fue brillante.
Mientras que Gibbs era un estudiante, tres importantes eventos tuvieron lugar:
  • En 1855, murió su madre.
  • En 1861, su padre murió, dejando a Gibbs y a sus dos hermanas una herencia substancial, lo que los hace financieramente independiente.
  • De 1861 – 65 rabió la Guerra Civil Americana. Gibbs no fue reclutado: su salud era frágil y sufría de problemas respiratorios. También, fue velado su vista para la lectura, causada por el astigmatismo. Finalmente tuvo que moler las lentes a solucionar este problema.
Carrera académica Gibbs
Tutoría en Yale
La Universidad de Yale había nombrado a Gibbs como tutor en 1863. Se esperaba que los tutores se hacen disponible para enseñar cualquiera de los cursos de Yale. Gibbs enseñó latín durante dos años, seguido por un año enseñando física, mientras continuaba privada ampliar y afinar su conocimiento de la ingeniería y las ciencias físicas. Durante este tiempo él patentó un freno del coche de ferrocarril mejor.
Tres años en Francia y Alemania
En 1866 Gibbs y sus hermanas, Ana y Julia, Embárcate en un viaje de tres años a Europa.
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Willard Gibbs asistió a conferencias en Heidelberg por Robert Bunsen, el gran químico. También asistió a conferencias impartidas por los grandes físicos Gustav Kirchhoff y Hermann von Helmholtz.
Gibbs pasó un curso académico en cada una de la Sorbona en París y las universidades de Berlín y de Heidelberg en Alemania. Su firme propósito era seguir ampliando y refinando su conocimiento científico.
Como su padre, él parece haber tenido un regalo considerable para los idiomas, para trabajar en francés y alemán lo no hizo problemas.
Francia, Alemania y el Reino Unido ponen en el corazón del mundo científico. Gibbs tomó un enfoque único de pasar tres años estudiando en los países de habla no inglesa, que le dieron un punto de vista científico distintivo en comparación con otros científicos americanos de la época.
Durante el viaje a Europa, salud de Gibbs era otra vez una preocupación – se sospecha de tuberculosis, y él y sus hermanas se mudaron a la Riviera francesa, con la esperanza del caliente, seco clima mediterráneo le ayudaría. Afortunadamente, después de algunos meses en la Riviera, fue declarado libre de tuberculosis.
Cátedra en Yale
A su regreso a New Haven, Gibbs enseñó a francés durante un tiempo en Yale y trabajado privado en algunas de sus ideas de ingeniería.
En 1871 fue nombrado primer profesor de Yale de la física matemática. El papel fue sin pagar. Gibbs era feliz con esta situación – era un hombre de necesidades modestas, y su herencia le proporcionó más dinero. Además, Gibbs estaba feliz de que el papel requería poco trabajo de enseñanza, que le permite más tiempo de investigación y pensamiento.
A medida que crecía su reputación científica, otras universidades cabeza-cazaban le. Gibbs eligió quedarse en Yale, porque estaba feliz en el entorno familiar de su ciudad natal y, también, otros científicos de Yale le dijeron cuánto valoraban su presencia en la Universidad. Permaneció en Yale para el conjunto de su carrera y la Universidad comenzada pagando un sueldo para contrarrestar ofrece que recibió de otras instituciones.
Más importantes contribuciones Gibbs a la ciencia
Gibbs era un hombre de intelecto inmenso; recepción de la obra trae a la mente la experiencia de Isaac Newton cuando él primero publicó sus leyes de movimiento y la gravitación. Uno de sus estudiantes se dice que han bromeado sobre Newton:
"Allí va a un hombre que ha escrito un libro que ni él ni nadie entiende".
Se dejaba a los demás para explicar y difundir ideas complejas de Newton y las matemáticas.
Del mismo modo, cuando Gibbs publicó su investigación, a menudo fue poco comprendido. Una de las pocas personas que entender y apreciar su significación fue James Clerk Maxwell.
De hecho cuando Maxwell murió en una edad joven, la palabra en Yale – con ecos de la vieja broma sobre Newton – fue:
"Sólo un hombre vivido que podía entender los papeles de Gibbs. Fue Maxwell, y ahora está muerto.
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"Un buen uso a la que cualquiera podría poner una formación superior en matemáticas puras es estudiar los problemas de nosotros por naturaleza."
Willard Gibbs
Físico matemático
Termodinámica
La termodinámica estudia la relación entre temperatura, entropía y energía. Sus leyes sustentan las características físicas de todo el universo, incluyendo la vida. Sus ideas son bastante complejas; facilitar aspectos de la termodinámica no se introducen generalmente hasta el nivel universitario en química y física o tal vez el final de química de secundaria.
En 1873, dos años en su cátedra, el Gibbs de 34 años de edad comenzó a trabajar editorial que revolucionó nuestra comprensión de la termodinámica. Él comenzó notando que las dos primeras leyes de la termodinámica podrían combinar en una única ecuación de estado – la Ecuación de estado de Gibbs – ahora una ecuación básica de la termodinámica:
d U = TdS-PdV
En dos trabajos innovadores mostró cómo expresar las cantidades termodinámicas en gráficos que había construido llevó a enteramente nuevas conclusiones sobre el comportamiento de la materia. Estos gráficos fueron en tres dimensiones, con x, y y z ejes.
Gibbs envió copias de su obra a 75 científicos notables en Europa. Una de ellas fue James Clerk Maxwell en la Universidad de Cambridge.

Willard Gibbs y James Clerk Maxwell

Maxwell, una de las principales autoridades en termodinámica, trabajo de Gibbs devoured, dándose cuenta de que resolver un problema conceptual que luchando con en vano durante más de dos años. Además, nueva interpretación de Gibbs de la termodinámica mejoró el entendimiento personal de Maxwell del campo.
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Una copia del modelo de yeso original enviado por Maxwell a Gibbs, sostenido por Yale Peabody Museum of Natural History. El modelo representa el comportamiento de una sustancia de agua trazada ejes de volumen (eje x), entropía (eje y) y energía (eje z). Las líneas oscuras en el modelo son líneas de igual presión y temperatura igual.
Maxwell compartió el trabajo de Gibbs con entusiasmo con otros científicos británicos.
Tres modelos de yeso de 3 dimensiones de una superficie en uno de los gráficos de Gibbs y envía un modelo a Gibbs como símbolo de su aprecio y respeto.
Maxwell y Gibbs se encontraban en la misma longitud de onda mental – entendieron de otro trabajo, que pocas otras personas hicieron en el momento.
Por desgracia, la muerte de Maxwell en 1879 privado el mundo científico de lo que podría se han convertido en una asociación muy fructífera, si es larga distancia, entre dos grandes intelectos.

Remodelación de la ciencia de la termodinámica

En 1878 Gibbs publicó un tercer documento de termodinámica, el más revolucionario de todos ellos. En el equilibrio de sustancias heterogéneas parte II.
En este papel Gibbs fundó la ciencia de la termodinámica química, enteramente formar nuestra comprensión moderna del campo. Este trabajo se encuentra en el corazón de la química física, nos dice que las reacciones químicas son factibles.
Por desgracia, trabajo de Gibbs fue tan altamente matemático que tomó muchos años antes de que su mensaje fue comprendido.
Si Gibbs tenía una falla, fue que usó las matemáticas para hacer casi todo su hablar para él. Sentía poca necesidad de relacionarse con sus ideas y matemáticas ejemplos del mundo real y él no estaba interesado en si personas dijeron que su trabajo era demasiado difícil de entender.
Llevaba exactamente el mismo enfoque noble a sus conferencias como lo hizo con su escritura. Uno de sus mejores estudiantes, Edwin Bidwell Wilson, recordó que dijo Gibbs:
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"En los treinta años de mi Cátedra de física matemática, que he tenido pero una media docena estudiantes adecuadamente prepararon a seguir mis clases".
Willard Gibbs
Físico matemático
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"Lectura Gibbs equilibrio es algo como la lectura de Laplace, que se omite con frecuencia pero la conclusión, con la observación optimista es fácil ver, taquigrafía para cosas 'visto' las siguientes horas — a veces días, de duro trabajo."
Eric Temple Bell
Matemático

La regla de las fases

Gibbs descubrió que en cualquier mezcla de equilibrio de los componentes de C en las fases de P el número de variables F que puede ser controlado de forma independiente es:
F = C – P + 2
Con esta regla, que es una regla general, fundamental de la termodinámica, diagramas de fase se convierten en parte indispensable de las herramientas de la química física.

Termodinámica Gibbs en una estampilla

En 2005, un sello de los Estados Unidos conmemoraron los métodos gráfico termodinámica Gibbs teniendo una imagen de Gibbs y un mapa de contorno bidimensional de una de sus superficies termodinámicas.
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Willard Gibbs 2005 sello
Análisis vectorial-una nueva rama de las matemáticas
James Clerk Maxwell utilizó una forma de las matemáticas llamada cálculo cuaternión en su teoría electromagnética de la luz. Gibbs tomó nueva teoría de Maxwell con entusiasmo, pero pensaba que el cálculo del cuaternión que Maxwell había utilizado parecía algo incómodo. Había una parte del vector y un escalar, pero en opinión de Gibbs era geométricamente insatisfactoria.
Con el fin de enseñar la teoría de Maxwell a sus propios estudiantes, Gibbs desarrolló una nueva rama de las matemáticas llamada análisis/Cálculo vectorial. Lo hizo en 1881-1884, producción de notas de la Conferencia para sus nuevos métodos matemáticos.
Físico británico Oliver Heaviside inventó independientemente el cálculo vectorial entre 1880 y 1887. Ninguno de ellos era consciente del trabajo de otros.
El cálculo vectorial inventado por Gibbs y Heaviside ahora se utiliza extensivamente en física y matemáticas.
La notación que se utiliza hoy para los productos vectoriales y escalares también fue ideada por Gibbs.
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"Un matemático puede decir cualquier cosa que le de la gana, pero un físico debe ser al menos parcialmente sano."
Willard Gibbs
Físico matemático
Mecánica estadística
Mecánica estadística permite fenómenos físicos ser explicado y calculada promediando los comportamientos individuales de un número enorme de átomos/moléculas.
En 1902, Gibbs publicó una nueva obra maestra científica – Principios elementales en mecánica estadística. Había trabajado día y noche sobre el libro en 1900 de finales y principios de 1901.
Lo que hoy conocemos como mecánica estadística habían sido inventado y desarrollado por Daniel Bernoulli, James Clerk Maxwell y Ludwig Boltzmann.
Libro de Gibbs vino como un perno del azul. Necesario referirse un poco a lo que había ido antes; y entonces reveló una formulación completamente nueva de la ciencia.
Gibbs ideó un nuevo marco matemático de la mecánica estadística que tender un puente sobre el boquete entre la física cuántica clásica y (aún sin descubrir), allanando el camino para el mundo cuántico que se despliegan en los años siguientes.
Como sus anteriores obras, mayoría de los científicos encontrar libro de mecánica estadística de Gibbs difícil de entender. Sin embargo, perseverancia finalmente dio sus frutos y es formulación de Gibbs de la mecánica estadística que todavía se utiliza hoy en día – incluso acuñó el término mecánica estadística.
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"Cuando entré en Instituto de Niels Bohr en Copenhague en 1924, lo primero que Bohr exigió fue que yo debo leer el libro de Gibbs, en termodinámica. Y agregó que Gibbs ha sido el único físico que realmente entiende la termodinámica estadística.
Werner Heisenberg
Físico teórico, Premio Nobel de física 1932
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"Gibbs hizo para la mecánica estadística y termodinámica lo que Laplace hizo para la mecánica celeste y Maxwell hizo para la electrodinámica, es decir, hizo su campo una estructura teórica casi terminada.
Robert Millikan
Físico, Premio Nobel de física 1923

Reconocimientos

En 1880 Gibbs ganó el premio Rumford de la Academia Americana de Artes y Ciencias.
En 1901 obtuvo medalla Copely de la sociedad real británica, que era entonces el mayor premio en Ciencias, equivalente al Premio Nobel hoy; y un premio más raro, ya que sólo una medalla Copely concedió cada año. La citación del Premio afirmó que Gibbs era:
"el primero en aplicar la segunda ley de la termodinámica a la discusión exhaustiva de la relación entre energía química, eléctrica y térmica y capacidad para el trabajo externo".

Algunos datos personales y al final

Excepción de tres años en Europa, Gibbs vivió toda su vida en la gran casa familiar su padre construyó en New Haven, Connecticut.
Esta constante vida satisfecho él, porque él era un hombre que disfrutaba la regularidad y el orden. Hay una ironía en esto, dado que Gibbs avanzado significativamente nuestra comprensión de la entropía, que se caracteriza a menudo como desorden.
Asistió la iglesia regularmente e izquierda New Haven solamente durante sus vacaciones de verano, que a él le gustaba pasar en las montañas.
Gibbs fue percibido por quienes lo conocían como amable, simpática y feliz. Él nunca casó. Compartió el hogar con sus hermanas: Ana, que seguía siendo soltera; y Julia, su esposo e hijos.
Gibbs murió a la edad de 64 años el 28 de abril de 1903, apenas un año después publicó su trabajo en termodinámica estadística. Su muerte fue causada por una obstrucción intestinal.
Fue sepultado en el cementerio de Grove Street, New Haven.
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"Nombre de Gibbs se contará no sólo en América sino en todo el mundo como uno de los físicos teóricos más famosos de todos los tiempos."
Max Planck
Físico teórico, Premio Nobel de física 1918
Traducido del website: Famous Scientists con fines educativos
Biografías de personajes históricos y famosos

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