La teoría de los vórtices atómicos 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 relativamente pocas variedades pero en cantidades muy grandes de cada tipo. Basada en la idea de vórtices estables y anudados en el éter o éter , aportó un importante legado matemático.
La teoría de los vórtices del átomo se basaba en la observación de que se puede crear un vórtice estable en un fluido al convertirlo en un anillo sin extremos. Dichos vórtices podrían mantenerse en el éter luminífero , un fluido hipotético que en aquel momento se creía que impregnaba todo el espacio. En la teoría de los vórtices del átomo, un átomo químico se modela mediante un vórtice de este tipo en el éter.
En el centro de un vórtice de este tipo se pueden formar nudos, lo que lleva a la hipótesis de que cada elemento químico corresponde a un tipo diferente de nudo. Se pensaba que el simple vórtice toroidal , representado por el "nudo" circular 0 1 , representaba el hidrógeno . Todavía faltaban muchos elementos por descubrir, por lo que se pensaba que el siguiente nudo, el nudo de trébol 3 1 , representaba el carbono .
Sin embargo, a medida que se fueron descubriendo más elementos y se estableció la periodicidad de sus características en la tabla periódica de los elementos, se hizo evidente que esto no podía explicarse mediante ninguna clasificación racional de nudos. Esto, unido al descubrimiento de partículas subatómicas como el electrón , hizo que se abandonara la teoría.
Entre 1870 y 1890, la teoría del átomo en 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 , más conocido como Lord Kelvin, fue el primero en conjeturar que los átomos podrían ser vórtices en el éter que impregna el espacio. Posteriormente, unos 25 científicos escribieron alrededor de 60 artículos científicos sobre esta teoría.
En el siglo XVII, Descartes desarrolló una teoría del movimiento de vórtices para explicar, por ejemplo, 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 entrar en un hueco dejado por otro objeto en movimiento. Se dio cuenta de que una cadena circular de tales objetos, todos ellos reemplazándose entre sí, permitiría ese movimiento. Por lo tanto, todo movimiento consistía en vórtices circulares infinitos en todas las escalas. Sin embargo, su Tratado sobre la luz quedó inacabado. [1]
A mediados del siglo XIX, Hermann Helmholtz se dio cuenta de que el núcleo de un vórtice, análogo al ojo de un huracán, es un filamento lineal que puede enredarse con otros filamentos formando un bucle anudado que no se puede deshacer. No es necesario que el núcleo circule, como ocurría en el modelo cartesiano. Helmholtz también demostró que los vórtices ejercen fuerzas entre sí y que esas fuerzas adoptan una forma análoga a las fuerzas magnéticas entre cables eléctricos.
Durante el intervalo, el químico John Dalton había desarrollado su teoría atómica de la materia. Solo faltaba unir las dos vertientes del descubrimiento.
William Thomson , que más tarde se convertiría en Lord Kelvin, se interesó por la naturaleza de los elementos químicos de Dalton , cuyos átomos aparecían solo en unas pocas formas pero en grandes cantidades. Se inspiró en los hallazgos de Helmholtz y razonó que el éter , una sustancia que entonces se suponía que impregnaba 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 "Sobre los átomos de vórtice" en las Actas de la Royal Society de Edimburgo en 1867. [2]
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 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 más tarde Thomson descubrió el electrón (por el que recibió el Premio Nobel ), abandonó su hipótesis del "átomo nebuloso" basada en la teoría atómica del vórtice, en favor de su modelo de pudín de pasas .
El trabajo de Tait fundó especialmente la rama de la topología llamada teoría de nudos , y JJ Thomson proporcionó algunos de los primeros avances matemáticos.
La intuición de Kelvin sigue inspirando nuevas matemáticas y ha llevado a la persistencia del tema en la historia de la ciencia . [6] [7] [8]
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