La teoría del vórtice del átomo fue un intento de William Thomson (más tarde Lord Kelvin) en el siglo XIX de explicar por qué los átomos descubiertos recientemente por los químicos presentaban sólo relativamente pocas variedades, pero en cantidades muy grandes de cada tipo. Basado en la idea de vórtices estables y anudados en el éter o éter , aportó un importante legado matemático.
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 sustentarse en el éter luminífero , un fluido hipotético que en ese momento se pensaba que impregnaba todo el espacio. En la teoría del vórtice del átomo, un átomo químico es modelado por dicho vórtice en el éter.
Se pueden hacer nudos en el núcleo de dicho 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 "desanudado" circular 0 1 , representaba hidrógeno . Aún quedaban muchos elementos por descubrir, 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 los 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 de 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, aproximadamente 25 científicos escribieron alrededor de 60 artículos científicos al respecto.
En el siglo XVII, Descartes desarrolló una teoría del movimiento de vórtice para explicar cosas 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 entrar 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 consistía en interminables vórtices circulares a todas escalas. Sin embargo, su Tratado sobre la luz quedó inacabado. [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 ocurría en el modelo cartesiano. Helmholtz también demostró que los vórtices ejercen fuerzas entre sí, y esas fuerzas toman una forma análoga a las fuerzas magnéticas entre cables eléctricos.
Mientras tanto, el químico John Dalton había desarrollado su teoría atómica de la materia. Sólo quedaba unir las dos vertientes del descubrimiento.
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 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 distintos 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]
Peter Guthrie Tait, colega de Thomson, se sintió atraído por la teoría del átomo de vórtice y emprendió un estudio pionero de los nudos, produciendo una clasificación sistemática de aquellos que tenían hasta 10 cruces, con la esperanza de sistematizar así los distintos elementos.
JJ Thomson aceptó el desafío en su tesis de maestría de 1883, un Tratado sobre el movimiento de 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 el Premio Nobel ), abandonó su hipótesis del "átomo nebular" basada en la teoría atómica del vórtice, en favor de su modelo del pudín de ciruelas .
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 visión de Kelvin continúa inspirando nuevas matemáticas y ha llevado a la persistencia del tema en la historia de la ciencia . [6] [7] [8]
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