Las ecuaciones de Maxwell – La ecuación de onda electromagnética
En el primer anexo a la miniserie sobre las ecuaciones de Maxwell hablamos acerca de la fuerza de Lorentz, la contrapartida en cierto sentido a las ecuaciones del buen James: el efecto de los campos sobre la materia en vez de al revés. Esa quinta ley enlaza las ecuaciones de Maxwell con la materia que vemos y espero que, tras leer sobre ella, valores aún más las cuatro de Maxwell. Sin embargo, como recordarás de las cuatro ecuaciones, incluso en ausencia de cargas eléctricas era posible que aparecieran los campos eléctrico y magnético a consecuencia uno del otro –si no lo recuerdas no te preocupes porque lo recordaré en un momento con más detalle–.
Maxwell podría haber considerado este hecho como una simple curiosidad de los campos eléctrico y magnético, pero reflexionando sobre ello se dio cuenta de dos cosas: por un lado, que ambos campos estaban entrelazados de un modo que los convertía en un auténtico campo electromagnético; por otro, de que las ecuaciones que regían su comportamiento y que el propio Maxwell había obtenido predecían que la interacción entre ambos campos generaría ondas en el espacio. Manipulando sus ecuaciones, el escocés obtuvo el tesoro de la entrada de hoy: la ecuación de onda electromagnética.
James Clerk Maxwell (1831-1879) (dominio público).
A diferencia del primer anexo, el de hoy tiene un único héroe: el propio James Clerk, que obtuvo uno de las predicciones teóricas más sorprendentes realizadas hasta entonces utilizando simplemente un papel, un lápiz y su cerebro. Mi objetivo hoy, por lo tanto, es intentar explicar cómo es posible predecir la existencia de ondas electromagnéticas a partir de las cuatro ecuaciones de Maxwell, y luego hablar sobre algunas de las consecuencias de este hecho. ¿Conseguiré hacerlo sin extenderme más de la cuenta? No, seguramente no.




