KIRCHHOFF. Gustav Robert

(1824-1887)

Físico alemán. Nació el 12 de marzo de 1824 en Königsberg (actualmente Kaliningrado, Rusia. Hijo de Friedrich Kirchhoff, abogado de derecho en Königsberg que tenía un alto sentido del deber hacia el Estado prusiano, y de Johanna Henriettte Wittke.

La familia era parte de la floreciente comunidad intelectual de Königsberg, y Gustav, el hijo más capaz de los Kirchhoff, fue criado con la creencia de que el servicio a Prusia era el único camino abierto para él. En ese tiempo los profesores universitarios eran también funcionarios públicos, así que los padres de Gustav creyeron que ser un profesor universitario representaba la posición adecuada donde alguien con altas habilidades académicas podía servir a Prusia.

Sus principales contribuciones científicas estuvieron en el campo de los circuitos eléctricos, la teoría de placas, la óptica, la espectroscopia y la emisión de radiación de cuerpo negro.

Inventó el espectroscopio y junto con Bunsen, descubrió el rubidio y el cesio por métodos espectrales. Identificó la raya D del espectro solar como la producida por sodio vaporizado. Descubrió las leyes generales que rigen el comportamiento de un circuito eléctrico. Se dedicó al estudio de la Termodinámica y realizó investigaciones sobre la conducción del calor. Estudió los espectros del Sol, de las estrellas y de las nebulosas, confeccionando un atlas del espacio y demostró la relación existente entre la emisión y la absorción de la luz por los cuerpos incandescentes.

Kirchhoff propuso el nombre de radiación de cuerpo negro en 1862. Es responsable de dos conjuntos de leyes fundamentales, en la teoría clásica de circuitos eléctricos y en la emisión térmica. Aunque ambas se denominan Leyes de Kirchhoff, probablemente esta denominación es más común en el caso de las Leyes de Kirchhoff de la ingeniería. Dadas las habilidades académicas de Gustav en la escuela, su futura carrera continuó de forma natural. Fue educado en Königsber, donde ingresó en la Universidad Albertus que había sido fundada en 1544 por Albert, el primer duque de Prusia. Franz Neumann y Jacobi habían instaurado conjuntamente un seminario de físico-matemáticas para introducir a sus alumnos a los métodos de investigación. Kirchhoff asistió a dicho seminario de 1843 a 1846. Sin embargo, 1843 fue el año en que Jacobi llegó a estar indispuesto, y fue Neumann quien influenció en él de forma muy positiva. Los intereses de Neumann estaban en un principio enfocados en físico matemáticas, pero en el tiempo en que Kirchoff empezó a estudiar en Königsberg, Neumann volvió sus intereses hacia la inducción eléctrica. De hecho Neumann publicó el primero de sus dos estudios especializados en inducción en 1845, mientras Kirchhoff estudiaba con él. Kirchhoff fue instruido en matemáticas en la Universidad de Königsberg por Friedrich Jules Richelot. Fue mientras estaba estudiando con Neumann cuando realiza su primera contribución sobresaliente en investigación relacionada con las corrientes eléctricas.

En 1847, se graduó en la Universidad de Königsberg y se trasladó a Berlín en un momento en el que la situación estaba llena de tensiones, principalmente debido a la pobreza de condiciones en la Confederación Alemana. El desempleo y las malas cosechas, entre otras cosas provocaron disturbios, y Luis Felipe I de Francia fue destronado por una sublevación en París en febrero de 1848, causando grandes revoluciones en varios estados alemanes y conflictos en Berlín. Los sentimientos socialistas y [[Republicanismo republicanos]] ponían en peligro la monarquía, pero Kirchhoff gozaba de una posición privilegiada y no fue muy afectado por los acontecimientos a su alrededor, de modo que siguió adelante con su carrera. Enseñó en Berlín como en un puesto sin paga de 1848 a 1850, y fue mientras trabajaba ahí que corrigió lo que hasta ese momento se creía respecto a las corrientes eléctricas y electrostáticas. Dejó Berlín y se trasladó a Breslau al ser nombrado profesor extraordinario en este lugar. En ese mismo año, resolvió varios problemas concernientes a la deformación de placas elásticas. Una teoría temprana había sido desarrollada por Sophie Germain y Siméon Denis Poisson, pero fue Claude-Louis Navier quien dio la ecuación diferencial correcta unos años después. De cualquier manera los problemas restantes fueron resueltos por Kirchhoff usando Cálculo diferencial.

También en Breslau conoció a Robert Bunsen, quien pasó ahí un año académico de 1851 a 1852 y se hicieron muy amigos. En 1854, Bunsen trabajó en Heidelberg y motivó a Kirchhoff para que se mudase allí, cosa que finalmente hizo al aceptar el nombramiento de profesor de física, y colaborar de ahí en adelante con Bunsen de forma fructífera. Participó en el círculo reunido alrededor de Helmholtz, y que generó bastante excitación en Heidelberg.

En 1857 se casó con Clara Richelot, hija de su profesor de matemáticas de Königsberg. Este matrimonio fue bendecido con tres hijos y dos hijas, que crio solo al morir su esposa Clara en 1869, labor que se le complicó por una discapacidad que le obligó a pasar gran parte de su vida con muletas o en silla de ruedas. En 1872 se casó con Luise Brömmel, originaria de Goslar, en Heidelberg, lugar en el que permaneció a pesar de recibir ofertas de otras universidades. El trabajo fundamental de Kirchhoff en la radiación del cuerpo negro fue fundamental para el desarrollo de la teoría cuántica. Joseph von Fraunhofer había observado las líneas brillantes en el espectro producido por las llamas y notó que aparecían en frecuencias similares a las líneas oscuras en el espectro del Sol. Para hacer un mayor progreso, se requería de las formas puras de estas sustancias, pues al contener impurezas se producía una imagen confusa de las líneas. Kirchhoff fue capaz de hacer este importante avance, produciendo las formas puras de las sustancias estudiadas, y en el 1859 pudo darse cuenta de que cada elemento tenía características únicas en el espectro. Presentó su ley de la radiación enunciando lo descubierto, diciendo que para un átomo o molécula dada, la emisión y absorción de frecuencias son las mismas.

Kirchhoff y Bunsen estudiaron el espectro del Sol en 1861, identificando los elementos químicos de la atmósfera solar, y descubriendo dos nuevos elementos en el transcurso de sus investigaciones, el Cesio y el Rubidio.

Kirchhoff es mejor conocido por ser el primero en explicar las líneas oscuras del espectro del sol como resultado de la absorción de longitudes de onda particulares conforme la luz pasa a través de los gases presentes en la atmósfera solar, revolucionando con ello la astronomía.

Miembro de la Real Sociedad de Edinburgo, 1868 Miembro de la Royal Society, 1875

Característica lunar, Cráter Kirchhoff

Las dos leyes de la electricidad de Kirchhoff son consecuencia de los principios de conservación de la carga y de la energía.

Primera Ley de Kirchhoff, también Kirchhoff llamada ley de los nudos (o nodos): La suma de corrientes que entran a un nudo es igual a la suma de las que salen (Todas las corrientes entrantes y salientes en un nudo suman 0). Para un metal, en el que los portadores de carga son los electrones, la anterior afirmación equivale a decir que los electrones que entran a un nudo en un instante dado son numéricamente iguales a los que salen. Los nudos no acumulan carga (electrones).

Segunda Ley de Kirchhoff, también llamada ley de las mallas: La suma de caídas de tensión en un tramo que está entre dos nudos es igual a la suma de caídas de tensión de cualquier otro tramo que se establezca entre dichos nudos.

A medida que su salud empeoraba, le resultaba más difícil practicar la experimentación, y por ello en 1875, cuando le fue ofrecida la cátedra de físico matemáticas en Berlín, la aceptó puesto que le permitía continuar haciendo contribuciones a la enseñanza y la investigación teórica sin que afectara su precaria salud. Su tratado mejor conocido, publicado posteriormente a que dejó la cátedra en Berlín, es su obra maestra de cuatro volúmenes ''Vorlesungen über mathematische Physik'' (1876-1894).

Murió el 17 de octubre de 1887 en Berlín.

Un nuevo mineral recibió el nombre de kirchoffita, en su honor.

Autor: José Luis Zamora Rubio