Franz Ernst Neumann

Franz Ernst Neumann (11 de septiembre de 1798 – 23 de mayo de 1895) fue un mineralogista y físico alemán.

Neumann nació en Joachimsthal, margraviato de Brandeburgo, cerca de Berlín. En 1815 interrumpió sus estudios en Berlín para servir como voluntario en los Cien Días contra Napoleón, y fue herido en la batalla de Ligny. Posteriormente, ingresó en la Universidad de Berlín como estudiante de teología, pero pronto se dedicó a temas científicos. Sus primeros trabajos se centraron principalmente en la cristalografía, y la reputación que le granjearon lo llevó a ser nombrado profesor particular en la Universidad de Königsberg, donde en 1828 se convirtió en profesor extraordinario y en 1829 en profesor ordinario de mineralogía y física. Su estudio de 1831 sobre los calores específicos de los compuestos incluía lo que ahora se conoce como la Ley de Neumann: el calor molecular de un compuesto es igual a la suma de los calores atómicos de sus constituyentes.

Dedicándose a la óptica, escribió unas memorias que le valieron un lugar destacado entre los primeros investigadores de una verdadera teoría dinámica de la luz. En 1832, con la ayuda de una hipótesis particular sobre la constitución del éter, llegó, mediante un riguroso cálculo dinámico, a resultados que coincidían con los obtenidos por Augustin Louis Cauchy y logró deducir leyes de doble refracción muy parecidas a las de Augustin-Jean Fresnel. Al estudiar la doble refracción, con su deducción de las constantes elásticas (de las que dependen las propiedades ópticas), Neumann empleó la hipótesis de que la simetría del comportamiento elástico de un cristal era igual a la de su forma. En otras palabras, supuso que las magnitudes de los componentes de una propiedad física en posiciones simétricas son equivalentes. Esta hipótesis redujo sustancialmente el número de constantes independientes y simplificó en gran medida las ecuaciones elásticas. Sin embargo, pasaron cuatro décadas antes de que Neumann elaborara su aplicación de la simetría en un curso sobre elasticidad en 1873. Este principio fue formalizado más tarde por su alumno Woldemar Voigt (1850-1918) en 1885: «la simetría del fenómeno físico es al menos tan alta como la simetría cristalográfica», que se convirtió en un postulado fundamental de la física de los cristales conocido como el principio de Neumann. En 1900, Voigt atribuyó este principio al artículo de Neumann de 1832, aunque, como mucho, todo lo que estaba presente en ese trabajo era una suposición implícita de que la simetría del fenómeno era igual a la del cristal. Bernhard Minnigerode (1837-1896), otro alumno de Neumann, expresó por primera vez esta relación en forma escrita en 1887 en la revista Neues Jahrb. Mineral Geol. Paleontol. (Vol. 5, pág. 145).

Más tarde, Neumann abordó el problema de dar una expresión matemática a las condiciones que se dan en una superficie que separa dos medios cristalinos y elaboró a partir de la teoría las leyes de la doble refracción en cuerpos cristalinos sometidos a tensiones. También realizó importantes contribuciones a la teoría matemática de la electrodinámica y, en artículos publicados en 1845 y 1847, estableció matemáticamente las leyes de la inducción de corrientes eléctricas. Su última publicación, que apareció en 1878, fue sobre armónicos esféricos (Beiträge zur Theorie der Kugelfunctionen).

En 1834, Neumann fundó, junto con el matemático Carl Gustav Jacobi, el Mathematisch-physikalisches Seminar, que funcionaba en dos secciones, una de matemáticas y otra de física matemática. No todos los estudiantes cursaban ambas secciones. En su sección sobre física matemática, Neumann enseñaba métodos matemáticos, así como las técnicas de una física experimental exacta basada en el tipo de medición de precisión perfeccionada por su colega astrónomo Friedrich Wilhelm Bessel. El objetivo de sus ejercicios de seminario era perfeccionar la capacidad de practicar una física experimental exacta mediante el control de errores experimentales tanto constantes como aleatorios. Sólo unos pocos estudiantes produjeron investigaciones originales en el seminario; una notable excepción fue Gustav Robert Kirchhoff, que formuló las Leyes de Kirchhoff basándose en su investigación de seminario. Este seminario fue el modelo para muchos otros del mismo tipo establecidos después de 1834, incluido el propio Kirchhoff en la Universidad de Heidelberg.

Neumann se retiró de su cátedra en 1876 y murió en Königsberg (hoy Kaliningrado, Rusia) en 1895 a la edad de 96 años.

En 1858 su hijo Carl Gottfried Neumann fue nombrado profesor particular y en 1863 catedrático extraordinario de matemáticas en Halle; su hijo menor Franz Ernst Christian Neumann fue nombrado profesor de medicina en Königsberg.

Obras

• Beiträge zur Krystallonomie (Mittler, Berlin, 1823)
• Beiträge zur Theorie der Kugelfunctionen (B. G. Teubner, Leipzig, 1878)
• Vorlesungen über die Theorie des Magnetismus (en alemán). Leipzig: Benedictus Gotthelf Teubner. 1881.
• Einleitung in die theoretische Physik (en alemán). Leipzig: Benedictus Gotthelf Teubner. 1883.
• Vorlesungen über die Theorie der Elasticität der festen Körper und des Lichtäthers (en alemán). Leipzig: Benedictus Gotthelf Teubner. 1885.
• Vorlesungen über theoretische Optik (en alemán). Leipzig: Benedictus Gotthelf Teubner. 1885.
• Franz Neumanns Gesammelte werke (2 vols.) (B. C. Teubner, Leipzig, 1906-1928)