John Couch Adams

John Couch Adams FRS FRSE FRAS (5 de junio de 1819 – 21 de enero de 1892) fue un matemático y astrónomo británico. Nació en Laneast, cerca de Launceston, Cornualles, y murió en Cambridge.

Su logro más famoso fue predecir la existencia y la posición de Neptuno, usando solo matemáticas. Los cálculos se realizaron para explicar las discrepancias con la órbita de Urano y las leyes de Kepler y Newton. Al mismo tiempo, pero desconocidos entre sí, Urbain Le Verrier hizo los mismos cálculos. Le Verrier enviaría sus coordenadas al astrónomo del Observatorio de Berlín Johann Gottfried Galle, quien confirmó la existencia del planeta el 23 de septiembre de 1846, encontrándolo a 1° de la ubicación prevista por Le Verrier. (Hubo, y hasta cierto punto todavía hay, cierta controversia sobre la distribución del crédito por el descubrimiento; ver Descubrimiento de Neptuno).

Adams fue profesor de Lowndean en la Universidad de Cambridge desde 1859 hasta su muerte. Ganó la Medalla de Oro de la Royal Astronomical Society en 1866. En 1884, asistió a la Conferencia Internacional de Meridianos como delegado de Gran Bretaña.

Un cráter en la Luna lleva su nombre, Walter Sydney Adams y Charles Hitchcock Adams. El anillo conocido más externo de Neptuno y el asteroide 1996 Adams también llevan su nombre. El Premio Adams, presentado por la Universidad de Cambridge, conmemora su predicción de la posición de Neptuno. Su biblioteca personal se encuentra en la Biblioteca de la Universidad de Cambridge.

Primeros años

John Couch Adams

Adams nació en Lidcot, una granja en Laneast, cerca de Launceston, Cornwall, el mayor de siete hijos. Sus padres fueron Thomas Adams (1788–1859), un arrendatario pobre, y su esposa, Tabitha Knill Grylls (1796–1866). La familia eran wesleyanos devotos que disfrutaban de la música y, entre los hermanos de John, Thomas se convirtió en misionero, George en agricultor y William Grylls Adams, profesor de filosofía natural y astronomía en el King's College de Londres. Tabitha era hija de un granjero pero había recibido una educación rudimentaria de John Couch, su tío, cuya pequeña biblioteca había heredado. John estaba intrigado por los libros de astronomía desde una edad temprana.

John asistió a la escuela del pueblo de Laneast, donde aprendió algo de griego y álgebra. De allí se fue, a la edad de doce años, a Devonport, donde el primo de su madre, el reverendo John Couch Grylls, tenía una escuela privada. Allí aprendió los clásicos, pero fue en gran parte autodidacta en matemáticas, estudiando en la Biblioteca de Mecánica de Devonport. Instituto y lectura de Rees's Cyclopædia y Samuel Vince's Fluxions. Observó el cometa Halley en 1835 desde Landulph y al año siguiente comenzó a hacer sus propios cálculos astronómicos, predicciones y observaciones, participando en clases particulares para financiar sus actividades.

En 1836, su madre heredó una pequeña finca en Badharlick y su promesa como matemático indujo a sus padres a enviarlo a la Universidad de Cambridge. En octubre de 1839 ingresó como sizar en St John's College, graduándose de B.A. en 1843 como wrangler senior y primer ganador del premio Smith de su año.

Descubrimiento de Neptuno

En 1821, Alexis Bouvard había publicado tablas astronómicas de la órbita de Urano, haciendo predicciones de posiciones futuras basadas en las leyes de movimiento y gravitación de Newton. Las observaciones posteriores revelaron desviaciones sustanciales de las tablas, lo que llevó a Bouvard a plantear la hipótesis de algún cuerpo perturbador. Adams se enteró de las irregularidades cuando aún era estudiante y se convenció de la "perturbación" teoría. Adams creía, frente a todo lo que se había intentado antes, que podía usar los datos observados en Urano y, utilizando nada más que la ley de gravitación de Newton, deducir la masa, la posición y la órbita del cuerpo perturbador. El 3 de julio de 1841, señaló su intención de trabajar en el problema.

Neptuno

Después de sus exámenes finales en 1843, Adams fue elegido miembro de su universidad y pasó las vacaciones de verano en Cornualles calculando la primera de seis iteraciones. Mientras trabajaba en el problema en Cambridge, fue tutor de estudiantes universitarios, envió dinero a casa para educar a sus hermanos e incluso enseñó a leer a su fabricante de camas.

Aparentemente, Adams comunicó su trabajo a James Challis, director del Observatorio de Cambridge, a mediados de septiembre de 1845, pero existe cierta controversia sobre cómo. El 21 de octubre de 1845, Adams, al regresar de unas vacaciones en Cornualles sin cita previa, visitó dos veces al astrónomo real George Biddell Airy en Greenwich. Al no poder encontrarlo en casa, se dice que Adams dejó un manuscrito de su solución, nuevamente sin los cálculos detallados. Airy respondió con una carta a Adams pidiendo alguna aclaración. Parece que Adams no consideró la pregunta como "trivial", como se alega a menudo, pero no pudo completar una respuesta. Se han discutido varias teorías sobre la falta de respuesta de Adams, como su nerviosismo general, la dilación y la desorganización.

Mientras tanto, Urbain Le Verrier, el 10 de noviembre de 1845, presentó a la Académie des sciences de París una memoria sobre Urano, mostrando que la teoría preexistente no explicaba su movimiento. Al leer las memorias de Le Verrier, Airy quedó impresionado por la coincidencia e inició una carrera desesperada por la prioridad inglesa en el descubrimiento del planeta. La búsqueda se inició por un método laborioso el 29 de julio. Solo después de que se anunció en París el descubrimiento de Neptuno el 23 de septiembre de 1846, se hizo evidente que Neptuno había sido observado el 8 y el 12 de agosto, pero debido a que Challis carecía de un mapa estelar actualizado, no fue reconocido como un planeta.

Surgió una gran controversia en Francia e Inglaterra en cuanto a los méritos de los dos astrónomos. A medida que se conocieron los hechos, hubo un amplio reconocimiento de que los dos astrónomos habían resuelto de forma independiente el problema de Urano, y a cada uno se le atribuyó la misma importancia. Sin embargo, ha habido afirmaciones posteriores de que "The Brits Stole Neptune" y que los contemporáneos británicos de Adams le atribuyeron retrospectivamente más crédito del que merecía. Pero también es notable (y no está incluido en algunas de las referencias de discusión anteriores) que el propio Adams reconoció públicamente la prioridad y el crédito de Le Verrier (sin olvidar mencionar el papel de Galle) en el artículo que entregó 'Sobre las perturbaciones de Urano' a la Royal Astronomical Society en noviembre de 1846:

Menciono estas fechas simplemente para mostrar que mis resultados fueron llegados de forma independiente, y antes a la publicación de los de M. Le Verrier, y no con la intención de interferir con sus justas reivindicaciones a los honores del descubrimiento; porque no hay duda de que sus investigaciones fueron publicadas por primera vez al mundo, y condujo al descubrimiento real del planeta por el Dr. Galle, para que los hechos mencionados anteriormente no puedan deducir, en el más mínimo grado, desde el M.

Adams no guardó rencor hacia Challis o Airy y reconoció su propio fracaso a la hora de convencer al mundo astronómico:

No podía esperar, sin embargo, que los astrónomos prácticos, que ya estaban totalmente ocupados con trabajos importantes, sintieran tanta confianza en los resultados de mis investigaciones, como yo mismo.

Estilo de trabajo

Su beca laica en St John's College llegó a su fin en 1852 y los estatutos existentes no permitían su reelección. Sin embargo, Pembroke College, que poseía mayor libertad, lo eligió al año siguiente para una beca laica que ocupó por el resto de su vida. A pesar de la fama de su trabajo sobre Neptuno, Adams también realizó un trabajo muy importante sobre astronomía gravitacional y magnetismo terrestre. Era particularmente experto en cálculos numéricos finos, a menudo haciendo revisiones sustanciales a las contribuciones de sus predecesores. Sin embargo, era "extraordinariamente poco competitivo, reacio a publicar trabajos imperfectos para estimular el debate o reclamar prioridad, reacio a la correspondencia al respecto y olvidadizo en asuntos prácticos". Se ha sugerido que estos son síntomas del síndrome de Asperger que también serían consistentes con los "comportamientos repetitivos e intereses restringidos" necesarios para realizar los cálculos de Neptune, además de sus dificultades en la interacción personal con Challis y Airy.

En 1852, publicó tablas nuevas y precisas del paralaje de la Luna, que reemplazaron a las de Johann Karl Burckhardt, y proporcionó correcciones a las teorías de Marie-Charles Damoiseau, Giovanni Antonio Amedeo Plana y Philippe Gustavo Doulcet.

Tenía la esperanza de que este trabajo lo llevaría al puesto vacante como superintendente de la Oficina de Almanaque Náutico de HM, pero se prefirió a John Russell Hind, ya que Adams carecía de la capacidad necesaria como organizador y administrador.

Teoría lunar: aceleración secular de la Luna

Desde la antigüedad, la velocidad media de movimiento de la Luna en relación con las estrellas se había tratado como constante, pero en 1695, Edmond Halley sugirió que esta velocidad media aumentaba gradualmente. Posteriormente, durante el siglo XVIII, Richard Dunthorne estimó la tasa en +10" (segundos de arco/siglo²) en términos de la diferencia resultante en la longitud lunar, un efecto que se conoció como la aceleración secular de la Luna. Pierre-Simon Laplace había dado una explicación en 1787 en términos de cambios en la excentricidad de la órbita terrestre. Consideró solo la fuerza gravitatoria radial en la Luna del Sol y la Tierra, pero obtuvo un acuerdo cercano con el registro histórico de observaciones.

En 1820, ante la insistencia de la Académie des sciences, Damoiseau, Plana y Francesco Carlini revisaron el trabajo de Laplace, investigando términos perturbadores cuadráticos y de orden superior, y obtuvieron resultados similares, nuevamente abordando solo una fuerza gravitatoria radial, y despreciando la tangencial, en la Luna. Hansen obtuvo resultados similares en 1842 y 1847.

En 1853, Adams publicó un artículo que mostraba que, mientras que los términos tangenciales desaparecen en la teoría de primer orden de Laplace, se vuelven sustanciales cuando se admiten los términos cuadráticos. Pequeños términos integrados en el tiempo llegan a tener grandes efectos y Adams concluyó que Plana había sobreestimado la aceleración secular en aproximadamente 1,66" por siglo.

Al principio, Le Verrier rechazó los resultados de Adams. En 1856, Plana admitió las conclusiones de Adams, afirmando haber revisado su propio análisis y llegado a los mismos resultados. Sin embargo, pronto se retractó, publicando un tercer resultado diferente tanto del trabajo anterior de Adams como del propio Plana. Delaunay en 1859 calculó el término de cuarto orden y duplicó el resultado de Adams, lo que llevó a Adams a publicar sus propios cálculos para los términos de quinto, sexto y séptimo orden. Adams ahora calculó que solo 5.7" del observado 11" se explica por los efectos gravitacionales. Ese mismo año, Philippe Gustave Doulcet, conde de Pontécoulant, publicó una afirmación de que la fuerza tangencial no podía tener ningún efecto, aunque Peter Andreas Hansen, que parece haberse elegido a sí mismo como árbitro, declaró que la carga de la prueba recaía en Pontécoulant, mientras que lamentando la necesidad de descubrir un efecto adicional para dar cuenta del equilibrio. Gran parte de la controversia se centró en la convergencia de la expansión de la serie de potencias utilizada y, en 1860, Adams duplicó sus resultados sin utilizar una serie de potencias. Sir John Lubbock también duplicó los resultados de Adams y Plana finalmente estuvo de acuerdo. La visión de Adams finalmente fue aceptada y desarrollada, lo que le valió la Medalla de Oro de la Royal Astronomical Society en 1866. Ahora se sabe que la deriva inexplicable se debe a la aceleración de las mareas.

En 1858, Adams se convirtió en profesor de matemáticas en la Universidad de St Andrews, pero solo dio clases durante una sesión, antes de regresar a Cambridge para la cátedra Lowndean de astronomía y geometría. Dos años más tarde sucedió a Challis como director del Observatorio de Cambridge, cargo que ocupó Adams hasta su muerte.

Las Leónidas

La gran tormenta de ducha Leonid de 1833

La gran lluvia de meteoritos de noviembre de 1866 centró su atención en las Leónidas, cuya ruta y período probables ya habían sido discutidos y predichos por Hubert Anson Newton en 1864. Newton había afirmado que la longitud del nodo ascendente, que marcaba el lugar donde ocurriría la lluvia, estaba aumentando y el problema de explicar esta variación atrajo a algunos de los principales astrónomos de Europa.

Usando un análisis poderoso y elaborado, Adams determinó que este grupo de meteoros, que pertenece al Sistema Solar, atraviesa una elipse alargada en 33,25 años y está sujeto a perturbaciones definidas de los planetas más grandes, Júpiter, Saturno y Urano.. Estos resultados fueron publicados en 1867.

Algunos expertos consideran que este es el logro más importante de Adams. Su "órbita definitiva" pues las Leónidas coincidieron con la del cometa 55P/Tempel-Tuttle y, por lo tanto, sugirieron la estrecha relación entre cometas y meteoros, ampliamente aceptada más tarde.

Carrera posterior

Retrato de John Couch Adams por Hubert von Herkomer, circa 1888

Diez años después, George William Hill describió un método novedoso y elegante para abordar el problema del movimiento lunar. Adams anunció brevemente su propio trabajo inédito en el mismo campo, que, siguiendo un curso paralelo, había confirmado y complementado el de Hill.

Durante un período de cuarenta años, abordó periódicamente la determinación de las constantes en la teoría del magnetismo terrestre de Carl Friedrich Gauss. Una vez más, los cálculos implicaron un gran trabajo y no se publicaron durante su vida. Fueron editados por su hermano, William Grylls Adams, y aparecen en el segundo volumen de los Scientific Papers recopilados. Los cálculos numéricos de este tipo casi podrían describirse como su pasatiempo. Calculó la constante de Euler-Mascheroni, quizás de forma algo excéntrica, hasta 236 decimales y evaluó los números de Bernoulli hasta el 62.

Adams tenía una admiración ilimitada por Newton y sus escritos, y muchos de sus artículos reflejan el pensamiento de Newton. En 1872, Isaac Newton Wallop, quinto conde de Portsmouth, donó su colección privada de artículos de Newton a la Universidad de Cambridge. Adams y G. G. Stokes se dieron a la tarea de ordenar el material, publicando un catálogo en 1888.

El puesto de astrónomo real le fue ofrecido en 1881, pero prefirió continuar su enseñanza e investigación en Cambridge. Fue delegado británico en la Conferencia Internacional de Meridianos en Washington en 1884, cuando también asistió a las reuniones de la Asociación Británica en Montreal y de la Asociación Americana en Filadelfia.

Honores

• 1847 He is reputed to have been offered a knighthood on Queen Victoria's 1847 Cambridge visit but to have refused, either out of modesty, or fear of the financial consequences of such social distinction;
• 1847 Miembro de la Academia Americana de Artes y Ciencias;
• 1848 Medalla Copley de la Sociedad Real;
• Premio Adams 1848, fundado por los miembros de St John's College, que se dará cada dos años por el mejor tratado sobre un tema matemático;
• 1849 Miembro electo de la Royal Society de Londres y miembro honorario de la Royal Society de Edimburgo;
• 1851 y 1874 Presidente de la Real Sociedad Astronómica (1851-1853 y 1874-1876).

Familia y muerte

Después de una larga enfermedad, Adams murió en Cambridge el 21 de enero de 1892 y fue enterrado cerca de su casa en el cementerio de St Giles, ahora la parroquia de Ascension Burial Ground en Cambridge. En 1863 se había casado con la señorita Eliza Bruce (1827-1919), de Dublín, quien le sobrevivió y está enterrada con él. Su riqueza al morir era de 32.434 libras esterlinas (2,6 millones de libras esterlinas a precios de 2003).

Memoriales

• Memorial en Westminster Abbey con medallón de retrato, de Albert Bruce-Joy;
• Un busto, por Joy en el pasillo de St John's College, Cambridge;
• Otro busto juvenil pertenece a la Royal Astronomical Society;
• Retratos por:
  • Hubert von Herkomer en Pembroke College;
  • Paul Raphael Montord en la sala de combinación de San Juan;
• Una tableta conmemorativa, con una inscripción del arzobispo Benson, en la catedral de Truro;
• Passmore Edwards erigió un instituto público en su honor en Launceston, cerca de su lugar de nacimiento;
• Adams Nunatak, un nunatak en el Glaciar Neptuno en la isla Alexander en la Antártida, es nombrado por él.

Memorial a John Couch Adams en la iglesia de San Sidwell, Laneast, Cornwall.

Obituarios

• The Times, 22 de enero de 1892, pág. 6 col.d (enlace en esta página)
• [Anon.] (1892). "John Couch Adams". Astronomical Journal. 11: 112. Bibcode:1892AJ.....11. doi:10.1086/101653.
• J. W. L. Glaisher (1892). "Obituario: John Couch Adams". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. 53: 184–209. Bibcode:1893MNRAS.53..184. doi:10.1093/mnras/53.4.184.
• J. W. L. Glaisher (1892). "John Couch Adams". El Observatorio. 15: 173. Bibcode:1892Obs....15..173G.
• [Anon.] (1891–92) Journal of the British Astronomical Association 2: 196–7

Sobre Adams y el descubrimiento de Neptuno

• Airy, G. B. (1847). "Cuento de algunas circunstancias históricamente conectadas con el descubrimiento del planeta exterior a Urano". Memorias de la Royal Astronomical Society. 16: 385-414. Bibcode:1847MmRAS..16..385A.
• Airy, W., ed. (1896). Autobiografía de Sir George Biddell Airy. Cambridge University Press. del Proyecto Gutenberg
• Baum, R.; Sheehan, W. (1997). En busca del planeta Vulcan: El fantasma en el universo del reloj de Newton. Plenum.
• Chapman, A. (1988). "Investigación privada y deber público: George Biddell Airy y la búsqueda de Neptune". Journal for the History of Astronomy. 19 (2): 121–139. Código: 1988JHA....19..121C. doi:10.1177/002182868801900204. S2CID 126074998.
• Doggett, L. E. (1997) "Celestial mechanicals", in Lankford, J., ed. (1997). Historia de la Astronomía, una Enciclopedia. págs. 131 a 40.
• Dreyer, J. L. E.; Turner, H. H., eds. (1987) [1923]. Historia de la Real Sociedad Astronómica [1]: 1820-1920. pp. 161–2.
• Grosser, M. (1962). El descubrimiento de Neptuno. Harvard University Press. ISBN 0-674-21225-8.
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• Harrison, H. M (1994). Voyager en el tiempo y el espacio: La vida de John Couch Adams, Cambridge Astronomer. Lewes: Book Guild, ISBN 0-86332-918-7
• Hughes, D. W. (1996). "J. C. Adams, Cambridge y Neptune". Notas y Registros de la Sociedad Real. 50 (2): 245-8. doi:10.1098/rsnr.1996.0027. S2CID 146396595.
• J. W. L. G. [J. W. L. Glaisher] (1882). "James Challis". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. 43 (4): 160–79. Bibcode:1883MNRAS..43..160 doi:10.1093/mnras/43.4.160.
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• Sampson, R.A. (1904). "Una descripción de los manuscritos de Adams sobre las perturbaciones de Urano". Memorias de la Royal Astronomical Society. 54: 143-161. Bibcode:1904MmRAS..54..143S.
• "John Couch Adams y el descubrimiento de Neptuno". Notas ocasionales de la Royal Astronomical Society. 2: 33-88. 1947.
• Smith, R. W. (1989). "La red de Cambridge en acción: el descubrimiento de Neptune". Isis. 80 (303): 395–422. doi:10.1086/355082. S2CID 144191212.
• Standage, T. (2000). El archivo Neptune. Penguin Press.

Por Adams

• Adams, J. C., ed. W. G. Adams & R. A. Sampson (1896–1900) Los Documentos Científicos de John Couch Adams, 2 vols, London: Cambridge University Press, with a memoir by J. W. L. Glaisher:
  • Vol.1 (1896) Escritos publicados anteriormente;
  • Vol.2 (1900) Manuscritos incluyendo la sustancia de sus conferencias sobre la Teoría Lunar.
• Adams, J. C., ed. R. A. Sampson (1900) Conferencias sobre la Teoría Lunar, Londres: Cambridge University Press
• Una colección, prácticamente completa, de los documentos de Adams relativos al descubrimiento de Neptune fue presentada por la Sra. Adams a la biblioteca de St John's College, ver: Sampson (1904), y también:
  • "Los documentos recogidos del Prof. Adams", Journal of the British Astronomical Association, 7 (1896–97)
  • Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, 53 184;
  • Observatorio, 15 174;
  • Naturaleza, 34 565; 45 301;
  • Astronomical Journal, No.254;
  • R. Grant, Historia de la Astronomía Física, pág. 168; y
  • Edinburgh Review, No.381, pág. 72.
• Los documentos fueron presentados en última instancia con el Observatorio Real de Greenwich y evacuados al Castillo de Herstmonceux durante la Segunda Guerra Mundial. Después de la guerra, fueron robados por Olin J. Eggen y sólo recuperados en 1998, lo que dificulta mucho la investigación histórica en el tema.