George Gabriel Stokes

Sir
George Gabriel Stokes

Biografia
Naixement	13 agost 1819 comtat de Sligo (Regne Unit de la Gran Bretanya i Irlanda)
Mort	1r febrer 1903 (83 anys) Cambridge (Regne Unit de la Gran Bretanya i Irlanda)
Sepultura	Cementiri Mill Road, XIV, 42 52° 12′ 08″ N, 0° 08′ 10″ E
Membre del 24è Parlament del Regne Unit
17 novembre 1887 – 28 juny 1892 (dissolució parlamentària) Legislatura: vint-i-quatrena legislatura del Parlament del Regne Unit Circumscripció electoral: Universitat de Cambridge Electe a: eleccions parcials al Parlament del Regne Unit
2n President Institut Victòria
1886 – 1903 ← Anthony Ashley Cooper Shaftesbury – Hardinge Giffard →
35è President de la Royal Society
1885 – 1890 ← Thomas Henry Huxley – William Thomson →
Càtedra Lucasiana
1849 – 1903 ← Joshua King – Joseph Larmor →
Dades personals
Religió	Anglicanisme
Formació	Pembroke College (1837–1841) Bristol College (1835–1837)
Director de tesi	William Hopkins
Activitat
Camp de treball	Matemàtiques, mecànica, física, política i teologia
Lloc de treball	Londres
Ocupació	matemàtic, teòleg, professor universitari, polític, físic, aristòcrata
Ocupador	Universitat de Cambridge (1856–1903) Royal School of Mines (1851–1856) Universitat de Cambridge (1841–1851)
Membre de	Acadèmia de les Ciències de Torí (1898–) Acadèmia Nacional de Ciències dels Estats Units (associat estranger de l'Acadèmia Nacional de Ciències) (1883–) Reial Societat d'Edimburg (1865–) Acadèmia Nacional de les Ciències dels XL Royal Society Acadèmia Prussiana de les Ciències Acadèmia de Ciències de Göttingen Acadèmia Americana de les Arts i les Ciències Acadèmia Bavaresa de Ciències Institut Victòria
Obra
Obres destacables Equacions de Navier-Stokes Desplaçament d'Stokes Flux d'Stokes Nombre de Stokes Paràmetres de Stokes Llei de Stokes sobre l'atenuació del so Teorema de Stokes Llei de Stokes Línia d'Stokes
Estudiant doctoral	John Strutt i Horace Lamb
Localització dels arxius	Biblioteca de llibres rars Thomas Fisher
Altres
Títol	Baronet (1889–)
Cònjuge	Mary Susanna Stokes
Fills	Arthur Romney Stokes
Pares	Gabriel Stokes   i Elizabeth Haughton
Premis
(1900)  Medalla Helmholtz (1893)  Medalla Copley (1891)  Conferències Gifford (1886)  Actonian Prize (1879)  Orde del Mèrit de les Arts i les Ciències (1852)  Medalla Rumford (1851)  Membre de la Royal Society

George Gabriel Stokes (anglès: Sir George Stokes, 1st Baronet) (Skreen, 13 d'agost de 1819 - Cambridge, 1 de febrer de 1903) fou un matemàtic i físic britànic i irlandès que va realitzar contribucions importants a la dinàmica de fluids (incloent-hi les equacions de Navier-Stokes), l'òptica i la física matemàtica (incloent-hi el teorema de Stokes). Va ser secretari i després president de la Royal Society de Londres.

Vida

George Stokes era el fill menor del Reverend Gabriel Stokes, rector de Skreen, al comtat de Sligo. Hi va néixer i va créixer al si d'una família protestant evangèlica. Després d'haver estudiat a Skreen, Dublín i Bristol, George es va matricular el 1837 al Pembroke College de la Universitat de Cambridge, on quatre anys més tard, després de graduar-se amb els més alts honors (els de Senior Wrangler i primer Premi Smith), va ser elegit per ocupar una plaça de professor.

El 1849 li fou concedida la Càtedra Lucasiana de matemàtiques de la Universitat de Cambridge, però com aquesta posició no estava gaire ben remunerada, a partir de 1851, també va ser professor de l'Escola Reial de Mines, activitat que l'obligava a residir a Londres sis mesos de cada any. Va deixar aquesta docència el 1856, en ser nomenat secretari dels comissionats de la universitat de Cambridge.

Bust de Stokes, fet per Hamo Thornycroft, conservat al museu de Cambridge.

L'1 de juny 1899 es va celebrar a Cambridge el jubileu de la seva nominació, en una cerimònia brillant a la qual van assistir nombrosos delegats d'universitats europees i americanes. En aquesta cerimònia el rector de la universitat li va donar una medalla d'or commemorativa i bustos de marbre de Stokes creats per Hamo Thornycroft van ser donats al Pembroke College i a la universitat per Lord Kelvin. Sir George Stokes, que va ser nomenat Baronet el 1889, també va servir a la seva universitat representant-la al Parlament des de 1887 fins a 1892, com un dels dos membres de la Cambridge University Constituency. Durant part d'aquest període (1885-1890) va ser president de la Royal Society, de la qual havia estat secretari des de 1854, i d'aquesta manera, com era a la vegada professor Lucasià, va unir en si mateix tres càrrecs que només en una ocasió havien estat en mans d'un sol individu, Isaac Newton, qui, això no obstant, no va ocupar les tres simultàniament.

Stokes va ser el més gran del trio de filòsofs naturals, els altres dos van ser James Clerk Maxwell i Lord Kelvin, que van contribuir especialment a la fama de l'escola de Cambridge de física matemàtica a mitjan segle xix. El treball original de Stokes va començar el 1840, i des d'aquesta data endavant la gran quantitat de treballs que va publicar va ser insuperable per la seva brillantor i enorme qualitat. El catàleg d'articles científics de la Royal Society mostra més de cent contribucions fetes fins a 1883. Algunes d'aquestes són només notes breus, però la majoria són tractats llargs i elaborats.

Contribucions a la ciència

El treball de Stokes es distingeix per la precisió i el sentit de la finalitat. Fins i tot en problemes que al seu temps no es consideraven susceptibles d'anàlisi matemàtica, Stokes sovint va ser capaç d'aportar solucions que van ser les bases per al progrés posterior. Aquest fet s'explica per la seva extraordinària combinació de capacitat matemàtica i habilitat experimental. Des del moment en què, el 1840, va posar a punt els seus primers aparells físics simples al Pembroke College, matemàtiques i experimentació sempre van anar de la mà, ajudant-se i controlant-se mútuament. El seu treball va abastar un ampli ventall de qüestions físiques, però, com Marie-Alfred Cornu va remarcar a la seva conferència Rede de 1899, la major part del mateix va versar sobre ones i les transformacions sofertes per aquestes al passar a través de diversos mitjans.

Els seus primers articles publicats entre 1842 i 1843, tractaven del moviment uniforme de fluids incompressibles i alguns casos de moviment fluid. A aquests va seguir un el 1845 sobre la fricció de fluids en moviment i l'equilibri i moviment de sòlids elàstics i el 1850 un altre sobre els efectes de la fricció interna dels fluids sobre el moviment dels pèndols. També va realitzar diverses contribucions a la teoria del so, incloent-hi una discussió de l'efecte del vent sobre la intensitat del so i una explicació de com la intensitat és influenciada per la naturalesa del gas en què es produeix el so. Aquestes investigacions van establir les bases de la ciència de la hidrodinàmica i proporcionar claus, no només per l'explicació de molts fenòmens naturals, com ara la suspensió dels núvols en l'aire o l'enfonsament de les ones a l'aigua, sinó també per a la solució de problemes pràctics, com el flux d'aigua en rius i canals o la resistència al moviment dels vaixells.

Caiguda d'un esfera en un medi viscòs.

La seva tasca en relació al moviment dels fluids i la viscositat el va portar a calcular la velocitat terminal d'una esfera que cau en un medi viscós, el que va passar a conèixer-se com la llei de Stokes. Més endavant la unitat CGS de viscositat passaria a anomenar-se el Stokes, en honor del seu treball.

Potser les seves investigacions més conegudes són les referents a la teoria ondulatòria de la llum. Els seus treballs sobre òptica van començar aviat en la seva carrera científica. Els primers articles sobre aberració de la llum van aparèixer el 1845 i 1846 es va continuar 1848 per un sobre la teoria de certes bandes de l'espectre electromagnètic. El 1849 va publicar un llarg treball sobre la teoria dinàmica de la difracció, en el qual mostrava que el pla de polarització ha de ser perpendicular a la direcció de propagació. Dos anys després va tractar dels colors de plaques gruixudes.

Diagrama del desplaçament d'Stokes.

El 1852, all seu famós treball sobre el canvi en la longitud d'ona de la llum, va descriure el fenomen de la fluorescència, tal com la mostraven la fluorita i el vidre d'urani, materials que veia com capaços de convertir la invisible radiació ultraviolada en. radiacions de major longitud d'ona, visibles. El desplaçament d'Stokes, que descriu aquesta conversió, és anomenat en el seu honor. A continuació, un model mecànic que il·lustrava el principi dinàmic de l'explicació de Stokes va ser proposat i d'aquest va sorgir el concepte de línia de Stokes, que al seu torn és la base de la dispersió Raman. A 1883, durant una conferència a la Royal Institution, Lord Kelvin va dir que Stokes li havia explicat aquest fenomen molts anys enrere i que havia insistit, en va, perquè el publiqués.

Aquest mateix any, 1852, va aparèixer l'article sobre la composició i resolució de corrents de llum polaritzada de diferents fonts, i el 1853 una investigació de la reflexió metàl·lica exhibida per certes substàncies no-metàl·liques. Cap a l'any 1860 es va ficar en un estudi sobre la intensitat de la llum reflectida o transmesa a través d'una pila de plaques, i el 1862 va preparar un valuós informe per a l'Associació britànica per l'avanç de la ciència (BAAS) sobre la doble refracció. De la mateixa data és un article sobre el llarg espectre de la llum elèctrica, que al seu torn va ser seguit per una anàlisi de l'espectre d'absorció de la sang.

La identificació de compostos orgànics mitjançant les seves propietats òptiques va ser tractada el 1864, i més tard, juntament amb el Reverend William Vernon Harcourt, va investigar la relació entre la composició química i les propietats òptiques de diversos vidres, amb referència a les condicions de transparència i la millora dels telescopis acromàtics. Un treball posterior també connectat amb la construcció d'instruments òptics discutia els límits teòrics de l'obertura dels objectius dels microscopis.

En altres camps de la física cal esmentar els treballs sobre la conductivitat tèrmica del vidre (1851) i sobre el radiòmetre de Crookes, la seva explicació de la vora clara sovint observada en les fotografies just per fora del perfil d'un cos fosc vist amb el cel de fons (1883), i, més tard encara, la seva teoria dels raigs X, dels que va suggerir que podien ser ones transversals viatjant com incomptables ones solitàries, en lloc de com trens d'ones regulars. Dos llargs articles publicats el 1840, un sobre atraccions i el teorema de Clairaut, i l'altre sobre variacions en la gravetat de la superfície terrestre, també mereixen ser esmentats, així com els seus treballs matemàtics sobre valors crítics de sumes de sèries periòdiques (1847), càlculs numèrics d'una classe d'integrals definides i sèries infinites (1850) i la seva discussió d'una equació diferencial relativa a la ruptura de ponts de tren (1849).

Il·lustració del teorema d'Stokes que relaciona una superfície amb la seva frontera i el seu vector diferencial.

A més d'abundants treballs publicats, Stokes va realitzar múltiples descobriments que mai van arribar a publicar-se, o com a molt van ser comentats breument en alguna conferència. N'és un exemple excel·lent el seu treball sobre la teoria de l'espectroscòpia. En la seva conferència presidencial a la BAAS el 1871, Lord Kelvin va afirmar la seva creença que l'aplicació de l'anàlisi prismàtic de la llum a la química solar i estel·lar no havia estat plantejada directament o indirectament per ningú quan Stokes li va ensenyar-la a Cambridge abans de l'estiu de 1852. Aquestes afirmacions fan suposar que Stokes es va anticipar a Gustav Robert Kirchhoff com a mínim set anys a l'enunciació de les bases físiques sobre les quals descansa l'espectroscòpia i la identificació de substàncies en el sol i les estrelles. Stokes, però, en una carta publicada uns anys després de la conferència de Lord Kelvin, va dir que no havia estat capaç de fer un pas essencial en el seu raonament (no s'havia adonat que l'emissió de llum de longitud d'ona definida no només permetia, sinó que requeria, absorció de llum de la mateixa longitud d'ona). Modestament, Stokes va negar haver pres «cap part en l'admirable descobriment de Kirchhoff“ i hi va afegir que alguns dels seus amics l'havien defensat excessivament. Això no obstant, cal dir que els científics britànics no estan del tot convençuts d'aquesta negació i encara atribueixen a Stokes el mèrit d'haver estat el primer a formular els principis fonamentals de l'espectroscòpia. També son notables els seus treballs en el camp de la biologia. I en el camp de les matemàtiques pures cal ressenyar el teorema de Stokes en geometria diferencial, que repetia insistentment en els seus exàmens finals a Cambridge.

Encara en un altre sentit Stokes va contribuir en gran al progrés de la física matemàtica. Poc després de ser elegit per a la càtedra Lucasiana va anunciar que considerava el seu deure professional ajudar qualsevol membre de la universitat que tingués qualsevol problema matemàtic. L'ajuda prestada va ser tan real que els alumnes i col·legues, no tenien cap inconvenient a consultar-lo sobre problemes matemàtics i físics que els causaven dificultats. Més endavant, durant els trenta anys en què va actuar com a secretari de la Royal Society també va exercir una enorme, encara que no reconeguda, influència sobre l'avanç de les ciències matemàtiques i físiques, no només directament per les seves pròpies investigacions, sinó també indirectament suggerint problemes per investigar, animant a gent per enfrontar-s'hi i estan sempre a punt per donar ànims i ajuda.

A més d'un científic, Stokes va ser un home profundament religiós, cosa que el va portar a presidir el Victoria Institute, una associació creada el 1865 per combatre el que els seus membres consideraven ciència falsa o excessivament especulativa com la teoria de l'evolució de Darwin o l'uniformisme de Lyell.

Honors

A més dels ja esmentats:

• De la Royal Society, de la qual va passar a ser membre en 1851, va rebre la Medalla Rumford el 1852 en reconeixement dels seus estudis sobre la longitud d'ona de la llum i, més endavant, en 1893, la Medalla Copley.
• En 1869 va presidir la reunió de la BAAS a Exeter.
• De 1883 a 1885 va ser el conferenciant Burnett a la Universitat d'Aberdeen,
• En 1889 va ser nomenat Baronet.
• En 1891 va publicar les seves conferències Gifford en un volum titulat Teologia Natural .
• Les seves distincions acadèmiques inclouen doctorats honorífics per moltes universitats, així com ser membre de l'Ordre Pour le Mérite de Prússia.

Treballs publicats

Els articles físics i matemàtics de Sir George Stokes han estat publicats conjuntament en cinc volums, els tres primers (Cambridge, 1880, 1883 i 1901) editats per ell mateix, i els dos últims (Cambridge, 1904 i 1905) per Sir Joseph Larmor, que també va editar Memoir and Scientific Correspondence of Stokes publicat a Cambridge a 1907.

Bibliografia

• Ceredig, Rhodri «George Gabriel Stokes as a biologist» (en anglès). Philosophical Transactions, Vol. 378, Num. 2179, 2020, pàg. 1-10. DOI: 10.1098/rsta.2020.0105. ISSN: 1364-503X.
• Cornu, Marie-Alfred Cornu. The Wave Theory of Light: Its Influence on Modern Physics (en anglès). Smithsonian inst., 1901. 
• Editors «The Stokes Jubilee» (en anglès). Science, Vol. 9, Num. 234, 1899, pàg. 872. DOI: 10.1126/science.9.234.872.a. ISSN: 0036-8075.
• Hearnshaw, J.B.. The Analysis of Starlight (en anglès). Cambrdige University Press, 1986. ISBN 0-521-25548-1. 
• Humphry, Laurence. «Personal and biographical». A: Memoir and Scientific Correspondence of the Late Sir George Gabriel Stokes (en anglès). Cambrdige University Press, 2010, p. 1-50. ISBN 978-1-108-00891-4. 
• Katz, Victor J. «The History of Stokes' Theorem» (en anglès). Mathematics Magazine, Vol. 52, Num. 3, 1979, pàg. 146-156. DOI: 10.1080/0025570X.1979.11976770. ISSN: 0025-570X.
• Mathieson, Stuart Patrick «The Victoria Institute 1865-1932: A Case Study in the Relationship between Science and Religion» (en anglès). Queen's University Belfast - Tesis doctorals, 2018, pàg. 1-373.
• McCartney, Mark; Whitaker, Andrew; Wood, Alastair. George Gabriel Stokes: Life, Science and Faith (en anglès). Oxford University Press, 2019. ISBN 978-0-19-882286-8. 
• Wilson, David B. «A Physicist's Alternative to Materialism: The Religious Thought of George Gabriel Stokes» (en anglès). Victorian Studies, Vol. 28, Num. 1, 1984, pàg. 69-96. ISSN: 0042-5222.
• Wilson, David B. Kelvin and Stokes A Comparative Study in Victorian Physics (en anglès). Taylor and Francis, 1987. ISBN 9780852745267. 

Enllaços externs

• O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F. «George Gabriel Stokes» (en anglès). MacTutor History of Mathematics archive. School of Mathematics and Statistics, University of St Andrews, Scotland.
• Wood, Alastair. «George Gabriel Stokes 1819 - 1903: An Irish Mathematical Physicist» (en anglès). Dublín City University, 1998. [Consulta: 8 febrer 2006].
• Parkinson, E.M. «Stokes, George Gabriel» (en anglès). Complete Dictionary of Scientific Biography, 2008. [Consulta: 28 agost 2025].
• Wilson, David B. «Stokes, Sir George Gabriel» (en anglès). Oxford Dictionary of National Biography, 2011. [Consulta: 28 agost 2025].