Fotografia
de James Clerk Maxwell.
James Clerk Maxwell
(13 de junh de
1831
,
Edimborg
- 5 de novembre de
1879
,
Cambridge
) es un
fisician
e
matematician
escoces
dau segle XIX. Es considerat coma un fisician major de l'istoria dei
sciencias
per aver unificat l'
electromagnetisme
a partir dei descubertas realizadas sus l'
electricitat
, lo
magnetisme
e l'
induccion
durant la premiera mitat dau segle XIX (
equacions de Maxwell
). De mai, demostret que lei camps
electric
e
magnetic
se desplacan dins l'espaci sota la forma d'una onda a la
velocitat de la lutz
. Aquelei resultats permeteron ulteriorament lo desvolopament de la
relativitat generala
e de la
mecanica quantica
. Dins leis autrei domenis de la
fisica
, Maxwell participet a l'establiment de la
teoria cinetica dei gas
que foguet lo premier model permetent d'explicar au niveu microscopic lei nocions de
temperatura
e de
pression
. Pauset tanben lei basas de l'analisi dei colors e de la
fotografia
color
.
James Clerk Maxwell nasquet lo 13 de junh de
1831
dins la
vila
escocesa
d'
Edimborg
. Son paire, John Clerk Maxwell, era
avocat
e aparentada a la familha Clerk de Penicuik que tenia lo titol de
baronet Clerk
. Apondiguet lo nom Maxwell a Clerk apres aver eiretat d'una proprietat dins la region de
Middlebie
gracias a un liame amb la familha Maxwell. La maire de James Clerk Maxwell era dicha Frances Cay e mens coneguda que son marit.
La familha, relativament aisada, s'installet a
Glenlair
dins un
ostau
bastit sus la proprietat de
Middlebie
e James Clerk Maxwell recebet una educacion dins la religion
protestanta
. L'enfant era tanben forca curios e sa maire s'interesset rapidament au desvolopament de son potenciau intellectuau. Pasmens, moriguet en
1839
en causa d'un
cancer
. L'educacion de James Clerk Maxwell foguet alora assegurada per son paire e per la sorre de sa maire, Jane Cay. Puei, a la fin de
1841
, James Clerk Maxwell foguet mandat a l'
Edinburgh Academy
. Apres de dificultats d'adaptacion
[1]
, i rescontret
Lewis Campbell
(
1830
-
1908
) e
Peter Guthrie Tait
(
1831
-
1901
) que vengueron seis amics e foguet pauc a pauc reconegut per sei talents
scientifics
. En particular, redigiguet son premier article (sus leis
ellipsas
) a 14 ans
[2]
.
En
1847
, Maxwell contuniet seis estudis a l'
Universitat d'Edimborg
amb l'objectiu de venir
scientific
. Aguet lo
filosof
William Hamilton
(
1788
-
1856
), lo
matematician
Philip Kelland
(
1808
-
1879
) o lo
fisician
James Forbes
(
1809
-
1868
) coma professor. Pasmens, era gaire content dau quadre d'estudi e decidet de comencar lei sieunas recercas. Aquo lo menet a estudiar la
lutz polarizada
o la
birefringencia
. Comencet tanben de publicar regularament d'articles dins de revistas e a legir lei trabalhs de
matematicians
frances
coma
Augustin Louis Cauchy
(
1789
-
1857
) o
Simeon Denis Poisson
(
1781
-
1840
).
Fotografia
de Maxwell durant son periode a Cambridge.
Apres una formacion solida a
Edimborg
, Maxwell decidet d'acabar seis estudis a l'
Universitat de Cambridge
que li permetia d'aumentar sei possibilitats d'obtenir un poste de
scientific
. I desvolopet sei competencias en
matematicas
mai comencet subretot a s'interessar a l'
optica
e a l'
electromagnetisme
. Amb l'ajuda de
Forbes
, descurbiguet que la
lutz
blanca es una mescla de lutz roge, verd e blau, co que li permetet de pausar lei basas de la combinason dei
colors
. Tre
1855
, sei descubertas li permeteron de venir
fellow
dau
Trinity College
, una importanta institucion de
Cambridge
onte foguet cargat de cors d'
optica
e d'
idrostatica
e de la preparacion de subjectes d'examen.
En
1856
, Maxwell obtenguet un poste a
Aberdeen
amb l'ajuda de son paire que moriguet dins lo corrent de l'
annada
. Aquo li permetet d'obtenir mai de libertat d'ensenhament e d'aprofichar lo materiau experimentau de son predecessor. I demoret fins a
1860
e s'interesset principalament a la question de la natura deis
aneus de Saturne
qu'era l'objecte dau
Premi Adams
. Concluguet qu'eran formadas de particulas finas en
orbita
a l'entorn de la
planeta
e foguet reconegut venceire en
1859
. Son ipotesi foguet confiermada dins lo corrent deis
ans 1980
per lo
programa
Voyager
. En parallel, Maxwell se maridet amb Katherine Mary Dewar, la filha d'un
reverend
qu'era vengut son amic
[3]
.
Puei, Maxwell s'interesset ai trabalhs dau
fisician
alemand
Rudolf Clausius
(
1822
-
1888
), pionier de la
termodinamica
. Participet ansin a la formacion de la
teoria cinetica dei gas
en calculant la fraccion de
moleculas
que lo modul de la
velocitat
es compres entre lei
velocitats
v
e
v
+
dv
per un
gas perfiech
monoatomic. Publiquet aquelei resultats en
1860
.
En
1860
, Maxwell perdiguet son poste apres la fusion de son establiment amb una autra institucion. Obtenguet una cadiera de
filosofia naturala
au
King's College
de
Londres
. Tocat per la
variola
, deguet esperar la fin de l'annada per s'installar dins la
capitala
britanica
. Aquo li permetet d'assistir a de reunions de la
Royal Society
e de rescontrar lo
fisician
Michael Faraday
(
1791
-
1867
). Durant aqueu periode, s'interesset principalament a l'
electromagnetisme
. D'efiech, lo domeni era estat l'objecte d'avancadas importantas durant lei decennis precedents mai l'ensemble era pas estat unificat.
Premier, Maxwell contuniet son trabalh sus lei
colors
que li permeteron de recebre la
medalha Rumford
de la
Society
en
1860
e de'n esser elegit soci un an pus tard. Puei, estudiet la natura dei
camps electromagnetics
. Aquo li permetet de definir un model conceptuau de l'
induccion electromagnetica
, de discutir de la natura de l'
electrostatica
e dei corrents de desplacament e de tractar de la rotacion de plans de polarizacion de la
lutz
sota l'efiech d'un
camp magnetic
.
De
1864
a
1865
, desvolopet leis ideas de
Faraday
e arribet a unificar l'
electromagnetisme
dau periode au sen d'una teoria unica centrada sus lei quatre relacions que portan desenant son nom. De mai, definiguet una partida dau vocabulari utilizat dins la disciplina e capitet de calcular una valor quasi correcta de la
velocitat de la lutz
(310 740 km/s).
James Clerk e Katherine Maxwell en
1869
.
En
1865
, James Clerk e Katherine Maxwell decideron de s'entornar en
Escocia
a
Glenlair
. L'objectiu de Maxwell era de sintetizar sei trabalhs e de realizar de melhoraments sus sa proprietat. En
1867
, durant de trabalhs d'agradiment de l'ostau, realizeron lor
Grand Tour
en
Italia
. De mai, cada an, lo pareu aguet a
Londres
per de conferencias o car Maxwell demoret examinator per l'
Universitat de Cambridge
. Aprofichet aqueu periode per escriure un obratge sus l'
electromagnetisme
qu'es una sintesi de sei publicacions precedentas amb quauquei detalhs suplementaris. Dins un autre texte, depintet lo foncionament matematic dei regulators permetent de contrarotlar la velocitat dei
maquinas de vapor
, co que marquet la fondacion de l'engenharia de contrarotle.
En
1871
, Maxwell s'installet tornarmai a
Cambridge
per concebre un
laboratori
de
sciencia experimentala
financat per
William Cavendish
. La construccion duret de
1872
a
1874
. Maugrat aqueu succes, Maxwell se retiret pauc a pauc de la vida scientifica en causa de la degradacion de la
santat
de sa
femna
. Acceptet pasmens de participar a la redaccion dei recercas de
Henry Cavendish
(
1731
-
1810
) realizada a partir de diversei documents originaus. En particular, descurbiguet que
Cavendish
avia d'estudis sus la
densitat
de la
Terra
e sus la composicion de l'
aiga
.
La santat de Maxwell se desgradet a son torn a partir de la prima de
1877
en causa d'un
cancer de l'estomac
. Aquela
malautia
entrainet sa
mort
lo 5 de novembre de
1879
. Foguet enterrat dins lo
cementeri
de
Parton Kirk
a proximitat de
Galloway
. L'ensemble de sei trabalhs foguet publicat per l'
Universitat de Cambridge
en
1890
.
Placa commemorativa representant lei quatre
equacions de Maxwell
.
L'estudi de l'
electricitat
representa la mager part de l'obra
scientifica
de Maxwell. D'efiech, perseguiguet lei trabalhs de
Michael Faraday
e d'
Andre-Marie Ampere
per obtenir un ensemble de 20
equacions diferencialas
amb 20 variablas que fogueron pauc a pauc reduchas a 4. Lo resultat finau d'aquelei trabalhs es un ensemble de quatre equacions que son dichas
equacions de Maxwell
. Forca importantas, permeton de descriure lo comportament e lei relacions dau camp
electromagnetic
e son interaccion amb la
materia
:
De mai, lei trabalhs de Maxwell necessitan l'existencia d'una onda associada ai variacions dei camps electric e magnetic. A l'origina de l'
electromagnetisme
, aquela teoria permetet de calcular la
velocitat de la lutz
. Maxwell trobet una valor de 310 740 000 m/s qu'es relativament procha de la valor moderna (299 792 458 m/s). En revenge, per explicar aquela propagacion deis ondas
electromagneticas
dins lo mitan interstellar, foguet obligat d'introdurre un suport, dich
eter
, que son existencia foguet invalidada a la fin dau segle.
En fora de sei contribucions a l'
electromagnetisme
, Maxwell participet tanben a l'establiment de la
teoria cinetica dei gas
qu'es una teoria fondamentala de la
termodinamica
. D'efiech, capitet de calcular la proporcion dei
moleculas
d'un
gas perfiech
se desplacant a una
velocitat
donada per una
temperatura
donada. Aquo permetet d'establir un metode estatistic per explicar lo comportament d'un
gas
a partir dei caracteristicas dei movements dei particulas que lo compausan. Ansin, venguet possible d'interpretar au niveu microscopic ai nocions de :
Au comencament deis
ans 1870
, Maxwell establiguet egalament un ensemble de relacions, dichas
relacions termodinamicas de Maxwell
, que permeton d'exprimir l'egalitat entre certanei derivadas segondas dei potenciaus termodinamics a respecte de diversei variablas termodinamicas. Enfin, en
1874
, realizet un motlatge de gip permetent de visualizar lei transicions de fasa a partir dei trabalhs dau quimista
estatusnidenc
Josiah Willard Gibbs
(
1839
-
1903
).
Premiera
fotografia
color realizada per
Thomas Sutton
amb l'ajuda de Maxwell.
De
1855
a
1872
, Maxwell foguet l'autor de plusors recercas regardant la percepcion dei
colors
e lo
daltonisme
. En particular, s'interesset a la construccion dei colors a partir de mesclas dei tres
colors primarias
. En
1861
, aquo li permetet d'ajudar
Thomas Sutton
(
1819
-
1875
) a realizar la premiera
fotografia
color
[4]
.
En
matematicas
, Maxwell es sovent considerat coma lo fondator de l'
engenharia de contrarotle
gracias a sa descripcion matematica d'un sistema de contrarotle de la
velocitat
d'una
maquina de vapor
.
Estatua de Maxwell a
Edimborg
.
James Clerk Maxwell es uei considerat coma un
fisician
major de l'
istoria
de la
fisica
amb
Isaac Newton
(
1642
-
1727
) o
Albert Einstein
(
1879
-
1955
). D'efiech, sei trabalhs en
electromagnetisme
, en
termodinamica
o dins la construccion dei
colors
son totjorn utilizats au comencament dau segle XXI. De mai, agueron una influencia importanta au comencament dau segle XX car permeteron la definicion de la
relativitat generala
e l'estudi de la
lutz
.
En causa d'aquela importancia, Maxwell recebet diversei guierdons durant sa vida coma la
medalha Rumford
. Un trentenau de relacions
fisicas
o
matematicas
o d'instruments scientifics portan tanben son nom. Enfin, pus recentament, son nom foguet donat a una importanta cadena de montanhas de
Venus
(
Maxwell Montes
), a una lacuna deis
aneus de Saturne
(
lacuna de Maxwell
), a un
asteroide
(
(12760) Maxwell
), a un crater
lunar
e a quatre premis scientifics.
- (en)
Lewis Campbell e William Garnett,
The Life of James Clerk Maxwell
, MacMillan,
1882
.
- (en)
R. T. Glazebrook,
James Clerk Maxwell and Modern Physics
, MacMillan,
1896
.
- (en)
Roy Porter,
Hutchinson Dictionary of Scientific Biography
,, Hodder Arnold H&S,
2000
.
- (fr)
Manuel Quesada Perez (trad. Celyne Rey),
Les mathematiques de l'electromagnetisme : Maxwell
, RBA Coleccionables, 2019.
- (en)
Ivan Tolstoy,
James Clerk Maxwell : A Biography
, University of Chicago Press,
1982
.
- ↑
Sei problemas d'adaptacion eran principalament liats a son isolament sociau dins la proprietat de la familha.
- ↑
L'article foguet presentat a la
Royal Society of Edinburgh
per lo professor
James Forbes
(
1809
-
1868
) car Maxwell era jutjat trop jove. Son subjecte era una simplificacion dei trabalhs de
Descartes
sus la construccion deis
ellipsas
.
- ↑
Katherine Maxwell ajudet son marit dins sei trabalhs, especialament dins l'estudi dei
colors
e en
termodinamica
.
- ↑
(fr)
La couleur sensible
, Musees de Marseille, 1996, p. 12.