„Cel mai semnificativ eveniment din secolul al XIX-lea", scria Richard Feynman, „va fi considerat descoperirea legilor electrodinamicii." Importanţa acestor legi care implică folosirea ecuaţiilor diferenţiale complexe este uşor de înţeles: ele unifică electricitatea şi magnetismul ca o forţă unică şi măsurabilă.

În plus, ele revelează un adevăr evident şi cu consecinţe inimaginabile: lumina este o componentă a câmpului electromagnetic şi, totodată, porţiunea vizibilă a unui spectru mult mai larg. Pentru toate acestea, ca şi pentru contribuţiile sale în domeniul dinamicii gazelor, James Clerk Maxwell prefigurează fizica secolului XX.

Cercetările sale au condus direct la tehnologiile asociate cu radioul şi televiziunea, iar o parte a operei sale anticipează cibernetica. Maxwell este adeseori aşezat alături de Isaac Newton şi Albert Einstein şi este puţin probabil ca influenţa exercitată de el să fie supraapreciată.

James Maxwell s-a născut la Edinburgh, Scoţia, la 13 iunie 1831, fiind singurul copil al lui John Clerk Maxwell şi Frances Kay. Când mama sa a murit de cancer în 1839, micul James, în vârstă de numai opt ani, a exclamat: „Oh, ce bine îmi pare! Acum mama a scăpat de dureri!" Tatăl lui era proprietar de pământuri şi stăpânea moşia de la Glenlair, Kircudbright, şi era totodată avocat şi inventator amator.

Copilăria lui Maxwell a fost exemplară pentru un viitor om de ştiinţă. Era apropiat de tatăl său, înzestrat cu o memorie excepţională şi se simţea fascinat de jucăriile mecanice pe care le-a păstrat toată viaţa. În 1841 a câştigat medalia pentru matematică la Academia din Edinburgh şi curând după aceea a început să-l însoţească pe tatăl său la şedinţele organizate la Royal Society (Societatea Regală) din Edinburgh.

Remarcându-i precocitatea impresionantă, Societatea i-a publicat primul articol despre desenarea elipselor cu ajutorul unui bold şi al unui fir de aţă la numai paisprezece ani. In 1847 s-a înscris la Universitatea din Edinburgh, iar trei ani mai târziu a intrat la Trinity College din Cambridge. A absolvit în 1854 şi s-a întors în Scoţia ca să predea la Marischal College din Aberdeen. În 1857 a studiat inelele lui Saturn, descriindu-le într-o manieră care a fost confirmată abia după un secol de sonda spaţială “Voyager”.

În 1860 Maxwell a revenit la King's College din Londra, unde şi-a petrecut cel mai fructuos deceniu al vieţii sale. Astfel, el a formulat teoria culorii în 1855, iar în 1861 a creat prima fotografie color - a unei fâşii de material scoţian în carouri. In acelaşi an a fost ales membru al Societăţii Regale. După un deceniu a organizat Laboratorul Cavendish, al cărui prim director a şi fost.

Cercetările lui Maxwell privind electromagnetismul derivă din cele ale predecesorului său, Michael Faraday, şi reprezintă o cuantificare a acestora. Nici Faraday, nici Lordul Kelvin, contemporani cu Maxwell, n-ar fi putut să vizualizeze cum funcţionează electricitatea dacă nu ar fi avut la îndemână un model mecanic. De exemplu, pentru Faraday, „liniile de forţă" tubulare explicau aparenta „acţiune la distanţă" observată la fenomenele magnetice.

Totuşi, aşa cum Isaac Newton elaborase ecuaţiile care explicau mecanica corpurilor aflate în mişcare, Maxwell a înlocuit modelul mecanicist cu unul cu ajutorul căruia se puteau calcula şi prognoza fenomenele electrice. Din acel moment, electricitatea n-a mai fost considerată ca un ansamblu de dispozitive ingenioase care puteau fi doar imaginate.

Încă din 1855 Maxwell a încercat să înţeleagă cum ar putea da o formă matematică ideilor lui Faraday. În 1864, celebrul articol al lui Maxwell, „A Dinamical Theory of the Electromagnetic Field" („O teorie dinamică a câmpului electromagnetic"), a fost citit în faţa membrilor Societăţii Regale, care, în marea lor majoritate, au rămas perplecşi. Cu acest prilej el şi-a făcut cunoscute, pentru prima oară, ecuaţiile care cuprind legile fundamentale ale electromagnetismului.

Potrivit acestora, o sarcină electrică radiază unde prin spaţiu la frecvenţe diferite care determină locul sarcinii în spectrul electromagnetic, Maxwell a fost în măsură să prezică existenţa întregului spectru electromagnetic - care cuprinde în prezent undele radio, microundele, undele infraroşii, undele ultraviolete, razele X şi radiaţiile gamma.

În plus, cea mai importantă consecinţă a ecuaţiilor lui Maxwell este deducerea vitezei de propagare a electricităţii, estimată la valoarea de 300 000 km/s - destul de apropiată de valoarea dedusă experimental pentru viteza luminii ( Viteza luminii a fost măsurată prima oară în jurul anului 1676 de către Dane Olaus Roemer, cu o estimare remarcabilă pe baza eclipselor sateliţilor lui Jupiter. În 1862 Jean Foucault a făcut măsurători mai precise, demonstrând că viteza luminii scade la trecerea prin apă.).

„Viteza este atât de apropiată de cea a luminii", scria Maxwell, „încît se pare că avem motive serioase să conchidem că lumina însăşi... este o turbulenţă electromagnetică ce ia forma unor unde propagate prin câmpul electromagnetic în conformitate cu legile electromagnetismului." Semnificaţia completă a lucrării lui Maxwell, care a fost extinsă ulterior sub forma unui „Tratat despre electricitate şi magnetism" (Treatise on Electricity and Magnetism) în 1873, nu a fost imediat înţeleasă. Acest lucru s-a datorat faptului că, pentru moment, nu se cunoştea natura atomică a electromagnetismului.

În anii '60 ai secolului al XIX-lea, Maxwell s-a ocupat şi de problema cuantificării compoziţiei gazelor şi a proprietăţilor moleculelor. In general, Maxwell descrie matematic mişcările moleculelor unui gaz la o temperatură dată. Maxwell s-a gândit pentru prima oară la această problemă în anii '50, în vreme ce studia inelele lui Saturn şi în scurt timp alţi fizicieni au elaborat doctrinele conservării energiei şi entropiei, respectiv legile termodinamicii.

In plus, numeroasele experimente privind comportamentul gazelor au făcut posibilă obţinerea altor progrese teoretice. In 1860 Maxwell a sesizat posibilitatea utilizării statisticii pentru descrierea comportamentului moleculelor de gaz. In articolul intitulat „Despre teoria dinamică a gazelor", apărut în 1867, el arată că proprietăţile gazelor cunoscute corespund cu cele prezise de teorie, iar în 1870 a publicat manualul “Theory of Heat” („Teoria căldurii"). Această teorie a devenit „elementul esenţial al viziunii despre materie în secolul al XIX-lea", scrie biograful lui Maxwell, Ivan Tolstoi, adăugind: „Se poate spune că, dacă teoria electromagnetismului dă o adevărată măsură a geniului lui Maxwell, opera sa privind teoria moleculară este monumentală sub aspectul profundei sale intuiţii fizice".

Ar mai fi de menţionat o ultimă contribuţie a lui Maxwell, interesantă mai ales pentru contemporanii săi. Articolul său „Despre guvernanţi" este unul din fundamentele teoriei feed-back-ului, apărută pe la mijlocul secolului XX şi asociată mai ales cu numele lui Norbert Wiener. Într-adevăr, cibernetica lui Wiener - derivată din cuvântul grecesc pentru cârmaci -face referire la termenul folosit de Maxwell.
James Clerk Maxwell s-a căsătorit cu Katherine Mary Dewar în 1858.

Cei doi soţi nu au avut copii şi, deşi unii biografi susţin că a fost o căsnicie exemplară, colegii lui Maxwell nu o prea simpatizau pe soţia sa. Se pare că era înzestrată în mai mică măsură decât el cu simţul umorului, astfel că la petreceri obişnuia să-i spună: „James, începi să te simţi bine; e timpul să mergem acasă". Maxwell nu a avut parte de o viaţă lungă. A murit de aceeaşi boală ca şi mama lui, cancer abdominal, la 5 noiembrie 1879, la vârsta de patruzeci şi opt de ani.

La dispariţia sa, reputaţia lui Maxwell nu era pe deplin consolidată. Deşi i se recunoscuse calitatea de savant excepţional, teoria electromagnetismului încă nu fusese demonstrată convingător. În jurul anului 1880, Herman Von Helmholtz, un admirator al lui Maxwell, discuta posibilitatea confirmării ecuaţiilor sale cu unul dintre studenţii săi, Heinrich Hertz.

În 1888, Hertz a efectuat o serie de experimente, producând şi măsurând unde electromagnetice, arătând cum se propagau acestea asemenea luminii. Ulterior, reputaţia lui Maxwell a continuat să crească, el fiind considerat, alături de vienezul Ludwig Boltzmann, un precursor al fizicii secolului XX.

RECENT

Aspecte epidemilogice ale izbucnirilor cu boli diareice acute în Republica Moldova (Nadejda Gafin, Aliona Nastas, Ion Bîrcă, Adrian Cotelea, Vasile Sofronie)
02.01.2020

În articol sunt prezentate unele aspecte epidemiologice ale izbucnirilor cu boli diareice acute (BDA) în Republica Moldova în anii 2014-2 [ ... ]

Impactul asupra sănătății și cel socioeconomic al morbidității prin varicelă în Republica Moldova (Silvia Negară, Vasile Sofronie)
02.01.2020

A fost studiată și analizată epidemilogic morbiditatea prin varicelă în Republica Moldova în perioada 1985-2017. Studiul dat este unul [ ... ]

2018 Sănătatea - Publicaţie de sănătate şi divertisment