James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell

Biografía
Nacemento	13 de xuño de 1831 Edimburgo (Reino Unido)
Morte	5 de novembro de 1879 (48 anos) Cambridge (Reino Unido)
Causa da morte	cancro de estómago
Lugar de sepultura	Abadía de Westminster
Relixión	Socialismo cristão (pt)
Educación	Universidade de Edimburgo Trinity College Edinburgh Academy (en) Peterhouse (en) Universidade de Cambridge
Director de tese	William Hopkins
Actividade
Campo de traballo	Física, mecánica, matemáticas, campo electromagnético, electricidade, magnetismo, fotografia colorida (pt) e Teoría cinética dos gases
Lugar de traballo	Aberdeen Cambridge
Ocupación	físico, profesor universitario, físico teórico, mestre, fotógrafo, matemático, inventor, thermodynamicist (en)
Período de actividade	1860 - 1865
Empregador	King's College de Londres Universidade de Aberdeen Universidade de Cambridge
Membro de	Royal Society Real Academia de Artes e Ciencias dos Países Baixos Sociedade Real de Edimburgo Academia das Artes e das Ciencias dos Estados Unidos Trinity College
Alumnos	Arthur Schuster (pt) , John Ambrose Fleming, John Henry Poynting e Richard Glazebrook (pt)
Influencias	Isaac Newton e Michael Faraday
Obra
Obras destacables Demo de Maxwell estatística de Maxwell-Boltzmann (1861) ecuacións de Maxwell (1865) A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field (en)
Doutorando	Horace Lamb (pt) e George Chrystal (pt)
Familia
Cónxuxe	Katherine Clerk Maxwel (1858–valor descoñecido)
Pais	John Clerk-Maxwell of Middlebie   e Frances Cay
Parentes	Jemima Blackburn, curmá entregue
Premios
(2012)  Scottish Engineering Hall of Fame (en) (1869)  Medalha Keith (pt) (1866)  Conferencia Baker (6 de xuño de 1861)  membro da Royal Society (1860)  Medalla Rumford (1857)  Prémio Adams (pt)  Membro da Sociedade Real de Edimburgo  Premio Smith
Sinatura
Descrito pola fonte	Grande Enciclopedia Soviética 1969-1978, (sec:Максвелл Джеймс Клерк) Pequeno Dicionario Enciclopédico de Brockhaus e Efron Dicionario Enciclopédico Brockhaus e Efron

James Clerk Maxwell nado o 13 de xuño de 1831 en Edimburgo e finado o 5 de novembro de 1879 en Cambridge foi un científico escocés no campo da física matemática. O seu logro máis notable foi a formulación da teoría clásica da radiación electromagnética, que reúne por primeira vez a electricidade, o magnetismo e a luz como manifestacións dun mesmo fenómeno. Desde ese momento, todas as outras leis e ecuacións clásicas destas disciplinas convertéronse en casos simplificados das ecuacións de Maxwell. As ecuacións de Maxwell formuladas para o electromagnetismo chamáronse a "segunda gran unificación en física" logo da primeira realizada por Isaac Newton.

Coa publicación de A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field en 1865, demostrou que os campos magnético e eléctrico atravesan o espazo, en forma de ondas á velocidade da luz, tamén defendeu que a luz é unha forma de radiación electromagnética. Maxwell propuxo que a luz é unha ondulación no mesmo medio que é a causa dos fenómenos eléctricos e magnéticos. A unificación da luz e os fenómenos eléctricos conduciu á predición da existencia das ondas de radio.

Maxwell é considerado por moitos, especialmente por aqueles que traballan no campo da física, como o científico do século XIX que máis influíu na física do século XX. Moitos consideran que as súas achegas á física son da mesma magnitude que as de Isaac Newton e Albert Einstein. Ao final da enquisa do milenio, unha enquisa que pretende facer unha lista dos 100 físicos máis relevantes da historia, Maxwell foi votado como o terceiro físico máis grande de todos os tempos, só detrás de Newton e Einstein. No centenario do nacemento de Maxwell, o mesmo Einstein describiu o traballo de Maxwell como a obra "máis profunda e máis frutífera que a física experimentou desde a época de Newton." Einstein mantivo unha a fotografía de Maxwell na parede do seu estudo, xunto a fotografías de Michael Faraday e Newton.

[Os traballos de Maxwell son] ... o máis profundo e proveitoso que experimentou a física desde os tempos de Newton.

Albert EinsteinThe Sunday Post

Traxectoria

Primeiros anos

Casa natal de James Clerk Maxwell (Edimburgo)

James Clerk Maxwell naceu o 13 de xuño de 1831 no número 14 da rúa India, en Edimburgo, sendo fillo de John Clerk Maxwell de Middlebie, un avogado, e Frances Cay (a filla de Robert Hodshon Cay, e irmá de John Cay). O seu pai era un home de familia acomodada, sendo o sexto home de Clerk de Penicuik. De nacemento, o seu nome foi só John Clerk, engadindo o Maxwell tras herdar a facenda de Middlebie grazas ás súas conexións coa propia familia Maxwell. James era primo da artista Jemima Blackburn, así como do enxeñeiro civil William Di Cay, con quen tiña unha moi boa relación e que sería a súa padriño cando James casou.

Os pais de Maxwell coñecéronse e casaron na trintena de idade, e a súa nai tiña case corenta anos cando el naceu. Antes xa tiveran outro vástago, unha nena chamada Eli.

Cando Maxwell era aínda novo, a súa familia mudouse á casa Glenlair, que os seus pais construíran nas 610 hectáreas de terreo que comprendía a facenda Middlebie. Todo apunta a que Maxwell mostrou unha insaciable curiosidade desde moi curta idade. Xa aos tres anos, preguntaba sobre o funcionamento e utilidade de calquera cousa que se movese, brillase ou emitise ruído. Tal e como describiu a súa nai nunha pasaxe engadida a unha das cartas do seu marido:

«É un homiño moi feliz, e a súa condición mellorou moito desde que se moderou o tempo; interésase moito por portas, chaves e pechaduras, e o “ensíname como funciona” nunca sae da súa boca. Tamén investiga as partes ocultas do cableado, a forma na que a auga chega da parede ao estanque…».

A súa familia pertencía á pequena nobreza de terratenentes escoceses. O seu tío era o 6º barón de Clerk de Penicuik. O seu pai, John Clerk Maxwell, dedicouse á avogacía en Edimburgo e posteriormente pasou a encargarse da administración das súas propiedades. John foi un home ávido de coñecer os avances da ciencia. Inculcou ao seu fillo o amor pola natureza e as ciencias. Un exemplo diso é que entre os seus xoguetes infantís atopábase un fenaquistiscopio, antepasado do cinema, inventado polo belga Joseph Plateau. James foi instruído na leira familiar por un novo profesor que, coa súa agresividade, non logrou motivalo. E aos 10 anos James foi enviado á Academia de Edimburgo, onde os seus compañeiros se mofaban del polo seu acento rural e as súas vestimentas estrafalarias. Catro anos máis tarde, con todo, recibía a medalla ao mérito en matemáticas.

Acompañando ao seu pai, e a partir dos 12 anos, asistía con frecuencia ás reunións na Edinburgh Royal Society, que marcou a súa traxectoria. En 1845 escribiu o seu primeiro relatorio científico, que ante a súa mocidade tivo que ser presentada á Edinburgh Society por un profesor da Universidade de Edimburgo. Describía un método para debuxar elipses e figuras con máis de dous focos, cuxas propiedades explicaba de forma máis sinxela que o facía René Descartes dous séculos antes. O relatorio foi publicada pola Edinburgh Society, o que lle valeu para incorporalo como membro aos seus 14 anos.

Estudos básicos

Academia de Edimburgo

Ao ver o gran potencial innato do mozo, a súa nai Frances tomou como súa a responsabilidade de educalo. Isto era algo lóxico na súa época, pois a educación dos nenos afacía recaer sobre a muller. Aos sete anos, Maxwell xa lera longas pasaxes de Milton e o Salmo CXIX. O seu coñecemento sobre as Sacras Escrituras era xa moi extenso e coñecía numerosos versículos do Psalterio, algo moi infrecuente para un neno a tan temperá idade. Logo, a súa nai foi diagnosticada de cancro abdominal, similar ao que tería Maxwell 4 décadas máis tarde. Morreu en decembro de 1839, tras unha operación infrutuosa. Maxwell contaba só oito anos e, desde ese momento, a súa educación foi dirixida polo seu pai e a súa tía Jane, quen se converteron nas figuras clave da súa vida. A súa escolarización formal comezou, de forma pouco frutífera, baixo a tutela dun raparigo de dezaseis anos. Del só sábese que trataba a James con rudeza e considerábao lento e caprichoso; o pai de Maxwell despediuno en novembro de 1841 e, tras un maduro proceso de reflexión, enviou a Maxwell á prestixiosa Academia de Edimburgo. Durante o curso aloxouse en casa da súa tía Isabella. Alí desenvolveu, apoiado pola súa curmá Jemima, un especial gusto polo debuxo.

O portentoso mozo de dez anos, criado na facenda campestre do seu pai, non encaixou no colexio. Dado que no primeiro curso non había máis prazas, Maxwell viuse obrigado a entrar no segundo con compañeiros un ano maiores. Os seus modos e peculiar acento (propio de Galloway), resultaban demasiado rústicos para os demais mozos. Dado que no primeiro día de clase asistira cun uniforme e un par de zapatos feitos en casa, os seus compañeiros puxéronlle o pouco amigable alcume de «Dafty» (unha palabra derivada do inglés antigo cuxo equivalente actual sería infeliz). A pesar do pouco aprecio que denotaba ese tratamento, a Maxwell nunca pareceu importarlle e deixou que o chamasen así durante moitos anos sen queixa algunha. O seu illamento social acabouse cando coñeceu a Lewis Campbell e a Peter Guthrie Tait, quen acabaría sendo eruditos de renome, e con quen mantería amizade ao longo de toda a súa vida.

A xeometría fascinou a Maxwell desde moi curta idade e descubriu en por si os poliedros regulares antes de recibir ningún tipo de instrución formal sobre eles. A pesar de gañar tempranamente o premio escolar de escritura biográfica, o seu restante traballo académico pasou totalmente desapercibido ata que aos 13 anos gañou a medalla escolar de matemáticas e o primeiro premio tanto en inglés como en poesía.

Pero os intereses do mozo estaban moito máis alá das materias escolares académicas e nunca se esforzou demasiado nas súas cualificacións, a pesar de que con todo fosen moi boas. Escribiu o seu primeiro artigo científico aos catorce anos para describir un método mecánico para debuxar cónicas xeneralizadas usando un anaco de fío, así como as propiedades das elipses, os óvalos cartesianos e as súas curvas relacionadas (sempre que estas tivesen máis de dous focos). O seu traballo, Oval Curves, foi presentado á Sociedade Real de Edimburgo por James Forbes, profesor de filosofía natural na Universidade de Edimburgo, xa que se considerou a Maxwell demasiado novo para presentalo el mesmo.

Aínda que o traballo non era completamente orixinal, posto que René Descartes xa examinara as propiedades das elipses multifocais no século XVII, a contribución de Maxwell foi simplificar o seu método reducindo o número de pasos.

Universidade de Edimburgo (1847–1850)

Old College, Universidade de Edimburgo

Maxwell deixou a Academia en 1847 aos 16 anos e comezou a asistir a clases na Universidade de Edimburgo. Tivo a oportunidade de asistir á Universidade de Cambridge, pero, tras o seu primeiro trimestre, decidiu completar o curso dos seus estudos de pregrao en Edimburgo. O persoal da academia da Universidade de Edimburgo incluía algúns nomes de gran prestixio. Os seus titores de primeiro ano incluíron a sir William Rowan Hamilton, quen lle deu clases sobre lóxica e metafísica, Philip Kelland sobre matemáticas e James Forbes sobre filosofía natural. As clases na Universidade non lle pareceron moi difíciles e, polo tanto, puido dedicarse ao ámbito privado durante o tempo libre que lle deixaba a universidade e, en particular, cando regresaba á mansión de Glenlair. Alí adoitaba improvisar experimentos con materiais químicos, eléctricos e magnéticos que el reunía; as súas principais preocupacións entón tiñan que ver coa luz polarizada. Utilizou xelatina en forma de bloques: someteunos a varias tensións e, cun par de prismas polarizantes que William Nicol déralle, contemplou as cores dos bordos que se desenvolveron dentro da xelatina. Mediante esta práctica descubriu a fotoelasticidade, unha maneira de determinar a distribución da tensión mecánica das estruturas físicas.

Aos 18, contribuíu con dous artigos científicos máis á Royal Society de Edimburgo. Un destes artigos científicos, "On the Equilibrium of Elastic Solids", sentaba o fundamento para o que sería un importante descubrimento posterior na súa vida, a dobre refracción temporal producida en líquidos viscosos mediante tensión mecánica. O seu outro artigo científico foi "Rolling Curves" o cal, xunto ao artigo científico "Oval Curves" que escribira para a Academia de Edimburgo, tamén foi considerado demasiado novo para poder presentar e defender nun estrado. O artigo científico entregóuselle á Royal Society por medio do seu titor.

Universidade de Cambridge

En outubro de 1850, xa como matemático, Maxwell abandonou Escocia para ingresar na Universidade de Cambridge. Inicialmente, asistiu a Peterhouse, pero antes de acabar o seu primeiro trimestre alí, foi transferido ao Trinity College, onde esperaba conseguir unha bolsa de investigación. No Trinity foi elixido como membro pola elitista sociedade secreta coñecida como os Apóstolos de Cambridge. O entendemento intelectual da súa fe cristiá e sobre a ciencia incrementáronse rapidamente nos anos de Cambridge. A súa pertenza aos Apóstolos, unha elitista sociedade de debate intelectual, permitiu abrir a súa mente e escritos a outros ámbitos:

Agora o meu gran plan, concibido no pasado... é deixar que nada quede voluntariamente sen exame. Nada debe ser terra sacra que se rescinda a unha fe estacionaria, positiva ou negativa. Toda terra en barbeito debe ser arada, e débese seguir un sistema regular de rotación... Que nunca se esconda nada, haxa ou non o haxa, e non pareza sequera que se desexe ocultalo... Novamente afirmo o dereito de violar calquera parcela de Terra Sacra que calquera home apartase... Agora estou convencido de que só un cristián pode purgar a súa terra destes lugares sacros... Non digo que ningún cristián acoutase lugares deste tipo: moitos teñen moito e todos teñen algo; pero hai dimensións extensas e importantes no territorio do burlón, do panteísta, do quietista, do formalista, do dogmático, do sensualista e do resto que foron aberta- e solemnemente proclamadas como tabú.

O cristianismo -é dicir, a relixión da Biblia- é o único esquema ou forma de crenza que rexeita calquera dereito sobre tal posesión. Só aquí todo é libre. Pódese voar aos confíns do mundo e non atopar máis Deus que o Autor da Salvación. Pódense escudriñar as Escrituras e non atopar un texto que vos deteña nas vosas exploracións... O Antigo Testamento, o dereito mosaico e o xudaísmo, suponse comunmente que son "tabú" para os ortodoxos. Os escépticos pretenden lelos e atoparon certas obxeccións enxeñosas... que moitos dos ortodoxos que non leron admiten e silencian coma se estivesen obcecados. Pero unha vela acode para expulsar todas as pantasmas e pesadelos: déixenos pasar a luz.»

O grao no que Maxwell "arara encima" das súas crenzas cristiás, someténdoas á proba intelectual, pode ser xulgado só de forma incompleta partindo dos seus escritos. Pero hai moitas probas, sobre todo a partir dos seus días de estudante, de que realmente examinou profundamente a súa fe. Seguramente, o seu coñecemento da Biblia era notable, polo que a súa confianza nas Escrituras non estaba baseada na ignorancia. No verán do seu terceiro ano, Maxwell pasou algún tempo en Suffolk, na casa do reverendo C.B. Tayler, tío dun compañeiro de clase, G.W.H. Tayler. O amor de Deus mostrado pola familia impresionou a Maxwell, en particular despois dunha enfermidade durante a que foi atendido polo ministro e a súa esposa. Sobre a súa volta a Cambridge, Maxwell escribe ao seu anfitrión recente unha carta elocuente e cariñosa, incluíndo o testemuño seguinte:

« ... Teño a capacidade de ser máis perverso que calquera exemplo que ninguén poida porme, e ... se me escapo, é só pola graza de Deus que me axuda a desfacerme de min, parcialmente na ciencia, máis completamente na sociedade —pero non perfectamente excepto por encomendarme a Deus...»

En novembro de 1851, Maxwell estudaba baixo a tutela de William Hopkins, cuxo éxito en nutrir o xenio matemático granxeoulle o alcume de “o fabricante de números un” (en referencia aos wrangler, os alumnos máis brillantes en cada proba de ingreso). En 1854, Maxwell graduouse no Trinity cun grao en matemáticas. Foi o segundo máis alto no exame final, detrás de Edward Routh, gañándose o título de “Segundo wrangler”. Máis adiante foi declarado igualado con Routh na proba máis exixente do Premio Smith. Inmediatamente despois de obter o seu grao, Maxwell leu o seu escrito "Sobre a Transformación de Superficies por Dobrado" na Sociedade Filosófica de Cambridge. Este é un dos poucos artigos puramente matemáticos que escribira, demostrando o seu crecemento como matemático.

Graduouse en 1854 pero a mala saúde do seu pai obrigouno a regresar a Edimburgo e renunciar a unha praza no Trinity College de Cambridge.

No ano 1856, logo da morte do seu pai, foi nomeado profesor de filosofía natural no Marischal College de Aberdeen. Dous anos máis tarde casou con Katherine Mary Dewar, filla do director da institución. En 1860, deixa a acabada de crear Universidade de Aberdeen para dar clases de filosofía natural no King’s College de Londres.

Nesta época comeza a etapa máis frutífera da súa carreira, ingresando en 1861 na Royal Society, e sendo nomeado en 1871 director do Cavendish Laboratory. Publicou dous artigos sobre o estudo do electromagnetismo e desenvolveu unha importante labor tanto teórica como experimental na termodinámica. Levando o seu selo unha das bases deste campo, as Relacións de Maxwell, as relacións de igualdade entre as distintas derivadas parciais das funcións termodinámicas.

Porén é polo seu traballo no campo do electromagnetismo o que o sitúa entre os grandes científicos da historia. No prefacio da súa obra editada en 1873 Treatise on Electricity and Magnetism declarou que a súa principal tarefa era xustificar matematicamente conceptos físicos descritos ata o momento de maneira so cualitativa, coma as leis da indución electromagnética e dos de campos de forza, enunciada por Michael Faraday.

Con este fin Maxwell introduciu o concepto de onda electromagnética, que permite unha descrición matemática adecuada da interacción entre electricidade e magnetismo mediante as súas ecuacións que describen e cuantifican os campos de forza. A súa teoría suxeriu a posibilidade de xerar ondas electromagnéticas no laboratorio, feito comprobado por Heinrich Hertz en 1887, oito anos despois da morte de Maxwell. Esta demostración suporía o inicio da era da comunicación rápida a distancia.

Aplicou a análise estatística á interpretación da teoría cinética dos gases, coa denominada función de distribución de Maxwell-Boltzmann, que establece a probabilidade de atopar unha partícula cunha determinada velocidade nun gas ideal diluído e non sometido a campos de forza externos. Xustificou as hipóteses de Amedeo Avogadro e de André Marie Ampère, demostrou a relación directa entre a viscosidade dun gas e a súa temperatura absoluta e enunciou a lei da equipartición da enerxía. Descubriu a birrefrinxencia temporal dos corpos elásticos translúcidos sometidos a tensións mecánicas e elaborou unha teoría satisfactoria sobre a percepción cromática, desenvolvendo os fundamentos da fotografía tricolor.

Nas das ideas desenvoltas por Maxwell baséanse moitas das argumentacións tanto da Teoría da relatividade de Albert Einstein como da mecánica cuántica moderna.

Galería de imaxes

• 
  James Clerk Maxwell aos 23 anos.
• 
  James Clerk Maxwell coa súa muller Katherine en 1869.

Notas

Referencías

Véxase tamén

Bibliografía

• Barrett, Terence William; Grimes, Dale Mills (1995). World Scientific, ed. Advanced Electromagnetism: Foundations, Theory and Applications. ISBN 9789810220952. 
• Campbell, Lewis; Garnett, William (1882). The Life of James Clerk Maxwell (PDF). Edinburgh: MacMillan. OCLC 2472869. 
• Eyges, Leonard (1972). The Classical Electromagnetic Field. New York: Dover Publications Inc. 
• Gardner, Martin (2007). The Last Recreations: Hydras, Eggs, and Other Mathematical Mystifications. New York: Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-25827-0. 
• Glazebrook, R. T. (1896). James Clerk Maxwell and Modern Physics. 811951455. OCLC 811951455. 
• Harman, Peter M. (1998). Cambridge University Press, ed. The Natural Philosophy of James Clerk Maxwell (en inglés). ISBN 0-521-00585-X. Consultado o 14 de novembro do 2015. 
• Harman, Peter M. (2004). Oxford Dictionary of National Biography 37. Oxford University Press. ISBN 0-19-861411-X. 
• Mahon, Basil (2003). The Man Who Changed Everything – the Life of James Clerk Maxwell. Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 0-470-86171-1. 
• Maxwell, James Clerk (2001). Theory of Heat (9th ed.). Courier Dover Publications. ISBN 978-0-486-41735-6. 
• Porter, Roy (2000). Hutchinson Dictionary of Scientific Biography. Hodder Arnold H&S. ISBN 978-1-85986-304-6. OCLC 59409209. 
• Russo, Remigio (1996). Mathematical Problems in Elasticity. World Scientific. ISBN 981-02-2576-8. 
• Timoshenko, Stephen (1983). History of Strength of Materials. Courier Dover Publications. ISBN 978-0-486-61187-7. 
• Tolstoy, Ivan (1982). James Clerk Maxwell: A Biography. University of Chicago Press. ISBN 0-226-80787-8. OCLC 8688302. 
• Warwick, Andrew (2003). Masters of Theory: Cambridge and the Rise of Mathematical Physics. University of Chicago Press. ISBN 0-226-87374-9. 
• Waterston, Charles D; Macmillan Shearer, A. (xullo 2006). Royal Society of Edinburgh, ed. Former Fellows of the Royal Society of Edinburgh 1783–2002: Biographical Index (PDF) (en inglés) II. Edinburgo. ISBN 978-0-902198-84-5. Arquivado dende o orixinal (PDF) o 05 de abril de 2019. Consultado o 14 de novembro do 2015. 

Outros artigos

• Ecuacións de Maxwell

Ligazóns externas

• Biografía en biografiasyvidas.com (en castelán)
• Clerk Maxwell Fundation (en inglés)