Nomes que Fizeram História

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Maxwell

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JAMES CLERK MAXWELL  (1831 - 1879)


Na primeira metade do século XIX, a física era enriquecida por novos conhecimentos, como a descoberta dos fenômenos eletrostáticos e magnéticos, das leis mais simples da óptica, do calor e da acústica.

Apesar desta herança científica precedente, era impossível dar uma interpretação satisfatória a tais fenômenos por ainda não haver a sua tradução matemática, pois todos os fenômenos físicos devem poder ser descritos, não só por palavras, mas por fórmulas ou conceitos claros capazes de prever o seu desenvolvimento.

Newton criou, ele mesmo, a matemática que lhe serviu para interpretar a mecânica celeste e, durante todo o século XVIII, nomes ilustres esforçaram-se para enriquecê-la. Mas faltava alguém que, adotando as teorias elaboradas por matemáticos puros, as adaptasse à descrição de novos fenômenos físicos.

Este alguém foi justamente James Clerk Maxwell, o físico que mais contribuiu para a descrição, em forma matemática, de todos os fatos até então pesquisados. Seu nome figura ao lado de eminentes como Fourier e Bernoulli, e entre outros grandes vultos da época. Pode ser considerado como o precursor da física matemática e o responsável pela interpretação moderna de vários fenômenos, especialmente daqueles ligados ao eletromagnetismo e as ondas eletromagnéticas.

James Clerk Maxwell nasceu em Edimburgo, Escócia, em 1831, de uma família tradicional. Desde cedo demonstrou uma grande paixão pelas máquinas e seus mecanismos. Tentava experiências em sua própria casa com os métodos mais rudimentares e era ajudado pelo pai que tinha os mesmos interesses.

Era um cientista nato. Com apenas 15 anos redigiu um trabalho apresentando um método para traçar curvas ovais e enviou-o à filial escocesa da Royal Society. Os estudiosos ali encarregados de analisá-lo duvidaram que tivesse sido feito por alguém tão jovem. Algum tempo mais tarde, outros trabalhos seus foram publicados em "Transactions", revista daquela sociedade científica.

Iniciou seus estudos superiores na Universidade de Edimburgo, destacando-se pela grande capacidade e desejo de aprender. Dedicava parte de seu tempo em experimentos que ele mesmo imaginava e que lhe serviam para compreender melhor os fatos descritos nos livros.

Na Inglaterra, após diplomar-se pela Universidade de Cambridge, Maxwell foi lecionar filosofia natural no Marischal College de Aberdeen, formando-se entre 1856 e 1860. É neste ponto que começa de fato a sua carreira científica. De início dedica-se a pesquisas sobre a eletricidade, mas logo as abandona, trocando-as pelo preparo de uma tese para concurso, de título "Os Anéis de Saturno". Maxwell pretendia estudar matematicamente a forma do planeta, e interpretar-lhe algumas características como suas dimensões, a presença de divisões em alguns dos anéis, a influência dos satélites do planeta no movimento dos anéis e assim por diante.

Esse trabalho foi debatido ainda depois de Maxwell por diversos outros cientistas, inclusive nos princípios do século XX por Levi Civita, o matemático que contribuiu para desenvolver o cálculo tensorial. Por sua tese, Maxwell foi considerado o físico-matemático mais completo e brilhante da época, ganhando o concurso e recebendo uma cátedra no Kings College, de Londres.

Maxwell lecionou nesse estabelecimento de 1860 a 1865. Estes últimos anos foram os mais fecundos de sua produção científica: realizou pesquisas no campo da física e elaborou a teoria do eletromagnetismo, ensinada ainda hoje nos livros de física, do modo como apareceu há mais de um século atrás.

Esta teoria foi sua obra-prima. Maxwell conseguiu pensar e descrever matematicamente os fenômenos elétricos e magnéticos com um só grupo de fórmulas, as chamadas equações de Maxwell, que exprimem, em suas relações, a unidade dos fenômenos elétricos e magnéticos. Lançavam-se as bases de toda a teoria do eletromagnetismo e as equações de Maxwell ainda hoje auxiliam, em sua forma original, tanto o projetista de antenas como o estudioso da teoria da relatividade. Servem também para calcular o movimento de um elétron dentro de uma máquina aceleradora ou para entender o movimento de uma protuberância na atmosfera solar. Além disso, suas fórmulas também prepararam o caminho para a invenção do rádio.

Nesta teoria, Maxwell aprofundou a pesquisa que o cientista britânico Michael Faraday conduziu no campo eletromagnético. Demonstrou a relação matemática entre o elétrico e o magnético, assim como demonstrou que a luz é o resultado das ondas eletromagnéticas. O seu trabalho mais prestigiado foi "Treatise on electricity and magnetism", de 1837, que contem quatro equações diferentes para descrever a natureza dos campos eletromagnéticos em termos de espaço e de tempo.

Em 1871 ele tornou-se o primeiro professor de física experimental em Cambridge, onde supervisionou a construção do laboratório Cavendish. As suas teorias ajudaram os cientistas a determinar o número equivalente ao da velocidade da luz em unidades CGS, entre outras contribuições.

Os fundamentos da termodinâmica também foram condensados por Maxwell em outras célebres quatro equações, apresentando de forma sucinta as relações básicas entre as variáveis de estado de um sistema. Em suma, desenvolveu para a física um instrumental de trabalho da maior importância na abertura do caminho aos novos progressos que viriam com o estudo do átomo.

Maxwell não tinha uma saúde muito firme e veio a falecer aos 48 anos de idade, em 1879, depois de uma longa e penosa enfermidade. Diante de suas equações sobre o eletromagnetismo, o físico Boltzmann perguntou admirado, citando as palavras do Fausto, de Goethe: "Foi um deus quem escreveu estes símbolos?" Desse modo exprimia a sua admiração por quem, em poucas equações, resumiu as bases de toda a teoria eletromagnética.

 

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