JAMES CLERK MAXWELL (1831-1879)

JAMES CLERK MAXWELL

Marele fizician britanic James Clerk Maxwell este cunoscut indeosebi pentru formularea celor patru ecuatii care exprima legile fundamentale ale electricitatii si magnetismului.

Cele doua domenii fusesera investigate cu multi ani inaintea lui Max­well si se stia cit de strins erau legate intre ele. Insa, cu toate ca au fost descoperite diferite legi ale electricitatii si magnetismului valabile in anu­mite circumstante, inaintea lui Maxwell nu a existat nici o teorie generala, unificata. Prin cele patru ecuatii scurte (dar extrem de sofisticate), Max­well a reusit sa descrie exact interactiunea dintre cele doua cimpuri -magnetic si electric. Astfel, el a transformat o masa confuza de fenomene intr-o teorie unica, cuprinzatoare. Ecuatiile lui Maxwell au fost intens folosite in ultimul secol in stiinta teoretica si aplicatiile acesteia.

Marea calitate a ecuatiilor lui Maxwell o constituie caracterul lor gene­ral, ceea ce le consfinteste valabilitatea in toate circumstantele. Toate legile anterioare ale electricitatii si magnetismului pot fi deduse din ecuatiile lui Maxwell, pe linga multe alte rezultate care anterior nu erau cunoscute.

Cel mai important dintre aceste rezultate a fost dedus de Maxwell insusi. Pornind de la ecuatiile lui se poate demonstra ca sint posibile oscilatii periodice ale cimpului electromagnetic. Aceste oscilatii, numite unde electromagnetice, o data declansate se vor propaga in spatiu. Pe baza ecuatiilor sale, Maxwell a stabilit ca viteza unor asemenea unde electro­magnetice va fi de aproximativ 300000 de kilometri pe secunda. Maxwell a remarcat ca aceasta valoare coincide cu viteza masurata a luminii. Ast­fel, el a ajuns la concluzia corecta ca lumina insasi consta din unde elec­tromagnetice.

Ecuatiile lui Maxwell nu sint, asadar, numai legi fundamentale ale electricitatii si magnetismului, ci si legi fundamentale ale opticii! Intr-adevar, toate legile optice anterior cunoscute pot fi deduse din ecuatiile sale, precum si multe fenomene si relatii anterior nedescoperite.

Lumina vizibila nu este singurul tip posibil de radiatie electromagnetica. Ecuatiile lui Maxwell pun in evidenta existenta altor unde electromagnetice

diferite de lumina vizibila prin lungimea de unda sau frecventa. Aceste concluzii teoretice au fost ulterior confirmate intr-o maniera spectaculoasa de catre Heinrich Hertz, care a reusit sa produca si sa detecteze unde invi­zibile a caror existenta fusese prezisa de Maxwell. Citiva ani mai tirziu, Guglielmo Marconi a demonstrat ca acele unde invizibile pot fi utilizate pentru comunicatiile fara fir, iar radioul a devenit o realitate. Astazi, acele unde se folosesc si in televiziune. Radiatiile X, radiatiile gamma, radiatiile infrarosii si radiatiile ultraviolete sint alte exemple de radiatii electromag­netice. Toate pot fi studiate cu ajutorul ecuatiilor lui Maxwell.

Desi celebritatea lui Maxwell se datoreaza in principal realizarilor sale spectaculoase in domeniul electromagnetismului si opticii, el a mai adus contributii importante si in multe alte domenii ale stiintei, inclusiv teoria astronomica si ter­modinamica (studiul caldurii). Un interes deosebit a manifestat fata de teoria cinetica a gazelor. Max­well si-a dat seama ca nu toate moleculele unui gaz se misca cu aceeasi viteza. Unele molecule se deplaseaza lent, altele repede, iar ^r altele cu viteze extrem de mari. Maxwell a calculat formula care determina (pentru orice tempe­ratura data) ce fractiune din mole­culele unui anumit gaz se va misca cu o anumita viteza, dinainte spe­cificata. Aceasta formula, numita

"distributia Maxwell', este una dintre cele mai frecvent folosite ecuatii stiintifice si are importante aplicatii in numeroase domenii ale fizicii.

Maxwell s-a nascut in 1831 la Edinburgh, Scotia. A fost un tinar extrem de precoce: la numai cincisprezece ani el a prezentat un articol stiintific Societatii Regale din Edinburgh. A urmat cursurile Universitatii din Edinburgh si si-a luat licenta la Universitatea Cambridge. Maxwell a fost in cea mai mare parte a vietii sale de adult profesor de colegiu, ultima sa catedra fiind aceea de la Cambridge. S-a casatorit de tinar, dar nu a avut copii. Maxwell este in general considerat cel mai mare fizician teo­retician din perioada cuprinsa intre Newton si Einstein. Cariera sa stralu­cita s-a sfirsit prematur, in 1879, cind a murit de cancer, la scurt timp dupa implinirea virstei de patruzeci si opt de ani.