James Clerk Maxwell: biografia e contribuições para a ciência

James Clerk Maxwell (1831 – 1879) foi um cientista de origem escocesa que se especializou na área de física matemática e cujas contribuições marcaram um antes e um depois na história desta ciência.

Considerado um dos cientistas mais importantes que foram registrados, ele foi especialmente reconhecido pela formulação da teoria da radiação eletromagnética. Sua idéia lançou as bases sobre as quais o rádio hoje conhecido é construído.

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Fotógrafo não identificado. Smithsonian Institution dos Estados Unidos [sem restrições ou domínio público], via Wikimedia Commons

Além disso, esse físico também desenvolveu teorias sobre o motivo da estabilidade dos anéis de Saturno, um dos planetas do sistema solar; Ele trabalhou com a cinética de gases e é conhecido por ter sido a primeira pessoa a imprimir uma fotografia colorida.

As descobertas do funcionário Maxwell contribuíram para lançar as bases que deram lugar à física moderna. Muitos especialistas na área o consideram o cientista do século XIX que teve a maior influência no campo da física do século XX.

As contribuições que ele fez no campo científico são consideradas com o mesmo nível de importância que as feitas por Isaac Newton e Albert Einstein.

Biografia

Primeiros anos

James Clerk Maxwell nasceu em 13 de junho de 1831 em Edimburgo, Escócia, em uma família de classe média. Ele era o único filho de um casal que se casou em idade avançada; sua mãe o teve aos 40 anos.

Seu pai, John Clerk Maxwell, de Middlebie, um advogado de destaque, herdou seu sobrenome de uma família importante da época. O sobrenome de James era sinônimo de alta sociedade escocesa. Frances Cay era o nome de sua mãe, uma mulher que pertencia a uma família com uma alta posição na sociedade da época.

Logo após o nascimento do secretário, a família mudou-se para uma casa de campo chamada Glenlair House, que ficava na vila e na paróquia de Middlebie.

Primeiros estudos

Quando Maxwell tinha aproximadamente oito anos em 1839, sua mãe morreu após sofrer de câncer abdominal. Após o evento, Clerk começou a receber aulas de um tutor que assegurava que o jovem tivesse problemas para aprender devido ao tempo necessário para memorizar as informações.

No entanto, o funcionário Maxwell demonstrou grande curiosidade desde tenra idade e uma notável capacidade de aprender novas idéias. Pouco depois de começar a assistir a aulas particulares, sua tia o mandou para a escola na Academia de Edimburgo em 1841, onde fez amizade com pessoas que marcaram seu futuro.

Apesar de sua notável curiosidade em aprender, o programa de estudos que ele recebeu na escola não lhe interessava. Por esse motivo, ele começou a se inclinar para a ciência, a ponto de publicar seu primeiro artigo relacionado a essa área, quando tinha apenas 14 anos.

No ensaio, Clerk Maxwell descreveu uma série de curvas ovais que poderiam ser traçadas com pinos e fios por analogia, com uma elipse. Seu interesse em geometria e modelos mecânicos continuou durante toda a sua vida como estudante e o ajudou durante seu tempo como pesquisador.

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Estudos Superiores

Aos 16 anos, James Clerk Maxwell começou os estudos na Universidade de Edimburgo, uma das mais importantes da Escócia. Durante o período em que permaneceu nesta instituição, ele publicou dois artigos científicos de sua autoria.

Além disso, o físico dedicou várias horas adicionais de estudo àqueles que recebeu na universidade. Ele veio para experimentar a improvisação de dispositivos químicos, elétricos e magnéticos dentro da casa onde morava.

Parte dessas práticas o ajudou a descobrir a fotoelasticidade (um meio que determina a distribuição do estresse nas estruturas físicas).

Em 1850, quando o físico tinha aproximadamente 19 anos, ele entrou na Universidade de Cambridge e suas habilidades intelectuais começaram a ser reconhecidas. Na instituição de Cambridge, ele tinha William Hopkins como professor de matemática, que considerava Maxwell um dos seus alunos mais importantes.

Quatro anos após o início dos estudos nessa instituição, em 1854, ele recebeu o Prêmio Smith. Este prestigioso prêmio foi concedido pela realização de um ensaio sobre uma investigação científica original.

Além disso, ele foi escolhido para obter uma bolsa de estudos, uma oportunidade que se recusou a retornar à Escócia para cuidar de seu pai, que estava em situação precária de saúde.

Perda pessoal e casamento

Em 1856, ele foi nomeado professor de filosofia natural no Marischal College, mas seu pai morreu antes de sua nomeação, o que significou uma perda significativa para o físico devido aos fortes laços que o uniram a seu pai.

O cientista era aproximadamente 15 anos mais novo que os outros professores que lecionavam no Marischal College; No entanto, isso não foi um impedimento para ele gerar um forte compromisso com a posição que assumira. Ele estava desenvolvendo novos programas de estudo e palestras com os alunos.

Dois anos depois, em 1858, casou-se com Katherine Mary Dewar, filha do diretor do Marischal College. Eles nunca tiveram filhos juntos. Anos depois, ele foi nomeado professor de filosofia natural no King’s College, em Londres, Inglaterra.

Avanços na área profissional

Os próximos cinco anos foram os mais positivos de sua carreira, graças às realizações científicas que alcançou. Nesse período, ele publicou dois artigos que abordavam o tema do campo eletromagnético e fizeram a demonstração da fotografia colorida.

Além disso, ele também realizou um trabalho teórico e experimental sobre a viscosidade dos gases. A importância que ganhou na área científica o tornou digno de ser membro da Royal Scientific Society em 1861.

Por outro lado, ele ficou encarregado de supervisionar a determinação experimental de unidades elétricas da Associação Britânica. Suas contribuições no campo da ciência resultaram na criação do Laboratório Nacional de Física.

Ele também fez importantes contribuições às teorias da velocidade da luz, graças à medição da proporção de unidades eletromagnéticas e eletrostáticas de eletricidade.

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Contribuições para a ciência

Em 1865, o físico deixou o emprego que tinha no King’s College para se aposentar em sua propriedade em Glenlair. Ele fez várias viagens a Londres e Itália e, alguns anos depois, começou a escrever um tratado sobre eletricidade e magnetismo.

Investigações

A pesquisa de Maxwell sobre eletromagnetismo foi tão importante que o cientista começou a ser considerado um dos mais importantes da história.

No Tratado sobre eletricidade e magnetismo, publicado em 1873, a conversão das idéias físicas de Michael Faraday em uma fórmula matemática foi definida como seu principal objetivo . Ele tentou ilustrar compreensivelmente as idéias de Faraday.

A pesquisa que ele conduziu a respeito dessa lei permitiu ao cientista fazer importantes descobertas na área da física, no que diz respeito às informações correspondentes sobre a velocidade da luz.

O cientista foi eleito no ano de 1871 para atuar como professor em uma nova cadeira que havia sido aberta em Cambridge. Após essa proposta, ele começou a projetar o Laboratório Cavendish e supervisionou sua construção. Apesar de ter poucos alunos no comando, ele tinha um grupo de cientistas renomados da época.

Morte

Oito anos depois, em 1879, Maxwell começou a sofrer de doenças várias vezes. Pouco depois, ele voltou para Glenlair; No entanto, seu estado de saúde não melhorou.

O cientista morreu em 5 de novembro de 1879 após sofrer uma doença curta. Seu funeral não teve honras públicas; Ele foi enterrado em um pequeno cemitério localizado na Escócia.

Contribuições para a ciência

Eletromagnetismo

Os estudos que Maxwell conduziu sobre a lei de indução de Faraday, que sugeria que um campo magnético pode mudar para um campo eletromagnético, permitiram fazer importantes descobertas nesse campo científico.

Ao tentar ilustrar essa lei, o cientista conseguiu construir um modelo mecânico que resultasse em uma “corrente de deslocamento”, que poderia ser a base das ondas transversais.

O físico fez um cálculo da velocidade dessas ondas e descobriu que elas estavam muito próximas da velocidade da luz. Isso resultou em uma teoria que sugeria que ondas eletromagnéticas poderiam ser geradas em laboratório, o que foi demonstrado anos depois pelo cientista Heinrich Hertz.

Este estudo de Maxwell permitiu que, ao longo dos anos, o rádio que conhecemos hoje possa ser criado.

Fatos sobre os anéis de Saturno

Durante a era da juventude do cientista, foi dada prioridade a explicar por que os anéis de Saturno continuavam girando consistentemente em todo o planeta.

As investigações de Maxwell resultaram no ensaio intitulado Sobre a estabilidade do movimento dos anéis de Saturno. O desenvolvimento deste ensaio fez Maxwell merecer um prêmio científico.

O trabalho concluiu que os anéis de Saturno deveriam ser constituídos por massas de matéria que não se relacionavam. O estudo foi premiado pela importante contribuição à ciência que ela significava.

As conclusões de Maxwell sobre esse assunto foram comprovadas mais de 100 anos depois, em 1980, por uma sonda espacial enviada ao planeta. A sonda é a famosa Voyager , enviada pela NASA.

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Pesquisa em Teoria de Gás Cinético

Maxwell foi o primeiro cientista que aplicou os métodos estatísticos e de probabilidade para descrever as propriedades de um conjunto de moléculas, para poder demonstrar que as velocidades das moléculas de um gás devem ter uma distribuição estatística.

Sua distribuição ficou conhecida logo depois como lei de distribuição de Maxwell-Boltzmann. Além disso, o físico investigou as propriedades que permitem o transporte de um gás com base nas mudanças de temperatura e pressão na viscosidade, condutividade térmica e difusão dos mesmos.

Visão de cores

Como outros cientistas da época, Maxwell tinha um interesse notável em psicologia, particularmente na visão de cores.

Por aproximadamente 17 anos, entre 1855 e 1872, ele publicou uma série de investigações sobre a percepção da cor, a incapacidade de ver cores e teorias sobre essa área. Graças a eles, ele recebeu uma medalha por um de seus ensaios, intitulado Sobre a teoria da visão de cores.

A pesquisa de alguns cientistas relevantes, como Isaac Newton e Thomas Young, serviu de base para a realização de pesquisas relacionadas ao assunto. No entanto, o físico tinha um interesse particular na percepção da cor na fotografia.

Após realizar um trabalho psicológico sobre a percepção da cor, ele determinou que, se a soma de três luzes pudesse reproduzir qualquer cor perceptível pelo ser humano, poderiam ser produzidas fotografias coloridas usando filtros especiais para alcançá-la.

Maxwell propôs que, se uma fotografia fosse tirada em preto e branco com o uso de filtros vermelho, verde e azul, impressões transparentes das imagens poderiam ser projetadas em uma tela usando três protetores equipados com filtros semelhantes.

O resultado do experimento em visão de cores

No momento em que Mawell sobrepôs a imagem na tela, ele percebeu que o olho humano perceberia o resultado como uma reprodução completa de todas as cores que estavam em cena.

Anos depois, em 1861, durante uma conferência na Royal Intitution sobre teoria das cores, o cientista apresentou a primeira demonstração no mundo sobre o uso da cor na fotografia. Ele usou os resultados de sua análise para justificar suas idéias.

No entanto, os resultados do experimento não foram os esperados, devido a uma diferença de pigmentação entre os filtros usados ​​para adicionar cor.

Apesar de não ter alcançado os resultados desejados, sua pesquisa sobre o uso da cor na fotografia serviu de base para dar origem à fotografia colorida alguns anos depois.

Referências

  1. James Clerk Maxwell, Editores da Encyclopedia Britannica, (2018). Retirado de britannica.com
  2. James Clerk Maxwell, portal famoso do cientista, (sd). Retirado de famousscientists.org
  3. James Clerk Maxwell, portal desconhecido da Escócia, (sd). Retirado de undiscoveredscotland.co.uk
  4. James Clerk Maxwell, Portal da Wikipedia em inglês, (nd). Retirado de en.wikipedia.org
  5. Quem era James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell no Glenlair Trust, (sd). Retirado de org.uk

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