JAMES CLERK MAXWELL: BIOGRAFIA I APORTACIONS A LA CIÈNCIA - CULTURA VOCABULARI - 2025

James Clerk Maxwell (1831 - 1879) va ser un científic d'origen escocès que es va especialitzar en l'àrea de la física matemàtica i els aportacions van marcar un abans i un després en la història d'aquesta ciència.

Considerat per ser un dels científics més importants dels que s'ha tingut registre, va ser reconegut especialment per la formulació de la teoria de la radiació electromagnètica. La seva idea va establir les bases en què està construïda la ràdio que es coneix avui dia.

Unidentified photographer. Smithsonian Institution from United States, via Wikimedia Commons

A més, aquest físic també va desenvolupar teories sobre la raó de l'estabilitat dels anells de Saturn, un dels planetes del sistema solar; va treballar amb la cinètica dels gasos, i és conegut per haver estat la primera persona a imprimir una fotografia a color.

Els descobriments de Clerk Maxwell van contribuir per establir les bases que van donar pas a la física moderna. Molts experts en l'àrea el consideren com el científic de el segle XIX que més influència va tenir en el camp de la física de el segle XX.

Les contribucions que va fer al camp científic són considerades amb el mateix nivell d'importància que les que van fer Isaac Newton i Albert Einstein.

Biografia

primers anys

James Clerk Maxwell va néixer el 13 de juny de 1831 a Edimburg, Escòcia, en el si d'una família de classe mitjana. Va ser el fill únic d'una parella que es va casar a una edat avançada; la seva mare el va tenir als 40 anys d'edat.

El seu pare, John Clerk Maxwell de Middlebie, un prominent advocat, va heretar el seu cognom d'una família important de l'època. El cognom de James era sinònim de l'alta societat escocesa. Frances Cay era el nom de la seva mare, una dona que pertanyia a una família amb una alta posició en la societat de l'època.

Poc després del naixement de l'Clerk, la família es va mudar a una casa de camp anomenada Glenlair House, que es trobava en el llogaret i parròquia Middlebie.

primers estudis

Quan Maxwell tenia aproximadament vuit anys d'edat, en 1839, la seva mare va morir després de patir un càncer abdominal. Després del succés, Clerk va començar a rebre classes d'un tutor que assegurava que el jove tenia problemes per aprendre causa de la quantitat de temps que li prenia memoritzar la informació.

No obstant això, Clerk Maxwell va demostrar tenir una gran curiositat a primerenca edat i una notòria habilitat per aprendre noves idees. A l'poc temps d'haver començat a veure classes privades, la seva tia el va enviar a l'escola a l'Acadèmia d'Edimburg en 1841, on va fer amistat amb persones que van marcar el seu futur.

Malgrat la seva notable curiositat per aprendre, el programa d'estudis que rebia a l'escola no li interessava. Per aquesta raó, va començar a inclinar-se per la ciència, fins al punt que va arribar a publicar el seu primer article relacionat amb aquesta àrea quan tenia només 14 anys d'edat.

En l'assaig, Clerk Maxwell va descriure una sèrie de corbes ovalades que podien traçar amb agulles i fils per analogia, amb una el·lipse. El seu interès per la geometria i els models mecànics va continuar al llarg de la seva vida com a estudiant i el va ajudar durant la seva etapa com a investigador.

estudis superiors

Als 16 anys d'edat, James Clerk Maxwell va iniciar estudis a la Universitat d'Edimburg, una de les més importants d'Escòcia. Durant el període de temps que va romandre en aquesta institució, va realitzar la publicació de dos articles científics d'autoria pròpia.

A més, el físic li dedicava diverses hores d'estudi addicionals a les que rebia a la universitat. Va arribar a experimentar amb la improvisació d'aparells químics, elèctrics i magnètics dins de la casa en què vivia.

Part d'aquestes pràctiques li va servir per descobrir la fotoelasticitat (mitjà que determina la distribució de l'estrès en estructures físiques).

En 1850, quan el físic tenia aproximadament 19 anys d'edat, va ingressar a la Universitat de Cambridge i les seves capacitats intel·lectuals van començar a ser reconegudes. En la institució de Cambridge va tenir com a professor de matemàtiques a William Hopkins, qui considerava a Maxwell com un dels seus més importants estudiants.

Quatre anys després de començar estudis en aquesta institució, en 1854, va ser guardonat amb el Smith Prize. Aquest prestigiós premi li va ser atorgat per realitzar un assaig sobre una investigació científica original.

A més, va ser elegit per obtenir una beca, oportunitat que va rebutjar per tornar a Escòcia per tenir cura del seu pare, qui es trobava en una situació de salut precària.

Pèrdua personal i matrimoni

En 1856 va ser nomenat com a professor de filosofia natural al Col·legi Marischal, però el seu pare va morir abans del seu nomenament, el que va significar una important pèrdua per al físic a causa dels forts llaços que l'unien amb el seu progenitor.

El científic tenia aproximadament 15 anys menys que els altres professors que impartien classes al Col·legi Marischal; però, això no va ser un impediment perquè generés un fort compromís amb el càrrec que havia assumit. Desenvolupava amb afany nous programes d'estudi i programa conferències amb estudiants.

Dos anys després, en 1858, es va casar amb Katherine Mary Dewar, la filla de la directora de l'Marischal College. Mai van tenir fills junts. Anys després, va ser nomenat com a professor de filosofia natural al King 's College de Londres, Anglaterra.

Avenços en l'àrea professional

Els següents cinc anys van ser els més positius de la seva carrera gràcies als èxits científics que va aconseguir. En aquest període de temps, va publicar dos articles que abordaven la temàtica de camp electromagnètic i va realitzar la demostració de la fotografia a color.

A més, també va realitzar un treball teòric i experimental sobre la viscositat dels gasos. La importància que va obtenir en l'àrea científica ho va fer mereixedor de ser membre de la Reial Societat Científica a 1861.

D'altra banda, va ser l'encarregat de supervisar la determinació experimental d'unitats elèctriques per a l'Associació Britànica. Les seves aportacions en el camp de la ciència van derivar en la creació de el Laboratori Nacional de Física.

També va realitzar importants contribucions a les teories de la velocitat de la llum, gràcies al mesurament de la proporció d'unitats electromagnètiques i electrostàtiques d'electricitat.

Aportacions a la ciència

En 1865, el físic va renunciar a la feina que tenia en el King 's College per retirar-se a la seva finca de Glenlair. Va realitzar múltiples viatges cap a Londres i Itàlia i uns anys després va començar a escriure un tractat sobre l'electricitat i el magnetisme.

investigacions

Les investigacions de Maxwell sobre l'electromagnetisme van ser de tal importància que el científic va començar a ser considerat com un dels més importants de la història.

En el Tractat sobre l'electricitat i el magnetisme, que va ser publicat en 1873, es va plantejar com la seva principal meta la conversió de les idees físiques de Michael Faraday en una fórmula matemàtica. Va intentar il·lustrar comprensiblement les idees de Faraday.

Les investigacions que va realitzar pel que fa a aquesta llei li van permetre a l'científic fer importants descobriments per a l'àrea de la física, pel que fa a la informació corresponent de la velocitat de la llum es refereix.

El científic va ser triat en l'any de 1871 perquè exercís com a professor en una nova càtedra que s'havia obert a Cambridge. Després d'aquesta proposta, va començar a fer el disseny de l'Laboratori Cavendish i va supervisar la seva construcció. Tot i tenir pocs estudiants al seu càrrec, comptava amb un grup de reconeguts científics de l'època.

mort

Vuit anys després, en 1879, Maxwell va començar a patir de malalties en diverses oportunitats. Poc després va tornar a Glenlair; però, el seu estat de salut no va millorar.

El científic va morir el 5 de novembre de 1879 després de patir una curta malaltia. El seu sepeli no va comptar amb honors públics; va ser enterrat en un petit cementiri situat a Escòcia.

Aportacions a la ciència

electromagnetisme

Els estudis que Maxwell va realitzar sobre la llei d'inducció de Faraday, que plantejava que un camp magnètic pot canviar a un electromagnètic, van permetre que realitzés importants descobriments en aquest àmbit científic.

A l'intentar fer una il·lustració d'aquesta llei, el científic va aconseguir la construcció d'un model mecànic que va donar lloc a una "corrent de desplaçament", que podria ser la base de les ones transversals.

El físic va realitzar un càlcul de la velocitat d'aquestes ones i va descobrir que estaven molt a prop de la velocitat de la llum. Això va derivar en una teoria que suggeria que les ones electromagnètiques podrien generar-se en un laboratori, el que va ser demostrat anys després pel científic Heinrich Hertz.

Aquest estudi realitzat per Maxwell va permetre que, amb el pas dels anys, es pogués crear la ràdio que coneixem avui dia.

Dades sobre els anells de Saturn

Durant l'època de la joventut de l'científic, es va donar prioritat a explicar el perquè els anells de Saturn es mantenien girant coherentment al voltant de la planeta.

Les investigacions de Maxwell van derivar en l'assaig titulat Sobre l'estabilitat de el moviment dels anells de Saturn. El desenvolupament d'aquest assaig va convertir a Maxwell en mereixedor d'un premi científic.

El treball va concloure en que els anells de Saturn havien d'estar formats per masses de matèria que no es relacionaven entre si. L'estudi va ser premiat per l'important aportació a la ciència que va significar.

Les conclusions de Maxwell sobre aquest tema van ser comprovades més de 100 anys després, el 1980, per una sonda espacial enviada cap al planeta. La sonda és la reconeguda Voyager, enviada per la NASA.

Investigació de la Teoria cinètica dels gasos

Maxwell va ser el primer científic que va aplicar els mètodes de probabilitat i estadística per descriure les propietats d'un conjunt de molècules, de manera que va poder demostrar que les velocitats de les molècules d'un gas han de tenir una distribució estadística.

La seva distribució va ser coneguda poc després com la llei de distribució de Maxwell-Boltzmann. A més, el físic va investigar les propietats que permeten que un gas pugui ser transportat en funció dels canvis de la temperatura i la pressió sobre la viscositat, la conductivitat tèrmica i la difusió de la mateixa.

Visió del color

A l'igual que altres científics de l'època, Maxwell posseïa un notable interès per la psicologia, particularment per la visió del color.

Durant aproximadament 17 anys, entre 1855 i 1872, va realitzar la publicació d'una sèrie d'investigacions que va fer sobre la percepció del color, la incapacitat de veure els colors i teories sobre aquesta àrea. Gràcies a elles, va rebre una medalla per un dels seus assajos, titulat Sobre la teoria de la visió del color.

Les investigacions d'alguns científics de rellevància com Isaac Newton i Thomas Young li van servir com una base per poder realitzar les investigacions relacionades amb el tema. No obstant això, el físic tenia un interès particular per la percepció del color a la fotografia.

Després de realitzar un treball psicològic sobre la percepció del color, va determinar que, si la sumatòria de tres llums pogués reproduir qualsevol color perceptible per l'ésser humà, es podrien produir fotografies a color utilitzant filtres especials per aconseguir-ho.

Maxwell va proposar que si una fotografia era presa en blanc i negre amb la utilització de filtres vermells, verds i blaus, es podia projectar les impressions transparents de les imatges en una pantalla usant tres protectors equipats amb filtres similars.

El resultat de l'experiment sobre la visió del color

En el moment en què Mawell va superposar la imatge a la pantalla, es va adonar que l'ull humà percebria el resultat com una reproducció completa de tots els colors que estaven en l'escena.

Anys després, en 1861, durant una conferència a la Royal Intitution sobre la teoria de la color, el científic va presentar la primera demostració que hi va haver al món sobre l'ús del color a la fotografia. Va utilitzar els resultats de la seva anàlisi per justificar les seves idees.

No obstant això, els resultats de l'experiment no van ser els esperats, a causa d'una diferència de pigmentació entre els filtres que va utilitzar per afegir el color.

Tot i no haver aconseguit els resultats que desitjava, les seves investigacions sobre l'ús de l'color a la fotografia van servir de base per a donar origen a la fotografia a color uns anys després.

referències

1. James Clerk Maxwell, Editors de Encyclopedia Britannica, (2018). Pres de britannica.com
2. James Clerk Maxwell, Portal Famous Scientist, (nd). Pres de famousscientists.org
3. James Clerk Maxwell, Portal Undiscovered Scotland, (nd). Pres de undiscoveredscotland.co.uk
4. James Clerk Maxwell, Portal Wikipedia en Anglès, (nd). Pres de en.wikipedia.org
5. Who was James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell at Glenlair Trust, (nd). Pres de org.uk