JAMES CLERK MAXWELL: BIOGRAPHIE ET CONTRIBUTIONS À LA SCIENCE - VOCABULAIRE DE LA CULTURE - 2024

James Clerk Maxwell (1831 - 1879) était un scientifique d'origine écossaise spécialisé dans le domaine de la physique mathématique et dont les contributions ont marqué un avant et un après dans l'histoire de cette science.

Considéré comme l'un des scientifiques les plus importants jamais enregistrés, il était surtout reconnu pour la formulation de la théorie du rayonnement électromagnétique. Son idée a jeté les bases sur lesquelles repose la radio connue aujourd'hui.

Photographe non identifié. Smithsonian Institution des États-Unis, via Wikimedia Commons

En outre, ce physicien a également développé des théories sur la raison de la stabilité des anneaux de Saturne, l'une des planètes du système solaire; Il a travaillé avec la cinétique des gaz et est connu pour avoir été le premier à imprimer une photographie couleur.

Les découvertes du greffier Maxwell ont contribué à jeter les bases de la physique moderne. De nombreux experts dans le domaine le considèrent comme le scientifique le plus influent du XIXe siècle dans le domaine de la physique du XXe siècle.

Les contributions qu'il a apportées dans le domaine scientifique sont considérées avec le même niveau d'importance que celles faites par Isaac Newton et Albert Einstein.

Biographie

Premières années

James Clerk Maxwell est né le 13 juin 1831 à Édimbourg, en Écosse, dans une famille de la classe moyenne. Il était le seul enfant d'un couple qui s'était marié tard dans la vie; sa mère l'a eu à 40 ans.

Son père, John Clerk Maxwell de Middlebie, un éminent avocat, a hérité de son nom de famille d'une importante famille de l'époque. Le nom de famille de James était synonyme de la haute société écossaise. Frances Cay était le nom de sa mère, une femme qui appartenait à une famille occupant une position élevée dans la société de l'époque.

Peu de temps après la naissance du greffier, la famille a emménagé dans une maison de campagne appelée Glenlair House, située dans le village et la paroisse de Middlebie.

Premières études

Quand Maxwell avait environ huit ans, en 1839, sa mère est décédée des suites d'un cancer de l'abdomen. Après l'événement, le greffier a commencé à recevoir des cours d'un tuteur qui affirmait que le jeune homme avait des problèmes d'apprentissage en raison du temps qu'il lui fallait pour mémoriser les informations.

Cependant, le greffier Maxwell a fait preuve d'une grande curiosité dès son plus jeune âge et d'une remarquable capacité à apprendre de nouvelles idées. Peu de temps après avoir commencé à suivre des cours particuliers, sa tante l'envoya à l'école à l'Académie d'Édimbourg en 1841, où il se lia d'amitié avec des personnes qui façonnèrent son avenir.

Malgré sa remarquable curiosité d'apprendre, le programme d'études qu'il a reçu à l'école ne l'intéressait pas. Pour cette raison, il a commencé à se tourner vers la science, au point qu'il a publié son premier article sur ce domaine alors qu'il n'avait que 14 ans.

Dans l'essai, Clerk Maxwell a décrit une série de courbes ovales qui pourraient être tracées avec des broches et des fils par analogie, avec une ellipse. Son intérêt pour la géométrie et les modèles mécaniques s'est poursuivi tout au long de sa vie d'étudiant et l'a aidé pendant son temps en tant que chercheur.

Études supérieures

À 16 ans, James Clerk Maxwell a commencé ses études à l'Université d'Édimbourg, l'une des plus importantes d'Écosse. Pendant la période de temps où il est resté à cette institution, il a publié deux articles scientifiques de sa propre paternité.

De plus, le physicien a consacré plusieurs heures d'études en plus de celles qu'il a reçues à l'université. Il est venu expérimenter l'improvisation d'appareils chimiques, électriques et magnétiques à l'intérieur de la maison dans laquelle il vivait.

Une partie de ces pratiques l'a aidé à découvrir la photoélasticité (un moyen qui détermine la répartition du stress dans les structures physiques).

En 1850, alors que le physicien avait environ 19 ans, il entra à l'Université de Cambridge et ses capacités intellectuelles commencèrent à être reconnues. À l'institution de Cambridge, il avait William Hopkins comme professeur de mathématiques, qui considérait Maxwell comme l'un de ses étudiants les plus importants.

Quatre ans après avoir commencé ses études dans cette institution, en 1854, il reçut le prix Smith. Ce prix prestigieux lui a été décerné pour avoir réalisé un essai sur des recherches scientifiques originales.

De plus, il a été choisi pour une bourse, une opportunité qu'il a rejetée de retourner en Écosse pour s'occuper de son père, qui était dans une situation sanitaire précaire.

Perte personnelle et mariage

En 1856, il fut nommé professeur de philosophie naturelle au Marischal College, mais son père mourut avant sa nomination, ce qui signifiait une perte importante pour le physicien en raison des liens étroits qui l’unissaient à son père.

Le scientifique avait environ 15 ans de moins que les autres professeurs qui enseignaient au Colegio Marischal; cependant, cela ne l'empêchait pas de susciter un fort engagement envers le poste qu'il avait occupé. Il développait avec enthousiasme de nouveaux programmes d'études et des conférences programmées avec des étudiants.

Deux ans plus tard, en 1858, il épousa Katherine Mary Dewar, la fille du directeur du Marischal College. Ils n'ont jamais eu d'enfants ensemble. Des années plus tard, il a été nommé professeur de philosophie naturelle au King's College de Londres, en Angleterre.

Progrès dans le domaine professionnel

Les cinq années suivantes ont été les plus positives de sa carrière grâce aux réalisations scientifiques qu'il a réalisées. Dans cette période, il a publié deux articles traitant du sujet du champ électromagnétique et a réalisé une démonstration de photographie couleur.

En outre, il a également réalisé des travaux théoriques et expérimentaux sur la viscosité des gaz. L'importance qu'il obtient dans le domaine scientifique le rend digne d'être membre de la Royal Scientific Society en 1861.

D'autre part, il était chargé de superviser la détermination expérimentale des unités électriques pour la British Association. Ses contributions dans le domaine de la science ont conduit à la création du Laboratoire national de physique.

Il a également apporté d'importantes contributions aux théories de la vitesse de la lumière, grâce à la mesure de la proportion d'unités électromagnétiques et électrostatiques d'électricité.

Contributions à la science

En 1865, le physicien démissionne de son emploi au King's College pour se retirer dans sa propriété de Glenlair. Il fit de multiples voyages à Londres et en Italie et quelques années plus tard commença à écrire un traité sur l'électricité et le magnétisme.

Recherche

Les recherches de Maxwell sur l'électromagnétisme étaient d'une telle importance que le scientifique a commencé à être considéré comme l'un des plus importants de l'histoire.

Dans le Traité sur l'électricité et le magnétisme, publié en 1873, son objectif principal était la conversion des idées physiques de Michael Faraday en une formule mathématique. Il a essayé d'illustrer de manière compréhensible les idées de Faraday.

Les recherches qu'il a menées à propos de cette loi ont permis au scientifique de faire des découvertes importantes pour le domaine de la physique, en ce qui concerne les informations correspondantes sur la vitesse de la lumière.

Le scientifique a été choisi en 1871 pour servir de professeur dans une nouvelle chaire qui avait été ouverte à Cambridge. Suite à cette proposition, il a commencé à concevoir le laboratoire Cavendish et a supervisé sa construction. Bien qu'il ait peu d'étudiants sous sa responsabilité, il avait un groupe de scientifiques renommés de l'époque.

Mort

Huit ans plus tard, en 1879, Maxwell a commencé à souffrir plusieurs fois de maladie. Peu de temps après, il est retourné à Glenlair; cependant, sa santé ne s'est pas améliorée.

Le scientifique est décédé le 5 novembre 1879 des suites d'une courte maladie. Son enterrement n'avait pas les honneurs publics; Il a été enterré dans un petit cimetière situé en Écosse.

Contributions à la science

Électromagnétisme

Les études que Maxwell a menées sur la loi d'induction de Faraday, selon laquelle un champ magnétique peut se transformer en champ électromagnétique, lui ont permis de faire des découvertes importantes dans ce domaine scientifique.

En essayant de faire une illustration de cette loi, le scientifique a réussi à construire un modèle mécanique qui aboutit à un «courant de déplacement», qui pourrait être à la base des ondes transversales.

Le physicien a effectué un calcul de la vitesse de ces ondes et a découvert qu'elles étaient très proches de la vitesse de la lumière. Cela a conduit à une théorie suggérant que des ondes électromagnétiques pourraient être générées dans un laboratoire, ce qui a été démontré des années plus tard par le scientifique Heinrich Hertz.

Cette étude de Maxwell a permis qu'au fil des années, la radio que nous connaissons aujourd'hui puisse voir le jour.

Faits sur les anneaux de Saturne

Pendant la jeunesse du scientifique, la priorité a été donnée à l'explication des raisons pour lesquelles les anneaux de Saturne continuaient à tourner régulièrement autour de la planète.

Les recherches de Maxwell ont conduit à l'essai sur la stabilité du mouvement des anneaux de Saturne. Le développement de cet essai a valu à Maxwell un prix scientifique.

Le travail a conclu que les anneaux de Saturne doivent être constitués de masses de matière qui ne sont pas liées les unes aux autres. L'étude a été récompensée pour l'importante contribution à la science qu'elle a apportée.

Les conclusions de Maxwell à ce sujet ont été vérifiées plus de 100 ans plus tard, en 1980, par une sonde spatiale envoyée vers la planète. La sonde est le célèbre Voyager, envoyé par la NASA.

Etude de la théorie cinétique des gaz

Maxwell a été le premier scientifique à appliquer les méthodes de probabilité et de statistique pour décrire les propriétés d'un ensemble de molécules, il a donc pu montrer que les vitesses des molécules d'un gaz doivent avoir une distribution statistique.

Sa distribution est devenue peu de temps après la loi de distribution Maxwell-Boltzmann. De plus, le physicien a étudié les propriétés permettant de transporter un gaz en fonction des variations de température et de pression sur sa viscosité, sa conductivité thermique et sa diffusion.

Vision des couleurs

Comme d'autres scientifiques de l'époque, Maxwell avait un intérêt notable pour la psychologie, en particulier la vision des couleurs.

Pendant environ 17 ans, entre 1855 et 1872, il a publié une série d'enquêtes qu'il a menées sur la perception de la couleur, l'incapacité de voir les couleurs et les théories sur ce domaine. Grâce à eux, il a reçu une médaille pour l'un de ses essais, intitulé Sur la théorie de la vision des couleurs.

Les recherches de certains scientifiques pertinents tels que Isaac Newton et Thomas Young ont servi de base à la réalisation de recherches liées au sujet. Cependant, le physicien avait un intérêt particulier pour la perception de la couleur en photographie.

Après avoir mené un travail psychologique sur la perception des couleurs, il a déterminé que, si la somme de trois lumières pouvait reproduire n'importe quelle couleur perceptible par les humains, des photographies en couleur pourraient être produites à l'aide de filtres spéciaux pour y parvenir.

Maxwell a proposé que si une photographie était prise en noir et blanc à l'aide de filtres rouges, verts et bleus, les impressions transparentes des images pourraient être projetées sur un écran à l'aide de trois protecteurs équipés de filtres similaires.

Le résultat de l'expérience sur la vision des couleurs

Au moment où Mawell a superposé l'image sur l'écran, il s'est rendu compte que l'œil humain percevrait le résultat comme une reproduction complète de toutes les couleurs présentes dans la scène.

Des années plus tard, en 1861, lors d'une conférence à l'Institut royal sur la théorie de la couleur, le scientifique a présenté la première démonstration au monde sur l'utilisation de la couleur en photographie. Il a utilisé les résultats de son analyse pour justifier ses idées.

Cependant, les résultats de l'expérience n'étaient pas comme prévu, en raison d'une différence de pigmentation entre les filtres utilisés pour ajouter la couleur.

Bien que n'ayant pas obtenu les résultats souhaités, ses recherches sur l'utilisation de la couleur en photographie ont servi de base pour donner naissance à la photographie couleur quelques années plus tard.

Références

1. James Clerk Maxwell, rédacteurs de l'Encyclopedia Britannica, (2018). Tiré de britannica.com
2. James Clerk Maxwell, Portail des scientifiques célèbres, (nd). Tiré de famousscientists.org
3. James Clerk Maxwell, Portail de l'Écosse non découvert, (nd). Tiré de undiscoveredscotland.co.uk
4. James Clerk Maxwell, portail Wikipedia anglais, (nd). Tiré de en.wikipedia.org
5. Qui était James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell chez Glenlair Trust, (nd). Tiré de org.uk