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::: Cientistas de todos os tempos :::

 

 

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James Clerk Maxwell

(1831 - 1879)

   Durante grande parte do século XIX, a crença no progresso era a mola principal do mundo civilizado. As sangrentas guerras napoleônicas já estavam esquecidas. A Revolução Industrial expandia extraordinariamente a quantidade de riquezas. E todos acreditavam que o desenvolvimento científico seria capaz de sanar as injustiças ainda existentes. Algum tempo depois, os imprevisíveis rumos da história afastaram essas ilusões. No campo científico, porém, o homem europeu tinha motivos suficientes para se orgulhar da época em que vivia.

No século XVI, foram intuídas as leis fundamentais da mecânica. No século XVII, Newton elaborou as teorias matemáticas que permitiam interpretar e prever o comportamento dos sistemas mecânicos, desde simples mecanismos construídos pelo homem até os corpos celestes. Isso levou a mecânica, e particularmente a mecânica celeste, a um notável avanço.

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

Apesar da herança científica precedente, era ainda impossível dar uma interpretação satisfatória a tais fenômenos, porque se desconhecia a sua expressão matemática. Não basta saber, por exemplo, que as forças imprimem acelerações aos corpos livres, colocando-os em movimento ou modificando as características do movimento de que estavam animados. O que interessa, principalmente, é calcular com que velocidade se movem os corpos, depois de submetidos a certas forças, durante um determinado tempo. Todos os fenômenos físicos devem ser descritos, não só por palavras, mas ainda por fórmulas 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 por enriquecê-la. Mas faltava alguém que, adotando as teorias elaboradas por matemáticos puros, as adaptasse à descrição de novos fenômenos físicos.

Este alguém foi precisamente 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 do de Fourier e Bernoulli, entre os dos grandes vultos da época. Pode ser considerado como o iniciador da física matemática e o responsável pela interpretação moderna de vários fenômenos, especialmente daqueles ligados ao eletromagnetismo e às ondas eletromagnéticas.

 

(Casa onde nasceu, em Edinburgo)

Maxwell nasceu em Edimburgo, Escócia, no ano de 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 nisto era ajudado pelo pai, que tinha os mesmos interesses.

Era um cientista nato. Aos catorze anos escreveu uma monografia sobre um método de construção de curvas ovais perfeitas, lido perante a Real Sociedade de Edimburgo. Algum tempo mais tarde, outros trabalhos seus foram publicados em "Transactions", revista daquela sociedade científica.

Iniciou seus estudos superiores na Universidade de Edimburgo, distinguindo-se pela grande capacidade e desejo de aprender. Dedicava a maior parte do tempo a experimentos que ele mesmo imaginava e que lhe serviam para compreender melhor os fatos descritos nos livros. Meditava sempre sobre as teorias matemáticas que regiam os fenômenos por ele estudados. Mas nada, nele, lembrava o "gênio" sem amigos, introvertido e casmurro. Ao contrário, era de temperamento bastante jovial, querido por todos os colegas.

Na Inglaterra, após diplomar-se pela Universidade de Cambridge, Maxwell foi lecionar filosofia natural no Marischal College de Aberdeen. É neste ponto que começa realmente 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. Seu título: Os Anéis de Saturno. Maxwell pretendia estudar matematicamente a forma do planeta, e interpretar-lhe algumas características: 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 Maxweli, por diversos outros cientistas, inclusive nos primeiros decênios do século XX, por Levi Civita, o matemático que contribuiu para desenvolver o cálculo tensorial, de que se serviu Einstein para a sua Teoria da Relatividade Generalizada.

 

King's College de Londres

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 um século atrás.

Seu nome é relembrado também como autor de várias outras teorias sobre os campos menos conhecidos da física, da óptica cristalográfica à teoria cinética dos gases. Muitos consideram-no um puro teórico, um pesquisador cujo único intento é o de encontrar a formulação matemática das leis físicas descobertas por outros pesquisadores. Tais julgamentos são procedentes apenas em parte, pois, não satisfeito com as possibilidades oferecidas pelos laboratórios da Universidade, Maxwefi conduzia as experiências em sua própria casa, auxiliado unicamente pela esposa. A física era, ainda, uma ciência incompleta, por falta de verificação experimental adequada. Talvez, por isso, Maxwell interessou-se essencialmente pela formulação matemática dos fenômenos físicos. A despeito disso, foi capaz de edificar as bases do que constituiu o centro diretor da física inglesa até o começo da II Guerra Mundial: o famoso laboratório Cavendish, da Universidade de Cambridge.

A teoria do eletromagnetismo 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, prepararam o caminho para a invenção do rádio.

Nos cinco anos em Londres, Maxwell contribuiu notavelmente para a teoria cinética dos gases; por exemplo, a distribuição da velocidade das moléculas em um gás em equilíbrio é chamada "distribuição de Maxwell".

Em 1865, transferiu-se para Glenlair, onde permaneceu até 1871. Ali, pôde completar sua teoria sobre o eletromagnetismo e escrever numerosos tratados sobre eletricidade e magnetismo, além de um número incontável de "memórias", dedicadas aos mais variados setores da física.

 

Sua casa em Glenlair

Em 1871, foi-lhe confiada a cátedra de física experimental da Universidade de Cambridge. Além disso, recebeu a tarefa de organizar o célebre laboratório Cavendish.

Mais do que nunca, Maxwell viu suas horas preenchidas pelas aulas que devia ministrar, e cada vez sobrava menos tempo para as pesquisas. Apesar disso, não abandonou nunca a obra científica, escrevendo outro tratado de mecânica.

Embora ainda jovem, seu temperamento começou a mudar, naqueles que seriam os últimos anos de sua vida. Não existia mais o jovial autor de brincadeiras com colegas em Edimburgo, o poeta der versos irreverentes em Londres. Tornou-se triste e carrancudo, sem, entretanto, perder a serenidade e generosidade habituais. Quando sua esposa adoeceu, ficou afetuosamente a seu lado por duas semanas consecutivas.

Na verdade, agia como se pressentisse sua própria morte, que veio em 1879, depois de uma longa e penosa enfermidade. Assim, com apenas 48 anos de idade, desapareceu aquele que soube exprimir matematicamente grande parte dos conhecimentos físicos da época. 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.

Também os fundamentos da termodinâmica 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 adviriam com o estudo do átomo.

Vinte anos após a publicação de suas obras fundamentais sobre o eletromagnetismo, A Teoria Dinâmica do Campo Eletromagnético e Tratado sobre a eletricidade e a Magnetismo, o físico Hertz conseguiu produzir e receber ondas eletromagnéticas, construindo os alicerces da radiodifusão moderna. Maxwell não pôde ver essa confirmação de sua teoria, e assim foi privado da alegria maior que existe para um físico-matemático: comprovar como suas predições correspondem aos fatos. Talvez, em toda a história da física, não tenha havido uma tão inspirada previsão por métodos matemáticos, tanto tempo antes de a experiência poder comprová-la. 

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Prof. Luiz Ferraz Netto [Léo]
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