James Clerk Maxwell: o grande cientista, com um profundo impacto na física moderna

no seu novo livro, o demónio duplicado do Professor Maxwell (£16.,99, Icon Book), Brian Clegg explora a vida de James Clerk Maxwell e contribuições para a física, entrelaçada com passagens do próprio demônio. Aqui está um extrato do capítulo final do livro, explicando o legado do grande cientista e seu impacto no futuro da física.Capítulo 10-O legado se você perguntasse a um cientista em torno do final do século XIX que – dos grandes nomes desse século – cientistas no futuro considerariam como o principal físico britânico da época, ele certamente teria dito Lord Kelvin., O velho amigo de Maxwell, William Thomson, foi festejado em sua época – uma realidade que se refletiu em sua elevação à Câmara dos Lordes, o primeiro cientista a ter recebido essa honra.1 Certamente, não há dúvida de que Kelvin fez um trabalho fundamental na termodinâmica, bem como trabalhar em muitas aplicações práticas da ciência – seu nome aparece em mais de 70 patentes do período, e, como vimos, ele foi uma figura importante na colocação do cabo transatlântico.,foi Kelvin, não Maxwell, que acabou ao lado de Isaac Newton na Abadia de Westminster, e Kelvin que tem uma unidade científica com o seu nome. Pouco tempo depois de Kelvin morrer em 1907, estátuas dele seriam erguidas em seu local de nascimento de Belfast e na cidade onde ele fez a maior parte de seu trabalho, Glasgow. Em contraste, Maxwell foi enterrado em um pequeno cemitério rural e não haveria uma estátua dele colocada em sua Escócia Natal por mais de 100 anos após sua morte.na primeira metade do século XX, porém, a imagem foi transformada., Enquanto as conquistas de Kelvin não foram menosprezadas, elas agora parecem muito menos significativas no grande esquema das coisas. Por comparação, a apreciação do trabalho de Maxwell sobre o eletromagnetismo, sua contribuição para a mecânica estatística, e sua transformação da forma como a física teórica foi realizada fizeram dele um herói muito mais para os físicos modernos. Não é por nada que Einstein é relatado como dizendo: “não haveria física moderna sem as equações eletromagnéticas de Maxwell; eu devo mais a Maxwell do que a qualquer um.,aqueles que o conheciam melhor sabiam desde o início que havia algo especial sobre James Clerk Maxwell., amigo desde os tempos de escola, Peter Tait, escreveu ele na Natureza, no final de um resumo de Maxwell trabalho, proporcionando um elogio que levantava-se bem hoje em sua referência para a resistência à ‘vão-balbuciar” e pseudo-ciência:

eu não posso expressar adequadamente em palavras a extensão da perda que o início de sua morte causou não apenas em seus amigos pessoais, na Universidade de Cambridge, em todo o mundo científico, mas também, e sobretudo, sobre a causa do senso comum, da verdadeira ciência e da religião em si, estes dias de muito vaidoso-a balbuciar, pseudo-ciência, e o materialismo.,havia algo muito especial na amplitude da contribuição de Maxwell. Charles Coulson, que em 1947 assumiu a mesma cadeira que Maxwell tinha mantido no King’s College London, comentou: “Há apenas um único tópico que ele tocou que ele não mudou quase além do reconhecimento.”Este volume de saída foi acompanhado pelo insight de Maxwell – sua capacidade de desenvolver modelos e matemática para modelar a realidade quando esta abordagem era uma novidade., Em um livreto preparado para celebrar o centenário do nascimento de Maxwell em 1931, o físico inglês James Jeans deu testemunho marcante desta força intuitiva ao descrever a distribuição de Maxwell para as velocidades das moléculas de gás. Jeans escreveu:

Maxwell, por um comboio de argumento que parece ter nenhuma relação de tudo para moléculas, ou até mesmo para a dinâmica de seus movimentos, ou a lógica, ou até mesmo comum o senso comum, chegou a uma fórmula que, segundo todos os precedentes e todas as regras de filosofia científica, deveria ter sido irremediavelmente errado., Na verdade, foi posteriormente demonstrado que estava exatamente certo … foi esse poder de profunda intuição física, juntamente com uma técnica matemática adequada, embora não excepcional, que estava na base da grandeza de Maxwell.

não é incomum quando se tenta dar a Maxwell seu lugar de direito no panteão da física para colocá-lo com Newton e Einstein (provavelmente jogando em Faraday também). E embora não haja dúvida de que uma quantidade considerável do trabalho de Newton se preocupava com a física, pode-se argumentar que Newton era muito menos físico do que Maxwell.,é interessante comparar os catálogos das bibliotecas de Newton e Maxwell. Newton deixou para trás um remarkable 2 2.100 livros. Destes 109 eram sobre física e astronomia, 138 sobre alquimia, 126 sobre matemática e 477 sobre teologia.3 por comparação, mais de metade dos livros de Maxwell eram sobre física. Newton era indiscutivelmente um matemático aplicado (quando ele não estava ocupado como alquimista, teólogo ou trabalhando na Casa Da Moeda). Maxwell, como Einstein, era sem dúvida um físico.,

Olhando para trás, a partir do vigésimo primeiro século, Maxwell surge como invulgarmente unstuffy para o seu dia. Alguém longe da imagem estereotipada do cientista Vitoriano sem Humor. E estamos agora também em posição de apreciar o quanto o seu trabalho sobre o electromagnetismo ajudaria a lançar uma revolução tecnológica.,considerando o quão recente era a ciência de Maxwell, podemos ver em alguns de seus escritos posteriores e fala de uma abordagem muito moderna aos assuntos científicos. Em 1873, ele fez um discurso intitulado “Discourse on molecules” no encontro da Associação Britânica em Bradford, uma pequena parte do qual faz um mergulho ideal nas próprias palavras de Maxwell.,

Nos céus descobrimos por sua luz, e por sua luz sozinho, estrelas tão distantes uns dos outros, de que nenhuma coisa material pode ter passado de um para o outro;4 e ainda esta luz, que é para nós a única evidência da existência desses mundos distantes, nos diz, também, que cada uma delas é constituída de moléculas do mesmo tipo, como aqueles que encontramos na terra. Uma molécula de hidrogênio, por exemplo, seja em Sirius ou em Arcturus, executa suas vibrações precisamente ao mesmo tempo.,cada molécula, portanto, através do universo, tem impresso nele o selo de um sistema métrico 5 tão distintamente quanto o metro dos arquivos em Paris, ou o cúbito duplo real no templo de Karnak.nenhuma teoria da evolução pode ser formada para explicar a similaridade das moléculas, pois a evolução implica necessariamente uma mudança contínua, e a molécula é incapaz de crescimento ou decaimento, de geração ou destruição.nenhum dos processos da Natureza, desde o início da natureza, produziu a menor diferença nas propriedades de qualquer molécula.,

neste ponto, Maxwell se afasta da ciência moderna como ele assume que as moléculas têm que ter sido feitas de algo, dada a sua natureza idêntica, mas que não havia nenhum processo que pudesse fazer isso que ‘podemos chamar de natural’. Sabemos agora que existem processos perfeitamente naturais para o intercâmbio de matéria e energia que podem ser responsáveis pela criação de matéria, mas quando Maxwell escreveu, esta ciência ainda estava 23 anos no futuro, com a teoria da relatividade especial de Einstein. (E a teoria especial não teria acontecido sem o trabalho de Maxwell.,) Mesmo assim, até esse ponto, e permitindo alguma mudança na linguagem, nós poderíamos ter ouvido tão facilmente um Brian Cox ou Neil deGrasse Tyson expandindo nas maravilhas do universo como para um Vitoriano. A visão de Maxwell estava longe da significância semi-mística da física anterior, uma falha que permaneceu com ela mesmo quando Newton e seus seguidores começaram a incluir alguma matemática.ao longo deste livro, uma pequena parte da produção de Maxwell – o demônio – tem desempenhado um papel significativo., Eu queria que o demônio tivesse a sua palavra porque ele reflete tão bem a habilidade de Maxwell de desafiar a maneira que seus colegas pensavam sobre as coisas, para usar novas abordagens interessantes para modelar, e para incorporar um toque de humor no que pode ser uma ciência muito po-face. Mais do que um grande cientista, Maxwell parece ter sido um homem notável, alguém com quem deve ter sido um prazer ser um amigo.Maxwell e seu demônio merecem ser lembrados enquanto a ciência tiver impacto em nossas vidas.,diz-se muitas vezes, por acaso, que Isaac Newton foi a primeira pessoa a ser cavaleiro pela sua contribuição para a ciência. Eu até ouvi isso reivindicado naquela fonte inigualável de conhecimento, o programa de perguntas sem sentido da BBC. Mas, na realidade, Newton foi condecorado por fazer um bom trabalho na casa da moeda Real, onde o seu entusiasmo para pegar aqueles que recortei as bordas de moedas para vender o metal (e por tê-los enforcado, arrastado e esquartejado) era lendário. Um homem atrás do meu próprio coração demoníaco, era Newton.

2 particularmente para o período, Quando os livros eram uma raridade cara.,

3 que Newton teria considerado uma ciência.curiosamente, ao dizer que Maxwell estava errado, mas pela razão certa. Na época, pensava – se que o universo era muito menor do que agora sabemos que era-mas também era considerado muito mais jovem que se supunha que não havia tempo para nada ir de um extremo do universo para o outro. A atual teoria do Big Bang corrige isso com um universo que se expandiu tão rapidamente durante a fase de inflação que, logo no início, os extremos do universo observável poderiam ainda estar em contato físico direto.,

5 por ‘sistema métrico’ Maxwell não pretendia o uso moderno de um sistema para base 10, mas apenas um sistema de medição.

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