JAMES CLERK MAXWELL: BIOGRAFIA E CONTRIBUTI ALLA SCIENZA - VOCABOLARIO CULTURALE - 2025

James Clerk Maxwell (1831 - 1879) era uno scienziato di origine scozzese specializzato nel campo della fisica matematica e i cui contributi hanno segnato un prima e un dopo nella storia di questa scienza.

Considerato uno degli scienziati più importanti mai registrati, è stato riconosciuto soprattutto per la formulazione della teoria della radiazione elettromagnetica. La sua idea ha gettato le basi su cui è costruita la radio che è conosciuta oggi.

Fotografo non identificato. Smithsonian Institution dagli Stati Uniti, tramite Wikimedia Commons

Inoltre, questo fisico ha anche sviluppato teorie sul motivo della stabilità degli anelli di Saturno, uno dei pianeti del sistema solare; Ha lavorato con la cinetica dei gas ed è noto per essere stato la prima persona a stampare una fotografia a colori.

Le scoperte di Clerk Maxwell hanno contribuito a gettare le basi per la fisica moderna. Molti esperti del settore lo considerano lo scienziato più influente del XIX secolo nel campo della fisica del XX secolo.

I contributi da lui apportati in campo scientifico sono considerati con lo stesso livello di importanza di quelli di Isaac Newton e Albert Einstein.

Biografia

Nei primi anni

James Clerk Maxwell nacque il 13 giugno 1831 a Edimburgo, in Scozia, in una famiglia della classe media. Era l'unico figlio di una coppia che si è sposata in tarda età; sua madre l'ha avuto a 40 anni.

Suo padre, John Clerk Maxwell di Middlebie, un importante avvocato, ereditò il suo cognome da un'importante famiglia dell'epoca. Il cognome di James era sinonimo dell'alta società scozzese. Frances Cay era il nome di sua madre, una donna che apparteneva a una famiglia con una posizione elevata nella società del tempo.

Poco dopo la nascita dell'impiegato, la famiglia si trasferì in una casa di campagna chiamata Glenlair House, che si trovava a Middlebie Village and Parish.

Primi studi

Quando Maxwell aveva circa otto anni, nel 1839, sua madre morì dopo aver sofferto di cancro addominale. Dopo l'evento, Clerk ha iniziato a ricevere lezioni da un tutor che ha affermato che il giovane aveva problemi di apprendimento a causa del tempo impiegato per memorizzare le informazioni.

Tuttavia, Clerk Maxwell ha mostrato una grande curiosità in tenera età e una notevole capacità di apprendere nuove idee. Poco dopo aver iniziato a vedere lezioni private, sua zia lo mandò a scuola all'Accademia di Edimburgo nel 1841, dove fece amicizia con persone che hanno plasmato il suo futuro.

Nonostante la sua notevole curiosità per l'apprendimento, il programma di studi ricevuto a scuola non lo interessava. Per questo ha iniziato a propendere per la scienza, al punto che ha pubblicato il suo primo articolo relativo a questo settore a soli 14 anni.

Nel saggio, Clerk Maxwell ha descritto una serie di curve ovali che potrebbero essere tracciate con spilli e fili per analogia, con un'ellisse. Il suo interesse per la geometria e i modelli meccanici è continuato per tutta la sua vita da studente e lo ha aiutato durante il suo periodo di ricercatore.

Istruzione superiore

A 16 anni, James Clerk Maxwell iniziò gli studi all'Università di Edimburgo, una delle più importanti della Scozia. Durante il periodo in cui rimase in questa istituzione, pubblicò due articoli scientifici di sua propria paternità.

Inoltre, il fisico ha dedicato diverse ore di studio in aggiunta a quelle ricevute all'università. È venuto a sperimentare l'improvvisazione di dispositivi chimici, elettrici e magnetici all'interno della casa in cui viveva.

Parte di queste pratiche lo ha aiutato a scoprire la fotoelasticità (un mezzo che determina la distribuzione dello stress nelle strutture fisiche).

Nel 1850, quando il fisico aveva circa 19 anni, entrò all'Università di Cambridge e le sue capacità intellettuali iniziarono a essere riconosciute. All'istituto di Cambridge aveva William Hopkins come professore di matematica, che considerava Maxwell uno dei suoi studenti più importanti.

Quattro anni dopo aver iniziato i suoi studi in questa istituzione, nel 1854, gli fu conferito lo Smith's Prize. Questo prestigioso premio gli è stato conferito per aver condotto un saggio sulla ricerca scientifica originale.

Inoltre, è stato scelto per una borsa di studio, un'opportunità che ha rifiutato di tornare in Scozia per prendersi cura di suo padre, che era in una situazione di salute precaria.

Perdita personale e matrimonio

Nel 1856 fu nominato professore di filosofia naturale al Marischal College, ma suo padre morì prima della sua nomina, il che significò una perdita significativa per il fisico a causa dei forti legami che lo univano a suo padre.

Lo scienziato aveva circa 15 anni più giovane degli altri professori che insegnavano al Colegio Marischal; tuttavia, questo non è stato un impedimento per lui a generare un forte impegno per la posizione che aveva assunto. Stava sviluppando con entusiasmo nuovi programmi di studio e conferenze programmate con gli studenti.

Due anni dopo, nel 1858, sposò Katherine Mary Dewar, la figlia del preside del Marischal College. Non hanno mai avuto figli insieme. Anni dopo, è stato nominato professore di filosofia naturale al King's College di Londra, Inghilterra.

Progressi nell'area professionale

I cinque anni successivi furono i più positivi della sua carriera grazie ai risultati scientifici raggiunti. In questo lasso di tempo pubblica due articoli che affrontano il tema del campo elettromagnetico e realizza una dimostrazione di fotografia a colori.

Inoltre, ha svolto anche lavori teorici e sperimentali sulla viscosità dei gas. L'importanza che ottenne in ambito scientifico lo rese degno di essere membro della Royal Scientific Society nel 1861.

D'altra parte, era incaricato di supervisionare la determinazione sperimentale delle unità elettriche per la British Association. I suoi contributi nel campo della scienza hanno portato alla creazione del National Physics Laboratory.

Ha anche dato importanti contributi alle teorie della velocità della luce, grazie alla misura della proporzione di unità elettromagnetiche ed elettrostatiche di elettricità.

Contributi alla scienza

Nel 1865, il fisico si dimise dal suo lavoro al King's College per ritirarsi nella sua tenuta a Glenlair. Fece più viaggi a Londra e in Italia e pochi anni dopo iniziò a scrivere un trattato sull'elettricità e il magnetismo.

Ricerca

La ricerca di Maxwell sull'elettromagnetismo era di tale importanza che lo scienziato iniziò a essere considerato uno dei più importanti della storia.

Nel Treatise on Electricity and Magnetism, pubblicato nel 1873, il suo obiettivo principale era la conversione delle idee fisiche di Michael Faraday in una formula matematica. Ha cercato di illustrare comprensibilmente le idee di Faraday.

Le indagini da lui svolte rispetto a questa legge hanno permesso allo scienziato di fare importanti scoperte per l'area della fisica, per quanto riguarda le corrispondenti informazioni sulla velocità della luce.

Lo scienziato fu scelto nel 1871 per servire come professore in una nuova cattedra che era stata aperta a Cambridge. In seguito a questa proposta, iniziò a progettare il Laboratorio Cavendish e ne supervisionò la costruzione. Nonostante avesse pochi studenti sotto la sua responsabilità, aveva un gruppo di rinomati scienziati dell'epoca.

Morte

Otto anni dopo, nel 1879, Maxwell iniziò a soffrire più volte di malattie. Poco dopo è tornato a Glenlair; tuttavia, la sua salute non è migliorata.

Lo scienziato morì il 5 novembre 1879 dopo aver subito una breve malattia. La sua sepoltura non ebbe onori pubblici; Fu sepolto in un piccolo cimitero situato in Scozia.

Contributi alla scienza

Elettromagnetismo

Gli studi che Maxwell ha condotto sulla legge di induzione di Faraday, secondo la quale un campo magnetico può trasformarsi in uno elettromagnetico, gli hanno permesso di fare importanti scoperte in questo campo scientifico.

Cercando di illustrare questa legge, lo scienziato è riuscito a costruire un modello meccanico che ha prodotto una "corrente di spostamento", che potrebbe essere la base per le onde trasversali.

Il fisico ha eseguito un calcolo della velocità di queste onde e ha scoperto che erano molto vicine alla velocità della luce. Ciò ha portato a una teoria che ha suggerito che le onde elettromagnetiche potrebbero essere generate in un laboratorio, che è stata dimostrata anni dopo dallo scienziato Heinrich Hertz.

Questo studio di Maxwell ha permesso che, negli anni, si potesse creare la radio che conosciamo oggi.

Fatti sugli anelli di Saturno

Durante la giovinezza dello scienziato, la priorità è stata data alla spiegazione del motivo per cui gli anelli di Saturno continuavano a ruotare costantemente attorno al pianeta.

La ricerca di Maxwell ha portato al saggio Sulla stabilità del moto degli anelli di Saturno. Lo sviluppo di questo saggio è valso a Maxwell un premio scientifico.

Il lavoro ha concluso che gli anelli di Saturno devono essere costituiti da masse di materia che non sono correlate tra loro. Lo studio è stato premiato per l'importante contributo dato alla scienza.

Le conclusioni di Maxwell su questo argomento furono verificate più di 100 anni dopo, nel 1980, da una sonda spaziale inviata verso il pianeta. La sonda è la rinomata Voyager, inviata dalla NASA.

Studio della teoria cinetica dei gas

Maxwell è stato il primo scienziato che ha applicato i metodi di probabilità e statistica per descrivere le proprietà di un insieme di molecole, così è stato in grado di dimostrare che le velocità delle molecole di un gas devono avere una distribuzione statistica.

La sua distribuzione subito dopo divenne nota come legge di distribuzione di Maxwell-Boltzmann. Inoltre, il fisico ha studiato le proprietà che consentono di trasportare un gas in funzione delle variazioni di temperatura e pressione sulla sua viscosità, conducibilità termica e diffusione.

Visione dei colori

Come altri scienziati dell'epoca, Maxwell aveva un notevole interesse per la psicologia, in particolare per la visione dei colori.

Per circa 17 anni, tra il 1855 e il 1872, pubblicò una serie di indagini che fece sulla percezione del colore, l'incapacità di vedere i colori e le teorie su quest'area. Grazie a loro, ha ricevuto una medaglia per uno dei suoi saggi, intitolato Sulla teoria della visione dei colori.

Le indagini di alcuni importanti scienziati come Isaac Newton e Thomas Young sono servite come base per lo svolgimento di ricerche relative all'argomento. Tuttavia, il fisico aveva un particolare interesse per la percezione del colore nella fotografia.

Dopo aver condotto un lavoro psicologico sulla percezione del colore, ha stabilito che, se la somma di tre luci potesse riprodurre qualsiasi colore percepibile dall'uomo, le fotografie a colori potrebbero essere prodotte utilizzando filtri speciali per ottenere ciò.

Maxwell ha proposto che se una fotografia fosse stata scattata in bianco e nero utilizzando filtri rosso, verde e blu, le impressioni trasparenti delle immagini potrebbero essere proiettate su uno schermo utilizzando tre protezioni dotate di filtri simili.

Il risultato dell'esperimento sulla visione dei colori

Nel momento in cui Mawell ha sovrapposto l'immagine sullo schermo, si è reso conto che l'occhio umano avrebbe percepito il risultato come una riproduzione completa di tutti i colori che erano nella scena.

Anni dopo, nel 1861, durante una conferenza alla Royal Institution sulla teoria del colore, lo scienziato presentò la prima dimostrazione al mondo sull'uso del colore nella fotografia. Ha usato i risultati della sua analisi per giustificare le sue idee.

Tuttavia, i risultati dell'esperimento non erano come previsto, a causa di una differenza di pigmentazione tra i filtri usati per aggiungere il colore.

Nonostante non abbia ottenuto i risultati desiderati, la sua ricerca sull'uso del colore in fotografia è servita come base per dare vita alla fotografia a colori pochi anni dopo.

Riferimenti

1. James Clerk Maxwell, Editori dell'Enciclopedia Britannica, (2018). Tratto da britannica.com
2. James Clerk Maxwell, Famous Scientist Portal, (nd). Tratto da famousscientists.org
3. James Clerk Maxwell, Undiscovered Scotland Portal, (nd). Tratto da undiscoveredscotland.co.uk
4. James Clerk Maxwell, portale Wikipedia in inglese, (nd). Tratto da en.wikipedia.org
5. Chi era James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell presso Glenlair Trust, (nd). Tratto da org.uk