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BIOGRAPHIES DE GRANDS SCIENTIFIQUES
Maxwell James Greffier. Biographie du scientifique
Annuaire / Biographies de grands scientifiques
James Clerk Maxwell est né à Édimbourg le 13 juin 1831. Peu de temps après la naissance du garçon, ses parents l'ont emmené dans leur domaine Glenlar. Depuis ce temps, le "repaire dans une gorge étroite" est fermement entré dans la vie de Maxwell. Ici ses parents ont vécu et sont morts, ici il a lui-même vécu et a été enterré pendant longtemps. Lorsque James avait huit ans, le malheur est arrivé à la maison : sa mère est tombée gravement malade et est rapidement décédée. Désormais, le seul éducateur de James était son père, envers qui il conserva un sentiment de tendre affection et d'amitié pour le reste de sa vie. John Maxwell était non seulement le père et l'éducateur de son fils, mais aussi son ami le plus fidèle. Bientôt vint le moment où le garçon dut commencer à étudier. Au début, les enseignants étaient invités à la maison. Mais les enseignants au foyer écossais étaient tout aussi grossiers et ignorants que leurs homologues anglais, décrits avec tant de sarcasme et de haine par Dickens. Par conséquent, il a été décidé d'envoyer James dans une nouvelle école, qui portait le nom bruyant de l'Académie d'Édimbourg. Le garçon s'est progressivement impliqué dans la vie scolaire. Il est devenu plus intéressé par les leçons. Il aimait particulièrement la géométrie. Elle est restée l'un des passe-temps les plus forts de Maxwell pour le reste de sa vie. Les images géométriques et les modèles ont joué un rôle énorme dans son travail scientifique. Le parcours scientifique de Maxwell a commencé avec elle. Maxwell est diplômé de l'académie dans l'une des premières graduations. En se séparant de l'école bien-aimée, il composa l'hymne de l'Académie d'Edimbourg, qui fut chanté à l'unisson et avec enthousiasme par ses élèves. Maintenant, les portes de l'Université d'Edimbourg s'ouvraient devant lui. En tant qu'étudiant, Maxwell a mené des recherches sérieuses sur la théorie de l'élasticité, très appréciée des spécialistes. Et maintenant, il était confronté à la question de la perspective de ses études ultérieures à Cambridge. Fondée en 1284, St. Peter's (Peterhouse), et le plus célèbre est le College of St. Trinity College (Trinity College), fondé en 1546. La gloire de ce collège a été créée par son célèbre élève Isaac Newton. Peterhouse et Trinity College furent successivement le séjour à Cambridge du jeune Maxwell. Après un court séjour à Peterhouse, Maxwell a été transféré au Trinity College. Le volume des connaissances de Maxwell, la puissance de son intellect et sa pensée indépendante lui ont permis d'atteindre une place élevée dans sa libération. Il a pris la deuxième place. Le jeune célibataire a été laissé au Trinity College en tant que professeur. Mais il était préoccupé par les problèmes scientifiques. Outre son ancienne fascination pour la géométrie et le problème des couleurs, qu'il commence à étudier dès 1852, Maxwell s'intéresse à l'électricité. Le 20 février 1854, Maxwell informe Thomson de son intention "d'attaquer l'électricité". Le résultat de "l'attaque" fut l'essai "Sur les lignes de force de Faraday" - le premier des trois principaux ouvrages de Maxwell consacrés à l'étude du champ électromagnétique. Le mot "champ" est apparu pour la première fois dans cette même lettre à Thomson, mais ni dans celle-ci ni dans un ouvrage ultérieur sur les lignes de force. Maxwell ne l'utilise pas. Ce concept ne réapparaît qu'en 1864 dans l'ouvrage "Théorie dynamique du champ électromagnétique". À l'automne 1856, Maxwell prit le poste de professeur de philosophie naturelle au Marischal College d'Aberdeen. Le département de philosophie naturelle, c'est-à-dire le département de physique d'Aberdeen, n'existait pas avant Maxwell et le jeune professeur devait organiser des travaux pédagogiques et scientifiques en physique. Le séjour à Aberdeen a été marqué par un événement important dans la vie personnelle de Maxwell : il a épousé la fille du directeur du Marishal College Daniel Dewar, Katherine Mary Dewar. Cet événement a eu lieu en 1858. De cette époque jusqu'à la fin de leur vie, les Maxwell ont parcouru leur chemin de vie main dans la main. En 1857-1859, le scientifique a effectué ses calculs du mouvement des anneaux de Saturne. Il a montré que l'anneau liquide pendant la rotation sera détruit par les ondes qui s'y produisent et se brisera en satellites séparés. Maxwell a considéré le mouvement d'un nombre fini de tels satellites. Les recherches mathématiques les plus difficiles lui ont valu le prix Adams et la renommée d'un mathématicien de premier ordre. L'essai prisé a été publié en 1859 par l'Université de Cambridge. De l'étude des anneaux de Saturne, il était tout naturel de passer à la considération des mouvements des molécules de gaz. La période Aberdeen de la vie de Maxwell s'est terminée par son discours à la réunion de l'Association britannique en 1859 avec un rapport "Sur la théorie dynamique des gaz". Ce document a marqué le début des nombreuses années de recherche fructueuse de Maxwell dans le domaine de la théorie cinétique des gaz et de la physique statistique. Le département où travaillait Maxwell étant fermé, le scientifique a dû chercher un nouvel emploi. En 1860, Maxwell est élu professeur de philosophie naturelle au King's College de Londres. La période londonienne a été marquée par la publication d'un grand article "Explanations to the Dynamic Theory of Gases", qui a été publié dans la principale revue de physique anglaise, le Philosophical Journal, en 1860. Avec cet article, Maxwell a apporté une énorme contribution à une nouvelle branche de la physique théorique - la physique statistique. Les fondateurs de la physique statistique dans sa forme classique sont Maxwell, Boltzmann et Gibbs. Les Maxwell passèrent l'été 1860 dans le domaine familial Glenlar avant le début du semestre d'automne à Londres. Cependant, Maxwell n'a pas réussi à se reposer et à gagner en force. Il est tombé malade de la variole sous une forme sévère. Les médecins craignaient pour sa vie. Mais le courage et la patience extraordinaires de Catherine, qui lui était dévouée, qui a tout fait pour faire sortir son mari malade, les ont aidés à vaincre la terrible maladie. Sa vie à Londres a commencé par une telle épreuve. Au cours de cette période de sa vie, Maxwell a publié un grand article sur les couleurs, ainsi que l'ouvrage "Explanations to the dynamical theory of gas". Mais l'œuvre principale de sa vie fut consacrée à la théorie de l'électricité. Il publie deux ouvrages principaux sur la théorie des champs électromagnétiques qu'il a créés : « On Physical Lines of Force » (1861-1862) et « Dynamic Theory of the Electromagnetic Field » (1864-1865). Pendant dix ans, Maxwell est devenu un scientifique éminent, le créateur de la théorie fondamentale des phénomènes électromagnétiques, qui, avec la mécanique, la thermodynamique et la physique statistique, est devenue l'un des fondements de la physique théorique classique. Au cours de la même période de sa vie, Maxwell a commencé à travailler sur les mesures électriques. Il était particulièrement intéressé par un système rationnel d'unités électriques, puisque la théorie électromagnétique de la lumière qu'il a créée était basée uniquement sur la coïncidence du rapport des unités électrostatiques et électromagnétiques d'électricité avec la vitesse de la lumière. C'est tout naturellement qu'il devint l'un des membres actifs de la "Commission des Unités" de l'Association Britannique. De plus, Maxwell comprenait profondément le lien étroit entre la science et la technologie, l'importance de cette union tant pour le progrès de la science que pour le progrès technique. Ainsi, des années soixante jusqu'à la fin de sa vie, il a travaillé sans relâche dans le domaine des mesures électriques. La vie stressante de Londres avait pesé sur la santé de Maxwell et de sa femme, et ils ont décidé de vivre sur leur domaine familial de Glenlar. Cette décision devint inévitable après la grave maladie de Maxwell à la fin de ses vacances d'été en 1865, qu'il passa comme d'habitude dans son domaine. Maxwell quitta le service à Londres et vécut cinq ans (de 1866 à 1871) à Glenlare, voyageant occasionnellement à Cambridge pour des examens, et ce n'est qu'en 1867, sur les conseils de médecins, qu'il se rendit en Italie. Étant engagé dans les affaires économiques à Glenlar, Maxwell n'a pas abandonné les études scientifiques. Il a travaillé dur sur l'œuvre principale de sa vie, A Treatise on Electricity and Magnetism, a écrit le livre The Theory of Heat, un ouvrage important sur les régulateurs, un certain nombre d'articles sur la théorie cinétique des gaz et a participé à des réunions de la British Association. La vie créative de Maxwell à la campagne s'est poursuivie aussi intensément que dans la ville universitaire. En 1871, Maxwell publie The Theory of Heat à Londres. Ce manuel était très populaire. Le scientifique a écrit que le but de son livre "La théorie de la chaleur" était de présenter la doctrine de la chaleur "dans l'ordre dans lequel elle s'est développée". Peu de temps après la publication de The Theory of Heat, Maxwell reçut une offre pour prendre la nouvelle chaire de physique expérimentale à Cambridge. Il accepta et le 8 mars 1871 fut nommé professeur Cavendish à l'Université de Cambridge. En 1873, le Traité d'électricité et de magnétisme (en deux volumes) et le livre Matière et mouvement sont publiés. "Matter and Motion" est un petit livre consacré à la présentation des fondamentaux de la mécanique. "Traité sur l'électricité et le magnétisme" - l'ouvrage principal de Maxwell et l'apogée de son travail scientifique. Il y résume les résultats de nombreuses années de travaux sur l'électromagnétisme, qui ont commencé dès le début de 1854. La préface du "Traité" est datée du 1er février 1873. Dix-neuf ans que Maxwell a travaillé sur son œuvre fondamentale ! Maxwell a passé en revue l'ensemble des connaissances sur l'électricité et le magnétisme de son temps, en commençant par les faits de base de l'électrostatique et en terminant par la théorie électromagnétique de la lumière qu'il a créée. Il a résumé la lutte entre les théories de l'action à longue portée et de l'action à courte portée, qui a commencé du vivant de Newton, consacrant le dernier chapitre de son livre à l'examen des théories de l'action à distance. Maxwell ne s'est pas prononcé ouvertement contre les théories de l'électricité qui existaient avant lui; il a présenté le concept de Faraday comme égal aux théories dominantes, mais tout l'esprit de son livre, son approche de l'analyse des phénomènes électromagnétiques, était si nouveau et inhabituel que les contemporains ont refusé de comprendre le livre. Dans la célèbre préface du Treatise, Maxwell caractérise le but de son travail comme suit : décrire les phénomènes électromagnétiques les plus importants, montrer comment ils peuvent être mesurés et « tracer les relations mathématiques entre les grandeurs mesurées ». Il indique qu'il essaiera "dans la mesure du possible d'éclairer le lien entre la forme mathématique de cette théorie et la dynamique générale, afin de préparer dans une certaine mesure la définition de ces lois dynamiques, parmi lesquelles il faut chercher illustrations ou explications de phénomènes électromagnétiques." Maxwell considère les lois de la mécanique comme les lois fondamentales de la nature. Ce n'est donc pas un hasard si, comme prémisse fondamentale de ses équations de base de la théorie électromagnétique, il énonce les dispositions de base de la dynamique. Mais en même temps, Maxwell comprend que la théorie des phénomènes électromagnétiques est une théorie qualitativement nouvelle, non réductible à la mécanique, bien que la mécanique facilite la pénétration dans ce nouveau domaine des phénomènes naturels. Les principales conclusions de Maxwell se résument à ce qui suit : un champ magnétique alternatif excité par un courant changeant crée un champ électrique dans l'espace environnant, qui à son tour excite un champ magnétique, etc. Les champs électriques et magnétiques changeants, se générant mutuellement, forment un champ électromagnétique alternatif unique est une onde électromagnétique. Il a dérivé des équations montrant que le champ magnétique créé par une source de courant se propage à partir de celle-ci à une vitesse constante. Ayant surgi, le champ électromagnétique se propage dans l'espace à la vitesse de la lumière de 300 000 km/s, occupant de plus en plus de volume. D. Maxwell a soutenu que les ondes lumineuses sont de la même nature que les ondes qui surviennent autour d'un fil dans lequel il y a un courant électrique alternatif. Ils ne diffèrent les uns des autres que par la longueur. Les longueurs d'onde très courtes sont la lumière visible. Au milieu des années XNUMX, les travaux de Maxwell "Sur la preuve dynamique de la structure moléculaire des corps" ont été publiés, représentant un ajout important à sa "Théorie de la chaleur" et à ses travaux sur la théorie cinétique des gaz. En 1874, il entame un travail historique majeur : l'étude de l'héritage scientifique du savant du XVIIIe siècle Henry Cavendish et le prépare pour publication. Après les recherches de Maxwell, il est devenu clair que bien avant Faraday, Cavendish a découvert l'influence d'un diélectrique sur l'amplitude de la capacité électrique, et 15 ans avant que Coulomb ne découvre la loi des interactions électriques. Les travaux de Cavendish sur l'électricité, décrivant des expériences, occupaient un volume important, publié en 1879 sous le titre "Papers on Electricity of the Honorable Henry Cavendish". Ce fut le dernier livre de Maxwell publié de son vivant. Le 5 novembre 1879, il mourut à Cambridge. Auteur : Samin D.K.
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