James Clerk Maxwell è colui che elaborò la prima teoria moderna sull’elettromagnetismo. Raggruppò tutte le precedenti osservazioni, gli esperimenti e le equazioni non correlate di questa branca della fisica, unificandole in una teoria grazie alle cosiddette “equazioni di Maxwell”. Le “equazioni di Maxwell” dimostrarono come l’elettricità, il magnetismo e la luce fossero manifestazioni dello stesso fenomeno: il campo elettromagnetico. Maxwell dimostrò come i campi elettrico e magnetico si propagassero attraverso lo spazio, sotto forma di onde, alla velocità della luce.
Chi era James Clerk Maxwell?
James Clerk Maxwell era un fisico e matematico scozzese. Come molte menti geniali, già in tenera età dimostrava un acume non comune. Comprendeva la geometria quando molti suoi coetanei faticavano ad apprendere materie più semplici ed a 14 anni scrisse un articolo sulle ellissi. A 16 anni si iscrisse all’università di Edimburgo, sua città natale, dove non faticò a distinguersi. Dopo la laurea insegnò e, durante il tempo libero, scrisse diversi articoli sulla percezione del colore che gli valsero la medaglia Rumford, premio attribuito ogni due anni agli scienziati in merito ad importanti scoperte nel settore delle proprietà termiche ed ottiche della materia.
Contributi scientifici di James Clerk Maxwell
Nel 1859, un anno prima che vincesse il premio Rumford, Maxwell vinse il premio Adams grazie a un saggio sugli anelli di saturno. Maxwell calcolò che la stabilità degli anelli di Saturno fosse possibile solo perché gli anelli erano composti da pezzi di roccia orbitanti intorno al pianeta. Questa scoperta avvalorò, inoltre, la teoria secondo cui il sistema solare originasse da una nebulosa che ruotava su se stessa. Entrambe queste scoperte rappresentano enormi contributi che Maxwell lasciò in eredità alla scienza, ma non furono gli unici.
Teoria cinetica
Uno dei più insigni traguardi di Maxwell fu l’elaborazione di un modello fisico-statistico con riguardo alla teoria cinetica dei gas. La teoria non era nuova: proposta per la prima volta da Daniel Bernoulli, fu ripresa da vari scienziati, ma solo un’intuizione di Maxwell le diede la spinta necessaria. Maxwell formulò la cosiddetta “distribuzione di Maxwell-Boltzmann”. Si trattava di una funzione matematica di distribuzione utile a descrivere la distribuzione di velocità delle molecole di un dato volume di gas a una data temperatura. Grazie ad essa, Maxwell spiegò in maniera più efficace le leggi della termodinamica precedentemente stabilite da altri. Questo lavoro, inoltre, lo aiutò a concepire il famoso esperimento del “diavoletto di Maxwell”.
Elettromagnetismo
Il traguardo più importante della carriera di James Clerk Maxwell fu senza dubbio il lavoro legato all’elettromagnetismo. Il fisico scozzese unificò i lavori sull’elettricità ed il magnetismo di Michael Faraday, André-Marie Ampère ed altri in una serie di quattro equazioni differenziali: le cosiddette “equazioni di Maxwell”. Le “equazioni di Maxwell” descrivevano i campi elettrico e magnetico e le loro interazioni con la materia, e prevedevano l’esistenza di onde elettromagnetiche. Maxwell cercò poi di calcolare teoricamente la velocità delle onde e scoprì che era vicina alla velocità della luce. Questo lo portò a teorizzare che la luce stessa fosse un’onda elettromagnetica.
