Em novembro de 1856, Maxwell foi nomeado professor de filosofia natural no Marischal College, em Aberdeen. Lá, ficou sabendo de que o tema do Prêmio Adams de 1857 era o movimento dos anéis de Saturno. Era um assunto que o intrigara desde o colégio e ele decidiu competir pelo prêmio. Ele demonstrou que a estabilidade dos anéis só poderia ser atingida se eles fossem feitos de inúmeras partículas sólidas pequenas, em vez de serem completamente sólidos ou líquidos, como muitos segeriam. Seu ensaio ganhou o prêmio.
As conclusões de Maxwell foram corroboradas em 1981 quando a sonda espacial Voyager I tirou fotografias detalhadas dos anéis. Em 1860, o jovem escocês foi nomeado docente de filosofia natural no King’s College, em Londres. Durante os cinco anos que passou lá, ele desenvolveu o trabalho mais notável de sua vida.
Cientistas já tinham conhecimento, desde 1820, de que eletricidade e magnetismo estariam ligados de alguma forma. Em uma palestra, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted fez uma descoberta notável. Passando uma corrente elétrica por um fio em sua mesa, ele notou que a agulha de uma bússola fora desviada do norte. Compreendeu que a corrente elétrica havia produzido um campo magnético ao redor do fio. Então o cientista inglês Michael Faraday pôs-se a questionar se o contrário poderia ser verdade – será que o magnetismo podia, de alguma forma, produzir eletricidade? Em 1831, Faraday provou que sim, mostrando que, quando um fio se movia dentro de um campo magnético, uma corrente elétrica correria por esse fio. Esse efeito é conhecido como indução eletromagnética e constitui o princípio necessário para o funcionamento de geradores e dínamos elétricos.
O inglês aprofundou suas pesquisas e desenvolveu algumas teorias acerca da conexão entre eletricidade e magnetismo, mas não conseguiu completar o trabalho. Maxwell aceitou o desafio e passou a procurar uma explicação para a relação existente entre as duas forças. Ele logo percebeu que eletricidade e magnetismo eram apenas expressões alternativas que designavam um mesmo fenômeno – o eletromagnetismo. Maxwell provou o conceito produzindo ondas elétricas e magnéticas que se interseccionavam a partir de uma corrente elétrica. Maxwell exprimiu isso em termos matemáticos por meio de quatro equações relacionadas, hoje referidas conjuntamente como as “equações de Maxwell”, que ele apresentou à Royal Society em 1864.
As equações mostraram que as ondas elétricas e magnéticas se propagavam a uma velocidade muito próxima à da luz (300 mil km/s). Isso o levou a uma conclusão importante: a própria luz seria uma forma de onda eletromagnética. Essa conexão que fizera entre luz e eletromagnetismo se tornaria uma das pedras fundamentais na história da física. Ainda, ele sugeriu que poderiam existir outros tipos de ondas eletromagnéticas, com diferentes comprimentos de onda, o que foi verificado em 1887 – oito anos depois da morte de Maxwell –, quando o físico alemão Heinrich Hertz produziu as primeiras ondas de rádio inteiramente feitas pelo homem. Em 1895, a descoberta dos raios X forneceria
confirmação adicional às teorias do escocês.
Em 1865, Maxwell retornou à Escócia e fixou residência em Glenlair. Sua atenção voltou-se para a questão do comportamento dos gases. O físico inglês James Joule, em 1840, havia descoberto que o calor era resultante da movimentação das moléculas. Isso deu origem a uma disciplina científica chamada termodinâmica, que incluiria o estudo da forma como moléculas de gases se movimentariam. Oito anos depois, Joule estimou a velocidade das moléculas de gás. Entretanto, ele presumiu que todas as moléculas viajariam à mesma velocidade, mas na verdade a velocidade das moléculas variaria muito conforme estas sofressem colisões com outras moléculas.
Maxwell compreendeu que seria impossível calcular a verdadeira velocidade e posição de cada molécula de gás em cada ponto do tempo. Ele percebeu, porém, que poderia estimar a distribuição (isto é, velocidade e posição) “provável” das moléculas em diversos pontos do tempo. Essa aplicação de probabilidade à atividade molecular era revolucionária e oferecia a melhor explicação para o comportamento de gases até então obtida. O cientista apresentou sua teoria em 1866, e ela ficou conhecida como a teoria cinética dos gases de Maxwell-Boltzmann (Boltzmann era um físico austríaco que chegara às mesmas conclusões). Na década de 1870, Maxwell foi convidado a se tornar catedrático de física na Universidade de Cambridge. Ele manteve o posto até sua morte, por câncer abdominal, em novembro de 1879, aos 48 anos.
O LEGADO
Quando olhamos para a vasta gama de realizações de Maxwell, é difícil imaginar que toda ela foi fruto do esforço de um só homem. Seus trabalhos em campos tão diversos quanto eletromagnetismo, comportamento molecular de gases, teoria das cores e astrofísica foram extremamente inovadores e permitiram o desenvolvimento de muitas das tecnologias atuais. De todas as suas conquistas, sua contribuição no campo do eletromagnetismo foi indubitavelmente a maior. Seu livro Eletricidade e
magnetismo (1873) permanece como um clássico das ciências.
O nome de Maxwell não é prontamente lembrado como o de Newton e Einstein – em parte porque o escocês não estava vivo quando a relevância de sua produção se tornou evidente –, mas muitos consideram que seu trabalho se encontra em pé de igualdade com o desses cientistas famosos. Homem modesto, Maxwell conquistou a felicidade apenas com seu trabalho. Como ele mesmo disse em 1860: “Nós, como seguidores dos ensinamentos de grandes professores da ciência, devemos, em algum grau, viver também a mesma sede de conhecimento e a mesma alegria em alcançar a sabedoria que os encorajou e animou”.
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HULTON ARCHIVE
Max Plank em foto de 1933, em Berlim