Artigo sobre Maxwell

Artigo sobre Maxwell

James Clerk Maxwell: breve biografia e sua relação com a matemática

COSTA, Jordano Nogueira.

MORELATO, Marcos Fernando Savazoni

SILVA, Francis William Reis da Silva

RESUMO

Este artigo traz um breve resumo da biografia de James Clerk Maxwell, assim como descreve como ele se relaciona com a matemática através da representação dos fenômenos físicos utilizando a matemática para descrevê-los. O texto permite ter breve conhecimento da vida de Maxwell assim como observar que a obra desse cientista consistia na representação de suas teorias usando matemática. Na análise do texto, pode-se enxergar que por meio de Maxwell puderam ser elaboradas, revistas ou descartadas muitas teorias, pois suas teorias serviam de base para as outras. Apesar de Maxwell ser menos lembrado do que outros cientistas famosos como Newton e Einstein, percebe-se que o trabalho de Maxwell foi equivalente ao de Newton para a mecânica e pode-se dizer que supera o de Einstein, umas vez que suas teorias sobre o eletromagnetismo, serviram de base para a teoria da relatividade de Einstein. O artigo mostra que Maxwell dominava os conceitos da matemática pura, podendo aplicá-la nos fenômenos da física tornando esses fenômenos em equações, como sua famosa Equação de Maxwell.

1 INTRODUÇÃO

James Clerk Maxwell foi um dos maiores cientistas que já viveu, apontado como tal até mesmo pelo próprio Einstein. Maxwell era um cientista nato, suas contribuições ao mundo da física foram imensas, o que o fez um dos maiores físicos de todos os tempos. (SILVA, L, [s.d])

Porém, o que diferenciava Maxwell nesse aspecto da física, era sua habilidade em descrever a física através da matemática, pois seus conceitos físicos eram representados por teorias matemáticas precisas, teorias essas que até nos dias atuais permanecem intocáveis, tamanha a exatidão das mesmas. (ROCHA; RIBEIRO FILHO, 1999)

Maxwell elaborou diversas teorias no campo da física, sendo a sua mais famosa a teoria do eletromagnetismo, porém, apesar de seu campo de atuação ser a física, suas teorias tem ajudado diversas áreas, principalmente a matemática. (Silva, [s.d])

Este artigo permitirá que se tenha uma breve visão da vida e da obra de Maxwell, onde se terá o conhecimento da sua relação física com a matemática, e como isso foi relevante ao processo evolutivo da ciência moderna.

2 UM POUCO SOBRE JAMES CLERK MAXWELL

James Clerk Maxwell nasceu em 1981 na Escócia, aos oito anos perdeu a mãe, seu pai então resolveu educá-lo em casa por meio de um tutor, porém, não obteve resultados. No ano de 1841, a família de Maxwell mudou-se para Edimburgo onde ele passa então a freqüentar a Academia de Edimburgo. (SILVA, [s.d])

Maxwell “[...] desde cedo demonstrou uma grande paixão pelas máquinas e seus mecanismos. Tentava experiências em sua própria casa, com os métodos mais rudimentares. E nisto era ajudado pelo pai, que tinha os mesmos interesses”. (SILVA, L, [s.d])

Era um cientista nato. Aos catorze anos escreveu uma monografia sobre um método de construção de curvas ovais perfeitas, lido perante a Real Sociedade de Edimburgo. Algum tempo mais tarde, outros trabalhos seus foram publicados em "Transactions", revista daquela sociedade científica. (SILVA, L, [s.d])

Aos 25 anos de idade, Maxwell começou a lecionar física em um colégio, no ano de 1971 dirigiu o recém criado laboratório Cavendish, a partir dessa época, Maxwell desenvolveu parte das grandes teorias físicas dos dias atuais. (JAMES CLERK MAXWELL FUNDATION, 2006)

No ano de 1873 Maxwell faz sua mais importante publicação, o livro “A Treatise on Electricity & Magnetism”, onde ele demonstra matematicamente as leis empíricas do eletromagnetismo. Essa representação matemática das leis do magnetismo ficou conhecida como equação de Maxwell. (ROCHA; RIBEIRO FILHO, 1999)

Segundo Silva [s.d], logo após a publicação de seu livro, Maxwell se dedicou a edição de obras que envolviam matemática e eletricidade experimental, publicando seu livro sobre o assunto no mesmo ano de sua morte, em 1979.

3 MAXWELL E A MATEMÁTICA DOS FENÔMENOS FÍSICOS

“Newton criou, ele mesmo, a matemática que lhe serviu para interpretar a mecânica celeste [...] Mas faltava alguém que, adotando as teorias elaboradas por matemáticos puros, as adaptasse à descrição de novos fenômenos físicos.” (SILVA, L, [s.d])

Para Silva, L [s.d], Maxwell foi a pessoa que o mundo precisava para fazer tal feito, pois foi quem descreveu em forma matemática todos os fatos pesquisados até a época. Maxwell pode ser considerado o pai da física matemática, interpretando matematicamente vários fenômenos, inclusive o do eletromagnetismo.

“Para Maxwell, seus trabalhos são uma tradução matemática do que ele considera ser as idéias de Faraday. Mas sua obra é de um alcance inimaginável [...]” (ROCHA; RIBEIRO FILHO, 1999, p.118)

De acordo com Abrantes (1988), os trabalhos de Maxwell foram muito importantes, tanto para a física como para a matemática, pois, ele usava a matemática para explicar os fenômenos da física, ou seja:

Trata-se de relacionar “idéias físicas” a “idéias matemáticas” [...] em um domínio de fenômenos ainda pouco desenvolvido, teórica e experimentalmente. Deve-se evitar – diz ele – por um lado, uma matematização prematura que venha inibir a intuição física; e, por outro lado, a “explicação parcial” dos fenômenos com base em hipóteses incertas a respeito da sua natureza (ou essência), ou de sua causa […] (ABRANTES, 1988, p.60)

As teorias matemáticas de Maxwell eram muito avançadas, no ano de 1857, em um concurso que tinha por objetivo descobrir a composição dos anéis de saturno, Maxwell descreveu matematicamente a condição perfeita de estabilidade dos anéis. A teoria de Maxwell foi confirmada como correta quase cem anos após ele apresentá-la. (SANTOS, [s.d])

Enquanto estava em Alberden, Maxwell foi desafiado pelo Prêmio Adams de 1857: O movimento dos anéis de Saturno. […] Ele decidiu competir pelo prêmio e, nos dois anos seguintes, dedicou seu tempo para desenvolver a teoria física que explica a composição dos anéis. Ele então pôde demonstrar por pura lógica matemática, que a estabilidade dos anéis poderia ser alcançada se eles fossem constituídos por um conjunto enorme de pequenas partículas [...] Quase 100 anos depois a Voyager 1 confirmou que ele estava certo. (SANTOS, [s.d])

“Em seus trabalhos, Maxwell fez grande uso de modelos mecânicos desenvolvidos por Faraday e Thomson para representar os fenômenos eletromagnéticos” [...] Os fenômenos eletromagnéticos descritos por Maxwell podem ser considerados como uma das maiores teorias expostas por ele. (SILVA, PIETROCOLA, 2002, p.7)

De acordo com a J. C. M. Fundation [s.d], as teorias de Maxwell foram tão importantes que tiveram impacto em várias áreas, dentre elas:

  • Comunicação: suas teorias de eletricidade e magnetismo permitiram o descobrimento do uso de aplicações eletromagnéticas para transmissão de rádio, tv, posteriormente microondas e imagens térmicas;

  • Termodinâmica: foi um dos fundadores da teoria cinética dos gases, ligou a termodinâmica a mecânica, sendo sua teoria ainda hoje amplamente aceita;

  • Fotografia: Suas teorias sobre a percepção das cores e sua invenção do processo tricromático de cores permitiu o avanço nas fotografias até chegar à qualidade dos dias de hoje;

  • Engenharia: Maxwell foi o primeiro a mostrar como calcular tensões no arco emoldurado e pontes suspensas, foi também pioneiro no uso do controle de gabarito;

  • Energia nuclear: seus conceitos de eletromagnetismo foram a base para a teoria da relatividade de Einstein;

  • Matemática: Maxwell via os fenômenos em termos de relacionamentos que poderiam ser definidas por meio de equações, se necessário abandonar uma analogia física. Ele inventou o termo "onda" para o operador vetorial que aparece em suas equações de campo eletromagnético.

“O lugar de Maxwell entre os grandes físicos do século XIX deve-se a suas pesquisas sobre eletromagnetismo, teoria cinética dos gases, visão colorida, anéis de Saturno, óptica geométrica, e alguns estudos sobre engenharia.” (SILVA, [s.d])

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Observa-se o grande envolvimento de Maxwell com o mundo da física, porém, ele se relaciona em muito com a matemática, primeiramente por ter grandes conhecimentos matemáticos e pelo fato de através da matemática representar as ações da física.

As grandes teorias de Maxwell o fizeram se tornar um dos maiores cientistas conhecidos até hoje, porém, sua estima estava no fato dele conseguir representar por meio da matemática os fenômenos físicos de suas descobertas.

ABSTRACT

This article offers a brief biography of James Clerk Maxwell, as well as describing how it relates to mathematics through the representation of physical phenomena using mathematics to describe them. The text allows you to have brief knowledge of the life of Maxwell well as to observe the work of this scientist was the representation of their theories using mathematics. In the analysis of text, one can see that by Maxwell could be compiled, reviewed or discarded many theories, because their theories formed the basis for the others. Although Maxwell is less remembered than other famous scientists like Newton and Einstein, one realizes that Maxwell's work was equivalent to Newton's mechanics and can say that surpasses that of Einstein, as some theories about the electromagnetism, the basis for the theory of relativity Einstein. The article shows that Maxwell mastered the concepts of pure mathematics and can apply it in the phenomena of physical phenomena in making these equations, as his famous equation of Maxwell.

REFERÊNCIAS

ABRANTES, P. C. C. A metodologia de J. C. Maxwell e o desenvolvimento da teoria eletromagnética. Cad. Cat. Ens. Fís., Florianópolis, n.5, p.58-75, jun. 1988. Disponível em: <http:// www. Periodicos. Ufsc. br/index.php/fisica/article/view/10075/9300>. Acesso em: 01 jul. 2009.

JAMES CLERK MAXWELL FUNDATION. Quem foi Maxwell?2006. Disponível em: <http:// www. clerkmaxwellfoundation.org/>. Acesso em: 01 ago. 2009.

ROCHA, J. F. M.; RIBEIRO FILHO, A. Aspecto histórico-conceituais da física no ensino pré e universitário: o caso do eletromagnetismo da mecânica quântica. Ideação, Feira de Santana, n.3, p.101-129, jan./jun., 1999. Disponível em: <http:// www. Uefs. br/nef/aurino3.pdf>. Acesso em: 01 ago. 2009.

SANTOS, W. Grandes cientistas: James Clerk Maxwell. [s.d]. Disponível em: <http:// www. Wendelsantos. com/ novo/cientistas_maxwell.php>. Acesso em: 01 jul. 2009.

SILVA, C. C. James Clerk Maxwell. [s.d]. Disponível em: <http:// www. Ifi. Unicamp. br/~ghtc/Biografias/Maxwell/Maxwell.html>. Acesso em: 25 jul. 2009.

SILVA, C. C.; PIETROCOLA, M. O papel estruturante da matemática na teoria eletromagnética: um estudo histórico e suas aplicações didáticas. 2002. Disponível em: <nupic.incubadora.fapesp.br/.../Cibelle_Celestino_Silva_O_PAPEL_ESTRUTURANTE_DA_MATEMATICA_NA_TEORIA_ELETROMAGNETICA_UM_ESTUDO_HISTORICO_E_SUAS_APLICAÇÕES_DIDÁTICAS.pdf>. Acesso em: 01 jul. 2009.

SILVA, L. C. M. Sala de física: biografias - James Clerk Maxwell. [s.d]. Disponível em: <http:// br. Geocities. com /saladefisica9/biografias/maxwell.htm>. Acesso em: 25 jul. 2009.

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