James Clerk Maxwell
„The only desire which I can have is like David
to serve my own generation by the will of God,
and then fall asleep”.
James Clerk Maxwell (13 iunie, 1831 – 5 noiembrie, 1879), fizician scoțian, creatorul demonului care poate acționa în răspărul celei de-a doua legi a termodinamicii.
★
Structură dotată cu o curiozitate ieșită din comun – cu deosebire față de întreaga lume fizică –, J.C. Maxwell își începe educația prin achiziția literaturii laice și religioase, pe care ajunge a o stăpîni grație unei memorii prodigioase, după care se hrănește cu cunoașterea oferită de științele exacte și de matematică, ajungînd la aplicațiile acesteia în domeniul fizicii. Acest complex de fapte i-a permis, desigur, deschideri dintre cele mai ample și mai comprehensive către domeniile subiacente, precum chimia și științele naturii, dar și posibilitatea edificării unei perspective filozofice pertinente, alături de fireasca frămîntare caracteristică celor care au beneficiat de o temeinică și sănătoasă educație religioasă și care, totodată, au dobîndit o solidă formație științifică. Sub acest ultima aspect, semnificativ este că, după o viață închinată științei, spre deosebire de comportamentul altor oameni de știință, J.C. Maxwell se va declara nemulțumit de soluțiile puzderiei de sisteme filozofice și se va așeza sub lumina credinței creștine.
Teoria sa asupra radiațiilor electromagnetice arată natura și cauzele acestora, unificînd electricitatea și magnetismul – concepute ca forme de manifestare ale unuia și aceluiași fenomen, cauzat de mișcarea ondulatorie numită lumină, ea însăși o perturbare electromagnetică. Totodată, ea arată că deopotrivă cîmpul electric și cel magnetic se deplasează prin spațiu ca unde, cu viteza luminii.
Dincolo de contribuțiile sale privitoare la formarea și percepția culorilor – cu aplicații la fotografiat –, apoi în domeniul compoziției inelelor plantei Saturn, J.C. Maxwell a fost preocupat de comportamentele materiei (solide, lichide, gazoase). Cu acest prilej, aplecat asupra teoriei cinetice a gazelor și a termodinamicii, și continuînd munca unor antecesori de seamă (Bernoulli, Joule, Clausius), el a edificat o teorie asupra distribuirii vitezelor particulelor de gaz, în relație cu temperatura. Teoria sa depășește perspectiva care observă doar mișcarea și pune la încercare (sau doar nuanțează) cea de-a doua lege a termodinamicii (care stabilește că sistemele termodinamice sînt dotate cu entropie – care, în ciuda primei legi a termodinamicii, a conservării energiei, prezice direcția proceselor spontane și le determină ireversibilitatea sau imposibilitatea).
Experimentul său mental imaginează două încăperi cu mediu gazos, separate de un obturator controlat de un demon capabil să urmărească fiecare moleculă, permițînd sau nu trecerea ei dintr-o încăpere în cealaltă. Acțiunea demonului constă în deschiderea într-o direcție a obturatorului, pentru moleculele care se deplasează rapid, și în cealaltă direcție, pentru moleculele care se deplasează încet. Întrucît – spre deosebire de moleculele a căror mișcare se află sub un anumit prag–, moleculele care se deplasează cu viteze mari produc căldură, la capătul întregului proces de mișcare a moleculelor de gaz și de selecție a lor de către demon, în prima încăpere temperatura va fi mai ridicată decît în cea de-a doua, ceea ce constituie o scădere a entropiei și, prin aceasta, o încălcare a celei de-a doua legi a termodinamicii (conform căreia, într-un sistem izolat, entropia nu ar trebui să scadă întrucît, într-un astfel de sistem, două corpuri avînd temperaturi diferite și intrînd în contact vor intra într-o stare de echilibru termodinamic).
★
Posteritatea îl consideră pe J.C. Maxwell ca fiind unul dintre cei mai mari oameni de știință ai mărețului secol XIX, prin contribuțiile sale fiind plasat alături de I. Newton și A. Einstein. Roadele obținute în știința fizicii, concluziile și demonstrațiile sale în domeniul cîmpurilor electric și magnetic, și unificarea acestora într-o teorie unitară, elegantă și concisă a radiației electromagnetice, precum și temeiurile pe care le așează spre a folosi apoi teoriilor relativității și mecanicii cuantice, îl vor face pe Einstein să replice peste timp lui Newton (care enunța un adevăr universal, dar mai degrabă crud în cazul său, căci vorbele i le datora cel puțin lui Bernard de Chartres, iar multe dintre fapte lui Halley și anturajului de susținători) că el nu stă pe umerii unor giganți, ci doar pe ai lui Maxwell.
Acest text este accesibil în mod gratuit, în concordanță cu prevederile licenței Open Access CC-BY.
