à moins d’être un poète, un héros de guerre ou une rock star, c’est une erreur de mourir jeune., James Clerk Maxwell – contrairement à Isaac Newton et Albert Einstein, les deux géants de la physique avec lesquels il se tient-a commis cette erreur, mourant en 1879 à l’âge de seulement 48 ans. Les physiciens connaissent peut-être Maxwell, mais la plupart des non-scientifiques, lorsqu’ils allument leur téléviseur couleur ou utilisent leur téléphone portable, ne se rendront probablement pas compte qu’il a rendu une telle technologie possible. Après tout, en 1864, il nous a donné « les équations de Maxwell” – votées par les lecteurs de Physics World comme leurs équations préférées de tous les temps – à partir desquelles les ondes radio ont été prédites.,

supposons que Maxwell ait vécu un an au-delà du score biblique de trois et dix. Il serait alors en vie le 12 Décembre 1901, jour où Guglielmo Marconi, à St John’s, Terre-Neuve, reçoit le premier signal radio transatlantique d’un émetteur de Cornwall, au Royaume-Uni, conçu par Ambrose Fleming, ancien élève de Maxwell. Ou considérez la relativité: mentionnez – la et tout le monde pense à Einstein., Pourtant, C’est Maxwell en 1877 qui a introduit le terme en physique, et avait remarqué bien avant que l’interprétation de l’induction électromagnétique était différente selon que l’on considère un aimant s’approchant d’une boucle de fil ou une boucle s’approchant d’un aimant. C’est à partir de ces « asymétries qui ne semblent pas inhérentes aux phénomènes” Qu’Einstein a commencé ses travaux sur la relativité restreinte.

S’il n’était pas mort si jeune, Maxwell aurait presque certainement développé la relativité restreinte une décennie ou plus avant Einstein., De plus, C’est en lisant L’article de Maxwell « Ether” dans la neuvième édition de L’Encyclopaedia Britannica Qu’Albert Michelson en est venu à inventer l’interféromètre – un nouveau type d’instrument que lui et Edward Morley ont utilisé en 1887 pour découvrir que la vitesse de la lumière est la même dans toutes les directions.

alors, quelle impression de Maxwell auriez-vous gagnée si vous l’aviez rencontré dans sa fleur de l’âge, comme L’a fait un jeune étudiant écossais Donald MacAlister à Cambridge en 1877?, Vous auriez sûrement été charmé, mais peut – être aussi surpris de rencontrer – comme L’a dit MacAlister – « un vieux laird écossais complet dans les manières et le discours”. En tant que propriétaire D’un domaine écossais de 1800 acres, Maxwell avait toutes les qualités du meilleur gentleman de la campagne victorienne: cultivé, prévenant de ses locataires, actif dans les affaires locales, et aussi un nageur et un cavalier expert.,

peu auraient deviné que ce « Scotch laird”, si désuet même en 1877, était un scientifique dont les écrits restent étonnamment vibrants en 2006 et le plus grand physicien mathématique depuis Newton. En plus de ses travaux sur l’électromagnétisme, Maxwell a également contribué à huit autres domaines scientifiques: l’optique géométrique, la théorie cinétique, la thermodynamique, la viscoélasticité, les structures de ponts, la théorie du contrôle, l’analyse dimensionnelle et la théorie des anneaux de Saturne. Il a également travaillé sur la vision des couleurs, produisant la toute première photographie en couleur (voir encadré « A colourful tale »).,

même si ses réalisations sont quelque peu éclipsées aux yeux du public par celles d’Einstein, dont les succès ont été marqués par une grande série d’événements l’année dernière, C’est une mesure de la position de Maxwell que 2006 – le 175e anniversaire de cette naissance – a été surnommé L’année Maxwell.

de Glenlair à Édimbourg

James Clerk Maxwell est né le 18 juin 1831 de Frances Cay et John Clerk – un avocat qui était le fils cadet de James Clerk. Les clercs étaient l’une des familles les plus distinguées et les plus riches d’Édimbourg et les deux parents de Maxwell étaient imprégnés de la culture de la ville., Pourtant, Maxwell a passé les 10 premières années de sa vie dans un domaine de campagne, Glenlair dans le sud-ouest de l’Écosse, qui était alors une région d’isolement extrême, voire d’anarchie, sans école à proximité. Comment cela s’est-il produit et pourquoi ne nous référons-nous pas aux équations de Clerk mais aux équations de Maxwell?

la réponse réside dans une longue querelle de sang entre la famille Maxwell et une autre famille écossaise-les Johnstones – qui remonte au 16ème siècle. La querelle comprenait l’exécution en 1613 du huitième Lord Maxwell pour le meurtre du chef des Johnstones pour se venger du meurtre de son père., Faute d’enfants légitimes, Lord Maxwell légua des terres à son fils illégitime, John Maxwell, qui fut lui-même assassiné en 1639. Le mariage de deux héritières de ce dernier avec des membres de la famille Clerk aboutit, à la suite de règlements juridiques complexes, à la cession en 1798 du domaine Clerk de 7 000 acres près d’Édimbourg à George Clerk (oncle de James Clerk Maxwell) et du nom et de la succession de Maxwell à John Clerk (père de Maxwell).

Après que les parents de Maxwell se soient mariés, ils ont commencé à développer le domaine de Glenlair., Mais avec aucune école à proximité et un seul enfant à s’occuper, sa mère a doublé son instituteur. Sa mort à l’âge de huit ans a profondément affecté Maxwell et, après deux années malheureuses avec un tuteur privé, il a été envoyé à L’Edinburgh Academy, où son accent étrange et ses chaussures étranges (fabriquées à la main par son père) lui ont valu le surnom de « Dafty”. Maxwell a également été impliqué dans un bras de fer entre deux tantes pour savoir qui devrait l’élever. Malgré ces revers, Maxwell survécut et commença bientôt à apprécier la merveilleuse culture D’Édimbourg, surtout après que son père eut pris le temps de venir de Glenlair.,

le premier article scientifique de Maxwell est apparu alors qu’il n’avait que 14 ans, ce qui suggère qu’il était un prodige mathématique terrifiant. En fait, Maxwell était un garçon très intelligent mais pas exclusivement scientifique. En effet, un de ses poèmes a été publié dans le Edinburgh Courant six mois avant son premier article scientifique. Il a écrit ce dernier après avoir rencontré L’artiste décoratif D R Hay, qui cherchait un moyen de dessiner des ovales. Maxwell, âgé de 14 ans, généralisa la définition d’une ellipse et réussit à produire de véritables ovales identiques à ceux étudiés au 17ème siècle par René Descartes., Le père de Maxwell a montré la méthode à James David Forbes, physicien expérimental à L’Université d’Édimbourg, qui s’est rendu compte qu’elle était correcte. Forbes a ensuite présenté le document au nom de Maxwell lors d’une réunion de la Royal Society of Edinburgh – une réalisation remarquable pour quelqu’un si jeune.

Étudiant

Maxwell a commencé ses études à l’Université d’Edimbourg en 1847, à l’âge de 16 ans. Il a déménagé à Cambridge en 1850 pour prendre le Tripos mathématique, qui a duré trois ans et un terme., Cette carrière de premier cycle exceptionnellement longue, qui résulte des différents âges auxquels les étudiants en Angleterre et en Écosse sont ensuite allés à l’Université, s’est avérée tout à fait bénéfique pour Maxwell. À Edimbourg, il a acquis une large éducation centrée sur la philosophie, tandis que Cambridge lui a donné une excellente formation en mathématiques appliquées et le système d’examen le plus éreintant l’esprit de l’homme a conçu. Aux deux, il a rencontré des esprits de première classe.,

outre Forbes, qui donna à Maxwell la direction de son laboratoire et encouragea son intérêt pour la couleur, Édimbourg se vantait de Sir William Hamilton, professeur de logique et de métaphysique. (Il ne doit pas être confondu avec le mathématicien irlandais William Rowan Hamilton.) Hamilton était un homme d’apprentissage formidable, un génie pour animer les jeunes esprits, et qui était célèbre pour ses enseignements tirés indirectement de Kant sur « la relativité de la connaissance humaine”. Cependant, lui et Forbes étaient des ennemis; ce n’est qu’à un endroit qu’ils se sont bien rencontrés – et c’était dans l’esprit du jeune Maxwell.,

Cambridge, quant à elle, abritait William Hopkins – un grand professeur qui devint le tuteur privé de Maxwell – ainsi que la plus grande autorité mondiale en optique, George Gabriel Stokes. Il y avait aussi William Whewell, l’historien suprême et philosophe des sciences qui a inventé le mot « physicien”. Comme L’a rappelé un ami de Cambridge, Maxwell  » connaissait tous les sujets sur lesquels la conversation tournait. Je n’ai jamais rencontré un homme comme lui. Je crois qu’il n’y a pas un seul sujet sur lequel il ne peut pas parler, et parler bien aussi, affichant toujours les informations les plus curieuses et les plus éloignées., »

comme beaucoup d’étudiants de premier cycle intelligents, Maxwell a travaillé dur tout en faisant semblant de ne pas le faire. Cependant, en 1854, il vient de manquer le poste convoité de « Senior wrangler” à l’examen de mathématiques, arrivant deuxième à E J Routh. Deux ans plus tard, Maxwell a été nommé membre du Trinity College, Cambridge, avant de retourner en Écosse en 1856 en tant que professeur de philosophie naturelle au Marischal College, Aberdeen, à l’âge de seulement 25 ans. C’est là qu’il épousa Katherine Mary Dewar, fille du principal du collège.,

en 1860, les deux collèges D’Aberdeen – Marischal et King’s – fusionnèrent et Maxwell fut l’un des professeurs lâchés, avec une pension de £40 par an. Ce n’était pas une somme énorme à cette époque, mais il avait un revenu privé d’environ £2000 par an de sa succession, donc il n’y avait rien à craindre. Maxwell a déménagé au sud au King’s College, à Londres, avant de « prendre sa retraite » en 1865 pour agrandir Glenlair House, écrire son Traité sur L’électricité et le magnétisme et devenir un examinateur Tripos pour Cambridge. En 1871, cependant, il est retourné à Cambridge à temps plein en tant que Premier Professeur de Physique expérimentale., C’est ici, avec le financement du septième duc de Devonshire, qu’il a créé le laboratoire Cavendish, qui a ouvert ses portes en 1874. Sous J. J. Thomson, Ernest Rutherford et leurs successeurs, Le Cavendish allait devenir l’un des plus grands centres de recherche au monde.

la première grande unification

Le 5 janvier 1865, alors qu’il était à King’s, Maxwell termina une lettre à son cousin Charles Cay au sujet de ses derniers travaux scientifiques par la remarque désinvolte: « j’ai aussi un papier à flot contenant une théorie électromagnétique de la lumière, que, jusqu’à ce que je sois convaincu du contraire, ,” Le jugement était correct. Plus qu’une nouvelle théorie, c’était un nouveau type de théorie qui impliquait des vues complètement nouvelles de l’explication scientifique, unifiant comme elle l’a fait trois domaines différents de la physique – l’électricité, le magnétisme et la lumière. Cette unification des forces fondamentales de la nature est un objectif sur lequel les physiciens travaillent encore aujourd’hui.

avant Maxwell, il y avait eu d’énormes progrès en optique et en électromagnétisme, mais des questions troublantes restaient dans les deux domaines., La théorie des ondes de la lumière, créée par Thomas Young et Augustin Fresnel, a été en un sens un succès merveilleux, conduisant à un flot de nouvelles découvertes. Mais d’une autre manière, ce fut un échec inquiétant. Au moins 11 théories alternatives existaient, chacune essayant d’expliquer les formules de Fresnel et d’autres en termes d’éther sous-jacent, mais, comme Stokes l’a prouvé de manière dévastatrice en 1862, chacune d’entre elles était imparfaite. Une partie du miracle de la théorie de Maxwell était qu’elle balayait presque comme par magie les problèmes avec ces théories.,

un problème différent entravait l’électromagnétisme, qui avait été découvert par le physicien danois Hans Christian Oersted en 1820. Oersted avait constaté qu’une aiguille de boussole s’approchait d’un fil porteur de courant pointé perpendiculairement à la direction du courant, ce qui impliquait un mouvement de torsion qui ne pouvait être expliqué par aucune autre force. Deux explications ont émergé., Ampère a cherché à réinterpréter la torsion comme une attraction d’un genre plus complexe, tandis que Faraday, qui avait montré que le magnétisme, le courant électrique et la force résultante sur un corps agissent perpendiculairement l’un à l’autre, a pris la découverte D’Oersted comme un fait nouveau irréductible.

Faraday a vu les « lignes de force”, qui sont révélées en saupoudrant de la limaille de fer sur une feuille de papier maintenue sur un aimant, non seulement comme des lignes géométriques mais aussi, plus audacieusement, comme des lignes physiques plutôt comme des bandes élastiques étirées avec une répulsion latérale supplémentaire., Pour lui, ces contraintes physiques pourraient être utilisées pour expliquer la force magnétique. Maxwell a développé les deux aspects de la pensée de Faraday, concevant dans son deuxième article en 1861 un « éther” plein de minuscules « tourbillons moléculaires” alignés avec les lignes de force. Comme de minuscules terres en rotation, a raisonné Maxwell, chaque vortex se rétrécit axialement et se dilate latéralement, donnant juste les schémas de contrainte que Faraday avait émis (voir l’image « modèle mécanique”). Pour expliquer comment les tourbillons tournent, Maxwell a imaginé de plus petites « particules de roue dentée » s’engrenant avec les tourbillons.,

tout en soulignant que cette idée, en particulier les particules de roue dentée, était spéculative et non un véritable modèle physique, il y voyait néanmoins un moyen utile de comprendre l’électromagnétisme. Dans un fil, les particules sont libres de circuler et forme un courant électrique. Dans l’espace, ils servent de roues de ralenti contrarotatives entre les tourbillons pour faire tourner les roues successives dans la même direction. Cette machinerie a donné le bon résultat; Maxwell avait « expliqué » la force magnétique en termes de Faraday.,

Maxwell a abordé la force électrique – le cœur de sa discussion – après avoir soumis deux articles sur la force magnétique pour publication. La question clé était de savoir où réside l’énergie. Les théories précédentes avaient supposé que l’énergie était située sur ou sur des aimants ou des corps chargés électriquement. Dans la théorie de Maxwell, cependant, l’énergie magnétique a été dans l’espace environnant, ou « champ”, comme il l’appelait. L’énergie était, en d’autres termes, l’énergie cinétique des tourbillons.,

S’appuyant sur les idées de William Thomson (le futur Lord Kelvin), Maxwell a procédé à rendre son Éther élastique, la force électrique étant le résultat de l’énergie potentielle nécessaire pour déformer l’éther. Intrigué par le fait qu’un éther élastique devrait transmettre des ondes, Maxwell a décidé de calculer la vitesse à laquelle ils se déplaceraient en termes de forces électriques et magnétiques, en faisant les calculs alors qu’il était à Glenlair.,

de retour à Londres, il chercha le rapport entre les forces magnétiques et électriques, qui avait été déterminé expérimentalement en 1858 par le physicien allemand Wilhelm Weber. Weber avait mesuré le rapport parce qu’il jouait un rôle important, mais mal compris, dans sa propre théorie de l’électromagnétisme. Une vitesse est également apparue dans sa théorie, mais avec une valeur numérique différente qui n’avait pas de signification physique évidente., Maxwell a branché le rapport de force de Weber dans ses équations et a découvert à son plus grand étonnement que la vitesse égalait exactement la vitesse de la lumière, qui était alors connue expérimentalement à une précision de 1%. Avec l’excitation manifestée en italique, écrit – il, « nous pouvons difficilement éviter l’inférence que la lumière consiste dans les ondulations transversales d’un même milieu qui est la cause de phénomènes électriques et magnétiques. »

Après avoir fait cette découverte historique, Maxwell est passé de son modèle visionnaire à un fait concret., Dans un article qui a une bonne prétention à être le fondement de l’analyse dimensionnelle, en 1863, il a prouvé que le rapport des forces magnétiques et électriques contient en effet une vitesse égale à la vitesse de la lumière, C. l’importance de ce résultat pour la physique est difficile à surestimer. Avant Maxwell, c n’était qu’une vitesse parmi d’autres. Maintenant, il était privilégié, indiquant la voie à suivre pour Einstein et la relativité.

Le vortex-éther de Maxwell a commencé comme une tentative d’explication mécanique des contraintes magnétiques de Faraday. Une autre personne aurait pu être tentée de l’améliorer et de l’affiner., Maxwell a vu qu’aucun effort de ce genre n’était nécessaire. Il avait maintenant assemblé une série d’équations reliant les grandeurs électriques et magnétiques; il pouvait en déduire la propagation des ondes. Au lieu d’expliquer l’électromagnétisme ou la lumière, il avait relié ces deux classes de phénomènes apparemment différentes à l’aide d’équations qui prenaient deux formes. Le premier, qui est apparu dans son article de 1865 et de nouveau dans son Traité, se composait de huit groupes d’équations. La seconde, en 1868, contient les quatre équations que nous connaissons maintenant sous le nom de « équations de Maxwell”., Les différences sont quelque peu techniques: les huit équations incluent le concept de « potentiel vectoriel” et la « Loi de force de Lorentz”incorrectement nommée. (Les adeptes du rasoir D’Ockham devraient remarquer une remarque de Maxwell dans son traité selon laquelle”éliminer une quantité qui exprime une idée utile serait une perte plutôt qu’un gain à ce stade de notre enquête ».)

La théorie de Maxwell prédit de nombreux phénomènes nouveaux, tels que la pression de rayonnement. Mais sa conséquence la plus remarquable – comme Maxwell l’a immédiatement compris – était qu’elle indiquait l’existence d’un spectre électromagnétique., Ce « grand entrepôt de la nature » pourrait contenir d’autres radiations de fréquences plus élevées et plus basses, une pensée qui a été confirmée au cours des 30 prochaines années avec la découverte des ondes radio, des rayons X et des rayonnements gamma. Quant à la relativité, Maxwell a introduit le mot de Hamilton, de la manière dont les physiciens le comprennent maintenant, dans son petit livre Matter and Motion de 1877. Poincaré lire le travail; Einstein appris de Poincaré; et le reste est l’histoire.

de Saturne aux glaciers et aux gaz

L’unification de L’électricité et du magnétisme par Maxwell a été sa plus grande contribution à la physique., Mais son article le plus long concernait un sujet tout à fait différent: la nature des anneaux de Saturne. Dans cet article, sur lequel Maxwell a passé quatre ans à travailler entre 1856 et 1860, il a montré que les anneaux de Saturne ne sont pas solides, liquides ou gazeux mais plutôt constitués d’un grand nombre de particules indépendantes. Mais pourquoi a-t-il consacré autant de temps à ce sujet particulier?

la réponse est que si Maxwell était un gentleman, il ne manquait pas de dynamisme compétitif., Arrivé deuxième à Routh à L’examen Tripos de 1854 fut un coup dur, de sorte que Maxwell tourna immédiatement son attention vers un autre prix prestigieux appelé le Smith’s prize, que plusieurs autres seconds wranglers, y compris Kelvin, avaient remporté. Cependant, pour la première fois en 84 ans d’histoire, le prix cette année-là a été divisé, avec Routh et Maxwell entre crochets égaux. Maxwell a donc décidé de participer au prix Adams récemment créé, décerné une fois tous les trois ans et ouvert uniquement aux diplômés de Cambridge.

Le thème du prix de 1856 était la structure et la stabilité des anneaux de Saturne., Il a fallu quatre ans à Maxwell pour résoudre le problème, mais son dévouement a réussi. Il a remporté le prix Adams avec un essai qui a fait sensation et a été un facteur important dans son devenir examinateur Tripos lui-même six ans plus tard. De plus, Maxwell est devenu fasciné par le problème de la stabilité dynamique en général. En effet, en 1868, il a décidé d’étudier la stabilité d’un « régulateur de vitesse” – un dispositif qui contrôle la vitesse de rotation d’un moteur – son article sur lequel était le premier dans le domaine maintenant vaste de la théorie du contrôle.

Puis vint une délicieuse ironie., Maxwell a été nommé examinateur du prix Adams de 1877, le sujet était la stabilité dynamique et le gagnant était Routh, qui a dérivé, parmi bien d’autres, une condition de stabilité fondamentale maintenant connue sous le nom de critère de Routh–Hurwitz.

Maxwell, avec Ludwig Boltzmann et Willard Gibbs, a également créé la science de la mécanique statistique. Son travail dans ce domaine a commencé en 1859, lorsqu’il a lu un article très original de Rudolf Clausius sur la collision de molécules de gaz., Cependant, Maxwell est allé beaucoup plus loin, obtenant d’abord une loi statistique régissant la distribution des vitesses dans le gaz, puis déterminant de nombreuses propriétés des gaz qui étaient auparavant impossibles à calculer. L’un était la viscosité, qui, selon lui, devrait rester constante sur une large gamme de pressions. Ce résultat inattendu a été confirmé par Oskar Meyer et par Maxwell et sa femme, elle faisant presque tout le travail expérimental. En particulier, elle a découvert que la viscosité augmente presque linéairement avec la température, plutôt que comme la racine carrée de la température comme le prédisait la théorie originale.,

en essayant de comprendre ce puzzle, Maxwell a fait l’un des sauts intellectuels les plus spectaculaires de la physique, qui l’a emmené des gaz aux glaciers et inversement. Rudolf Clausius, imaginant des molécules comme des boules de billard, avait supposé qu’elles parcouraient une certaine distance moyenne, connue sous le nom de « chemin libre moyen”, entre les collisions. Mais cette image s’est avérée trop simple. En pratique, des forces à plus longue portée agissent entre les molécules, ce qui explique les différentes dépendances de température. Une nouvelle approche est nécessaire., Maxwell a rappelé que Forbes, tout en grimpant dans les Alpes, avait fait des mesures étendues des glaciers qui ont montré qu’ils se déplacent comme des liquides sur de longues périodes de temps.

Maxwell s’est emparé de cette idée et a introduit en physique, en ingénierie et en glaciologie un nouveau concept de grande portée connu sous le nom de « temps de relaxation”: un glacier se comporte comme un solide parfois plus court que le temps de relaxation, mais comme un liquide à des moments plus longs.

Maxwell a ensuite montré mathématiquement que les molécules d’un gaz raréfié rebondissant d’un mur à l’autre agissent également comme un solide., En d’autres termes, à mesure que la pression augmente, un gaz commence à se comporter comme un fluide et a un temps de relaxation qui augmente avec la pression. La distance caractéristique de Clausius pourrait donc être remplacée par un temps caractéristique, et Maxwell a pu développer la théorie sur une base mathématique ferme, qui a ensuite été étendue par Boltzmann.

présent tout au long, hélas, était un problème. Dans son premier article sur ce sujet, Maxwell avait prouvé un théorème soigné qui indiquait que les énergies moyennes de rotation et de translation des molécules sont égales., Lorsqu’il est utilisé pour prédire les chaleurs spécifiques des gaz, cependant, le théorème a donné des résultats catégoriquement en désaccord avec l’expérience. Profondément alarmé, Maxwell a déclaré dans une conférence à Oxford en 1860 que cette découverte « renverse toute la théorie”. Bien que ce ne soit pas vrai, il avait découvert la première panne de la mécanique classique.

le Pire était à suivre. Lorsque Boltzmann a étendu la théorie, il a établi un principe beaucoup plus large, l’équipartition, qui s’appliquait à tous les modes de mouvement, internes et externes, des molécules., Un étudiant de Cambridge dans les années 1870 a vivement rappelé Maxwell en disant que  » Boltzmann a prouvé trop”, expliquant sa remarque par l’observation que l’équipartition s’appliquerait aux solides et aux liquides ainsi qu’aux gaz. Ce n’est qu’avec l’arrivée de la mécanique quantique que l’anxiété est passée de la difficulté au triomphe.

la question de l’équipartition n’a cessé de s’aggraver., Dans une revue écrite en 1877, Maxwell a examiné et démoli toutes les évasions avancées jusqu’à cette époque, concluant qu’il ne restait plus qu’à admettre « l’ignorance parfaitement consciente qui est le prélude à toute avancée réelle dans la connaissance”. La réponse – et de nouvelles questions – est venu en 1900 avec Quantum of action de Planck. Quelque 40 ans après la découverte alarmante de Maxwell en 1860, la prédiction de la chaleur spécifique des gaz et bien d’autres choses s’explique par le fait que l’énergie est quantifiée. Aux niveaux atomique et subatomique, l’équipartition ne tient pas.,

L’héritage de Maxwell

quand Einstein a visité Cambridge dans les années 1920, quelqu’un a fait remarquer: « vous avez fait de grandes choses mais vous vous tenez sur les épaules de Newton. »Sa réponse était: » Non, Je me tiens sur les épaules de Maxwell. »

Il avait raison, mais beaucoup d’autres choses en physique moderne reposent également sur Maxwell. C’est après tout Maxwell qui a introduit les méthodes qui sous–tendent non seulement les statistiques de Maxwell-Boltzmann, mais aussi les statistiques de Fermi–Dirac et de Bose–Einstein régissant les photons et les électrons., C’est même lui, dans deux discussions innocentes dans les années 1870, qui a d’abord souligné ce que nous appelons maintenant « l’effet papillon”-le fait que de minuscules différences dans les conditions initiales peuvent produire d’énormes effets finaux, le point de départ de la théorie du chaos. Dans la même veine, Les contributions scientifiques de Maxwell ont eu des effets dramatiques sur le cours futur de la physique, notamment la quête d’unifier les forces fondamentales de la nature. Malheureusement, Maxwell est mort d’un cancer le 5 novembre 1879 et n’a jamais vécu pour voir les applications de la radio ou la démystification de l’équipartition., Mais la puissance de ses idées scientifiques perdure.

Une histoire colorée

peu de gens sauront que James Clerk Maxwell a réalisé la toute première photographie en couleur (à gauche, d’un ruban de tartan). Mais Maxwell s’intéressa tout au long de sa vie à l’optique et à la vision des couleurs, à partir de 1849, lorsque le physicien de L’Université D’Édimbourg David James Forbes tourna un haut avec trois secteurs colorés réglables. Les deux hommes savaient que le rouge, le bleu et le jaune sont des couleurs primaires. Cependant, aucune combinaison de ces couleurs produites gris. (Thomas Young le savait des années plus tôt, mais ce fait avait été oublié.,)

ce qui était nécessaire était rouge, bleu et vert. En améliorant le sommet de Forbes, Maxwell a déterminé des « équations de couleur », qui donnent des mesures quantitatives de la capacité de l’œil à correspondre aux couleurs réelles. Mais comme les conditions de lumière varient selon les observateurs, Maxwell s’est rendu compte qu’il fallait un instrument plus sophistiqué qu’un sommet, ce qui l’a amené à inventer une ingénieuse « boîte de couleur”., Avec lui, il réalisa avec sa femme des mesures détaillées des variations du registre des couleurs à travers la rétine pour des centaines d’observateurs – une réalisation inégalée jusqu’aux années 1920. le 17 mai 1861, Maxwell donna une conférence sur la couleur à la Royal Institution de Londres, au cours de laquelle il projeta à travers des filtres de couleur rouge, verte et bleue trois photographies d’un ruban de tartan prises à travers les mêmes filtres. Cette toute première photographie en couleur était une reproduction étonnamment fidèle de l’original.,rings (MIT Press)
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