James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell (13 juin 1831 à Édimbourg, en Écosse - 5 novembre 1879) était un physicien écossais qui a démontré que l'électricité et le magnétisme pouvaient être unifiés en un seul phénomène : l'électromagnétisme. Il a aussi prouvé que les champs électriques et magnétiques voyagent dans l'espace, sous forme d'ondes, à une vitesse d'environ 300 000 km/s, la vitesse de la lumière. Il a ainsi émit l'hypothèse que la lumière était une forme de rayonnement électromagnétique.

Biographie

Il codifia les travaux antécédents de Michael Faraday, d'André-Marie Ampère et d'autres concernant l'électricité et le magnétisme, et les rassembla dans un ensemble de vingt équations différentielles, en partie en utilisant les quaternions de Hamilton, en partie en les restreignant à leur seule partie imaginaire pure. Plus tard, se basant sur cette restriction, et en oubliant toutes les objections à sa propre mathématisation que Clerk Maxwell avait écrit lui-même au paragraphe 15 de son Treatise on Electricity and Magnetism (1873), Heaviside, Poynting et Gibbs mirent au monde l'outil vectoriel tel qu'il est encore utilisé de nos jours avec toutes les incohérences d'époque : incohérence algébrique, incohérences sémantiques.

Contrairement à ce qu'on pourrait croire, les quaternions de Hamilton ne sont pas un précurseur très exact de l'espace-temps de Minkowski, cadre géométrique de la théorie de la relativité restreinte. En effet les quaternions ne furent bâtis en 1843 que sur un cahier des charges algébrique, tandis que le cahier des charges sémantique pour la physique macroscopique a encore mis près d'un siècle de plus à se dégager.

La théorie de l'électromagnétisme de Maxwell contenait le germe de la relativité. Plus tard, Oliver Heaviside simplifia la théorie en réduisant à quatre le nombre d'équations nécessaires.

Ce sont ces équations que l'on connaît maintenant sous le nom de équations de Maxwell. Les lois de Maxwell décrivent le comportement des champs électriques et magnétiques et le rapport entre les deux, à savoir l'électromagnétisme.

Les équations permettent l'existence d'une onde électromagnétique s'auto-propageant à la vitesse de la lumière, suggérant que la lumière soit en fait cette onde électromagnétique. La validité de cette suggestion fut démontrée plus tard par les expériences de Hertz et était fondamentale pour l'invention de la radio, habituellement attribuée à Guglielmo Marconi.

En 1860, Maxwell découvrit qu'il était possible de faire des photographies en couleur en utilisant des filtres rouges, verts et bleus. Il est lauréat de la Médaille Rumford cette même année.

Maxwell effectua aussi des recherches fondamentales sur la thermodynamique, ce qui l'amena à concevoir la célèbre expérience de pensée du démon de Maxwell.

Citations

• « La vitesse des ondes électromagnétiques est presque celle de la lumière ... ce qui donne une bonne raison de conclure que la lumière est en quelque sorte elle même (en incluant le rayonnement de chaleur, et les autres radiations du même type) une perturbation électromagnétique qui se propage selon les lois de l'électromagnétisme. » — James Maxwell
• « La théorie de la relativité doit son origine aux équations de Maxwell sur le champ électromagnétique » — Albert Einstein
• « Il a atteint des sommets inégalés. » — Max Planck
• « Depuis des temps immémoriaux, disons depuis dix mille ans, il y a peu de doute que l'évènement le plus marquant sera pour un temps la découverte (au XIX siècle) de Maxwell sur les lois de l'électromagnétisme » — Richard Feynman
• « L'importance de Maxwell dans l'histoire des sciences est comparable à celle d'Einstein (qu'il inspira) et de Newton (dont il réduisit l'influence)» — Ivan Tolstoy

Lien externe

• Ouvrages de Maxwell numérisés par le SCD de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg