jeunesse, 1831-1839

James Clerk Maxwell est né le 13 juin 1831 au 14 India Street, Édimbourg, de John Clerk Maxwell de Middlebie, avocat, et de Frances Cay fille de Robert Hodshon Cay et sœur de John Cay. (Son lieu de naissance abrite maintenant un musée géré par la Fondation James Clerk Maxwell.,) Son père était un homme de moyens confortables de la famille Clerk de Penicuik, détenteurs de la baronnie de Clerk de Penicuik. Le frère de son père était le 6e Baronnet. Il était né « John Clerk », ajoutant Maxwell au sien après avoir hérité (en tant qu’enfant en 1793) du Middlebie estate, une propriété de Maxwell dans le Dumfriesshire. James était un cousin germain de L’artiste Jemima Blackburn (la fille de la sœur de son père) et de L’ingénieur civil William Dyce Cay (le fils du frère de sa mère). Cay et Maxwell étaient des amis proches et Cay a agi comme son témoin lorsque Maxwell s’est marié.,

Les parents de Maxwell se sont rencontrés et se sont mariés alors qu’ils étaient dans la trentaine; sa mère avait presque 40 ans quand il est né. Ils avaient eu un enfant plus tôt, une fille nommée Elizabeth, qui est morte en bas âge.

quand Maxwell était jeune, sa famille a déménagé à Glenlair, dans le Kirkcudbrightshire que ses parents avaient construit sur le domaine qui comprenait 1 500 acres (610 ha). Toutes les indications suggèrent que Maxwell avait maintenu une curiosité inextinguible dès son plus jeune âge. À l’âge de trois ans, tout ce qui bougeait, brillait ou faisait du bruit attirait la question: « Quel est le go o’ that?, »Dans un passage ajouté à une lettre de son père à sa belle-sœur Jane Cay en 1834, sa mère décrit ce sens inné de la curiosité:

Il est un homme très heureux, et s’est beaucoup amélioré depuis que le temps est devenu modéré; il a un excellent travail avec les portes, les serrures, les clés, etc. et « montrez-moi comment il doos » n’est jamais sorti de sa bouche. Il étudie également le cours caché des ruisseaux et des fils de cloches, la façon dont l’eau sort de l’étang à travers le mur….,

Education, 1839-1847

reconnaissant le potentiel du garçon, la mère de Maxwell, Frances, a pris la responsabilité de son éducation précoce, qui à l’époque victorienne était en grande partie le travail de la femme de la maison. À huit ans, il pouvait réciter de longs passages de Milton et l’ensemble du 119e Psaume (176 versets). En effet, sa connaissance des Écritures était déjà détaillée; il pouvait donner des chapitres et des versets pour presque toutes les citations des Psaumes., Sa mère a été prise malade avec un cancer de l’abdomen et, après une opération infructueuse, est morte en décembre 1839 quand il avait huit ans. Son éducation a ensuite été supervisée par son père et sa belle-sœur Jane, qui ont tous deux joué un rôle crucial dans sa vie. Sa scolarité formelle a commencé sans succès sous la direction d’un tuteur engagé de 16 ans. On sait peu de choses sur le jeune homme engagé pour instruire Maxwell, sauf qu’il a traité durement le jeune garçon, lui reprochant d’être lent et capricieux. Le tuteur est licencié en novembre 1841., Le père de James l’emmena à la démonstration de la propulsion électrique et de la force magnétique de Robert Davidson le 12 février 1842, une expérience qui eut de profondes implications pour le garçon.

Maxwell a été envoyé à la prestigieuse Académie d’Edinbourg. Il a logé pendant les périodes de mandat chez sa tante Isabella. Pendant ce temps, sa passion pour le dessin a été encouragée par son cousin aîné Jemima., Maxwell, âgé de 10 ans, ayant été élevé dans l’isolement sur le domaine de campagne de son père, ne s’intégrait pas bien à l’école. La première année avait été pleine, l’obligeant à rejoindre la deuxième année avec ses camarades de classe d’un an son aîné. Ses manières et son accent Galloway frappaient les autres garçons comme rustiques. Arrivé à son premier jour d’école avec une paire de chaussures faites maison et une tunique, il a gagné le surnom méchant de « Daftie ». Il n’a jamais semblé en vouloir à l’épithète, la portant sans se plaindre pendant de nombreuses années., L’isolement Social à l’Académie a pris fin quand il a rencontré Lewis Campbell et Peter Guthrie Tait, deux garçons d’un âge similaire qui allaient devenir des érudits notables plus tard dans la vie. Ils sont restés des amis pour la vie.

Maxwell a été fasciné par la géométrie à un âge précoce, redécouvrant les polyèdres réguliers avant de recevoir une instruction formelle. Bien qu’il ait remporté le prix de biographie des Écritures de l’école dans sa deuxième année, son travail académique est resté inaperçu jusqu’à ce que, à l’âge de 13 ans, il remporte la médaille mathématique de l’école et le premier prix pour l’anglais et la poésie.,

Les intérêts de Maxwell allaient bien au-delà du programme scolaire et il n’accordait pas une attention particulière à la performance aux examens. Il écrit son premier article scientifique à l’âge de 14 ans. Il y décrit un moyen mécanique de dessiner des courbes mathématiques avec un morceau de ficelle, et les propriétés des ellipses, des ovales cartésiens et des courbes connexes avec plus de deux foyers., Le travail, de 1846, « Sur la description de l’ovale courbes et ceux ayant une pluralité de foyers » a été présenté à la Société Royale d’Édimbourg par James Forbes, un professeur de philosophie naturelle à l’Université d’Édimbourg, parce que Maxwell a été jugé trop jeune pour présenter le travail lui-même. Le travail n’était pas entièrement original, puisque René Descartes avait également examiné les propriétés de telles ellipses multifocales au 17ème siècle, mais il avait simplifié leur construction.,

l’Université d’Édimbourg, 1847-1850

Maxwell sortie de l’Académie, en 1847, à l’âge de 16 ans et a commencé à assister à des cours à l’Université d’Édimbourg. Il a eu l’occasion de fréquenter L’Université de Cambridge, mais a décidé, après son premier mandat, de terminer le cours complet de ses études de premier cycle à Édimbourg., Le personnel académique de l’Université comprenait des noms très appréciés; ses tuteurs de première année comprenaient Sir William Hamilton, qui lui a donné des conférences sur la logique et la métaphysique, Philip Kelland sur les mathématiques, et James Forbes sur la philosophie naturelle. Il n’a pas trouvé ses cours à l’Université exigeants, et a donc pu se plonger dans l’étude privée pendant son temps libre à l’université et en particulier lors de son retour à la maison à Glenlair. Là, il expérimenterait avec des appareils chimiques, électriques et magnétiques improvisés, mais ses principales préoccupations portaient sur les propriétés de la lumière polarisée., Il construisit des blocs de gélatine façonnés, les soumit à diverses contraintes, et avec une paire de prismes polarisants que lui donna William Nicol, il regarda les franges colorées qui s’étaient développées dans la gelée. Grâce à cette pratique, il a découvert la photoélasticité, qui est un moyen de déterminer la distribution des contraintes au sein des structures physiques.

à l’âge de 18 ans, Maxwell a contribué à deux articles pour les Transactions de la Royal Society of Edinburgh., L’un d’eux, « sur L’équilibre des solides élastiques », a jeté les bases d’une découverte importante plus tard dans sa vie, qui était la double réfraction temporaire produite dans les liquides visqueux par la contrainte de cisaillement. Son autre papier était  » Rolling Curves « et, tout comme pour le papier » Oval Curves  » qu’il avait écrit à L’Edinburgh Academy, il a de nouveau été considéré comme trop jeune pour se tenir à la tribune pour le présenter lui-même. Le journal a été livré à la Royal Society par son tuteur Kelland à la place.,

de l’Université de Cambridge, 1850-1856

en octobre 1850, déjà mathématicien accompli, Maxwell quitte L’Écosse pour l’Université de Cambridge. Il a d’abord fréquenté Peterhouse, mais avant la fin de son premier mandat, il a été transféré à Trinity, où il croyait qu’il serait plus facile d’obtenir une bourse. À Trinity, il a été élu à la société secrète d’élite connue sous le nom de Cambridge Apostles., La compréhension intellectuelle de Maxwell de sa foi chrétienne et de la science augmenta rapidement au cours de ses années à Cambridge. Il a rejoint les « Apôtres », une société de débat exclusive de l’élite intellectuelle, où, à travers ses essais, il a cherché à élaborer cette compréhension.

Maintenant, mon grand plan, qui a été conçu de vieux … est de ne rien laisser volontairement sans examen. Rien ne doit être une terre sainte consacrée à la foi stationnaire, qu’elle soit positive ou négative. Toutes les terres en jachère doivent être labourées et un système régulier de rotation suivi. …, Ne cachez jamais rien, que ce soit de l’herbe ou non, ni ne semblez le souhaiter caché. … Encore une fois, j’affirme le droit d’intrusion sur toute parcelle de terre sainte que n’importe quel homme a mise à part. … Maintenant, je suis convaincu que personne d’autre Qu’un chrétien ne peut réellement purger sa terre de ces lieux saints. … Je ne dis pas qu’aucun chrétien n’a enfermé de tels lieux. Beaucoup ont beaucoup, et chacun en a. Mais il y a des étendues étendues et importantes sur le territoire du moqueur, du panthéiste, du quiétiste, du formaliste, du Dogmatiste, du sensualiste et du reste, qui sont ouvertement et solennellement taboues. …, »

Le christianisme—c’est—à-dire la religion de la Bible-est le seul schéma ou forme de croyance qui désavoue toute possession sur une telle tenure. Ici tout est gratuit. Vous pouvez voler aux extrémités du monde et ne trouver pas D’autre Dieu que L’auteur du salut. Vous pouvez rechercher les Écritures et ne pas trouver un texte pour vous arrêter dans vos explorations. …

l’Ancien Testament et la loi mosaïque et le judaïsme sont généralement supposés être « tabous » par les orthodoxes. Les sceptiques prétendent les avoir lus et ont trouvé certaines objections spirituelles …, que trop d’orthodoxes non lus admettent, et taisent le sujet comme hanté. Mais une bougie vient chasser tous les fantômes et les insectes. Permettez-nous de suivre la lumière.

La mesure dans laquelle Maxwell a « labouré » ses croyances chrétiennes et les a mises à l’épreuve intellectuelle, ne peut être jugée que de manière incomplète à partir de ses écrits. Mais il y a beaucoup de preuves, en particulier de ses jours de premier cycle, qu’il a examiné profondément sa foi. Certes, sa connaissance de la Bible était remarquable, de sorte que sa confiance dans les Écritures n’était pas basée sur l’ignorance.,

pendant l’été de sa troisième année, Maxwell passe quelque temps chez le Révérend C. B. Tayler, oncle d’un camarade de classe, G. W. H. Tayler, dans le Suffolk. L’amour de Dieu manifesté par la famille impressionna Maxwell, en particulier après qu’il eut été soigné de nouveau par le ministre et sa femme.

à son retour à Cambridge, Maxwell écrit à son hôte récent une lettre bavarde et affectueuse comprenant le témoignage suivant,

… J’ai la capacité d’être plus méchant qu’un exemple que l’homme pouvait me, et …, si je m’échappe, ce n’est que par la grâce de Dieu qui m’aide à me débarrasser de moi —même, partiellement dans la science, plus complètement dans la société, – mais pas parfaitement, sauf en m’engageant envers Dieu …

en novembre 1851, Maxwell étudia sous la direction de William Hopkins, dont le succès dans l’éducation du génie mathématique lui avait valu le surnom de « Senior wrangler-maker ».

en 1854, Maxwell est diplômé de Trinity avec un diplôme en mathématiques. Il a obtenu le deuxième meilleur score à l’examen final, derrière Edward Routh et s’est mérité le titre de deuxième Wrangler., Il fut plus tard déclaré égal à Routh dans l’épreuve plus exigeante de L’examen du prix Smith. Immédiatement après avoir obtenu son diplôme, Maxwell a lu son article « on the Transformation of Surfaces by Bending » à la Cambridge Philosophical Society. C’est l’un des rares articles purement mathématiques qu’il avait écrits, démontrant sa stature croissante en tant que mathématicien. Maxwell a décidé de rester à Trinity après avoir obtenu son diplôme et a demandé une bourse, ce qui était un processus qu’il pouvait s’attendre à prendre quelques années., Fort de son succès en tant qu’étudiant chercheur, il serait libre, en dehors de quelques tâches de tutorat et d’examen, de poursuivre des intérêts scientifiques à sa guise.

La nature et la perception de la couleur était d’un tel intérêt qu’il avait commencé à l’Université d’Édimbourg, alors qu’il était un étudiant de Forbes. Avec les toupies colorées inventées par Forbes, Maxwell a pu démontrer que la lumière blanche résulterait d’un mélange de lumière rouge, verte et bleue., Son article « Experiments on Colour » a exposé les principes de la combinaison des couleurs et a été présenté à la Royal Society of Edinburgh en mars 1855. Maxwell a cette fois pu le livrer lui-même.

Maxwell fut nommé fellow de Trinity le 10 octobre 1855, plus tôt que la norme, et on lui demanda de préparer des conférences sur l’hydrostatique et l’optique et de préparer des épreuves d’examen. En février suivant, Forbes le pressa de postuler à la Chaire de philosophie naturelle nouvellement vacante du Marischal College, à Aberdeen., Son père l’aida dans la tâche de préparer les références nécessaires, mais mourut le 2 avril à Glenlair avant que L’un ou l’autre ne connaisse le résultat de la candidature de Maxwell. Il accepte le poste de professeur à Aberdeen et quitte Cambridge en novembre 1856.

Marischal College, Aberdeen, 1856-1860

âgé de 25 ans, Maxwell avait 15 ans de moins que tout autre professeur de Marischal., Il s’est engagé dans ses nouvelles responsabilités de chef de département, élaborant le programme et préparant des conférences. Il s’est engagé à donner des conférences 15 heures par semaine, y compris une conférence hebdomadaire pro bono au working men’s college local. Il vécut à Aberdeen avec son cousin William Dyce Cay, un ingénieur civil écossais, pendant les six mois de l’année universitaire et passa les étés à Glenlair, dont il avait hérité de son père.

Il a concentré son attention sur un problème qui échappait aux scientifiques depuis 200 ans: la nature des anneaux de Saturne. On ne savait pas comment ils pouvaient rester stables sans se briser, dériver ou s’écraser sur Saturne. Le problème a pris une résonance particulière à ce moment-là parce que St John’s College, Cambridge l’avait choisi comme sujet pour le prix Adams de 1857. Maxwell a consacré deux ans à étudier le problème, prouvant qu’un anneau solide régulier ne pouvait pas être stable, tandis qu’un anneau fluide serait forcé par l’action des vagues de se briser en blobs., Comme aucun des deux n’a été observé, il a conclu que les anneaux doivent être composés de nombreuses petites particules qu’il a appelées « Brick-bats », chacune orbitant indépendamment autour de Saturne. Maxwell a reçu le prix Adams £130 en 1859 pour son Essai « sur la stabilité du mouvement des anneaux de Saturne »; il était le seul participant à avoir fait suffisamment de progrès pour soumettre une inscription. Son travail était si détaillé et convaincant que lorsque George Biddell Airy l’a lu, il a commenté: « c’est l’une des applications les plus remarquables des mathématiques à la physique que j’ai jamais vues., »Il a été considéré comme le dernier mot sur la question jusqu’à ce que les observations directes par les flybys Voyager des années 1980 confirment la prédiction de Maxwell selon laquelle les anneaux étaient composés de particules. Il est maintenant entendu, cependant, que les particules des anneaux ne sont pas stables du tout, étant tirées par la gravité sur Saturne. Les anneaux devraient disparaître entièrement au cours des 300 millions d’années à venir.

en 1857, Maxwell se lie d’amitié avec le Révérend Daniel Dewar, alors directeur de Marischal. Grâce à lui, Maxwell a rencontré la fille de Dewar, Katherine Mary Dewar., Ils se fiancèrent en février 1858 et se marièrent à Aberdeen le 2 juin 1858. Sur le dossier de mariage, Maxwell est répertorié comme professeur de philosophie naturelle au Marischal College, Aberdeen. Katherine était de sept ans L’aînée de Maxwell. On sait relativement peu d’elle, bien qu’on sache qu’elle a aidé dans son laboratoire et a travaillé sur des expériences de viscosité. Le biographe et ami de Maxwell, Lewis Campbell, a adopté une réticence inhabituelle sur le sujet de Katherine, bien que décrivant leur vie conjugale comme « une dévotion Non échantillonnée ».,

en 1860, le Marischal College fusionne avec le King’s College voisin pour former L’Université D’Aberdeen. Il n’y avait pas de place pour deux professeurs de philosophie naturelle, alors Maxwell, malgré sa réputation scientifique, s’est retrouvé licencié. Il n’a pas réussi à postuler pour la chaire récemment laissée vacante par Forbes à Édimbourg, le poste allant plutôt à Tait. Maxwell a obtenu la Chaire de philosophie naturelle au King’s College de Londres. Après s’être remis d’une crise quasi mortelle de variole en 1860, il s’installe à Londres avec sa femme.,

King’s College, Londres, 1860-1865

Le temps de Maxwell à King’s a probablement été le plus productif de sa carrière. Il a reçu la Médaille Rumford de la Royal Society en 1860 pour son travail sur la couleur et a ensuite été élu à la société en 1861., Durant cette période de sa vie, il exposera la première photographie couleur rapide à la lumière au monde, développera ses idées sur la viscosité des gaz et proposera un système de définition des grandeurs physiques-maintenant connu sous le nom d’analyse dimensionnelle. Maxwell assistait souvent à des conférences à la Royal Institution, où il entrait en contact régulier avec Michael Faraday. La relation entre les deux hommes ne pouvait pas être décrite comme étant proche, car Faraday était âgé de 40 ans et présentait des signes de sénilité. Ils ont néanmoins maintenu un fort respect pour les talents de l’autre.,

Cette fois, est particulièrement remarquable pour le progrès de Maxwell dans les domaines de l’électricité et du magnétisme. Il a examiné la nature des champs électriques et magnétiques dans son article en deux parties « on physical lines of force », qui a été publié en 1861. Il a fourni un modèle conceptuel pour l’induction électromagnétique, composé de minuscules filature cellules de flux magnétique., Deux autres parties ont ensuite été ajoutées et publiées dans ce même journal au début de 1862. Dans la première partie supplémentaire, il a discuté de la nature de l’électrostatique et du courant de déplacement. Dans la seconde partie, il traite de la rotation du plan de polarisation de la lumière dans un champ magnétique, un phénomène qui avait été découvert par Faraday et est maintenant connu comme l’effet Faraday.,

des années plus Tard, 1865-1879

en 1865, Maxwell démissionne de la Chaire du King’s College de Londres et retourne à Glenlair avec Katherine., Dans son article « on governors » (1868), il décrit mathématiquement le comportement des gouverneurs, des dispositifs qui contrôlent la vitesse des machines à vapeur, établissant ainsi la base théorique de l’ingénierie de contrôle. Dans son article » on reciprocal figures, frames and diagrams of forces  » (1870), il a discuté de la rigidité de divers modèles de treillis. Il a écrit le manuel Theory of Heat (1871) et le traité Matter and Motion (1876). Maxwell a également été le premier à utiliser explicitement l’analyse dimensionnelle, en 1871.

en 1871, il retourne à Cambridge pour devenir le Premier Professeur de physique Cavendish., Maxwell a été chargé du développement du laboratoire Cavendish, supervisant chaque étape de l’avancement du bâtiment et de l’achat de la collection d’appareils. L’une des dernières grandes contributions de Maxwell à la science a été l’édition (avec de copieuses notes originales) des recherches de Henry Cavendish, d’où il est apparu que Cavendish recherchait, entre autres, des questions telles que la densité de la Terre et la composition de l’eau.

en mars 1879, Maxwell envoya une importante lettre à L’astronome David Todd., En avril 1879, Maxwell commença à avoir des difficultés à avaler, le premier symptôme de sa maladie mortelle.

Maxwell meurt à Cambridge d’un cancer de l’abdomen le 5 novembre 1879 à l’âge de 48 ans. Sa mère était morte au même âge, du même type de cancer. Le ministre qui lui rendait régulièrement visite dans ses dernières semaines s’étonnait de sa lucidité et de l’immense puissance et portée de sa mémoire, mais commente plus particulièrement,

…, sa maladie a attiré tout le cœur, l’âme et l’esprit de l’homme: sa foi ferme et incontestable dans l’Incarnation et tous ses résultats; dans la pleine suffisance de l’Expiation; dans l’œuvre du Saint-Esprit. Il avait évalué et étudié tous les schémas et systèmes de la philosophie, et les avait trouvés complètement vides et insatisfaisants— »impraticables » était sa propre parole à leur sujet—et il se tourna avec une simple foi vers l’Évangile du Sauveur.,

alors que la mort approchait, Maxwell a dit à un collègue de Cambridge,

j’ai pensé à quel point j’ai toujours été traité avec beaucoup de douceur. Je n’ai jamais eu une poussée violente de toute ma vie. Le seul désir que je puisse avoir est comme David de servir ma propre génération par la volonté de Dieu, puis de m’endormir.

Maxwell est enterré à Parton Kirk, près de Castle Douglas à Galloway, près de l’endroit où il a grandi., La biographie étendue The Life of James Clerk Maxwell, par son ancien camarade D’école et ami de toujours le professeur Lewis Campbell, a été publiée en 1882. Ses œuvres rassemblées ont été publiées en deux volumes par les Cambridge University Press en 1890.

les exécuteurs testamentaires de Maxwell étaient son médecin George Edward Paget, G. G. Stokes et Colin Mackenzie, qui était le cousin de Maxwell. Surchargé de travail, Stokes passa les papiers de Maxwell à William Garnett, qui en eut la garde effective jusqu’en 1884 environ.,

Il y a une inscription commémorative à lui près de l’écran du chœur à L’Abbaye de Westminster.

vie personnelle

en tant que grand amateur de poésie écossaise, Maxwell mémorisait des poèmes et écrivait les siens. Le plus connu est Rigid Body Sings, étroitement basé sur » Comin’ Through the Rye  » de Robert Burns, qu’il avait apparemment l’habitude de chanter tout en s’accompagnant à la guitare. Il a l’ouverture de lignes

Gin un corps répondre à un corps

Flyin’ dans l’air.,
Gin un corps frappé un corps,

il volera? Et où?

Un recueil de ses poèmes a été publié par son ami Lewis Campbell en 1882.

Les Descriptions de Maxwell remarquent que ses qualités intellectuelles remarquables sont assorties de maladresses sociales.

Maxwell évangélique Presbytérienne et dans ses dernières années est devenu un Ancien de l’Église d’Écosse. Les croyances religieuses de Maxwell et les activités connexes ont été au centre d’un certain nombre d’articles., Fréquentant les services de L’Église D’Écosse (la dénomination de son père) et épiscopalienne (la dénomination de sa mère) pendant son enfance, Maxwell a ensuite subi une conversion évangélique en avril 1853. Une facette de cette conversion l’a peut-être aligné avec une position antipositiviste.