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James Clerk Maxwell

Eletricidade, magnetismo e luz são uma coisa só: a onda eletromagnética, que pode ser descrita pela linguagem da matemática

Poder de síntese é uma das qualidades mais marcantes que um pensador pode ter. Significa, na prática, reunir uma série de descobertas e revelações disparatadas e dar a elas um princípio ordenador. Isaac Newton fez isso pela mecânica e a gravidade. Mas o grande “resumo da ópera” no que diz respeito à eletricidade, ao magnetismo e à luz coube mesmo ao escocês James Clerk Maxwell.

Fora dos círculos acadêmicos, seu nome não é tão conhecido – talvez porque não tenha vivido para consolidar a fama. Nascido em 1831, em Edimburgo, Maxwell viveu até os 48 anos. Vítima de câncer, morreu com a mesma idade que sua mãe, consumida pela mesma doença.

Entretanto, a explicação mais provável para seu nome não ter caído “na boca do povo” se deve à complexidade de suas realizações. “O trabalho de Maxwell é altamente matemático, o que torna impossível entendê-lo totalmente sem ela”, diz Andrew Robinson, escritor britânico, autor de diversos livros sobre a história da ciência.

Traduzindo o negócio sem o matematiquês, fica o seguinte: imagine pegar todo o conhecimento produzido sobre eletricidade e magnetismo até meados do século 19 e reduzi-lo a um conjunto de meras 20 equações matemáticas.

Michael Faraday já havia feito várias das descobertas, mas nem mesmo o grande físico experimental inglês desconfiava que, na verdade, os dois fenômenos eram apenas manifestações diferentes da mesma coisa: o eletromagnetismo. Foi só com a formalização matemática que isso se tornou evidente e nasceu o conceito de onda eletromagnética.

FAÇA-SE A LUZ

As equações do eletromagnetismo se tornaram o ponto de partida para uma descoberta ainda mais assustadora. “Quando Maxwell calculou teoricamente a velocidade de propagação da onda com base em suas equações, descobriu, encantado, que o resultado coincidia com a mais recente estimativa obtida em laboratório sobre a velocidade da luz”, conta Robinson.

A partir daí, num artigo publicado em 1873, ele ousou fazer a inferência: a luz nada mais é que uma onda eletromagnética. Estava pavimentado o caminho para reunir óptica, eletricidade e magnetismo no mesmo arcabouço teórico.

Depois desse trabalho, as duas forças da natureza até então conhecidas já pareciam completamente desvendadas: a gravitação, descrita por Newton, e o eletromagnetismo, elucidado por Maxwell. Não é à toa que havia a sensação de que pouco existia ainda para ser explorado na física. Naturalmente, a avaliação se mostrou errada depois que Einstein demonstrou que a luz podia também se comportar como uma partícula quântica, e não somente uma onda, e apresentou sua teoria da relatividade geral, que soprava nova vida ao campo da gravitação.

Se os trabalhos teóricos de Maxwell foram importantes, os experimentais também não podem ser descartados. Ele foi o precursor das fotos coloridas. Entre 1855 e 1872, desenvolveu vários trabalhos sobre cor, incluindo a produção da primeira foto com filtros coloridos.

E, quando ele trabalhou na teoria dos gases, dedicou-se a experimentos mentais, tal qual mais tarde faria Einstein. O mais famoso deles ficou conhecido como “demônio de Maxwell”, em que ele demonstrava uma forma de quebrar uma lei física que sugere que o Universo sempre tende a um estado de maior desorganização (ou “entropia”, no jargão) com o passar do tempo.

O escocês pensou em duas salas divididas por uma divisória, com uma porta. Um demônio seria o porteiro e abriria caminho apenas para a passagem das moléculas de ar com mais energia (calor), gradualmente criando um desequilíbrio térmico entre os dois lados (o que equivale a aumentar a organização, ou diminuir a entropia). Estaria, portanto, violada a chamada segunda lei da termodinâmica – a lei mais inviolável do Universo. Não é à toa que ele precisou de um demônio para isso.