(Créditos da imagem: Reprodução).

Maxwell foi um físico britânico do século XIX. Certamente seu nome é conhecido entre os estudantes de ciências exatas devido às famosas 4 equações que sintetizam o nosso conhecimento atual do eletromagnetismo clássico.

Por ser muito conhecido, muito tem sem falado sobre ele e sua obra — e muito tem se distorcido também. Por exemplo, na 1ª sentença em seu verbete no Wikipedia (indiscutivelmente a maior fonte de pesquisa rápida das pessoas) lê-se “James Clerk Maxwell […] é mais conhecido por ter dado forma final à teoria moderna do eletromagnetismo, que une a eletricidade, o magnetismo e a óptica”.1

Contudo, não é bem assim. As equações de Maxwell que vemos quando digitamos no Google “quais são as equações de Maxwell?” aparecem em uma forma que só viria a ser conhecida na transição do século XIX para o século XX (décadas após a morte de Maxwell!).2

Em parte porque as equações que atualmente os livros atribuem à Maxwell estão escritas com símbolos modernos: notações matemáticas que não existiam na metade do século XIX. Segundo, que as quatro equações conforme vemos hoje é fruto de trabalho de muitos outros físicos como Oliver Heaviside, Willard Gibbs e Hermann Helmholtz, que “lapidaram” e até corrigiram alguns pontos da teoria eletromagnética original de Maxwel.2,3

O exemplo mais claro que posso dar é que para Maxwell (e a grande maioria dos físicos do século XIX) existia um “éter mecânico”, ou seja, o espaço era permeado por esse éter (em outras interpretações, o éter formava o próprio espaço, mas esses detalhes não vêm ao caso aqui).

De qualquer modo, o éter era usado para explicar porque alguns fenômenos eletromagnéticos aconteciam de uma determinada forma e não de outra. Embora a existência do éter fosse controversa, ela era aceita pela comunidade científica e só cairia em desuso com a relatividade restrita de Einstein no século seguinte.3

De toda forma, é sempre delicado escrever sobre as “ideias de Maxwell” uma vez que, entre seu primeiro artigo sobre eletrodinâmica em 1856 “On Faraday’s line of force” e o “Treatise on electricity and magnetism” de 1873, o entendimento de Maxwell sobre a matéria e éter mudaram e nem sempre eram claras.4

Por esse motivo alguns de seus contemporâneos geralmente preferiam se referir apenas à sua matematização. A esse respeito, por exemplo, Hertz chegou a declarar: “Para a pergunta: ‘Qual é a teoria de Maxwell?’ Não conheço uma resposta mais curta ou mais definida do que a seguinte: A teoria de Maxwell é o sistema de equações de Maxwell”.5

Helmholtz adicionaria à fala do compatriota: “Confesso que não conseguiria explicar sem a ajuda de fórmulas matemáticas o que [Maxwell] considera como quantidade de eletricidade e por que essa quantidade é constante, como a de uma substância”.2

Em caráter de ilustração, Maxwell representava o campo magnético através de “vórtices” em um éter mecânico conforme a figura abaixo.3

(Créditos da imagem: Reprodução).

Nessa figura, o movimento dos vórtices representa o campo magnético e o das esferas entre os vórtices representa a corrente elétrica. Era assim que Maxwell “visualizava” o campo eletromagnético.

Atualmente, por outro lado, ilustramos o campo eletromagnético como sendo uma oscilação dos campos elétricos e magnéticos no espaço (sem éter!) conforme a figura abaixo.6 Na figura, E representa o vetor campo elétrico, e B o vetor campo magnético.

(Créditos da imagem: Reprodução).

Conclusão: as equações de Maxwell atuais não eram apenas diferentes do formalismo matemático da 2ª metade do século XIX, mas também diferenciam nos conceitos que a fundamentam como espaço, campo eletromagnético, corrente elétrica, entre outros.

Resumindo: Maxwell sem dúvida foi muito importante para nossa compreensão atual do eletromagnetismo clássico. Contudo, mais importante que ele, foi o debate, as controvérsias, os estudos e o trabalho mútuo de dezenas de físicos e físicas de diferentes países ao longo de séculos (no fundo, esse é apenas mais um episódio histórico no qual mostra a ciência construída a partir de muitas tentativas, erros, e fruto de uma coletividade).

Referências:

  1. Wikipédia. “James Clerk Maxwell“. Acesso: 01 de abril 2020.
  2. DARRIGOL, O. “Electrodynamics from Ampère to Einstein”; Oxford University Press, 2003.
  3. SILVA, C. C. “Da força ao tensor: evolução do conceito físico e da representação matemática do campo eletromagnético”. 2002. 258f. Tese (Doutorado em Ciências). Instituto de Física Gleb Wataghin, UNICAMP.
  4. BEZERRA, V. A. “Maxwell, a teoria do campo e a desmecanização da física”; Scientiae Studia, v. 4, n. 2, 2006.
  5. HEIMANN, P. M. “Maxwell, Hertz, and the nature of electricity”; Isis, v. 62, n. 2, 1971.
  6. YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. “Física III eletromagnetismo”. Tradução Sonia Midori Yamamoto. São Paulo: Addison Wesley, 2009.

Daniel Trugillo
De Santos, Mestre em Ensino de Física (PIEC/USP). Além de escrever para o Ciencianautas, escrevo resenhas de livros de física, filosofia, educação, psicologia e afins no instagram (@trugaindica). Também faço parte do grupo de divulgação científica Via Saber. Como hobby gosto de xadrez, paradoxos e memes.