James Clerk Maxwell () a fost un om de știință scoțian, activ în domeniul fizicii matematice. Cea mai notabilă realizare a sa a fost formularea teoriei clasice a radiațiilor electromagnetice, care reunește, pentru prima dată, electricitatea, magnetismul și lumina ca manifestări ale aceluiași fenomen. Ecuațiile lui Maxwell pentru electromagnetism au fost numite „a doua mare unire în fizică” după cea realizată de Isaac Newton.
Cu publicarea lucrării sale în 1865, Maxwell a demonstrat că câmpurile electrice și magnetice se deplasează prin spațiu ca niște unde cu viteza luminii. Maxwell a avansat ipoteza că lumina este o mișcare ondulatorie în același mediu care este și cauza fenomenelor electrice și magnetice. (Acest articol a însoțit o prezentare ținută în 8 decembrie 1864 de către Maxwell în fața Royal Society. Afirmația sa că „lumina și magnetismul sunt manifestări ale aceleiași substanțe” este la pagina 499.) Unificarea luminii cu fenomenele electrice a condus la predicția existenței undelor radio.
Maxwell a contribuit la dezvoltarea , un mijloc statistic de a descrie aspecte din teoria cinetică a gazelor. El este cunoscut și pentru prezentarea primei durabile în 1861 și pentru lucrarea fundamentală privind analiza rigidității cadrelor din grinzi și articulații de genul celor din multe poduri.
Descoperirile sale au contribuit la intrarea în epoca fizicii moderne, a stabilit fundamentul pentru domenii cum ar fi teoria relativității și mecanica cuantică. Mulți fizicieni îl consideră pe Maxwell a fi omul de știință al secolului al XIX-lea care a avut cea mai mare influență asupra fizicii secolului al XX-lea. Contribuțiile sale în această știință sunt considerate de mulți a fi de aceeași amploare ca cele ale lui Isaac Newton și Albert Einstein. În sondajul mileniului—un sondaj privind cei mai importanți 100 de fizicieni—Maxwell a fost votat al treilea cel mai mare fizician al tuturor timpurilor, numai după Newton și Einstein. Cu ocazia centenarului zilei de naștere a lui Maxwell, Einstein a descris opera lui Maxwell ca „cea mai profundă și mai fructuoasă de care a avut parte fizica din vremea lui Newton”.
Biografie
Copilăria, 1831–1839 thumb|right|upright|Casa unde s-a născut James Clerk Maxwell pe India Street nr. 14, Edinburgh James Clerk Maxwell s-a născut la 13 iunie 1831 în India Street nr. 14, Edinburgh, în casa lui , avocat, și a soției sale, Frances Cay, fiica lui și sora lui . Tatăl său trăia o viață confortabilă în familia Clerk din , titularii ai titlului de baronet de . Fratele tatălui său a fost . El s-a născut „John Clerk”, adăugând și numele Maxwell după ce a moștenit (în copilărie, în 1793) moșia rurală Middlebie, aflată lângă , Kirkcudbrightshire, de la rudele sale din familia Maxwell, ei înșiși deținători ai unui mic rang nobiliar. James a fost văr primar al artistei (fiica surorii tatălui lui) și cu inginerul constructor (fiul fratelui mamei). Cu acesta din urmă a fost
prieten apropiat, iar Cay a fost cavaler de onoare la nunta lui Maxwell.
Părinții lui Maxwell s-au căsătorit când aveau în jur de treizeci de ani; mama lui avea aproape 40 de ani când l-a născut. Ei au mai avut un copil, o fiică pe nume Elizabeth, care a murit în copilărie.
Când era tânăr, familia lui Maxwell s-a mutat în , pe care părinții săi au construi-o pe moșia Middlebie de 610 ha. Toate indiciile sugerează că Maxwell a menținut o curiozitate nesecată de la o vârstă fragedă. De la vârsta de trei ani, tot ce mișca, strălucea, sau făcea zgomot atrăgea întrebarea: „what's the go o'that?” Într-un pasaj adăugat la o scrisoare a tatălui său către cumnata sa, Jane Cay, în 1834, mama lui descria acest simț înnăscut de curiozitate:
Educația, 1839–1847 Recunoscând potențialul băiatului, mama lui Maxwell, Frances, și-a asumat responsabilitatea educației timpurii a lui James, ceea ce, în epoca victoriană, era în mare parte misiunea femeii familiei. La opt ani, el putea recita pasaje lungi din Milton și întregul psalm 119 (176 de strofe). Într-adevăr, cunoștințele sale din scriptură erau deja foarte detaliate; el putea da, cu număr de capitol și verset, aproape orice citat din psalmi. Mama lui s-a îmbolnăvit de cancer abdominal și, după o operație nereușită, a murit în decembrie 1839, când el avea opt ani. Educația lui James a fost apoi supravegheată de tatăl lui și de cumnata acestuia, Jane, care a jucat un rol esențial în viața lui. Școlarizarea sa formală a început fără succes, sub îndrumarea unui tutore angajat, în vârstă de șaisprezece ani. Se cunosc puține despre tânărul pe care John l-a angajat să-i instruiască fiul, cu excepția faptului că el îl trata pe mai tânărul său elev cu severitate, dojenitor-l pentru că era încet și capricios. John l-a concediat pe tutore în noiembrie 1841 și, după ce s-a gândit bine, l-a trimis pe James la prestigioasa . În timpul școlii, el locuia în casa mătușii sale, Isabella. În acest timp, pasiunea lui pentru desen a fost încurajată de către verișoara sa mai mare, Jemima. dreapta|miniatura|Academia din Edinburgh, unde a studiat Maxwell. La zece ani, Maxwell, crescut în izolare pe moșia de la țară a tatălui său, nu se încadra bine la școală. Primul an era plin, iar el a fost obligat să se înscrie în anul al doilea, colegii lui de clasă fiind mai mari cu un an. Manierele și accentul din le păreau celorlalți băieți cam țărănești. După ce a venit în prima zi de școală îmbrăcat cu o pereche de pantofi făcuți în casă și cu o tunică, el și-a câștigat pe nedrept porecla de „Daftie”. El nu părea să respingă epitetul, pe care l-a purtat fără să se plângă mulți ani. Izolarea socială de la Academie s-a încheiat când i-a cunoscut pe și , doi băieți de aceeași vârstă, care aveau să deviniă cunoscuți oameni de știință mai târziu în viață. Ei au rămas prieteni pe viață.
Maxwell era fascinat de geometrie de la o vârstă fragedă, redescoperind poliedrele regulate înainte de a fi primit o instruire formală. În ciuda faptului că a câștigat premiul la biografii pe școală în al doilea său an, activitatea sa academică a rămas neobservată până când, la vârsta de 13 ani, a câștigat medalia de matematică pe școală și premiul întâi la limba engleză și poezie.
Interesele lui Maxwell variau mult dincolo de programa școlară și el nu acorda o atenție deosebită notelor de la examinare. El a scris prima sa lucrare științifică la vârsta de 14 ani. În ea, el descria un mijloc mecanic pentru desenarea curbelor matematice cu o bucată de sfoară, precum și proprietățile elipselor, , și ale curbelor similare cu mai mult de două focare. Opera sa, Oval Curves, a fost prezentată la de către , un profesor de filozofie naturală la Universitatea din Edinburgh, dar Maxwell a fost considerat prea tânăr pentru a ține el însuși prezentarea. Opera lui nu era în întregime originală, întrucât René Descartes examinase și el proprietățile unor astfel de în secolul al XVII-lea, dar el simplificase construcția lor.
Universitatea din Edinburgh, 1847–1850 stanga|miniatura|Old College, Universitatea din Edinburgh Maxwell a plecat de la Academie în anul 1847 la vârsta de 16 ani și a început să participe la cursurile Universității din Edinburgh. A avut ocazia de a studia la Universitatea din Cambridge, dar a decis, după primul său semestru, să finalizeze studiile universitare de licență la Edinburgh. Între cadrele didactice de la Universitatea din Edinburgh se numărau unele extrem de apreciate; între profesorii din anul I se numărau , care a predat logica și metafizica, la matematică, și la filosofia naturii. Cursurile sale de la Universitatea din Edinburgh nu i se păreau foarte exigente, și, prin urmare, a putut să se ocupe cu studiile sale particulare în timpul liber de la universitate și, în special, atunci când se întorcea acasă la Glenlair. Acolo, el experimenta cu aparatură chimică, electrică și magnetică improvizată, dar principala sa preocupare o constituiau proprietățile luminii polarizate. El a construit blocuri de gelatină cu anumite forme, le-a supus la diverse tensiuni mecanice, și cu o pereche de prisme de polarizare pe care i le dăduse , vizualiza franjele de culoare care se dezvoltau în jeleu. Prin această practică, el a descoperit , un mijloc de a determina distribuția tensiunii în structurile fizice.
La vârsta de 18 ani, Maxwell a contribuit cu două lucrări la „Tranzacțiile de Societății Regale din Edinburgh”. Una dintre acestea, Despre echilibrul de solidelor elastice, a pus bazele unei descoperiri importante pe care avea să o facă mai târziu, și anume dubla refracție temporară produsă în lichide vâscoase, supuse forțelor de forfecare. Cealaltă lucrare a sa a fost Curbe rulante și, la fel ca și cu lucrarea Curbe ovale scrisă de el la Academia din Edinburgh, a fost din nou considerat prea tânăr pentru a ține el însuși prezentarea. Lucrarea a fost susținută în fața Societății Regale de către profesorul său Kelland.
Universitatea din Cambridge, 1850–1856 thumb|right|upright|Tânărul Maxwell la Trinity College, Cambridge. El ține una dintre roțile sale cu culori. În octombrie 1850, deja un matematician realizat, Maxwell a plecat din Scoția la Universitatea din Cambridge. Inițial el a studiat la , dar înainte de sfârșitul primului său semestru s-a transferat la Trinity, unde el credea că ar fi mai ușor să obțină o bursă. La Trinity a fost recrutat de societatea secretă de elită cunoscută sub numele de . Înțelegerea intelectuală credinței creștine și a știință de către Maxwell a crescut rapid în timpul anilor de la Cambridge. El s-a alăturat „Apostolilor”, o societate exclusivistă de dezbateri a elitei intelectuale, unde, prin eseurile sale, a căutat să rezolve această înțelegere.
Măsura în care Maxwell și-a „arat” convingerile creștine și le-a supus unei probe intelectuale, nu poate fi judecată complet din scrierile sale. Dar există o mulțime de dovezi, mai ales din studiile din facultate, că a făcut o analiză profundă a credinței lui. Cu siguranță, cunoștințele sale din Biblie erau remarcabile, deci încrederea sa în Scripturi nu se baza pe ignoranță.
În vara celui de-al treilea an, Maxwell a petrecut ceva timp la casa din a , unchiul unui coleg, G. W. H. Tayler. Dragostea de Dumnezeu demonstrată de această familie l-a impresionat pe Maxwell, în special după ce a fost îngrijit când era bolnav de către preot și soția lui.
La întoarcerea la Cambridge, Maxwell scria recentei sale gazde o vorbăreață și afectuoasă scrisoare în care trecea următoarea mărturisire:
În noiembrie 1851, Maxwell a studiat cu , al cărui succes în cultivarea geniului matematic i-a adus porecla de „făcătorul de ”.
În 1854, Maxwell a absolvit Trinity cu o diplomă în matematică. El a luat a doua cea mai mare notă la examenul final, după și a câștigat el titlul de șef de promoție secund. Mai târziu, lucrarea sa a fost declarată egalul lui Routh în mai exigenta și mai dura examinare pentru . Imediat după și-a obținut diploma, Maxwell și-a citit lucrarea Despre transformarea suprafețelor prin îndoire la Societatea Filosofică din Cambridge. Aceasta era una dintre puținele lucrări pur matematice scrise de el, care a demonstrat statura în creștere a lui Maxwell ca matematician. Maxwell a hotărât să rămână la Trinity după absolvire și a cerut o bursă, proces care se aștepta să dureze vreo doi ani. Încurajat de succesul său ca student cercetător, el acea să fie liber, în afara unor îndatoriri de predare și examinare, să urmărească interesele științifice la discreție.