Il est le premier professeur « Cavendish » de physique expérimentale de Cambridge. Il développe la théorie cinétique des gaz (avec ses « démons ») et il formule les équations du champ électromagnétique qui représentent la première grande unification de la physique théorique (électricité et magnétisme). Maxwell est né en Ecosse à Edinbourg, et il intègre Cambridge pour y faire des études de mathématiques.

Physique expérimentale

En 1854 il est classé second au concours « tripos » de fin d’études. A 25 ans, il obtient une chaire de Philosophie Naturelle à Aberden puis une au King’s Collège de Londres. C’est en 1870 que Cambridge lui propose de créer le « Laboratoire Cavendish » qui, pendant 80 ans, est une référence pour les centres de recherche de la physique expérimentale anglaise. C’est dans ce laboratoire qu’est découvert la théorie électronique de Thomson, la désintégration radioactive de Rutherford et la découverte du neutron par Chadwick. Le laboratoire fut ouvert en 1874. Avant cela, Maxwell réalisa ses principales expériences chez lui avec, comme seule assistance, sa femme !

Solutions et beautés mathématiques

Maxwell était un maître des méthodes mathématiques, il se laissait guider par la beauté, la rigueur et la symétrie d’un développement calculatoire. Sur l’électricité, deux conceptions s’opposaient :

• celle partant des théories coulombiennes disant que les charges électriques s’attirent ou se repoussent (selon leur charge) dans un espace « vide » dénué de propriétés participant aux phénomènes électriques ;
• et puis celle partant des théorie de Faraday considérant que l’espace environnant une charge électrique est différent de tout autre. Il envisageait des lignes de force qui, partant de la charge électrique, se répandent dans toutes les directions (notion de divergence en mathématiques).

Première unification de la physique

Maxwell formule l’unification théorique d’un champ électrique et d’un champ magnétique pour définir la lumière. Cette théorie permet à Hertz d’expérimenter sur les ondes électromagnétiques en donnant naissance aux circuits oscillants (RLC).