O gênio e a fé de Faraday e Maxwell


Os compromissos religiosos dos grandes cientistas da história são hoje muitas vezes descartados como meras idiossincrasias. Suas crenças são consideradas lamentáveis, se compreensíveis, falhas, as falhas incidentais de grandes mentes, que ajudaram a promover a civilização a partir do primitivismo, mas que não puderam escapar totalmente dela. Afinal de contas, a ciência não deve aspirar a uma compreensão do universo que é independente das crenças e opiniões dos cientistas, sejam eles religiosos, políticos, sociais ou estéticos?

No entanto, a ciência não existe em um vácuo, e os estudos em sociologia, história e filosofia da ciência freqüentemente enfatizam como as crenças e práticas mais amplas dos cientistas influenciam seu trabalho e, assim, a maneira como a ciência se desenvolve. Alguns estudiosos até argumentam (se não inteiramente convincentes) que as crenças dos cientistas influenciam o conteúdo estabelecido da ciência.

A separação estrita que comumente observamos entre as idéias científicas de um pesquisador e suas “crenças pessoais” é uma norma moderna, e até mesmo recente. Desde a antiguidade até a Revolução Científica, a ciência era vista como uma forma de filosofia, e muitos dos pensadores que apelidamos de "cientistas" retroagravam livremente suas especulações sobre o mundo natural com escritos teológicos, filosóficos e matemáticos, muitas vezes gastando muito do seu tempo acadêmico e energia no estudo religioso. As leis do movimento planetário do século XVII de Kepler, por exemplo, parecem a seus leitores modernos como agulhas de inspiração científica enterradas em um palheiro de especulações teológicas. Newton e Boyle, da mesma forma, misturaram a física e a teologia filosófica sem aparente hesitação.

No século XIX, no entanto, a filosofia natural tornou-se mais natural e menos filosófica. Teologia e ciências naturais foram substancialmente separadas. A teologia natural apologética - argumentando que Deus pode ser deduzido da natureza - era agora principalmente para os teólogos. A linguagem da física tornou-se medida e matemática, e o objetivo da ciência tornou-se uma descrição do mundo da natureza em seus próprios termos, e não através dos propósitos de um Criador. Como resultado, é tentador ler a ciência daquela época como se fosse completamente independente dos compromissos religiosos de seus praticantes. Mas não foi.

Como os cientistas vitorianos nos interessam principalmente devido a suas contribuições científicas, suas crenças religiosas tendem a ser tratadas como conformidades incidentais às convenções da época - como se essas figuras fossem proto-racionalistas e protomaterialistas que, sem o benefício de nossa plena iluminação atual, não havia abalado completamente as superstições de uma era anterior. Esta caricatura é humilhante e equivocada, como pode ser ilustrado pelas vidas e idéias de dois homens que foram indiscutivelmente os maiores cientistas físicos de sua época, e entre os maiores de todos os tempos: Michael Faraday (1791-1867) e James Clerk Maxwell (1831–1879).

Os dois homens tinham origens muito diferentes. Faraday era inglês; Maxwell escocês. Faraday era filho de um ferreiro de meios limitados; O pai de Maxwell herdara uma propriedade substancial e dificilmente precisava praticar a lei na qual ele havia sido treinado. Faraday tinha apenas uma educação básica; Maxwell tinha a melhor educação disponível. Faraday foi um dos palestrantes científicos mais populares de sua época; Maxwell ganhou uma má reputação na sala de aula. Faraday praticamente não conhecia nenhuma matemática formal; Maxwell foi um dos melhores matemáticos do seu tempo. A pesquisa de Faraday tornou-se dominante para experimentação em eletricidade e magnetismo; Maxwell é pela teoria eletromagnética. Uma experiência que eles tinham em comum: ambos eram cristãos comprometidos. No entanto, mesmo aqui existiam contrastes fascinantes entre as tradições religiosas a que pertenciam e as formas pelas quais seus compromissos espirituais influenciavam e fortaleciam sua ciência.

O grande experimentador elétrico

A imensa contribuição de Michael Faraday a ciência é, em parte, indicado pelos dúzia de leis, fenômenos, e instrumentos experimentais que levam seu nome: a gaiola de Faraday, o efeito Faraday constante, lei da indução de Faraday, o Faraday (rotação), o Farad (uma unidade de capacitância elétrica), e assim por diante. Em 1823, ele se tornou a primeira pessoa a liquefazer o cloro e, em 1825, ele primeiro isolou o benzeno. Sua primeira descoberta independente significativa, em 1821, foi um experimento elegante demonstrando que um campo magnético afeta uma corrente elétrica fazendo com que ele se mova perpendicularmente à corrente e ao campo, e é sua pesquisa em eletricidade pela qual ele é mais conhecido. Acima de tudo foi sua descoberta de indução eletromagnética em 1831: que campos magnéticos variados induzem correntes a fluir em circuitos elétricos.

A estreita relação entre eletricidade e química em sua pesquisa - e em toda a ciência de sua época - é melhor exemplificada pelas leis de eletrólise de Faraday, que relacionam as taxas às quais substâncias eletrolisam a seus pesos molares. Seus estudos sobre a passagem da eletricidade por meio de gases ionizados levaram-no a identificar em 1838 o fenômeno particular das descargas incandescentes conhecido como o “espaço escuro de Faraday” (de particular interesse para mim, já que trabalho em física de plasma). Mas o avanço que mostra mais claramente tanto seu domínio completo da técnica experimental quanto sua obstinada persistência é a descoberta, em 1845, da rotação de Faraday, na qual um campo magnético provoca a rotação da polarização da luz. Este efeito, que Faraday perseguiu durante um período de vinte anos, impulsionado principalmente pela convicção filosófica, foi uma demonstração crítica da ligação entre luz e eletromagnetismo.

Finalmente, há a defesa extremamente influente, e inicialmente não convencional, de Faraday sobre o significado dos campos. A intuição teórica e filosófica de Faraday, crescendo ao longo de décadas de experimentação e culminando em seu artigo de 1852 “ Sobre o caráter físico das linhas de força magnética ”, foi, em retrospectiva, talvez seu legado mais duradouro. Um jovem James Clerk Maxwell certamente levou-o a sério e transformou as idéias no que hoje chamamos de equações de eletromagnetismo de Maxwell. A física hoje vê o campo de força, não a substância material, como a realidade natural mais fundamental.

Os antepassados ​​de Faraday eram de Yorkshire, mas ele cresceu em Londres, filho de um ferreiro empobrecido. Quase tudo o que sabemos sobre seus primeiros treze anos foi o que ele disse sobre eles mais tarde : “Minha educação era da descrição mais comum, consistindo de pouco mais do que os rudimentos de leitura, escrita e aritmética em uma escola comum. Minhas horas fora da escola foram passadas em casa e nas ruas. ”Em 1804, ele se tornou mensageiro e depois aprendiz de um livreiro local. Sua verdadeira educação havia começado. "Enquanto aprendiz, adorava ler os livros científicos que estavam em minhas mãos", disse ele, e "realizava experimentos tão simples em química quanto podiam ser gastos às custas de alguns centavos por semana e também construía uma máquina elétrica.

Aos vinte e um anos, Faraday conseguiu uma transição do livreiro viajante para o amanuense, para o cientista londrino mais famoso da época, Sir Humphry Davy. A história foi bem contada muitas vezes e, embora tenha uma atmosfera de conto de fadas, fala também da persistência e atenção de Faraday. Suas notas meticulosas de algumas das palestras públicas de Davy o chamaram a atenção de Davy, então professor honorário de Química e diretor do Laboratório da Royal Institution de Londres. Explosões químicas, ferimentos e a demissão de um antecessor abriram a oportunidade para Faraday. Então, apenas sete meses depois da sua nomeação, Faraday deixou a Inglaterra como "assistente filosófico" de Davy em uma viagem científica de dezoito meses para o continente - um notável aprendizado científico. Na década de 1820, o lugar de Faraday na Royal Institution era seguro, e ele havia conseguido ingressar na Royal Society e aceito nos círculos científicos do dia.

Em 1821, pouco antes do seu trigésimo aniversário, Faraday entrou em um casamento com Sarah Barnard que duraria até o final de sua vida. No mês seguinte, ele assumiu um compromisso igualmente duradouro, fazendo sua Confissão de Fé perante a Igreja Sandemaniana, e assim se tornou um membro pleno da congregação.

A Igreja Sandemaniana surgiu da experiência do escocês John Glas (1695–1773). Um ministro popular da Igreja Presbiteriana da Escócia perto de Dundee, Glas foi incapaz de reconciliar sua compreensão das escrituras com o papel do Estado na igreja estabelecida. Em 1730, Glas e quase cem membros de sua congregação se uniram para fundar uma igreja independente comprometida com a Bíblia, rejeitando o pacto político. Robert Sandeman (1717–1771), atraído pela congregação independente que Glas fundou posteriormente em Edimburgo, casou-se com uma das filhas de Glas e, em 1744, tornou-se um ancião da Igreja Glasite em Perth. Sandeman passou muito tempo trabalhando para a igreja e se tornou seu porta-voz mais influente na Inglaterra e nas colônias norte-americanas.

O sandemanismo é geralmente retratado como uma seita cristã heterodoxa e peculiar. Essa impressão é reforçada por uma observação muito citada pelo próprio Faraday de que ele pertencia a "uma seita muito pequena e desprezada dos cristãos". Não há dúvida de que a seita era pequena: apenas 252 Confissões de Fé foram registradas em Londres durante o século dezenove. século. Mas apesar de sua inconformidade radical, a teologia dos sandemanianos era essencialmente cristianismo ortodoxo. O que não era ortodoxo, pelos padrões do dia, era sua eclesiologia - a organização da igreja, práticas e política. Eles tentaram viver um padrão do Novo Testamento para a igreja, tanto quanto possível. O Novo Testamento não conhece nenhuma ordenação ou clero formalmente estabelecido; nem os sandemanianos. Há apenas dois escritórios reconhecidos no Novo Testamento, presbíteros e diáconos; esses eram o padrão da liderança dos sandemanianos. Os cristãos do Novo Testamento eram uma comunhão íntima, caracterizada pela separação de muitas das práticas das culturas vizinhas; Os sandemanianos também observaram uma comunhão muito unida separada das convenções religiosas da sociedade, esperando em retorno, como um dos primeiros membros colocou, "o ódio daquela parte do mundo que assumirá a liderança na devoção popular e farisaica".

A unidade dos irmãos era de importância crítica para a congregação sandemaniana. Eles levaram com a maior seriedade o apelo de Paulo: “Eu apelo a vocês, irmãos e irmãs, pelo nome de nosso Senhor Jesus Cristo, para que todos vocês estejam de acordo e que não haja divisões entre vocês, mas que vocês se unam em a mesma mente e o mesmo propósito ”( 1 Coríntios 1:10 ). Em nome dessa unidade, os padrões morais e a disciplina bíblica deveriam ser impostos pelos anciãos, evitando qualquer conflito, divisão ou mal-estar. Se alguma divisão surgisse, o único recurso restante era excluir os adversários da participação na Ceia do Senhor e dos benefícios espirituais completos da congregação. E isso aconteceu com bastante frequência, tanto com indivíduos como entre e entre as congregações Sandemanianas como um todo. Assim, paradoxalmente, a característica mais marcante da prática da igreja Sandemaniana - sua ênfase na unidade completa - foi a principal causa de repetidas rupturas e farpas na igreja.

Faraday cresceu dentro da órbita de tal congregação. Seu pai era um sandemaniano devotado, que fez sua Confissão de Fé no ano do nascimento de Faraday e, embora sua mãe nunca tenha se tornado membro integral, ela frequentava regularmente os cultos. A própria Confissão de Faraday era, até onde sabemos, não uma conversão, mas uma aceitação formal das responsabilidades de pertencer a uma irmandade espiritual exigente - que ele bem entendeu.

Autoridade Científica e Espiritual

Existia outro aspecto sandemanista que foi peculiar - e, finalmente, fatal à seita: a falta de esforço evangélica. Os sandemanianos não davam ênfase ao proselitismo. Esse traço livrou Faraday de qualquer comissão para discutir religião com pessoas de fora da irmandade - como seus colegas - e ajuda a explicar por que ele estava perfeitamente à vontade para manter uma separação oficial de sua fé de sua profissão.

A abordagem de não-intervenção do sandemanismo à religião na vida pública também pode ajudar a explicar por que muitos dos biógrafos de Faraday deixaram de lado seus compromissos religiosos. Considere John Tyndall, o mais antigo e talvez mais admirado biógrafo de Faraday, cuja nomeação para a Royal Institution em 1853, sem dúvida, deve muito à influência de Faraday. Tyndall (1820-1893), como Faraday, era um filho ascendente e móvel de uma família modesta, e havia perseguido sua carreira inicial - no caso de Tyndall, como agrimensor - sem o benefício de uma educação universitária. Tyndall se tornou o colega próximo de Faraday na Royal Institution e, eventualmente, seu sucessor. Ele continuou a tradição de Faraday de pesquisa prática e palestras populares.

Em seu volume de 1868 Faraday como um descobridor, Tyndall retratou Faraday como o maior experimentalista de todos os tempos, um profeta científico. Isso apesar do fato de que as próprias opiniões religiosas de Tyndall eram muito diferentes das de Faraday. Sua biografia não mencionava o sandemanismo de Faraday e criticava suas especulações teóricas. Tyndall era um cético, um materialista, amigo de T. H. Huxley (o biólogo conhecido como “o buldogue de Darwin”) e membro do X Club de nove pessoas - que por quase trinta anos atuou quase como um grupo de defesa do naturalismo científico e liberalismo, “livre de dogmas religiosos”, como diz um membro. Mas a separação que Faraday manteve entre a sua fé e a sua profissão permitiu-lhe a relação pessoal e profissional mais cordial e construtiva com Tyndall, apesar das suas diferenças. Tyndall observou que, em toda a sua convivência, ele e Faraday nunca discutiram religião, exceto uma vez, quando Tyndall a levantou.

Seria errado, no entanto, supor que a separação intelectual que Faraday praticava significasse que sua fé não tinha influência sobre sua ciência. Ele acreditava que em suas pesquisas científicas ele estava lendo “o livro da natureza ... escrito pelo dedo de Deus”, como ele colocou em sua palestra de 1854 “ Observações sobre Educação Mental ”. A preocupação de Faraday com as leis da natureza foi colorida pela teologia. crenças. "Deus tem o prazer de trabalhar em sua criação material por meio de leis", observou ele, e "o Criador governa suas obras materiais por leis definidas resultantes das forças impressas na matéria".

O historiador da ciência Geoffrey Cantor, em sua biografia de Faraday de 1991 , argumenta que a compreensão de Faraday da consistência e simplicidade da natureza não foi apenas o resultado de seu trabalho científico, mas também uma premissa: era intrínseco aos pressupostos metafísicos que dirigiam sua pesquisa. . Ele buscou as leis unificadoras relacionando as forças do mundo, e obteve grande sucesso em encontrar essas leis para eletricidade, magnetismo e luz. Os princípios metafísicos de Faraday às vezes funcionavam como verdades necessárias e, outras vezes, como princípios orientadores.

Um desses princípios orientadores era a concepção de Faraday da criação como uma economia divinamente planejada. Nas reflexões teóricas de Faraday, ele se referiu à “estabilidade da criação” e ao uso perfeitamente produtivo de Deus do “poder”. Em seu trabalho científico, ele falou da “conservação da força”, insinuando a conservação da energia - antes das demonstrações de Joule. a equivalência mecânica do calor e a formulação de Kelvin das leis da termodinâmica - e o caráter divergente de linhas de força. Os conceitos de consistência e conservação, derivados de suas visões teológicas da economia da natureza, estavam conduzindo ideais por trás de sua defesa de linhas de força e, portanto, dos fundamentos da teoria de campo.

De acordo com a compreensão de sua época sobre as disciplinas, Faraday sempre se referia a si mesmo como filósofo, não como cientista. Mas ele se esforçou para fazer uma distinção entre seu filosofar científico e seu compromisso cristão. Na época de Faraday, a abordagem mais recente à teologia era racionalista - exemplificada pelos anglicanos liberais, que tendiam a basear sua religião não em revelação ou história, sobre os quais sentiam que críticas mais elevadas lançavam dúvidas, mas em teorizações intelectuais, particularmente no argumento do design. . Faraday negou sua abordagem, como afirmou explicitamente em “Observations on Mental Education”:

Que ninguém suponha por um momento que a autoeducação que estou prestes a elogiar, a respeito das coisas desta vida, se estende a quaisquer considerações da esperança que nos são apresentadas, como se o homem, pelo raciocínio, pudesse descobrir a Deus. Seria impróprio aqui entrar neste assunto além de reivindicar uma distinção absoluta entre crença religiosa e comum. Eu serei reprovado com a fraqueza de recusar-me a aplicar aquelas operações mentais que eu considero boas em relação a coisas elevadas ao mais alto nível. Estou contente em suportar este opróbrio... Nunca vi nada de incompatível entre as coisas do homem que possam ser conhecidas pelo espírito do homem que está dentro dele, e aquelas coisas superiores concernentes ao seu futuro, que ele não pode saber por aquilo. espírito.

Para Faraday, a autoridade intelectual jamais poderia residir nos produtos da razão pura, ou da imaginação humana não fundada. Em uma carta de 1858 , ele observou que era uma pessoa muito “imaginativa, e podia acreditar nas 'Noites Árabes' tão facilmente quanto na 'Encyclopædia'”. Ele manteve essa imaginação sob controle, voltando-se para os fatos: “os fatos eram importantes. para mim, e me salvou ”. Um“ fato fundamental ” , escreveu ele em outro lugar ,“ como uma partícula elementar, nunca falha, sua evidência é sempre verdadeira ”. E, na ciência, os fatos fundamentais vieram principalmente de experimentos. "Sem experiência, eu não sou nada", disse ele. Ele via toda a ciência como fundada em fatos cuidadosamente observados, diferenciados de opinião ou conjectura. Como mostram suas próprias publicações, isso não significa que a ciência excluísse percepções ou interpretações imaginativas - mas o que permanecia essencial era que a distinção entre os fatos experimentais e as interpretações teóricas sempre deveria ser escrupulosamente mantida.

Os filósofos da ciência modernos, em sua maioria, consideram a concepção de Faraday de fatos experimentais ingênua. Eles insistem que todas as observações são carregadas de teorias e que não existe um fato simples. Mas eles não estão na posição privilegiada de Faraday. Ele foi capaz de verificar quase imediatamente no laboratório todos os relatórios científicos que leu. "Eu nunca fui capaz de fazer um fato meu sem vê-lo", escreveu ele. Se a verificação experimental fosse tão imediata hoje como era no tempo e no campo de Faraday, o ceticismo filosófico em relação aos "fatos" talvez recebesse menos ênfase. (E como um experimentalista eu simpatizo com a atitude de Faraday. Muitos artigos científicos modernos seriam muito melhorados mantendo uma distinção mais clara entre observações experimentais e sua interpretação.)

Paralelamente a essa confiança na leitura direta do livro da natureza, Faraday, junto com seus companheiros sandemanianos, viu a autoridade espiritual fluindo de uma leitura direta do outro livro de Deus, a Bíblia. Ele viu a confiança na Bíblia como uma âncora contra a influência da emoção, superstição e dominação espiritual ou política. O cristão "não procura garantia alguma além do que a Palavra pode lhe dar", escreveu ele em uma carta de 1859 . “A religião cristã é uma revelação e essa revelação é a Palavra de Deus. De acordo com a promessa de Deus, essa Palavra é enviada para todo o mundo. ”Assim como na ciência, para Faraday, o acesso direto às observações experimentais é o que garante a confiabilidade, portanto, em questões de fé, o acesso direto à palavra de Deus nas escrituras é sua fundação espiritual.

A dificuldade da confiança de Faraday na leitura direta do livro de Deus, seja natureza ou escritura, é a questão de cuja leitura. Faraday não estava alheio aos interesses faccionais que tantas vezes governam a prática da religião e da ciência. Sua solução no campo da ciência novamente se assemelhava a suas visões religiosas: ele optou por evitar o facciosismo, juntamente com o patronato e a política. Sua visão da busca da ciência era aquela em que os cientistas deviam ser membros de uma verdadeira fraternidade e, se surgissem diferenças de opinião científica, elas seriam resolvidas em espírito de fraternidade. Em uma carta sobre uma controvérsia entre dois cientistas eminentes, ele diz:

Essas polêmicas do mundo científico são coisas muito infelizes; eles formam a grande mancha à qual o belo edifício da verdade científica está sujeito. Eles são inevitáveis? Eles certamente não podem pertencer à ciência em si, mas a algo em nossa natureza decaída. Quão sinceramente desejo, em todos esses casos, que os dois campeões sejam amigos.

Faraday procurou seguir sua pesquisa em conformidade com essa visão idealista da ciência, mas reconheceu que seus ideais, baseados em seus compromissos espirituais, estavam em descompasso com a prática da ciência em seus dias. Ele limitou seus envolvimentos políticos e se sentiu mal equipado para assumir posições de liderança no mundo. Depois de recusar a presidência da Royal Society em 1857, ele disse a Tyndall: "Devo permanecer claro Michael Faraday até o fim". E ele manteve essa convicção: apesar das insistências de sua esposa em aceitar uma nomeação para a presidência de a Royal Institution em 1864, ele recusou.

A irmandade científica que Faraday imaginou não era uma comunhão fechada. Ele não era elitista, seja social ou intelectualmente. Em vez disso, ele se comprometeu a trazer os resultados da ciência para o público, principalmente através de palestras públicas e demonstrações científicas. Sua posição na Royal Institution exigiu esse compromisso. A Royal Institution foi fundada em 1799 por Ben Thompson (Count Rumford) e Humphrey Davy para a disseminação de conhecimento prático para a classe artesã. Mas as dificuldades financeiras, junto com o gênio e o carisma de Davy, transformaram-no em um centro de pesquisa química e palestras científicas populares. Os famosos Discursos da noite de sexta-feira da Instituição estavam estimulando o entretenimento noturno, e os principais meios para o público interessado do dia aprender assuntos científicos - bem como uma fonte vital de receita para a Instituição. Por quase quatro décadas, de 1825 a 1862, Faraday emitiu cerca de um quinto desses discursos noturnos, trazendo uma frequência consideravelmente superior à média. Ele introduziu as palestras de Natal anuais da instituição para adolescentes, que continuam até hoje . O próprio Faraday apresentou a Palestra de Natal dezenove vezes. Sua final na série, intitulada A história química de uma vela , foi publicada como um livro em 1860 e foi traduzida para muitas línguas e nunca foi esgotada em inglês.

Faraday também estava preocupado em divulgar os resultados da ciência de maneiras práticas que trouxessem benefícios materiais para seus semelhantes. Ele via os poderes da natureza como pretendidos “ sempre para o nosso bem ” e a compreensão da natureza como uma oportunidade para melhoria material. Embora sua principal motivação fosse mostrar a estrutura da Criação e assim glorificar o Criador, ele viu a aplicação prática da ciência como um empreendimento digno, a par, talvez, com suas freqüentes ministrações aos enfermos e necessitados de sua congregação. Faraday dedicou esforços consideráveis ​​em consultas sobre o desenvolvimento de fontes de luz aprimoradas para casas de luz, e foi frequentemente solicitado pelo governo britânico por sua expertise científica. Na visão de Faraday, a ciência, aplicada praticamente, “ transmite os dons de Deus ao homem ”.

Na época em que Michael Faraday morreu em 1867, aos 75 anos, ele era reverenciado como uma das maiores figuras da ciência britânica. Pode-se especular que sua inconformidade religiosa ao longo da vida emprestou uma certa cor à sua composição psicológica que lhe permitiu defender confortavelmente posições científicas não ortodoxas. Seus pontos de vista teóricos - particularmente suas idéias altamente influentes sobre a realidade física das linhas de força - eram, na melhor das hipóteses, tolerados pelo establishment científico da época, e isso apenas por causa da reputação que sua pesquisa experimental havia conquistado. Mas sua convicção pessoal, apoiada pelo que ele via como as autoridades básicas para o conhecimento - fato verificável experimentalmente e escritura bíblica - era suficiente para ele. Pelo menos em assuntos científicos, o julgamento da história é decididamente a seu favor.

O teórico e sua fé

As conquistas científicas de James Clerk Maxwell são obra de um gênio da teoria física. Ele contribuiu para a óptica, visão de cores, elasticidade e teoria dinâmica de um corpo giratório. O trabalho que o estabeleceu como um dos principais cientistas naturais foi sua análise dos anéis de Saturno, nos quais ele mostrou que eles não podiam ser rígidos, mas deviam ser compostos de enxames de partículas em uma configuração estável. Maxwell também foi a primeira pessoa a aplicar os métodos de probabilidade à análise das propriedades dos gases. Ele inventou a ideia de representar a gama de diferentes velocidades das moléculas de um gás por uma função matemática e elaborou a expressão para sua forma de equilíbrio, conhecida como a distribuição de Maxwell-Boltzmann. Maxwell continuou a elaborar uma variedade de previsões concretas que poderiam ser obtidas a partir dessa teoria cinética dos gases e, com a ajuda de sua esposa, ele realizou experimentos para confirmar as previsões.

O trabalho pelo qual Maxwell é mais lembrado, porém, é sua formulação do conjunto de equações que governam o eletromagnetismo clássico: as equações de Maxwell. Isso levou imediatamente à previsão de ondas eletromagnéticas e à conseqüente unificação de eletromagnetismo e luz. Sua formulação da teoria eletromagnética na forma de equações diferenciais, e sua defesa da natureza fundamental do campo para explicar os fenômenos eletromagnéticos, em contraste com as teorias de ação à distância de seus dias, são a base de essencialmente todas as física moderna. "Uma época científica terminou e outra começou com James Clerk Maxwell", escreveu Albert Einstein. Além de suas contribuições pessoais, Maxwell fundou e supervisionou a construção do Laboratório Cavendish de física experimental na Universidade de Cambridge, que se tornou indiscutivelmente o departamento de física mais proeminente do mundo pelos próximos cinquenta anos.

Nos primeiros anos de sua vida, passada na fazenda de sua família Glenlair em Galloway - um dia de viagem da cidade mais próxima, Glasgow -, a educação de Maxwell estava inteiramente nas mãos de sua mãe. Ele exibiu uma memória surpreendente. Aos oito anos de idade, ele pôde recitar longas passagens de Milton e de todo o Salmo 119 - cento e setenta e seis versos. De fato, seu conhecimento das escrituras já era muito detalhado; ele poderia dar capítulo e verso para quase qualquer citação dos salmos. Desde cedo, a prática cristã devota e exigente disciplina mental foram para Maxwell parte da mesma experiência. Ele também mostrou grande interesse nos aspectos práticos de cuidar e melhorar a propriedade da família, sob a supervisão informal do paciente do pai.

A mãe de James morreu quando ele tinha oito anos. Ele e o tutor privado contratado para continuar sua educação eram totalmente incompatíveis, e depois de dois anos ele foi enviado para a Academia de Edimburgo, hospedando-se com sua tia. A Academia foi uma das escolas escocesas de maior sucesso de sua época, com forte ênfase nos clássicos. O ensino da ciência, no entanto, era fraco. Os alunos-estrelas pareciam saber mais do que seus professores, talvez em parte como resultado da “Sociedade Filosófica” que eles formaram para se educar. Depois de um começo lento, Maxwell se instalou e fez alguns amigos de longa data entre os colegas. Lewis Campbell, mais tarde professor de clássicos na Universidade de St. Andrews e um biógrafo de Maxwell, mudou-se em algumas portas de distância. Peter Guthrie Tait, que mais tarde seria o melhor Maxwell para o cargo de Professor de Filosofia Natural na Universidade de Edimburgo em 1859, tornou-se seu colega de classe, e os dois trabalharam juntos em problemas matemáticos que eles chamavam de “adereços”. Uma das proposições geométricas de Maxwell foi publicada quando ele tinha apenas quatorze anos; foi visto como uma melhoria nas equações de René Descartes para curvas bi-focais. Aos dezesseis anos, Maxwell ingressou na Universidade de Edimburgo, onde estudou física, juntamente com o tema dominante dos cursos de Edimburgo: filosofia.

Por todas as contas, os estudantes em Edimburgo tinham liberdade substancial para o lazer e estudo privado. De suas cartas a Campbell, podemos dizer que Maxwell aproveitou as duas coisas. Ele escreve:

Então eu me levanto e vejo que tipo de dia é, e que trabalhos de campo devem ser feitos; então eu pego o pônei e trago o barril de água... Então eu tiro os cachorros para fora, e então olho em volta do jardim em busca de frutas e sementes, e oro até a hora do café da manhã; depois disso, pego Cícero e vejo se consigo entendê-lo. Se assim for, leio até ficar grudado; se não, eu configurei para Xen. ou Herodt. Então eu faço adereços, principalmente em curvas rolantes... Depois de adereços vêm ótica, e principalmente luz polarizada.
Você se lembra da nossa visita ao Sr. Nicol? Eu tenho muito vidro não curado de formas diferentes 

Esta indústria e amplitude de educação foram uma parte crítica da grandeza de Maxwell, especialmente sua sofisticação filosófica. Maxwell não era de forma alguma um técnico científico restrito. Nem era um generalista superficial - quando lia Cícero e Xenofonte, era nas línguas originais.

Maxwell permaneceu três anos em Edimburgo, mais do que alguns de seus contemporâneos, talvez porque demorou tanto para seu pai se reconciliar com o desejo de James por uma carreira científica em vez de legal. Mas em 1850, Maxwell partiu da Escócia para a principal instituição britânica de educação científica: a Universidade de Cambridge.

O objetivo principal de universitários ambiciosos de Cambridge era se tornar um "wrangler", isto é, obter honras de primeira classe na série de exames matemáticos. É notável como a matemática dominante era no sistema educacional da época, mas deve ser lembrado que Isaac Newton foi o professor de matemática Lucasian em sua época, assim como Stephen Hawking até 2009. A matemática em Cambridge também englobava toda a física. . Maxwell estabeleceu-se em treinamento matemático e exercícios com alguma inquietação, ansiando por avançar mais rapidamente do que a tradição de Cambridge permitia descobrir novas descobertas sobre a natureza.

O estudo e a compreensão de Maxwell sobre sua fé cristã também cresceram rapidamente durante seus anos de graduação em Cambridge. Um ano em sua residência no Trinity College, ele escreve para Campbell:

O homem requer mais. Ele acha x e y indigestos, ingênuos, gregos e latinos, e graduandos. Enjoado. Ele morre de fome enquanto está sendo abarrotado. Ele quer carne do homem, não pudim de faculdade. A verdade não é outra coisa senão em matemática? A beleza é desenvolvida apenas nas palavras elegantes dos homens, ou Direito na moralidade de Whewell? A Natureza, assim como a Revelação, deve ser examinada através dos espetáculos canônicos pela lanterna negra da Tradição, e medida pelos eruditos para os não-aprendidos, todos de segunda mão.

Quando Maxwell chegou a Trinity, William Whewell foi Mestre do Colégio. Um sacerdote anglicano ordenado com uma perspectiva evangélica, Whewell fez contribuições diretas significativas à ciência como professor de mineralogia, e através de livros de matemática e estudos das marés. Mas a enorme variedade de especialidade de Whewell era o que ele era mais conhecido: publicou sobre arquitetura, economia e filosofia (por algum tempo como professor de Filosofia Moral de Cambridge). Ele é autor de um dos Tratados Bridgewater (1833) e, vinte anos depois, da pluralidade dos mundos , ambos se referem em parte à relação entre ciência e cristianismo. E foi ele quem cunhou a própria palavra cientista . Um satírico disse dele : “a ciência é o seu forte e a omnisciência é sua”.

A influência mais importante de Whewell em Maxwell não foi a educação técnica - que não era o trabalho do Mestre de Faculdade -, mas seu livro de 1840, A Filosofia das Ciências Indutivas: Fundado em Sua História . A filosofia da ciência de Whewell estabelece uma “antítese fundamental” do conhecimento, quase kantiano em seu conteúdo, de que a ciência não depende somente de observações empíricas e indução deles, mas igualmente de idéias fundamentais que surgem inexplicadas da própria mente, cujas conseqüências dedutivas são testado contra os fatos experimentais. Baseado em sua pesquisa histórica sobre como a ciência foi realmente praticada, Whewell contradisse muitas das teorias da ortodoxia indutivista de seus dias - e seria um século antes que os filósofos da ciência chegassem a pontos de vista como os dele. Mas podemos ter certeza, de uma carta que Maxwell escreveu em 1855 - pouco antes de se tornar um membro da Trinity e publicou seu primeiro artigo sobre eletricidade - que ele conhecia e procurava praticar a abordagem de Whewell:

É difícil trabalhar com “ideias apropriadas”, como Whewell as chama. No entanto, eu acho que eles estão finalmente saindo, e por força de derrubá-los contra todos os fatos e teorias semi-digeridas à tona, espero trazê-los para a forma, após o que espero entender algo mais sobre filosofia indutiva do que eu Atualmente.

Maxwell via a fé religiosa como algo a ser colocado no teste filosófico. Em uma carta anterior a Campbell , de 1852, ele escreve sobre seu “grande plano” de “ Busca e Recuperação , ou Revisão e Correção”: “A Regra do Plano é deixar que nada seja voluntariamente deixado sem exame. Nada é para ser solo sagrado consagrado à Fé Estacionária, seja positivo ou negativo. ”Um dos biógrafos do século XX de Maxwell, Ivan Tolstoy, supõe que Maxwell não poderia consistentemente manter sua fé cristã ao mesmo tempo em que não deixava nada“ intencionalmente não examinado. Mas Maxwell viu o contrário, escrevendo:

Cristianismo ... é o único esquema ou forma de crença que nega qualquer possessão em tal posse. Aqui sozinho tudo é de graça. Você pode voar até os confins do mundo e não encontrar Deus senão o Autor da Salvação. Você pode pesquisar as Escrituras e não encontrar um texto para impedi-lo em suas explorações.

[A] vela está vindo para expulsar todos os fantasmas e bugbears. Vamos todos seguir a Luz.

Além disso, temos ampla evidência dos escritos de Maxwell que ele examinou profundamente sua fé, de seus ensaios escritos como graduação a suas investigações metafísicas amplas e posteriores com o grupo chamado Apóstolos, uma sociedade exclusiva de discussão intelectual da elite de Cambridge. Em cartas escritas durante seu noivado de 1858 com Katherine Mary Dewar, Maxwell descreve suas crenças e práticas espirituais. Apesar de protestar contra sua falta de habilidade na exposição das escrituras, ele escreve, em cartas que se lêem como sermões curtos, explicações perspicazes de passagens do Novo Testamento, e se refere a uma aula de escola dominical que ele ensinou enquanto visitava Lewis Campbell. A fé cristã comum de Katherine e James era um laço importante desde o início do casamento.

“O ponto em que a ciência deve parar”

No verão de seu terceiro ano de graduação, Maxwell passou algum tempo na casa em Suffolk do reverendo C. B. Tayler, o tio de um colega de classe. Viver com essa grande família estendida impressionou Maxwell - ele mesmo filho único - que mais tarde disse que lhe dava um vislumbre do Amor de Deus. Ele adoeceu por mais de um mês enquanto esteve lá, e foi amamentado pelo ministro e sua esposa. Como seu colega de classe contou mais tarde sobre a experiência,

Foi então que a conversa do meu tio pareceu causar uma impressão tão profunda em sua mente. Ele sempre foi um frequentador regular dos serviços da casa de Deus. Ele também havia pensado e lido muito sobre assuntos religiosos. Mas neste momento (como aparece em seu próprio relato do assunto), suas visões religiosas foram muito aprofundadas e fortalecidas.

Em seu retorno a Cambridge, Maxwell escreve para seu recente apresentador uma carta falaz e afetuosa , incluindo este testemunho:

Eu mantenho que todas as más influências que eu posso traçar têm sido internas e não externas, você sabe o que quero dizer - que eu tenho a capacidade de ser mais perversa do que qualquer exemplo que o homem pudesse me colocar, e que se eu escapar, é somente pela graça de Deus ajudando-me a me livrar de mim mesmo, parcialmente na ciência, mais completamente na sociedade, mas não perfeitamente, exceto por me comprometer com Deus.

Esta é uma afirmação cristã completamente evangélica da dependência da graça de Deus para a salvação do pecado; mas observe como Maxwell identifica sua ciência como parte do plano de Deus para essa salvação. Podemos apenas especular sobre os pensamentos que ele e o reverendo Tayler haviam discutido durante os dias de sua recuperação.

A bolsa de Maxwell em Trinity durou apenas um ano, terminando quando foi nomeado professor de Filosofia Natural no Marischal College em Aberdeen. (Foi através dessa nomeação que Maxwell conheceu sua esposa, cujo pai era o diretor de Marischal.) Em 1860, as duas faculdades de Aberdeen foram fundidas e, apesar de sua antiguidade, Maxwell estava desempregado. No entanto, ele foi quase imediatamente nomeado para a Cátedra de Filosofia Natural no King's College de Londres, onde permaneceu até 1865. Na aula inaugural, que os novos professores tradicionalmente deram, Maxwell explorou várias questões filosóficas da ciência - por exemplo, “se o fundamental as verdades da Física devem ser consideradas como meros fatos descobertos pelo experimento, ou como verdades necessárias, que a mente deve reconhecer como verdadeiras assim que sua atenção lhes for dirigida. ”No balanço, de acordo com os pontos de vista de Whewell, Maxwell a segunda, a visão da necessidade, embora sua posição ainda esteja longe de ser clara.

Ele também se refere a uma ideia que ele desenvolveria mais detalhadamente: “que todo átomo de criação é insondável em sua perfeição”. Uma versão dessa ideia foi finalmente publicada, entre outros lugares, na revista Nature em 1873 ; discutindo observações astronômicas dos comprimentos de onda característicos da radiação dos átomos, Maxwell conclui:

Estamos assim seguros de que moléculas da mesma natureza como as do nosso hidrogênio existem nessas regiões distantes, ou pelo menos existiam quando a luz pela qual nós as vemos foi emitida.
Cada molécula, portanto, em todo o universo, imprime nela o selo de um sistema métrico tão distintamente quanto o metro dos Arquivos de Paris, ou o duplo côvado real do Templo de Karnac.
Nenhum dos processos da natureza, desde o tempo em que a natureza começou, produziu a menor diferença nas propriedades de qualquer molécula. Somos, portanto, incapazes de atribuir a existência das moléculas ou a identidade de suas propriedades à operação de qualquer uma das causas que chamamos naturais.
Por outro lado, a igualdade exata de cada molécula com todas as outras da mesma espécie dá-lhe, como bem disse Sir John Herschel, o caráter essencial de um artigo manufaturado, e exclui a ideia de ser eterno e auto-existente. .
Assim, fomos conduzidos, ao longo de um caminho estritamente científico, muito perto do ponto em que a Ciência deve parar.

Ele ofereceu mais detalhes em uma carta escrita três anos depois : “O que eu pensava não era tanto a uniformidade de resultado que é devido à uniformidade no processo de formação, como uma uniformidade pretendida e realizada pela mesma sabedoria e poder da qual uniformidade, precisão, simetria, consistência e continuidade do plano são atributos tão importantes quanto o artifício da utilidade especial de cada coisa individual. ”

Essa é uma forma de argumento invertida, um tanto estranha, do projeto: o fato de as moléculas serem perfeitamente idênticas sugere que elas são fabricadas (por assim dizer) de acordo com um plano inteligente. Sua referência oblíqua à perfeição molecular na conferência de 1860 ocorreu um ano depois da publicação da Origem das Espécies de Darwin , e ele provavelmente estava ciente da extensão com que esse livro minou os argumentos populares do design baseado na perfeição da adaptação biológica. Maxwell estava apontando para uma perfeição diferente na criação, que ele achava que não poderia ser atribuída à adaptação evolucionária. Embora ele não estivesse estritamente correto em afirmar que os átomos são imutáveis, seu objetivo era destacar a uniformidade ordenada da natureza, em vez de sua peculiaridade e complexidade, como sinais do criador.

Maravilha e materialismo

Em 1865, Maxwell retirou-se da sua posição em Londres. Foi um período extremamente produtivo, que viu grande parte de seu trabalho experimental sobre os gases trazidos à tona e a publicação de On Physical Lines of Force e suas famosas equações. Mas Maxwell queria completar o edifício da casa na propriedade de Glenlair, como uma "confiança sagrada" para seu falecido pai. Sua fortuna independente permitiu que ele renunciasse dos pesados ​​fardos de ensino e dedicasse seu tempo à herança, a viajar, a uma extensa correspondência e a escrever seu magistral Tratado sobre eletricidade e magnetismo (1873). A casa foi concluída em 1867, mas governar era apenas um aspecto de ser "Laird" da propriedade. Outros aspectos que foram perseguidos assiduamente, tanto por James como por seu pai antes dele, foram sessões diárias de oração e leitura da Bíblia para os servos, e um patrocínio quase proprietorial da igreja em Corsock, a aldeia vizinha.

Maxwell foi persuadido a deixar sua aposentadoria em 1871, aceitando a recém-criada Cátedra Cavendish de Física Experimental em Cambridge, e os deveres como uma figura pública que ela implicava. Não foi surpresa, portanto, que o Bispo de Gloucester e Bristol consultou Maxwell sobre suas idéias sobre fé e ciência. O bispo questionou se a criação do sol após a criação da luz em Gênesis pode ser harmonizada considerando-se a última como referindo-se a “vibrações primais” - isto é, o éter. Maxwell responde a esta pergunta bastante ingênua com delicadeza e grande sabedoria:

Se fosse necessário fornecer uma interpretação do texto de acordo com a ciência de 1876 (que pode não concordar com a de 1896), seria muito tentador dizer que a luz do primeiro dia significa o todo abrangente, o veículo da radiação... Mas não posso supor que essa fosse a ideia que deveria ser transmitida pelo autor original do livro àqueles para quem ele estava escrevendo.
A taxa de mudança da hipótese científica é naturalmente muito mais rápida do que a das interpretações bíblicas, de modo que, se uma interpretação é fundamentada em tal hipótese, ela pode ajudar a manter a hipótese acima do solo muito depois que ela deveria ser enterrada e esquecida.
Ao mesmo tempo, penso que cada homem deve fazer tudo o que puder para impressionar sua própria mente com a extensão, a ordem e a unidade do universo.

Assim, Maxwell critica penetrantemente o uso indevido do conhecimento científico parcial para interpretar as escrituras, quanto mais para reforçar a fé pela suposta harmonização com a ciência mais recente. Ele não precisa de provas científicas do cristianismo. Em vez disso, sua preocupação expressa é que a ligação imprudente de teorias científicas específicas com a religião será um impedimento ao crescimento da ciência. Sua ênfase, ao relacionar ciência e fé, está no aprimoramento da maravilha da ciência na glória da criação - certamente um tema muito mais duradouro do que o éter, que há muito tempo foi descartado.

Apesar de seu profundo conhecimento filosófico e científico, sua posição proeminente e sua ocasional referência pública a assuntos religiosos, Maxwell evitou principalmente os ferozes debates públicos sobre ciência e religião. Mas podemos ter certeza de que ele os seguiu de perto, e podemos apreciar seu estilo mais moderado de sua resposta ao "Endereço de Belfast" de John Tyndall. Em 1874, Tyndall fez um discurso à Associação Britânica para o Avanço da Ciência defendendo o materialismo científico. . Tyndall elogiou os antigos atomistas, Epicuro e Lucrécio, e afirmou ao clero a superioridade dos cientistas profissionais: “Tiraremos da teologia todo o domínio da teoria cosmológica. Todos os esquemas e sistemas que assim infringem o domínio da ciência devem, na medida em que o façam , submeter-se ao seu controle e renunciar a todo pensamento de controlá-lo. ”De passagem, ele também criticou o argumento da perfeição molecular de Maxwell. A resposta de Maxwell não foi uma carta raivosa para o Times (embora houvesse respostas assim de outras pessoas), mas um resumo delicadamente satírico do discurso muito longo de Tyndall, em duas páginas de verso não ferozes nem condenatórias, mas suficientemente engraçadas para serem publicadas na Blackwood's Magazine . A convicção cristã de Maxwell não foi ameaçada pelo crescente materialismo da época.

Maxwell morreu de câncer abdominal em 1879, aos 48 anos de idade. Aqueles que se encontraram com ele nos últimos meses e semanas de sua doença relataram sua compostura, seu interesse contínuo pela ciência, sua preocupação com o bem-estar de sua esposa e seu incansável devocional religioso diário.

Contingência, Coerência e Criação

W nquanto a cultura da Grã-Bretanha vitoriana era mais cristão do que a Grã-Bretanha ou os Estados Unidos hoje, os compromissos cristãos de Michael Faraday e James Clerk Maxwell eram normas culturais não apenas conformidades incidentais to-desbotadas agora. Nem foram deformidades intelectuais que impediram que esses gigantes atingissem todo o seu potencial científico. Pelo contrário, suas crenças espirituais eram partes essenciais da força do caráter e da visão da natureza que as capacitavam a fazer suas contribuições transformadoras para a ciência.

Pode-se perguntar sobre a fonte dos robustos compromissos cristãos de Faraday e Maxwell. O que lhes permitiu negociar os desafios intelectuais que emergiram do novo conhecimento científico do século XIX? Embora sua fé firmemente mantida não fosse incomum entre os cientistas da época, havia muitos outros que a perderam: Darwin é um exemplo muito citado, embora suas razões, na medida em que eram intelectuais, sejam hoje amplamente consideradas como tendo dificuldades com a teodiceia. mais do que com a ciência .

Algumas sugestões preliminares podem ser oferecidas a respeito das fontes comuns das duradouras convicções religiosas de Maxwell e Faraday. Cada um deles fundamentou sua fé na experiência religiosa pessoal, não apenas na investigação intelectual. E cada um encontrou a fonte de autoridade e convicção espiritual mais no testemunho da Bíblia e da pessoa de Jesus do que na teologia natural ou no argumento filosófico. Ambos estavam preocupados em expressar sua fé através da prática de virtudes cristãs, caridade, boas obras, disciplina espiritual e serviço. E ambos levaram sua honestidade e integridade em seu trabalho intelectual, reforçando seu compromisso com os rigores da prática científica. Ambos, além disso, tinham uma independência de espírito e convicção pessoal que os tornava confortáveis ​​mantendo opiniões contrárias à moda atual. Eles eram nesse sentido não conformistas.

Os compromissos e ideais espirituais de Faraday e Maxwell também influenciaram seus ideais científicos. Nem Maxwell nem Faraday supunham que a criação fosse inteligentemente projetada nos permite deduzir o conteúdo experimental da filosofia natural. Em vez disso, eles enfatizaram a maravilha e a contingência da criação, acreditando que Deus tinha escolhas sobre como o mundo foi criado e que apenas o envolvimento experimental direto com a natureza nos permite determinar quais são essas escolhas.

O senso persistente de Maxwell e Faraday sobre a criação da natureza, sua visão de mundo teísta, não deveria ser supostamente indispensável para toda ciência bem sucedida, então ou agora; mas para esses dois cientistas excepcionais, isso provou ser uma desvantagem. Fortaleceu sua crença na unidade coerente da natureza. Encorajou a analogia como uma estratégia explicativa, pela qual uma compreensão de um aspecto da natureza poderia ser transferida conceitualmente para ajudar a tornar outro compreensível - por exemplo, fluxo de fluido como uma analogia para campos eletromagnéticos (embora a relação física real entre esses dois seja altamente indireta. ). E encorajou a ideia de conservação como um princípio unificador fundamental.

Embora esses dois grandes eletricistas britânicos do século XIX permaneçam, em muitos aspectos, um estudo de contrastes biográficos, suas visões similares sobre a natureza, a fé e a relação entre elas iluminam um fio intelectual comum e construtivo. Os princípios científicos para os quais sua abordagem os levou a permanecer como fundamentais para a física de hoje, mesmo que muitos afirmem tê-la anulado de qualquer fundamento teísta. O que Faraday e Maxwell, em seu estudo da natureza, estavam comprometidos com o fundamental era a descoberta da legalidade e da coerência: a unificação conceitual de fenômenos aparentemente distintos, como a eletricidade, o magnetismo e a luz. A legalidade não era, em seu pensamento, necessidade inerte, abstrata, lógica, ou redutibilidade completa ao mecanismo cartesiano; antes, era uma expectativa que eles atribuíam à existência de um legislador divino. Os insights desses homens sobre a física foram possibilitados por seus compromissos religiosos. Para eles, a coerência da natureza resultou de sua origem na mente de seu Criador.

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Por: Ian H. Hutchinson 
Professor de ciência e engenharia nuclear no Massachusetts Institute of Technology.

A publicação deste ensaio é apoiada por uma concessão do Programa de Religião e Inovação em Assuntos Humanos (RIHA) da The Historical Society.

"The Genius and Faith of Faraday and Maxwell", The New Atlantis, Número 41, 2014, pp. 81-99.

Disponível em The New Atlantis.


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Sobre Paulo Matheus

Esposo da Daniele, pai da Sophia, engenheiro, gremista e cristão. Seja bem vindo ao blog, comente e contribua!

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