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James Clerk Maxwell a réuni l'électricité, le magnétisme et l'induction dans un même ensemble d'équations et compris que la lumière est un phénomène électromagnétique. Beaucoup de physiciens le placent aux côtés de Newton et d'Einstein. Ce quiz parcourt sa vie, de son enfance à la campagne à ses années de professeur, et ses travaux : la couleur, les anneaux de Saturne, la théorie cinétique des gaz et l'électromagnétisme. Les questions vont du grand classique au détail que seuls les passionnés connaissent.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01De quelle nationalité était le physicien et mathématicien James Clerk Maxwell ?
Écossais
Né en 1831 et mort en 1879, il passe pour le scientifique du XIXe siècle ayant eu le plus d'influence au XXe siècle.
Q 02Quelles lumières colorées Maxwell mélange-t-il pour obtenir de la lumière blanche ?
Rouge, verte et bleue
Il le montre avec des toupies colorées inventées par son professeur d'Édimbourg, qui l'avait invité à participer à une étude sur la vision de la couleur.
Q 03Quel être imaginaire donne son nom à une célèbre expérience de pensée de Maxwell ?
Démon
L'idée naît de ses travaux en thermodynamique, domaine où il établit aussi en 1871 des relations qui portent son nom.
Q 04À quelle vitesse les champs électriques et magnétiques se propagent-ils selon Maxwell ?
Celle de la lumière
Il démontre que ces champs voyagent dans l'espace sous la forme d'une onde, une découverte qui ouvrira la voie à la mécanique quantique.
Q 05D'après Maxwell, de quoi les anneaux de Saturne sont-ils constitués ?
Nombreuses petites particules
Il prouve qu'un anneau solide ne pouvait être stable et qu'un anneau fluide se scinderait en bulles ; il surnomme « brick-bats » les éléments en orbite.
Q 06Quelle première Maxwell réalise-t-il devant les membres de la Royal Institution de Londres ?
Photographie en vraie couleur
Il illustre ainsi sa théorie de la couleur en projetant l'image sur un écran ; ses travaux sur le sujet lui valent la médaille Rumford en 1860.
Q 07Quel milieu Maxwell croyait-il nécessaire à la propagation des ondes lumineuses ?
Éther
Maxwell voyait dans la lumière une perturbation électromagnétique se propageant dans l'espace suivant les lois de l'électromagnétisme.
Q 08Quel physicien partage avec Maxwell le nom de la théorie cinétique des gaz formulée en 1866 ?
Ludwig Boltzmann
Maxwell la formule indépendamment de lui ; sa distribution donne la proportion des molécules d'un gaz allant à une certaine vitesse à une température donnée.
Q 09À quel âge James Clerk Maxwell meurt-il à Cambridge, le 5 novembre 1879 ?
48 ans
Sa mère était morte au même âge, du même type de maladie.
Q 10Quel programme spatial confirme dans les années 1980 la théorie de Maxwell sur Saturne ?
Voyager
Maxwell avait bâti sa théorie des anneaux sans aucune observation expérimentale, plus d'un siècle avant cette confirmation.
Q 11Quel savant a conçu les lignes de champ étudiées par Maxwell dans un article de 1856 ?
Michael Faraday
Contrairement à son aîné, Maxwell a une excellente formation en mathématiques, grâce à laquelle il s'efforce de donner un contenu formel à ces idées.
Q 12Quelle maladie un médecin d'Édimbourg diagnostique-t-il à Maxwell le 2 octobre 1879 ?
Cancer de l'estomac
Maxwell meurt à Cambridge environ un mois plus tard et repose en Écosse, près de l'endroit où il a grandi.
Q 13Combien d'étudiants comptait le groupe d'élite des Cambridge Apostles, rejoint par Maxwell ?
12
Maxwell y est invité un an environ après son entrée à l'université, où il côtoie de brillants universitaires en sciences comme dans d'autres matières.
Q 21Quel prix Maxwell reçoit-il en 1859 pour son essai sur la stabilité des anneaux de Saturne ?
Adams
Doté de 130 livres, le prix lui revient d'autant plus sûrement qu'il est le seul candidat à avoir produit assez d'avancées pour être retenu.
Q 22Quelle expérience célèbre a mis en difficulté le milieu supposé par Maxwell pour la lumière ?
Michelson et Morley
Ce milieu était censé remplir tout l'espace tout en restant apparemment indétectable par des moyens mécaniques.
Q 23Quel âge a James Clerk Maxwell lorsque sa mère meurt, en 1839 ?
8 ans
Elle avait pris en charge son éducation primaire ; celle-ci est ensuite supervisée par son père et par Jane, la belle-sœur de ce dernier.
Q 14Le théorème de quel savant Maxwell modifie-t-il en unifiant électricité et magnétisme ?
Ampère
Ses équations réunissent aussi l'induction dans un seul ensemble : c'était à l'époque le modèle le plus unifié de l'électromagnétisme.
Q 15Quel sort attend Maxwell lorsque le Marischal College fusionne avec son voisin en 1860 ?
Congédié
La nouvelle université n'avait pas de place pour deux professeurs de philosophie naturelle ; il obtient ensuite une chaire au King's College de Londres.
Q 16Quelle théorie d'Albert Einstein rend inutile le milieu censé porter la lumière chez Maxwell ?
Relativité restreinte
L'idée d'un référentiel absolu, seul cadre où les équations de Maxwell garderaient leur forme, posait des difficultés croissantes.
Q 17Quel surnom ses camarades de l'Edinburgh Academy donnent-ils au jeune Maxwell ?
Dafty
Ses chaussures et sa tunique faites à la maison, comme son accent de Galloway, lui valent ce sobriquet, qu'il porte sans se plaindre pendant des années.
Q 18Quelle profession exerçait John Clerk Maxwell, le père du célèbre physicien ?
Avocat
Homme aisé, il était apparenté à la famille Clerk de Penicuik, détentrice d'une baronnie ; son fils naît à Édimbourg, dans India Street.
Q 19Quels dispositifs des moteurs à vapeur Maxwell décrit-il mathématiquement en 1868 ?
Régulateurs
Ces dispositifs contrôlent la vitesse des machines ; l'article « On Governors » pose ainsi les bases théoriques de l'ingénierie de contrôle.
Q 20Quel âge a Maxwell lorsqu'il devient le plus jeune enseignant du Marischal College ?
25 ans
La moyenne d'âge du corps enseignant avoisinait alors les 55 ans ; Maxwell y dispose d'une liberté totale pour concevoir le programme de ses cours.
Q 24En quelle année paraît « A Treatise on Electricity and Magnetism », grand livre de Maxwell ?
1873
L'ouvrage compte deux volumes de presque cinq cents pages chacun, sans rien contenir d'essentiellement nouveau, à part de petits détails.
Q 25En quelle année Maxwell présente-t-il ses équations à la Royal Society pour la première fois ?
1864
Elles décrivent le comportement et les relations du champ électromagnétique ainsi que son interaction avec la matière.
Q 26Combien d'années Katherine Dewar avait-elle de plus que son mari James Clerk Maxwell ?
7 ans
On sait relativement peu de choses sur elle : le biographe de Maxwell s'est montré d'une réticence inhabituelle à son sujet.
Q 27Quel étudiant devance Maxwell à l'examen final de mathématiques de Cambridge en 1854 ?
Edward Routh
Maxwell gagne ainsi le titre de Second Wrangler, mais il est déclaré ex aequo avec son rival dans l'épreuve la plus exigeante du Prix Smith.
Q 28Quel répétiteur de Cambridge, réputé former les meilleurs mathématiciens, instruit Maxwell ?
William Hopkins
Maxwell travaille avec lui à partir de novembre 1851 ; une part importante de sa mise en équations de l'électromagnétisme date de cette période.
Q 29Avec quel produit Maxwell soulage-t-il ses maux d'estomac à partir du printemps 1877 ?
Bicarbonate de soude
Le remède ne suffit pas : les crises de douleur aiguë deviennent de plus en plus fréquentes et le poussent à consulter un médecin.
Q 30Quelle célérité, en m/s, Maxwell obtient-il pour ses ondes électromagnétiques ?
310 740 000
Obtenue avec les moyens de l'époque, cette valeur le conduit à voir dans la lumière une perturbation électromagnétique.