James Clerk Maxwell adalah salah satu tokoh paling berpengaruh dalam sejarah ilmu pengetahuan. Fisikawan Skotlandia ini dikenal karena teorinya yang memberikan sumbangan berharga dalam bidang sains, khususnya melalui formulasinya tentang hukum dasar listrik dan magnet. Kontribusi fundamentalnya menempatkannya setara dengan tokoh-tokoh besar seperti Sir Isaac Newton dan Albert Einstein. Bahkan, Einstein pernah berkomentar bahwa satu zaman ilmiah berakhir dan yang lain dimulai dengan James Clerk Maxwell, dan menyatakan bahwa dirinya tidak berdiri di atas bahu Newton, melainkan di atas bahu Maxwell.
Kehidupan Awal dan Pendidikan
Maxwell lahir di Edinburgh, Skotlandia, pada 13 Juni 1831. Ayahnya bernama John Clerk Maxwell, seorang advokat, dan ibunya bernama Frances Cay. Nama keluarga aslinya adalah Clerk; tambahan Maxwell ditambahkan setelah ayahnya mewarisi tanah Middlebie.
Sejak usia muda, rasa ingin tahu alami Maxwell sudah terlihat jelas. Ibunya pernah menggambarkan bagaimana Maxwell yang berusia tiga tahun terus-menerus bertanya, “tunjukkan padaku bagaimana itu bekerja.” Di usia delapan tahun, ia sudah memiliki pengetahuan terperinci tentang kitab suci. Sayangnya, ibunya meninggal karena kanker perut pada Desember 1839 saat ia berusia delapan tahun.
Setelah didikan yang kurang berhasil di bawah bimbingan guru privat, Maxwell dikirim ke Akademi Edinburgh yang bergengsi. Meskipun awalnya ia dianggap pemalu dan agak lamban oleh teman-temannya—bahkan mendapat julukan "Daftie" (bodoh) karena tingkah lakunya yang eksentrik—ia dengan cepat menunjukkan kejeniusannya. Pada usia 13 tahun, ia memenangkan medali matematika sekolah, serta hadiah pertama untuk bahasa Inggris dan puisi.
Minat Maxwell pada ilmu pasti, seperti matematika, melampaui silabus sekolah. Pada usia 14 tahun, ia menulis makalah ilmiah pertamanya berjudul "Oval Curves," yang menjelaskan cara mekanis untuk menggambar kurva matematika. Karena dianggap terlalu muda untuk mempresentasikan karyanya sendiri, makalah itu dikirimkan ke Royal Society of Edinburgh oleh James Forbes, seorang profesor filsafat alam di Universitas Edinburgh.
Perjalanan Akademik dan Karier
Pada tahun 1847, pada usia 16 tahun, Maxwell masuk Universitas Edinburgh. Ia kemudian melanjutkan studinya di Universitas Cambridge pada Oktober 1850, di mana ia belajar di Peterhouse sebelum pindah ke Trinity College untuk mempermudah perolehan beasiswa. Pemahaman intelektualnya tentang agama dan sains berkembang pesat selama masa kuliahnya di Cambridge.
Pada tahun 1854, Maxwell lulus dari Cambridge dengan gelar matematika, mencetak nilai tertinggi kedua dalam ujian akhir dan mendapatkan gelar Second Wrangler, serta setara dengan Edward Routh dalam ujian Smith’s Prize.
Setelah lulus, pada usia 25 tahun, Maxwell menerima jabatan profesor Filsafat Alam di Marischal College, Aberdeen, pada tahun 1856. Di Aberdeen, pada Juni 1858, ia menikah dengan Katherine Mary Dewar, putri Kepala Sekolah Marischal.
Meskipun kariernya di Aberdeen terhenti pada tahun 1860 karena penggabungan Marischal College dan King’s College, ia kemudian diangkat sebagai Ketua Filsafat Alam di King’s College, London. Masa-masa di King’s College (1860–1865) terbukti menjadi tahun-tahun paling produktif dalam kariernya, di mana ia sering berinteraksi dengan Michael Faraday dan dianugerahi Rumford Medal oleh Royal Society pada tahun 1860.
Revolusi Elektromagnetisme dan Penemuan Cahaya
Selama waktu di King’s College, Maxwell membuat kemajuan penting di bidang listrik dan magnet. Ia memeriksa sifat-sifat medan listrik dan magnet dalam makalah dua bagiannya, "On physical lines of force," yang diterbitkan pada tahun 1861. Makalah ini menyediakan model konseptual tentang induksi elektromagnetik.
Sebelum Maxwell, banyak hukum tentang listrik dan kemagnetan telah ditemukan, tetapi belum ada teori tunggal yang terpadu. Maxwell berhasil merumuskan empat pernyataan (kini dikenal sebagai Persamaan Maxwell) yang menjelaskan secara tepat perilaku dan hubungan timbal balik antara medan listrik dan magnet. Ini mengubah sejumlah besar fenomena menjadi satu teori tunggal yang koheren.
Nilai terpenting dari pendapat baru Maxwell adalah prediksinya tentang gelombang elektromagnetik. Pergerakan bolak-balik bidang elektromagnetik secara periodik ini—disebut gelombang elektromagnetik—sekali digerakkan akan menyebar terus hingga angkasa luar. Dengan menggunakan pendapat ini, Maxwell mampu menunjukkan bahwa kecepatan gelombang elektromagnetik mencapai sekitar 300.000 kilometer per detik.
Maxwell mengetahui bahwa kecepatan ini sama persis dengan ukuran kecepatan cahaya. Dari sudut pandang ini, ia mengambil kesimpulan yang tepat bahwa cahaya itu sendiri terdiri dari gelombang elektromagnetik. Dengan demikian, pendapat Maxwell bukan hanya hukum dasar kelistrikan dan kemagnetan, tetapi juga sekaligus merupakan hukum dasar optik. Semua hukum optik terdahulu dapat dikaitkan dengan pendapatnya.
Pendapat Maxwell juga menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik lain, yang berbeda dari cahaya tampak dalam hal panjang gelombang dan frekuensi, bisa saja ada. Kesimpulan teoretis ini diperkuat secara mengagumkan oleh Heinrich Hertz, yang mampu menghasilkan dan menemukan gelombang yang diramalkan Maxwell. Beberapa tahun kemudian, Guglielmo Marconi memperagakan bahwa gelombang tak terlihat mata itu dapat digunakan untuk komunikasi tanpa kawat, yang melahirkan radio, dan kemudian berkembang menjadi televisi, sinar X, radar, Wi-Fi, hingga telepon seluler.
Kontribusi Ilmu Pengetahuan Lainnya
Meskipun kemasyhuran Maxwell terletak pada sumbangannya di bidang elektromagnetik dan optik, ia juga memberikan kontribusi signifikan di bidang lain:
- Teori Kinetik Gas: Maxwell menyadari bahwa tidak semua molekul gas bergerak pada kecepatan yang sama. Ia merumuskan hukum distribusi Maxwell–Boltzmann, yang menunjukkan bagian terkecil molekul yang bergerak pada kecepatan tertentu pada suhu tertentu. Rumus ini merupakan yang paling luas terpakai dalam rumus-rumus ilmiah.
- Cincin Saturnus: Maxwell memenangkan Hadiah Adams pada tahun 1859 untuk esainya tentang kestabilan cincin Saturnus. Ia menyimpulkan bahwa cincin tersebut hanya stabil jika terdiri dari partikel-partikel padat kecil dalam jumlah banyak, sebuah penjelasan yang baru dikonfirmasi oleh wahana antariksa Voyager lebih dari 100 tahun kemudian.
- Fotoelastisitas dan Warna: Melalui eksperimennya dengan peralatan improvisasi di rumah, Maxwell menemukan fotoelastisitas. Ia juga tertarik pada penglihatan warna. Karyanya mengarah pada foto berwarna cepat cahaya pertama di dunia yang didemonstrasikan pada tahun 1861, menggunakan filter merah, hijau, dan biru.
- Teori Kontrol: Makalahnya "On governors" pada tahun 1868 secara matematis menggambarkan perilaku pengatur kecepatan mesin uap, yang meletakkan dasar teoritis rekayasa kontrol atau sibernetika.
Tahun-Tahun Akhir dan Warisan
Pada tahun 1865, Maxwell mengundurkan diri dari King’s College, London, dan kembali ke Glenlair. Namun, pada tahun 1871, ia kembali ke Cambridge dan menjadi Profesor Fisika Cavendish pertama. Ia bertanggung jawab atas pengembangan Laboratorium Cavendish, mengawasi setiap langkah pembangunan dan pembelian peralatannya.
Salah satu kontribusi besar terakhirnya adalah penyuntingan dan penerbitan penelitian Henry Cavendish, mengenai kepadatan Bumi dan komposisi air.
James Clerk Maxwell meninggal di Cambridge karena kanker perut pada 5 November 1879, pada usia 48 tahun, usia yang sama saat ibunya meninggal.
Meskipun tidak menerima penghargaan publik yang luas semasa hidupnya dan dimakamkan secara diam-diam di Parton Kirk, Skotlandia, warisan ilmiah Maxwell tidak tertandingi. Persamaan Maxwell telah mengubah pemahaman kita tentang alam semesta, menyatukan medan gaya yang berbeda, dan menjadi dasar bagi hampir semua teknologi komunikasi modern yang kita nikmati saat ini. Maxwell Society di King's College London dan sebuah kawah di Bulan dinamai untuk menghormati dirinya.
