30 Δεκ James Clerk Maxwell | Μέρος Α’
Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (James Clerk Maxwell, 13 Ιουνίου 1831 – 5 Νοεμβρίου 1879) ήταν Σκωτσέζος θεωρητικός φυσικός.Το πιο επιφανές επίτευγμά του ήταν η διατύπωση μιας σειράς εξισώσεων που ένωσαν προηγουμένως άσχετες παρατηρήσεις, πειράματα και εξισώσεις ηλεκτρισμού, μαγνητισμού και οπτικής σε μία συνεπή θεωρία.Η θεωρία του κλασικού ηλεκτρομαγνητισμού καταδεικνύει ότι ο ηλεκτρισμός, ο μαγνητισμός και το φως είναι όλα εκδηλώσεις του ίδιου φαινομένου, καλούμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Τα επιτεύγματα του Μαξγουελ που αφορούν τον ηλεκτρομαγνητισμό αποκαλούνται «η δεύτερη σημαντικότερη ενοποίηση στη φυσική»,μετά την πρώτη που πέτυχε ο Ισαάκ Νεύτων.
Ο Μάξγουελ έδειξε ότι το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο ταξιδεύουν στον χώρο σε μορφή κυμάτων με την ταχύτητα του φωτός το 1865, με την έκδοση της Δυναμικής θεωρίας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Ο Μάξγουελ πρότεινε ότι το φως ήταν στην πραγματικότητα κυματισμοί στο ίδιο μέσο που είναι η αιτία ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων.Η ενοποίηση φαινομένων φωτός και ηλεκτρισμού οδήγησε στην πρόβλεψη της ύπαρξης ραδιοκυμάτων.
Ο Μάξγουελ επίσης βοήθησε στην ανάπτυξη της κατανομής Μάξγουελ – Μπόλτζμαν, η οποία είναι ένα στατιστικό μέσο περιγραφής των όψεων της κινητικής θεωρίας των αερίων. Είναι επίσης γνωστός για την παρουσίαση της πρώτης ανθεκτικής έγχρωμης φωτογραφίας το 1861 και για τη θεμελιώδη εργασία του στη δομική ακαμψία ράβδων και κοινών πλαισίων (δικτύωματα), όπως αυτά σε πολλές γέφυρες.
Οι ανακαλύψεις του βοήθησαν στην εισαγωγή της εποχής της μοντέρνας φυσικής, θέτοντας τα θεμέλια για τομείς όπως η ειδική θεωρία της σχετικότητας και η κβαντομηχανική. Πολλοί φυσικοί εκτιμούν τον Μάξγουελ ως τον φυσικό του 19ου αιώνα που είχε τη μεγαλύτερη επίδραση στη φυσική του 20ού αιώνα, και η συνεισφορά του στην επιστήμη θεωρείται από πολλούς ίδιας σημασίας με αυτές των Ισαάκ Νεύτωνα και Άλμπερτ Αϊνστάιν.Στη δημοσκόπηση της χιλιετίας — μια επισκόπηση των 100 πιο επιφανών φυσικών – ο Μάξγουελ ψηφίστηκε ως ο τρίτος σπουδαιότερος φυσικός όλων των εποχών, πίσω μόνο από τον Νεύτωνα και τον Αϊνστάιν. Στην εκατονταετία από τα γενέθλια του Μάξγουελ, ο ίδιος ο Αϊνστάιν περιέγραψε εργασία του Μάξγουελ ως την «πιο βαθιά και πιο γόνιμη που συνάντησε η φυσική από την εποχή του Νεύτωνα.»Ο Αινστάιν κρατούσε μια φωτογραφία του Μαξγουελ στον τοίχο μελέτης του, μαζί με αυτές των Μάικλ Φαραντέι και Νεύτωνα.
Ζωή
Πρώτα χρόνια, 1831-39
Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ γεννήθηκε στις 13 Ιουνίου 1831 στην οδό India 14, στο Εδιμβούργο, από τον Τζον Κλερκ, δικηγόρο, και τη Φράνσες Κέι.Ο Τζον Κλερκ Μάξγουελ ήταν εύπορος, της οικογένειας Κλερκ του Penicuik, κάτοχοι του τίτλου Βαρώνου των Κλέρκ του Penicuik: Ο αδερφός του πατέρα του ήταν ο Sir George Clerk, 6ος Βαρώνος. Είχε γεννηθεί σαν «Τζον Κλερκ». Προσθέτοντας το επώνυμο Μάξγουελ στο δικό του αφότου κληρονόμησε μία εξοχική κατοικία στο Μίντλμπι του Κιρκσαντμπραϊτσάιρ από σχέσεις με την οικογένεια Μάξγουελ που ήταν και αυτοί ευγενείς.Ο Τζέιμς ήταν πρώτος ξάδερφος του αξιοσημείωτου καλλιτέχνη του 19ου αιώνα Τζεμάιμα Μπλάκμπερν.
Οι γονείς του Μάξγουελ δεν παντρεύτηκαν μέχρι τα τριάντα τους, κάτι ασυνήθιστο για την τότε εποχή. Η μητέρα του ήταν σχεδόν σαράντα ετών όταν εκείνος γεννήθηκε. Είχαν και μια κόρη, την Ελίζαμπεθ, που πέθανε σε νηπιακή ηλικία. Ονόμασαν το μόνο τους παιδί που επέζησε Τζέιμς, ένα όνομα που αρκούσε, όχι μόνο στον παππού του, αλλά και σε πολλούς άλλους προγόνους του.
Όταν ο Μάξγουελ ήταν νέος, η οικογένειά του μετακόμισε στον οίκο Γκλένλεαρ, το οποίο είχαν χτίσει οι γονείς του στρέμματα στην έκταση του Μίντελμπι. Όλες οι ενδείξεις δείχνουν ότι ο Μάξγουελ είχε μια άσβεστη περιέργεια από νεαρή ηλικία. Μέχρι την ηλικία των τριών, ότι κινούνταν, γυάλιζε, ή έκανε θόρυβο έφερνε την ερώτηση: «Σε τι χρησιμεύει αυτό;». Σε ένα εδάφιο που προστέθηκε σε ένα γράμμα από τον πατέρα του στην κουνιάδα του Τζέιν Κέι το 1834, η μητέρα του περιέγραφε την έμφυτη αίσθηση της περιέργειας:
«Είναι ένα πολύ χαρούμενο παιδί, και βελτιώθηκε πολύ όταν ο καιρός έγινε καλύτερος; τα πάει καλά με πόρτες, κλειδαριές, κλειδιά κλπ., και το «δείξε μου τι κάνει» δεν φεύγει ποτέ από το στόμα του. Επίσης εξερευνά την κρυφή πορεία των ρεμάτων και τον τρόπο με τον οποίο φτάνει από τη λιμνούλα στον τοίχο»
Εκπαίδευση, 1839-1847
Αναγνωρίζοντας τις δυνατότητες του νεαρού αγοριού, η μητέρα του Φράνσις ανέλαβε την ευθύνη για τα πρώτα στάδια της εκπαίδευσής του, η οποία στη Βικτωριανή εποχή ήταν κυρίως η δουλειά της γυναίκας στο σπίτι. Ωστόσο αρρώστησε από καρκίνο της κοιλιακής χώρας, και μετά από μια ανεπιτυχή επέμβαση, πέθανε τον Δεκέμβριο του 1839 όταν ο Μάξγουελ ήταν οκτώ ετών. Την εκπαίδευση του Τζέιμς επέβλεπε ο πατέρας του και και η κουνιάδα του Τζέιν, και οι δυο παίξανε κεντρικό ρόλο στη ζωή του.Η επίσημη εκπαίδευσή του ξεκίνησε ανεπιτυχώς υπό την καθοδήγηση ενός δεκαεξάχρονου δάσκαλου. Λίγα ξέρουμε για τον νεαρό άντρα που ο Τζον Μαξγουελ προσέλαβε για να εκπαιδεύει τον γιο του, εκτός ότι φερόταν στον Τζέιμς πολύ σκληρά, του φώναζε ότι ήταν πολύ αργός και δύστροπος.Ο Τζόν Μάξγουελ έδιωξε τον δάσκαλο τον Νοέμβριο του 1841, και μετά από πολλή σκέψη, έστειλε τον γιο του στην Ακαδημία του Εδιμβούργου.Κατά τη διάρκεια της φοίτησης έμενε στο σπίτι της θείας του Ιζαμπέλα. Αυτή την περίοδο το πάθος του για τη ζωγραφική ενθαρρύνθηκε από την ξαδέρφη του Τζεμάιμα, που ήταν και αυτή ταλαντούχα ζωγράφος.
Η Ακαδημία του Εδιμβούργου, όπου φοίτησε ο Μάξγουελ.
Ο δεκάχρονος Μάξγουελ, που είχε μεγαλώσει στην απομόνωση στην εξοχική κατοικία του πατέρα του, δεν προσαρμόστηκε καλά στο σχολείο. Το πρώτο έτος ήταν γεμάτο, υποχρεώνοντάς τον να ξεκινήσει στο δεύτερο έτος με συμμαθητές ένα χρόνο μεγαλύτερους.Οι ιδιομορφίες του και η προφορά του Γκάλογουεϊ φαίνονταν στα άλλα παιδιά σαν αγροτικές, και πηγαίνοντας την πρώτη μέρα σχολείο φορώντας ένα ζευγάρι χειροποίητα παπούτσια, και μπλούζα του έδωσαν το παρατσούκλι «Daftie». Ο Μάξγουελ , ωστόσο, ποτέ δεν φάνηκε να αγανακτεί με το παρατσούκλι, φέροντάς το χωρίς παράπονο για χρόνια.Η κοινωνική απομόνωση στην ακαδημία τελείωσε όταν γνώρισε τους Λούις Κάμπελ και τον Πίτερ Γκούθρι Τέιτ, δύο αγόρια παρόμοιας ηλικίας που έγιναν σημαντικοί λόγιοι αργότερα στη ζωή τους. Παρέμειναν φίλοι για όλοι τους τη ζωή.
Ο Μάξγουελ σε νεαρή ηλικία ήταν ενθουσιασμένος με τη γεωμετρία, ανακαλύπτοντας εκ νέου το κανονικό πολύεδρο πριν από κάποια επίσημη διδασκαλία.Το ταλέντο του ωστόσο, παραβλεπόταν, και παρά τη νίκη του στο βραβείο βιογραφικής γραφής του σχολείου στο δεύτερο έτος του το ακαδημαϊκό του έργο παρέμεινε απαρατήρητο μέχρι την ηλικία των 13, όταν κέρδισε το μαθηματικό μετάλλιο του σχολείο και το πρώτο βραβείο στη λογοτεχνία και στην ποίηση.
Τα ενδιαφέροντα του Μάξγουελ επεκτείνονταν πέρα από τη διδακτέα ύλη, και δεν έδινε ιδιαίτερη προσοχή στις εξετάσεις απόδοσης.Έγραψε την πρώτη επιστημονική εργασία του στα 14. Σε αυτή περιέγραφε ένα μηχανικό μέσο για τον σχηματισμό μαθηματικών καμπυλών με ένα κομμάτι νήματος, και τις ιδιότητες των ελλείψεων, των καρτεσιανών οβάλ, και σχετικών καμπυλών με πάνω από δύο εστίες. Η δουλειά του, Ωοειδείς καμπύλες, παρουσιάστηκε στη Βασιλική Εταιρεία του Εδιμβούργου από τον Τζέιμς Φορμπς, που ήταν καθηγητής φυσικής φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου.Ο Μάξγουελ θεωρήθηκε πολύ νέος για την εργασία που παρουσιάστηκε. Η δουλειά δεν ήτανε εντελώς πρωτότυπη, αφού ο Καρτέσιος είχε επίσης εξετάσει τις ιδιότητες τέτοιων πολυεστιακών ελλείψεων τον 17ο αιώνα, αλλά ο Μάξγουελ απλοποίησε την κατασκευή τους.
Ακολουθεί β’ μέρος
Πηγή: ΒΙΚΙΠΑΙΔΕΙΑ
Εικόνα: https://underrepped.com/products/james-clerk-maxwell-magnatism-mens
