Κυριακή, 10 Μαρτίου 2013

James Clerk Maxwell

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (αγγλ.: James Clerk Maxwell) ήταν Σκωτσέζος φυσικός. Γεννήθηκε στο Εδιμβούργο στις 13 Ιουνίου 1831 και πέθανε στο Καίμπριτζ στις 5 Νοεμβρίου 1879.
Καταγόταν από εύπορη οικογένεια της Σκωτίας. Το πατρώνυμό του ήταν Clerk, έγινε όμως διάσημος με το επώνυμο Maxwell της μητέρας του. Λόγω της οικονομικής ανέσεως της οικογένειάς του, ο Μάξγουελ είχε πολυετή και πλήρη κλασική και φυσικομαθηματική μόρφωση. Υπήρξε μαθητής του Φαραντέι και μετά από μια λαμπρή σταδιοδρομία στο Εδιμβούργο και στο Κέιμπριτζ, νεότατος κέρδισε την αναγνώριση με την μαθηματική επιστήμη. Ήδη το 1855 δημοσίευσε την εργασία του «On Faraday's Lines of Force», με την οποία μαθηματικοποίησε τις εικόνες των δυναμικών γραμμών του Faraday. Ο ίδιος ο Φαραντέι, διάσημος ερευνητής πια, τον ενεθάρρυνε σ' αυτές τις εργασίες του. Ήταν καθηγητής στο κολέγιο Marischal, στο Αμπερντήν (1856-60), και στο Βασιλικό Κολέγιο στο Λονδίνο (1860-65). Το 1871 διορίστηκε πρώτος καθηγητής της έδρας πειραματικής φυσικής στο Καίμπριτζ, όπου διηύθυνε την οργάνωση του εργαστηρίου Cavendish, με τη χορηγία του Δούκα του Ντένβοσαϊρ, ιδρυτή του εργαστηρίου.
Το 1872 δημοσιεύτηκε η εργασία που έκανε τον Μάξγουελ διάσημο, «A Treatise on Electricity and Magnetism» (Πραγματεία πάνω στον Ηλεκτρισμό και το Μαγνητισμό), στο οποίο παρουσιάζονται οι ονομαζόμενες έκτοτε Εξισώσεις του Μάξγουελ. Βασίζοντας τη μελέτη και την έρευνά του πάνω σ΄ αυτή του μεγάλου φυσικού Φαραντέι, ανέπτυξε τη θεωρία του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε μαθηματική βάση και κατέστησε δυνατή μια πολύ μεγαλύτερη κατανόηση των φαινομένων σε αυτόν τον τομέα. Σ' αυτή την εργασία, η οποία είναι καρπός περίπου πενταετούς εργασίας σε εθελοντική απομόνωση, στο αγρόκτημά του, στο Γκλένλαιρ της Σκωτίας, μεταξύ άλλων:
  • συνενώνονται όλες οι γνώσεις της εποχής περί ηλεκτρομαγνητισμού (δηλαδή τα πορίσματα μίας περιόδου πειραματισμών και εμπειρικής γνώσης 150 ετών, σε μία ομάδα απλών εξισώσεων (Νόμοι των Αμπέρ, Γκάους, Φαραντέι),
  • θεμελιώνεται θεωρητικά και περιγράφεται με μαθηματικό τρόπο για πρώτη φορά η ύπαρξη του φυσικού φαινομένου που σήμερα ονομάζουμε «ηλεκτρομαγνητικά κύματα»,
  • γίνεται υπολογισμός της ταχύτητας του φωτός και εξηγείται η διάδοσή του ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα.
Πρέπει να σημειωθεί εδώ ότι την εποχή εκείνη δεν είχαν ακόμα αναπτυχθεί οι μαθηματικοί συμβολισμοί (διανυσματική ανάλυση κτλ.), γι' αυτό οι εξισώσεις Maxwell δεν είχαν την απλή μορφή που γνωρίζουμε σήμερα. Οι φυσικοί νόμοι δίνονταν με μορφή που μόνο εξειδικευμένοι και έμπειροι μαθηματικοί ήταν σε θέση να διαβάσουν και να κατανοήσουν. Ένας εξ αυτών, ο Μπόλτζμαν, λέγεται ότι αναφώνησε, όταν μελέτησε τις πολυπλοκότατες μαθηματικές παραστάσεις της θεωρίας του Μάξγουελ: «Αυτές τις εξισώσεις μόνο ένας θεός μπορεί να τις έγραψε». Αλλά και γενικότερα, η αναγνώριση του Μάξγουελ ως θεμελιωτή της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού ήταν καθολική. Σε δημοσίευση της εποχής αναφέρεται, ότι «το έργο του Μάξγουελ προβλέπει τις αρχές για όλα τα ηλεκτρομαγνητικά μηχανήματα», άποψη που επιβεβαιώνεται από την κατοπινή εφαρμογή που βρήκαν οι θεωρίες του Μάξγουελ για τον ηλεκτρομαγνητισμό σε πάρα πολλούς τομείς της φυσικής, οδηγώντας μεταξύ άλλων στον εξηλεκτρισμό των δυτικών χωρών και συμβάλλοντας στη δεύτερη Βιομηχανική Επανάσταση.
Σε ανάλογο βαθμό σημαντικές με την ηλεκτρομαγνητική θεωρία είναι και οι εργασίες του Maxwell για την κινητική θεωρία των αερίων, τη γενική Στατιστική κτλ. Αναλύοντας τις εξωτερικές δράσεις των μαγνητών διατύπωσε την υπόθεσή του, επί της περιστροφικής κίνησης των μορίων, η οποία και συμπληρώνει επιτυχώς την ανάλογη υπόθεση που είχε διατυπώσει το 1869 ο Γουίλιαμ Τόμσον. Ο Τζέιμς Μάξγουελ δημοσίευσε πλείστα έργα σημαντικότερα των οποίων είναι «Θεωρία της θερμότητας» (1871), «Ηλεκτρισμός και μαγνητισμός» (1873) και «Ύλη και κίνησις» (1876). Αλλά και καθαρά μαθηματικές εργασίες έχει δημοσιεύσει ο Μάξγουελ, όπως για τη θεωρία κινήσεως της σβούρας, την επιφάνεια κυκλιδών κ.ά. Επίσης, συνέλαβε τον τρόπο υλοποίησης της πρώτης έγχρωμης φωτογραφίας. Πέθανε σε ηλικία 48 ετών στο Καίμπριτζ, όπου δίδασκε ως καθηγητής.
http://www.kzachariadis.gr