Βικιπαίδεια

Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (αγγλικά: James Clerk Maxwell‎‎, 13 Ιουνίου 1831 – 5 Νοεμβρίου 1879) ήταν Σκωτσέζος[24][25] θεωρητικός φυσικός.[26] 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.[27] 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 Μάξγουελ που αφορούν τον ηλεκτρομαγνητισμό αποκαλούνται «η δεύτερη σημαντικότερη ενοποίηση στη φυσική»,[28] μετά την πρώτη που πέτυχε ο Ισαάκ Νεύτων.

Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ
Γενικές πληροφορίες
Όνομα στη
μητρική γλώσσα		James Clerk Maxwell (Αγγλικά)
Προφορά
Γέννηση13  Ιουνίου 1831 (μη καθορισμένο ημερολόγιο)[1][2][3]
Εδιμβούργο[4][5][3]
Θάνατος5 Νοεμβρίου 1879 (48 ετών)
Κέιμπριτζ[6][5]
Αιτία θανάτουΚαρκίνος του στομάχου
Συνθήκες θανάτουφυσικά αίτια
Τόπος ταφήςΑββαείο του Ουέστμινστερ
Χώρα πολιτογράφησηςΗνωμένο Βασίλειο της Μεγάλης Βρετανίας και Ιρλανδίας[7]
ΘρησκείαChristian socialism
Εκπαίδευση και γλώσσες
Μητρική γλώσσαΑγγλικά
Ομιλούμενες γλώσσεςΑγγλικά[2][8][9]
ΣπουδέςΠανεπιστήμιο του Εδιμβούργου
Πίτερχαους, Κέιμπριτζ
Ακαδημία του Εδιμβούργου[10]
Κολέγιο Τρίνιτι
Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ[10]
Πληροφορίες ασχολίας
Ιδιότηταφυσικός[11][12]
μαθηματικός[13]
εφευρέτης
φωτογράφος
διδάσκων πανεπιστημίου
θεωρητικός φυσικός
καθηγητής[12]
θερμοδυναμικός
ΕργοδότηςΒασιλικό Κολέγιο του Λονδίνου
Πανεπιστήμιο του Αμπερντίν
Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ
Αξιοσημείωτο έργοA Dynamical Theory of the Electromagnetic Field[14]
εξισώσεις Μάξγουελ
Maxwell–Boltzmann statistics
Δαίμονας του Μάξγουελ
Επηρεάστηκε απόΙσαάκ Νεύτων
Μάικλ Φάραντεϊ[15][16]
Περίοδος ακμής1860[17] - 1865[17]
Οικογένεια
ΣύζυγοςKatherine Clerk Maxwell (1858–άγνωστη τιμή)[18][19]
ΓονείςJohn Clerk-Maxwell of Middlebie[20][18] και Frances Cay[20][18]
ΣυγγενείςJemima Blackburn (πρώτη ξαδέλφη)[21]
Αξιώματα και βραβεύσεις
ΒραβεύσειςΕταίρος της Βασιλικής Εταιρίας (6  Ιουνίου 1861)[22]
Μετάλλιο Ράμφορντ (1860)[22]
Μπεϊκεριανή Διάλεξη (1866)[22]
Keith Medal (1869)
Βραβείο Άνταμς (1857)
εταίρος της Βασιλικής Εταιρείας του Εδιμβούργου
Scottish Engineering Hall of Fame (2012)[23]
βραβείο Σμιθ
Υπογραφή
Commons page Σχετικά πολυμέσα
δεδομένα

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.[29] 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.[30] 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.[31] 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.»[32] Ο Αϊνστάιν κρατούσε μια φωτογραφία του Μάξγουελ στον τοίχο μελέτης του, μαζί με αυτές των Μάικλ Φαραντέι και Νεύτωνα.[33]

Ζωή

Επεξεργασία

Πρώτα χρόνια, 1831-39

Επεξεργασία

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ γεννήθηκε στις 13 Ιουνίου 1831 στην οδό India 14, στο Εδιμβούργο, από τον Τζον Κλερκ, δικηγόρο, και τη Φράνσες Κέι.[34][35] Ο Τζον Κλερκ Μάξγουελ ήταν εύπορος, της οικογένειας Κλερκ του Penicuik, κάτοχοι του τίτλου Βαρώνου των Κλερκ 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.[34] Ο Τζέιμς ήταν πρώτος ξάδερφος της αξιοσημείωτης καλλιτέχνη του 19ου αιώνα Τζεμάιμα Μπλάκμπερν.

Οι γονείς του Μάξγουελ δε παντρεύτηκαν μέχρι τα τριάντα τους[36], κάτι ασυνήθιστο για την τότε εποχή. Η μητέρα του ήταν σχεδόν σαράντα ετών όταν αυτός γεννήθηκε. Είχαν και μια κόρη, την Ελίζαμπεθ, που πέθανε σε νηπιακή ηλικία.[37] Ονόμασαν το μόνο τους παιδί που επέζησε Τζέιμς, ένα όνομα που αρκούσε, όχι μόνο στον παππού του, αλλά και σε πολλούς άλλους προγόνους του.[εκκρεμεί παραπομπή]

Όταν ο Μάξγουελ ήταν νέος, η οικογένειά του μετακόμισε στον οίκο Γκλένλεαρ, το οποίο είχαν χτίσει οι γονείς του στρέμματα στην έκταση του Μίντελμπι.[38] Όλες οι ενδείξεις δείχνουν ότι ο Μάξγουελ είχε μια άσβεστη περιέργεια από νεαρή ηλικία.[39] Μέχρι την ηλικία των τριών, ότι κινούνταν, γυάλιζε, ή έκανε θόρυβο έφερνε την ερώτηση: «Σε τι χρησιμεύει αυτό;».[40] 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»[41]

Εκπαίδευση, 1839-1847

Επεξεργασία

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.[42] 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.[42] Τότε θα πρέπει να ήρθε για πρώτη φορά σε επαφή με το έργο της μαθηματικού και αστρονόμου Μαίρη Σόμερβιλ, που ήταν οικογενειακή φίλη[43] και άσκησε μεγάλη επιρροή στο μετέπειτα έργο του Μάξγουελ[44]. Η επίσημη εκπαίδευσή του ξεκίνησε ανεπιτυχώς υπό την καθοδήγηση ενός δεκαεξάχρονου δάσκαλου. Λίγα ξέρουμε για τον νεαρό άντρα που ο Τζον Μάξγουελ προσέλαβε για να εκπαιδεύει τον γιο του, εκτός ότι φερόταν στον Τζέιμς πολύ σκληρά, του φώναζε ότι ήταν πολύ αργός και δύστροπος.[42] Ο Τζον Μάξγουελ έδιωξε τον δάσκαλο τον Νοέμβριο του 1841, και μετά από πολλή σκέψη, έστειλε τον γιο του στην Ακαδημία του Εδιμβούργου.[45] 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 Μπλάκμπερν (Jemima Blackburn), που ήταν και αυτή ταλαντούχα ζωγράφος.[46]

 
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.[47] Το πρώτο έτος ήταν γεμάτο, υποχρεώνοντάς τον να ξεκινήσει στο δεύτερο έτος με συμμαθητές ένα χρόνο μεγαλύτερους.[47] 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».[48] Ο Μάξγουελ, ωστόσο, ποτέ δεν φάνηκε να αγανακτεί με το παρατσούκλι, φέροντάς το χωρίς παράπονο για χρόνια.[49] 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.[34]

Ο Μάξγουελ σε νεαρή ηλικία ήταν ενθουσιασμένος με τη γεωμετρία, ανακαλύπτοντας εκ νέου το κανονικό πολύεδρο πριν από κάποια επίσημη διδασκαλία.[46] 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[46] μέχρι την ηλικία των 13, όταν κέρδισε το μαθηματικό μετάλλιο του σχολείο και το πρώτο βραβείο στη λογοτεχνία και στην ποίηση.[50]

Τα ενδιαφέροντα του Μάξγουελ επεκτείνονταν πέρα από τη διδακτέα ύλη, και δεν έδινε ιδιαίτερη προσοχή στις εξετάσεις απόδοσης.[50] 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.[34][51] Ο Μάξγουελ θεωρήθηκε πολύ νέος για την εργασία που παρουσιάστηκε.[52] 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.[52]

Πανεπιστήμιο Εδιμβούργου, 1847–50

Επεξεργασία
 
Πανεπιστήμιο Εδιμβούργου

Ο Μάξγουελ άφησε την ακαδημία το 1847, στην ηλικία των 16, και ξεκίνησε να παρακολουθεί μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Εδιμβούργου.[53] Είχε την ευκαιρία να παρακολουθήσει στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ μετά το πρώτο του εξάμηνο όμως αποφάσισε να ολοκληρώσει το πλήρες πρόγραμμα των προπτυχιακών σπουδών στο Εδιμβούργο. Το ακαδημαϊκό προσωπικό στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου περιλάμβανε μερικά ονόματα μεγάλης υπόληψης, και καθηγητές του την πρώτη χρονιά ήταν οι σερ Ουίλιαμ Χάμιλτον, ο οποίος τον δίδαξε λογική και μεταφυσική, Φίλιπ Κέλλαντ στα μαθηματικά, και Τζέιμς Φορμπς στη φυσική φιλοσοφία.[34] Ο Μάξγουελ δεν έβρισκε τα μαθήματα στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου πολύ απαιτητικά[54] και επομένως μπόρεσε να εμβαθύνει στην ιδιωτική μελέτη κατά τη διάρκεια του ελεύθερου χρόνου στο Πανεπιστήμιο, και ιδιαίτερα όταν γυρνούσε σπίτι στο Γκλένλεαρ.[55] Εκεί έκανε πειράματα με αυτοσχέδιες χημικές, ηλεκτρικές, και μαγνητικές συσκευές, αλλά οι κύριες ανησυχίες του αφορούσαν τις ιδιότητες του πολωμένου φωτός.[56] Κατασκεύαζε τεμάχια από ζελατίνη, και τα υπέβαλε σε διάφορες δοκιμασίες, και με ένα ζευγάρι πρισμάτων Νίκολ που του έδωσε ο διάσημος επιστήμονας Ουίλλιαμ Νίκολ θα έβλεπε τα πολύχρωμα κρόσσια που είχαν αναπτυχθεί μέσα στο ζελέ.[57] Μέσω αυτού του πειράματος ο Μάγξουελ ανακάλυψε τη φωτοελαστικότητα, που είναι ένα μέσο προσδιορισμού κατανομής τάσεων στις φυσικές κατασκευές.[58]

 
Φωτοελαστικότητα και χρώμα σε πλαστικό πιάτο

Στα 18 του, ο Μάξγουελ συνέβαλε με δύο εργασίες στα πρακτικά της Βασιλικής Εταιρείας του Εδιμβούργου. Μια από αυτές, η ισορροπία των στερεών ελαστικών, έθεσε τα θεμέλια για μια σημαντική ανακάλυψη αργότερα στη ζωή του, που ήταν η προσωρινή διπλή διάθλαση που παράγεται από τα ιξώδη υγρά μέσω διατμητικής τάσης.[59] Η άλλη εργασία του ονομαζόταν καμπύλες τροχιάς, και όπως με την εργασία Οβάλ καμπύλες, ο Μάξγουελ θεωρήθηκε ξανά πολύ νέος για να ανέβει στο βήμα και να την παρουσιάσει μόνος του. Η εργασία παρουσιάστηκε στη Βασιλική Εταιρεία από τον δάσκαλό του Κέλλαντ.[60]

Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, 1850–56

Επεξεργασία
 
Ο νεαρός Μάξγουελ Κολλέγιο Τρίνιτι, Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ. Κρατάει έναν από τους χρωματιστούς τροχούς του.

Τον Οκτώβριο του 1850, ήδη πετυχημένος μαθηματικός, ο Μάξγουελ έφυγε από τη Σκωτία για το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ. Αρχικά παρακολούθησε στο Πίτερχαους, αλλά πριν το τέλος του εξαμήνου πήρε μεταγραφή στο Κολλέγιο Τρίνιτι, όπου πίστευε ήταν ευκολότερο να πάρει υποτροφία.[61] Στο Τρίνιτι, εκλέχθηκε στην ελίτ μυστική εταιρεία γνωστή ως «Απόστολοι του Κέιμπριτζ».[62] Τον Νοέμβριο του 1851, ο Μάξγουελ μελέτησε υπό του Ουίλλιαμ Χόπκινς, του οποίου η καλλιέργεια της μαθηματικής ιδιοφυίας του έδωσε το παρατσούκλι "Senior Wrangler-maker".[63] Ένα σημαντικό κομμάτι της μετάφρασης των εξισώσεων του Μάξγουελ που αφορούν στον ηλεκτρομαγνητισμό επιτεύχθηκε την περίοδό του στο Τρίνιτι.

Το 1854, ο Μάξγουελ αποφοίτησε από το Τρίνιτι με πτυχίο μαθηματικών. Είχε τη δεύτερη καλύτερη επίδοση στην εξέταση, μετά από τον Έντουαρντ Ρουθ, και επομένως κερδίζοντας τον τίτλο του δεύτερου Wrangler. Αργότερα ανακηρύχθηκε ίσος με τον Ρουθ, στην πιο συναρπαστική δοκιμασία τις εξέτασης του βραβείου Σμιθ.[64] Αμέσως μόλις πήρε το πτυχίο του, ο Μάξγουελ διάβασε μια μυθιστορική νουβέλα στη φιλοσοφική εταιρεία του Κέιμπριτζ με τίτλο Πάνω στη μεταμόρφωση των επιφανειών με την κάμψη.[65] Αυτή είναι μία από τις λίγες αμιγώς μαθηματικές εργασίες που έγραψε, και έδειχνε το αυξανόμενο ανάστημα του Μάξγουελ ως μαθηματικό.[66] Ο Μάξγουελ αποφάσισε να μείνει στο Τρίνιτι μετά την αποφοίτησή του και έκανε αίτηση για υποτροφία, μια διαδικασία που περίμενε να πάρει δύο χρόνια.[67] Ξεχωρίζοντας από την επιτυχία του σαν διδάκτορας, θα ήταν ελεύθερος, εκτός από κάποια διδακτικά και εξεταστικά καθήκοντα, να κυνηγήσει τα επιστημονικά ενδιαφέροντα στον ελεύθερο χρόνο του.[67]

Η φύση και η αντίληψη του χρώματος ήταν ένα τέτοιο ενδιαφέρον, και είχε ξεκινήσει στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου ενώ ήταν φοιτητής του Φορμπς.[68] Ο Μάξγουελ πήρε τις χρωματιστές σβούρες που εφηύρε ο Φορμπς, και μπόρεσε να δείξει ότι το λευκό φως ήταν ανάμιξη κόκκινου, πράσινου και μπλε φωτός.[68] Η εργασία του Πειράματα στο χρώμα όρισε τις αρχές του συνδυασμού χρωμάτων και παρουσιάστηκε στη Βασιλική Εταιρεία του Εδιμβούργου τον Μάρτιο του 1855.[69] Ευτυχώς για τον Μάξγουελ αυτή τη φορά θα έκανε αυτός τη διάλεξη.[69]

Ο Μάξγουελ έγινε υπότροφος του Τρίνιτι στις 10 Οκτωβρίου 1855[69] και του ζητήθηκε να ετοιμάσει διαλέξεις στην υδροστατική και στην οπτική, και να ορίσει γραπτά εξετάσεων.[70] Ωστόσο, τον ερχόμενο Φεβρουάριο παροτρύνθηκε από τον Φορμπς να κάνει αίτηση για την πρόσφατα κενή θέση του προέδρου φυσικής φιλοσοφίας στο Κολλέγιο Μαρισάλ, στο Αμπερντίν.[71] Ο πατέρας του τον βοήθησε στο έργο της προετοιμασίας των απαραίτητων συστάσεων, όμως πέθανε στις 2 Απριλίου, στο Γκλένλεαρ πριν κανείς μάθει το αποτέλεσμα του Μάξγουελ.[71] Ο Μάξγουελ παρ' όλα αυτά αποδέχθηκε τη θέση στο Αμπερντίν, αφήνοντας το Κέιμπριτζ τον Νοέμβριο του 1856.[70]

Πανεπιστήμιο Αμπερντίν, 1856–1860

Επεξεργασία

Ο 25χρονος Μάξγουελ ήταν μιάμιση δεκαετία μικρότερος από κάθε άλλο καθηγητή στο Μάρισαλ, ωστόσο, ανέλαβε τις ευθύνες ως επικεφαλής του τμήματος, επιλέγοντας τη διδακτέα ύλη και προετοιμάζοντας διαλέξεις.[72] Αφοσιώθηκε και ο ίδιος σε διαλέξεις 15 ώρες την εβδομάδα, συμπεριλαμβανομένης και μιας εβδομαδιαίας δωρεάν στο τοπικό κολλέγιο των εργατών.[72] Ζούσε στο Άμπερντιν κατά τη διάρκεια του ακαδημαϊκού εξαμήνου, και περνούσε τα καλοκαίρια στο Γκλένλεαρ, το οποίο κληρονόμησε από τον πατέρα του.

 
Τζέιμς και Κάθριν Μάξγουελ, 1869

Επικέντρωσε την προσοχή του σε ένα πρόβλημα που ξέφευγε από τους επιστήμονες για 200 χρόνια: τη φύση των Δακτυλίων του Κρόνου. Ήταν άγνωστο πώς μπορούν να παραμένουν σταθεροί χωρίς να διαλυθούν, να φύγουν μακριά ή να συντριβούν στον Κρόνο. Το πρόβλημα είχε ιδιαίτερη απήχηση εκείνη την εποχή επειδή το Κολλέγιο Κέιμπριτζ είχε επιλέξει αυτό το θέμα για το Βραβείο Άνταμς του 1857.[73] Ο Μάξγουελ αφιέρωσε δύο χρόνια μελετώντας το πρόβλημα, αποδεικνύοντας ότι ένας τακτικά σταθερός δακτύλιος δεν μπορούσε να είναι σταθερός, και ένας δακτύλιος υγρού θα διαλυόταν σε σταγόνες εξαιτίας δράσεως κυμάτων. Αφού τίποτα από αυτά δεν παρατηρήθηκε, ο Μάξγουελ συμπέρανε ότι οι δακτύλιοι αποτελούνται από πολυάριθμα μικρά σωματίδια τα οποία ονόμασε «τούβλα-νυχτερίδες», το καθένα από τα οποία κινείτο ανεξάρτητα σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο.[73] Του απονεμήθηκε το βραβείο Άνταμς των £130 το 1859 για την εργασία του «Επί της σταθερότητας των δακτυλίων του Κρόνου». Αυτή ήταν η μόνη εργασία που έκανε αρκετή πρόοδο για να μπορέσει υποβάλει συμμετοχή.[74] Η δουλειά του ήταν τόσο λεπτομερής και πειστική, ώστε όταν τη διάβασε ο Τζορτζ Μπίντελ Άιρυ σχολίασε: «είναι μια από τις πιο αξιοθαύμαστες εφαρμογές των μαθηματικών στη φυσική που έχω δει ποτέ.»[75] Θεωρούντο η τελευταία σχετικά λέξη με το θέμα μέχρι οι απευθείας από τις πτήσεις του «Βόγιατζερ» τη δεκαετία του 1980 επιβεβαίωσαν την πρόβλεψη του Μάξγουελ. Ο Μάξγουελ επίσης θα προχωρούσε ώστε να διαψεύσει τη νεφελοειδή υπόθεση (που έλεγε ότι το Ηλιακό Σύστημα σχηματίστηκε από την προοδευτική συμπύκνωση ενός καθαρώς αέριου νεφελώματος), το οποίο ανάγκασε τους υποστηρικτές της θεωρίας να λάβουν υπόψιν τα πρόσθετα τμήματα των μικρών στερεών σωματιδίων.

Το 1857 ο Μάξγουελ έγινε φίλος με τον αιδεσιμότατο Ντάνιελ Ντιούαρ, που ήταν τότε ο διευθυντής του Μάρισαλ. Μέσω αυτού ο Μάξγουελ γνώρισε την κόρη του, Κάθριν Μαίρη Ντιούαρ. Αρραβωνιάστηκαν τον Φεβρουάριο του 1858, και παντρεύτηκαν στο Άμπερντιν στις 2 Ιουνίου 1858. Στο αρχείο του γάμου, ο Μαξγουελ αναφέρεται ως καθηγητής φυσικής φιλοσοφίας στο κολλέγιο Μάρισαλ, στο Αμπερντίν.[76] Σχετικά λίγα είναι γνωστά για την 7 χρόνια μεγαλύτερη του Μάξγουελ Κάθριν, αν και είναι γνωστό ότι βοηθούσε στο εργαστήριό του και δούλευε σε πειράματα στο ιξώδες.[77] Ο βιογράφος και φίλος του Μάξγουελ, Λούις Κάμπελ, υιοθέτησε μια ασυνήθιστη εχεμύθεια στο θέμα της Κάθριν, περιγράφοντας τον έγγαμο βίο τους ως «πρωτοφανή αφοσίωση».[78]

Το 1860, το κολλέγιο Μάρισαλ συγχωνεύθηκε με το Κολέγιο Κινγκ για τη δημιουργία του Πανεπιστημίου του Αμπερντίν. Δεν υπήρχε χώρος για δυο καθηγητές φυσικής φιλοσοφίας, και ο Μάξγουελ, παρά την επιστημονική του φήμη, απολύθηκε. Δεν κατάφερε να πάρει την πρόσφατα κενή θέση του Φορμπς στο Εδιμβούργο, την οποία κέρδιε ο Τέιτ. Ο Μάξγουελ πήρε τελικά τη θέση του καθηγητή της φυσικής φιλοσοφίας στο Κολλέγιο Κινγκ του Λονδίνου.[79] Αφού ανάρρωσε από έναν σχεδόν θανατηφόρο αγώνα κατά της ευλογιάς το καλοκαίρι του 1860, ο Μάξγουελ κατευθύνθηκε νότια στο Λονδίνο με τη σύζυγό του Κάθριν.[80]

Κινγκς Κόλλετζ, Λονδίνο, 1860–1865

Επεξεργασία

Η περίοδος του Μάξγουελ στο Κινγκ ήταν η πιο παραγωγική της σταδιοδρομίας του. Του απονεμήθηκε το μετάλλιο Ράμφορντ της Βασιλικής Εταιρείας (Royal Society) το 1860 για τη δουλειά του πάνω στο χρώμα, και αργότερα εκλέχθηκε στην Εταιρεία το 1861.[81] Αυτή την περίοδο της ζωής του, παρουσίασε την πρώτη γρήγορη έγχρωμη φωτογραφία, ανέπτυξε περαιτέρω τις ιδέες του στο ιξώδες των αερίων, και πρότεινε ένα σύστημα καθορισμού των φυσικών ποσοτήτων - γνωστού σήμερα ως διαστατική ανάλυση. Ο Μάξγουελ συχνά παρακολουθούσε διαλέξεις στο βασιλικό ίδρυμα, όπου ήρθε σε τακτική επαφή με τον Μάικλ Φαραντέι. Η σχέση των δυο ανδρών δεν μπορεί να περιγραφεί ως στενή, καθώς ο Φαραντέι ήταν 40 χρόνια μεγαλύτερος του Μάξγουελ και έδειχνε σημάδια γήρατος. Ωστόσο σέβονταν πολύ ο ένας το ταλέντο του άλλου.[82]

Αυτή η περίοδος είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτη για την πρόοδο του Μάξγουελ στους τομείς του ηλεκτρισμού και μαγνητισμού. Εξέτασε τη φύση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στη διμερή εργασία του Περί των φυσικών γραμμών των δυνάμεων, που εκδόθηκε το 1861. Σε αυτή παρείχε ένα εννοιολογικό μοντέλο για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή,που αποτελείται από μικροσκοπικά κινούμενα κύτταρα μαγνητικής ροής. Δύο ακόμα μέρη προστέθηκαν αργότερα και εκδόθηκαν στην ίδια εργασία στις αρχές του 1862. Στο πρώτο πρόσθετο, συζητούσε τη φύση της ηλεκτροστατικής και του ρεύματος μετατόπισης. Στο δεύτερο πρόσθετο, αντιμετώπισε την περιστροφή του επιπέδου της πόλωσης του φωτός σε ένα μαγνητικό πεδίο, ένα φαινόμενο που ανακαλύφθηκε από τον Φαραντέι, και είναι γνωστό ως το Αποτέλεσμα του Φαραντέι.[83]

Μεταγενέστερα χρόνια

Επεξεργασία
 
Η ταφόπετρα του Μάξγουελ στο Πάρτον

Το 1865, ο Μάξγουελ παραιτήθηκε από τη θέση του στο Κολλέγιο Κινγκ του Λονδίνου και επέστρεψε στο Γκλένλεαρ με την Κάθριν. Έγραψε ένα βιβλίο με τίτλο Θεωρία της Ζέστης (1871) και μια στοιχειώδη πραγματεία, την Ύλη και Κίνηση (1876). Ο Μάξγουελ ήταν επίσης ο πρώτος που έκανε ρητή χρήση της διαστατικής ανάλυσης, το 1871.

Το 1871 έγινε ο πρώτος καθηγητής Φυσικής Cavendish στο Κέιμπριτζ.[84] Ο Μάξγουελ τέθηκε επικεφαλής του Εργαστηρίου Cavendish και επέβλεπε κάθε βήμα στη διαδικασία της δημιουργίας, της αγοράς και της συλλογής των συσκευών. Μία από τις τελευταίες μεγάλες συνεισφορές του Μάξγουελ στην επιστήμη ήταν η επεξεργασία (με άφθονες πρωτότυπες σημειώσεις) της έρευνας του Χένρι Κάβεντις, από τις οποίες φαίνεται ότι ο Κάβεντις ερεύνησε, μεταξύ άλλων, ζητήματα όπως η πυκνότητα της Γης και η σύνθεση του νερού.

Πέθανε στο Κέιμπριτζ από καρκίνο στην κοιλιακή χώρα στις 5 Νοεμβρίου 1879, σε ηλικία 48 ετών.[53] Η μητέρα του είχε πεθάνει στην ίδια ηλικία από τον ίδιο τύπο καρκίνου. Ο Μάξγουελ θάφτηκε στην Εκκλησία του Πάρτον, κοντά στο Kάστρο Ντάγκλας στο Γκάλογουεη, κοντά στο μέρος που μεγάλωσε. Η εκτεταμένη βιογραφία Η Ζωή του Τζέημς Κλερκ Μάξγουελ, από τον πρώην συμμαθητή και δια βίου φίλο καθηγητή Λιούις Κάμπελ, εκδόθηκε το 1882. Τα Άπαντά του, συμπεριλαμβανομένων και σειρές άρθρων πάνω στις ιδιότητες της ύλης, όπως τα «Άτομο», «Έλξη», «Τριχοειδής δράση», «Διάχυση», «Αιθέρας», κλπ., εκδόθηκαν σε δύο τόμους από την Πανεπιστημιακή Εφημερίδα του Κέιμπριτζ το 1890.

Προσωπικότητα

Επεξεργασία

Ως μεγάλος εραστής της σκωτσέζικης ποίησης, ο Μάξγουελ αποστήθιζε ποιήματα, ενώ έγραφε και δικά του.[85] Το πιο γνωστό είναι το Άκαμπτο αγόρι τραγουδά, στενά βασισμένο στο Προέρχονται από τη σίκαλη του Ρόμπερτ Μπερνς, το οποίο προφανώς συνήθιζε να τραγουδά παίζοντας κιθάρα. Ξεκινά με τα λόγια[86]:

Gin a body meet a body

Flyin' through the air.
Gin a body hit a body,

Will it fly? And where?

Μια συλλογή ποιημάτων του εκδόθηκε από τον φίλο του Λιούις Κάμπελ το 1882. Πολλές εκτιμήσεις για τον Μάξγουελ αναφέρουν ότι η αξιόλογη πνευματική του ποιότητα θα πρέπει να συνοδευόταν από κοινωνική αμηχανία.

Ο Ιβάν Τολστόι, συγγραφέας μιας εκ των βιογραφιών του Μάξγουελ, σημείωσε τη συχνότητα με την οποία επιστήμονες που γράφουν σύντομες βιογραφίες για τον Μάξγουελ παραλείπουν το θέμα του Χριστιανισμού.[εκκρεμεί παραπομπή] Ήταν Ευαγγελικός Πρεσβυτεριανός και στα τελευταία του χρόνια «Γηραιός» της Εκκλησίας της Σκωτίας.[87] Οι θρησκευτικές του πεποιθήσεις και οι σχετικές δραστηριότητές του έχουν αποτελέσει το επίκεντρο αρκετών εργασιών.[88][89][90][91] Παρακολουθώντας τις λειτουργίες τόσο της Εκκλησία της Σκωτίας (το θρήσκευμα του πατέρα του) όσο και της Επισκοπικής (το θρήσκευμα της μητέρας του) ως παιδί, Ο Μάξγουελ υποβλήθηκε στον ευαγγελικό προσηλυτισμό τον Απρίλιο του 1853, το οποίο τον δέσμευσε σε μια αντιθετικιστική θέση.[90]

Επιστημονική κληρονομιά

Επεξεργασία

Ηλεκτρομαγνητισμός

Επεξεργασία
Κύρια λήμματα: Εξισώσεις του Μάξγουελ και Ηλεκτρομαγνητισμός
 
Μία κάρτα από τον Μάξγουελ στον Πίτερ Τεητ

Ο Μάξγουελ είχε σπουδάσει και σχολιάσει τον ηλεκτρισμό και τον μαγνητισμό, ήδη από το 1855, όταν η εργασία του «Περί των δυναμικών γραμμών του Φάραντεϊ» διαβάστηκε στη Φιλοσοφική Εταιρεία του Κέιμπριτζ.[92] Η εργασία παρουσίαζε ένα απλοποιημένο μοντέλο της δουλειάς του Φαραντέη, και πώς τα δύο φαινόμενα σχετίζονταν. Μείωσε το σύνολο της τρέχουσας γνώσης σε ένα συνδεδεμένο σύνολο διαφορικών εξισώσεων με 20 εξισώσεις σε 20 μεταβλητές. Αυτή η δουλειά αργότερα δημοσιεύθηκε με τίτλο "Περί των φυσικών δυναμικών γραμμών» τον Μάρτιο του 1861.[93]

Γύρω στο 1862, ενώ έδινε διαλέξεις στο Κολλέγιο Κινγκ, Ο Μάξγουελ υπολόγισε ότι η ταχύτητα της διάδοσης ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι περίπου εκείνη της ταχύτητας του φωτός. Θεώρησε ότι αυτό είναι κάτι περισσότερο από μια σύμπτωση, και σχολίασε «Δύσκολα μπορούμε να αποφύγουμε το συμπέρασμα ότι το φως συνίσταται στις εγκάρσιες κυματώσεις του ίδιου μέσου το οποίο είναι η αιτία των ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων.»[75]

Δουλεύοντας περαιτέρω σε αυτό το πρόβλημα, ο Μάξγουελ έδειξε ότι οι εξισώσεις προβλέπουν την ύπαρξη κυμάτων ταλάντωσης ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που ταξιδεύουν μέσω κενού με μια ταχύτητα που θα μπορούσε να προβλεφθεί από απλά ηλεκτρικά πειράματα; χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα για την εποχή δεδομένα, ο Μάξγουελ υπολόγισε ταχύτητα 310,740,000 μέτρα/δευτερόλεπτο. Στην εργασία του το 1864 «Μια δυναμική θεωρία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου» ο Μάξγουελ έγραψε: «Η συμφωνία των αποτελεσμάτων φαίνεται να δείχνει ότι το φως και ο μαγνητισμός είναι επιδράσεις της ίδιας ουσίας, και ότι το φως είναι μια ηλεκτρομαγνητική διαταραχή που διαδίδεται μέσω του πεδίου, σύμφωνα με τους ηλεκτρομαγνητικούς νόμους».[29]

Οι διάσημες εξισώσεις του, στη μοντέρνα μορφή τεσσάρων μερικών διαφορικών εξισώσεων, πρωτοεμφανίστηκαν σε πλήρως ανεπτυγμένη μορφή στο βιβλίο του Μια πραγματεία για την ηλεκτρική ενέργεια και τον μαγνητισμό το 1873. Η περισσότερη από τη δουλειά έγινε από τον Μάξγουελ στο Γκλένλεαρ κατά τη διάρκεια της περιόδου μεταξύ της θέσης του στο Λονδίνο και την ανάληψη της θέσης του Κάβεντις.[75] Ο Μάξγουελ εξέφρασε τον ηλεκτρομαγνητισμό σε αλγεβρικά τετράνια και κατέστησε το ηλεκτρομαγνητικό δυναμικό πυρήνα της θεωρίας του.[εκκρεμεί παραπομπή] Το 1881, ο Όλιβερ Χέβισαϊντ αντικατέστησε το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δυναμικού του Μάξγουελ με «πεδία δυνάμεως» ως κέντρο της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας. Ο Χέβισαϊντ μείωσε την πολυπλοκότητα της θεωρίας του Μάξγουελ σε τέσσερεις διαφορικές εξισώσεις, γνωστές σήμερα συλλογικά ως Νόμοι του Μάξγουελ ή Εξισώσεις του Μάξγουελ. Σύμφωνα με τον Χέβισαϊντ, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δυναμικού ήταν αυθαίρετο και έπρεπε να «δολοφονηθεί».[94] Η χρήση των βαθμωτών και διανυσματικών δυναμικών είναι σήμερα πρότυπο για την επίλυση των εξισώσεων του Μάξγουελ.[95]

Λίγα χρόνια αργότερα υπήρξε μια συζήτηση μεταξύ του Χέβισαϊντ και του Πίτερ Γκούθρι Τέητ για τα σχετικά οφέλη της διανυσματικής ανάλυσης και των τετρανίων. Το αποτέλεσμα ήταν η συνειδητοποίηση ότι δεν υπήρχε ανάγκη για τις μεγαλύτερες φυσικές ιδέες που παρέχονται από τα τετράνια αν η θεωρία ήταν καθαρά τοπική, και η διανυσματική ανάλυση έγινε κοινός τόπος.[96] Ο Μάξγουελ αποδείχτηκε σωστός, και η ποσοτική σύνδεση μεταξύ του φωτός και του ηλεκτρομαγνητισμού θεωρείται ένα από τα μεγάλα επιτεύγματα του 19ου αιώνα στη μαθηματική φυσική.

Ο Μάξγουελ εισήγαγε επίσης την έννοια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε αντίθεση με τις δυναμικές γραμμές που περιέγραψε ο Φαραντέη. Με την κατανόηση της διάδοσης του ηλεκτρομαγνητισμού ως ένα πεδίο που εκπέμπεται από ενεργά σωματίδια, ο Μάξγουελ μπόρεσε να προχωρήσει το έργο του σχετικά με το φως.[εκκρεμεί παραπομπή] Εκείνη την εποχή o Mάξγουελ πίστευε ότι η διάδοση του φωτός απαιτούσε ένα μέσο για τα κύματα, αποκαλούμενο φωτοφόρος αιθέρας.[εκκρεμεί παραπομπή] Με τον καιρό, η ύπαρξη τέτοιου μέσου, που να διαπερνά όλο τον χώρο και όμως προφανώς μη ανιχνεύσιμου με μηχανικά μέσα, αποδείχθηκε αδύνατο να συμβιβαστεί με πειράματα, όπως το Πείραμα των Μάικελσον και Μόρλεϋ. Επιπλέον, φαινόταν να απαιτεί ένα απόλυτο πλαίσιο αναφοράς στο οποίο οι εξισώσεις ίσχυαν, με το δυσάρεστο αποτέλεσμα ότι οι εξισώσεις άλλαζαν μορφή για ένα κινούμενο παρατηρητή. Αυτές οι δυσκολίες ενέπνευσαν τον Άλμπερτ Αϊνστάιν να σχηματίσει τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας με την οποία καταργήθηκε η απαίτηση ενός ακίνητου φωτοφόρου αιθέρα.[εκκρεμεί παραπομπή]

Χρωματική ανάλυση

Επεξεργασία
 
Η πρώτη μόνιμη έγχρωμη φωτογραφία, τραβηγμένη από τον Τζέημς Κλερκ Μάξγουελ το 1861

Ο Μάξγουελ συνέβαλε στο πεδίο της οπτικής και στη μελέτη της έγχρωμης όρασης, δημιουργώντας τα θεμέλια για έγχρωμες φωτογραφίες. Από το 1855 έως το 1872, δημοσίευσε κατά διαστήματα μια σειρά από πολύτιμες έρευνες σχετικά με την αντίληψη της θεωρίας του χρώματος, το χρώμα-τύφλωσης και το χρώμα, για την παλαιότερη από τις οποίες τιμήθηκε με το Μετάλιο Ράμφορντ. Τα μέσα που επινόησε για αυτές τις έρευνες ήταν απλά και εύκολα στη χρήση. Για παράδειγμα, οι Δίσκοι του Μάξγουελ χρησιμοποιήθηκαν για να συγκρίνουν ένα μεταβλητό μείγμα από τρία βασικά χρώματα με ένα δειγματικό χρώμα παρατηρώντας την κλώση «κορυφή χρώμα».

Στην πορεία της εργασίας του το 1885 πάνω στην αντίληψη του χρώματος, ο Μάξγουελ πρότεινε ότι αν τρεις μαύρο-άσπρες φωτογραφίες της σκηνής λαμβάνονταν μέσω κόκκινων, πράσινων και μπλε φίλτρων, και διαφανείς εκτυπώσεις των εικόνων προβάλλονταν σε μια οθόνη με τρεις προβολείς εξοπλισμένους με παρόμοια φίλτρα, όταν βρίσκονται επάνω στην οθόνη το αποτέλεσμα θα γίνει αντιληπτό από το ανθρώπινο μάτι ως πλήρης αναπαραγωγή όλων των χρωμάτων στη σκηνή.[97]

Κατά τη διάρκεια μιας διάλεξης για τη θεωρία του χρώματος στο Βασιλικό Ίδρυμα το 1861, Ο Μάξγουελ παρουσίασε την πρώτη επίδειξη έγχρωμης φωτογραφίας στον κόσμο βασισμένη στην αρχή των τριών χρωμάτων ανάλυσης και σύνθεσης. Ο Τόμας Σάτον, εφευρέτης της κάμερας μονού φακού-ρεφλεξ, έκανε τη φωτογράφηση. Φωτογράφησε μια κορδέλα από σκωτσέζικο ύφασμα τρεις φορές, μέσω κόκκινων, πράσινων και μπλε φίλτρων, καθώς και μια τέταρτη έκθεση μέσω κίτρινου φίλτρο, αλλά σύμφωνα με Μάξγουελ αυτή δεν χρησιμοποιήθηκε για την επίδειξη. Επειδή η φωτογραφική πλάκα του Σάτον στην πραγματικότητα δεν φίλτραρε το κόκκινο και ήταν ελάχιστα ευαίσθητη στο πράσινο, τα αποτελέσματα αυτού του πρωτοπόρου πειράματος απείχαν πολύ από το τέλειο. Παρατηρήθηκε στο δημοσιευμένο αρχείο της διάλεξης ότι «αν οι κόκκινες και πράσινες εικόνες είχαν φωτογραφηθεί πλήρως όπως οι μπλε» αυτή «θα ήταν μια πραγματική έγχρωμη εικόνα. Με την εύρεση φωτογραφικού υλικού πιο ευαίσθητου στις λιγότερο διαπλαστές ακτίνες, η αναπαράσταση των χρωμάτων των αντικειμένων θα μπορούσε να βελτιωθεί σε μεγάλο βαθμό.»[81][98][99] Ερευνητές το 1961 κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η φαινομενικά αδύνατη μερική επιτυχία της έκθεσης κόκκινου φίλτρου οφειλόταν το υπεριώδες φως. Μερικά κόκκινα χρώματα το αντανακλούν έντονα, το κόκκινο φίλτρο που χρησιμοποιήθηκε δεν το απέκλειε εντελώς, και οι πλάκες του Σάτον ήταν ευαίσθητες σε αυτό.[100]

Ο σκοπός του Μάξγουελ δεν ήταν να παρουσιάσει μια μέθοδο έγχρωμης φωτογραφίας, αλλά να περιγράψει τη βάση της ανθρώπινης αντίληψης του χρώματος και να δείξει ότι τα σωστά πρωταρχικά πρόσθετα δεν είναι τα κόκκινο, κίτρινο και μπλε, όπως διδασκόταν μέχρι τότε, αλλά κόκκινο, πράσινο και μπλε. Οι τρεις φωτογραφικές πλάκες τώρα βρίσκονται σε ένα μικρό μουσείο στην οδό Ίντια 14 στο Εδιμβούργο, στο σπίτι όπου γεννήθηκε ο Μάξγουελ.

Κινητική θεωρία και θερμοδυναμική

Επεξεργασία
Κύριο λήμμα: Διανομή Μάξγουελ-Μπόλτζμαν
 
Ο δαίμονας του Μάξγουελ, ένα θεωρητικό πείραμα όπου η εντροπία μειώνεται.

Ο Μάξγουελ ερεύνησε επίσης την κινητική θεωρία των αερίων. Καταγόμενη από τον Ντάνιελ Μπερνούλι, η θεωρία αυτή προωθήθηκε από τους διαδοχικούς κόπους των Τζον Χέραπαθ, Τζον Τζέημς Γουότερστοουν, Τζέιμς Τζάουλ, και κυρίως του Ρούντολφ Κλαούσιους, σε τέτοιο βαθμό ώστε να θέσει τη γενική ακρίβειά της πέρα από κάθε αμφιβολία. Ωστόσο, έλαβε τεράστια ανάπτυξη από τον Μάξγουελ, ο οποίος σε αυτόν τον τομέα εμφανίστηκε ως πειραματιστής (σχετικά με τους νόμους των αερίων τριβής), καθώς και ως μαθηματικός.

Το 1866 διατύπωσε στατιστικά, ανεξάρτητα από τον Λούντβιχ Μπόλτζμαν, την κινητική θεωρία των αερίων των Μάξγουελ-Μπόλτζμαν. Ο τύπος του, γνωστός ως Κατανομή του Μάξγουελ, δίνει το κλάσμα των μορίων του αερίου που κινούνται με καθορισμένη ταχύτητα σε κάθε δεδομένη θερμοκρασία. Στην Κινητική Θεωρία, θερμοκρασίες και θερμότητα περιλαμβάνουν μόνο μοριακή κίνηση. Η προσέγγιση αυτή γενίκευσε τους προηγουμένως συσταθέντες νόμους της θερμοδυναμικής και εξήγησε τις υπάρχουσες παρατηρήσεις και πειράματα σε έναν καλύτερο τρόπο από ό,τι είχε επιτευχθεί προηγουμένως. Η δουλειά του Μάξγουελ στη Θερμοδυναμική τον οδήγησε να σχεδιάσει το πείραμα σκέψης γνωστό ως ο Δαίμονας του Μάξγουελ.[εκκρεμεί παραπομπή]

Το 1871, καθιέρωσε τις Θερμοδυναμικές σχέσεις του Μάξγουελ, οι οποίες είναι δηλώσεις ισότητας μεταξύ των δεύτερων παραγώγων των θερμοδυναμικών δυναμικών σε σχέση με διάφορες μεταβλητές θερμοδυναμικής. Το 1874, κατασκεύασε μια γύψινη οπτικοποίηση της θερμοδυναμικής ως έναν τρόπο για εξερεύνηση μετάβασης φάσης, βασισμένη στα γραφικές έγγραφα θερμοδυναμικής του Αμερικανού επιστήμονα Τζοσάια Γουίλαρντ Γκιμπς.[εκκρεμεί παραπομπή]

Θεωρία ελέγχου

Επεξεργασία
Κύριο λήμμα: Θεωρία ελέγχου

Ο Μάξγουελ δημοσίευσε μια εργασία «πάνω στους ρυθμιστές» στα πρακτικά της Βασιλικής Εταιρείας, τόμος 16 (1867-1868).[101] Αυτή η εργασία θεωρείται κλασική από τις πρώτες ημέρες της θεωρίας ελέγχου.[εκκρεμεί παραπομπή] Εδώ οι ρυθμιστές αναφέρονται στον ρυθμιστή ή στον φυγόκεντρο κυβερνήτη που χρησίμευε στη ρύθμιση της ατμομηχανής.

Κληρονομιά

Επεξεργασία
 
Το Άγαλμα του Μάξγουελ στο Εδιμβούργο

Μετά από ψηφοφορία, ο Μάξγουελ κατατάχθηκε στην ενενηκοστή πρώτη θέση του καταλόγου των «μεγαλύτερων Βρετανών» όλων των εποχών στην ομώνυμη σειρά του BBC (αντίστοιχη με την ελληνική Μεγάλοι Έλληνες).[102]

Ονομάσθηκαν προς τιμή του

Επεξεργασία

Εκδόσεις

Επεξεργασία

Σημειώσεις

Επεξεργασία
  1. ↑ 1,0 1,1 Εθνική Βιβλιοθήκη της Γερμανίας: (Γερμανικά) Gemeinsame Normdatei. Ανακτήθηκε στις 9  Απριλίου 2014.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 Εθνική Βιβλιοθήκη της Γαλλίας: (Γαλλικά) καθιερωμένοι όροι της Εθνικής Βιβλιοθήκης της Γαλλίας. 12113496h. Ανακτήθηκε στις 10  Οκτωβρίου 2015.
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 διάφοροι συγγραφείς: «Энциклопедический словарь» (Ρωσικά) Brockhaus–Efron. Αγία Πετρούπολη. 1907.
  4. ↑ Εθνική Βιβλιοθήκη της Γερμανίας: (Γερμανικά) Gemeinsame Normdatei. Ανακτήθηκε στις 10  Δεκεμβρίου 2014.
  5. ↑ 5,0 5,1 «Большая советская энциклопедия» (Ρωσικά) Η Μεγάλη Ρωσική Εγκυκλοπαίδεια. Μόσχα. 1969. Ανακτήθηκε στις 28  Σεπτεμβρίου 2015.
  6. ↑ Εθνική Βιβλιοθήκη της Γερμανίας: (Γερμανικά) Gemeinsame Normdatei. Ανακτήθηκε στις 30  Δεκεμβρίου 2014.
  7. ↑ LIBRIS. Εθνική Βιβλιοθήκη της Σουηδίας. 17  Σεπτεμβρίου 2012. rp35618937s9clp. Ανακτήθηκε στις 24  Αυγούστου 2018.
  8. ↑ Τσεχική Εθνική Βάση Δεδομένων Καθιερωμένων Όρων. jn20000701194. Ανακτήθηκε στις 1  Μαρτίου 2022.
  9. ↑ CONOR.SI. 6852195.
  10. ↑ 10,0 10,1 www.rse.org.uk/cms/files/fellows/Maxwell-to-Higgs-exhibition.pdf.
  11. ↑ Εθνική Βιβλιοθήκη της Γερμανίας: (Γερμανικά) Gemeinsame Normdatei. Ανακτήθηκε στις 25  Ιουνίου 2015.
  12. ↑ 12,0 12,1 The Fine Art Archive. 152333. Ανακτήθηκε στις 1  Απριλίου 2021.
  13. ↑ Τσεχική Εθνική Βάση Δεδομένων Καθιερωμένων Όρων. jn20000701194. Ανακτήθηκε στις 28  Σεπτεμβρίου 2023.
  14. ↑ library.si.edu/digital-library/book/dynamicaltheoryo00maxw. Ανακτήθηκε στις 9  Σεπτεμβρίου 2021.
  15. ↑ www.rigb.org/our-history/michael-faraday/faraday-walk.
  16. ↑ Σάιμον Σέιφερ: «The laird of physics» (Αγγλικά) 1  Μαρτίου 2011. σελ. 289-291.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 (Ολλανδικά) RKDartists. 407170. Ανακτήθηκε στις 4  Οκτωβρίου 2022.
  18. ↑ 18,0 18,1 18,2 18,3 18,4 «Kindred Britain»
  19. ↑ p22718.htm#i227172. Ανακτήθηκε στις 7  Αυγούστου 2020.
  20. ↑ 20,0 20,1 20,2 20,3 Darryl Roger Lundy: (Αγγλικά) The Peerage.
  21. ↑ Ανακτήθηκε στις 9  Δεκεμβρίου 2019.
  22. ↑ 22,0 22,1 22,2 «Past Fellows database» (Βρετανικά αγγλικά) NA8259.
  23. ↑ www.engineeringhalloffame.org/listing-3.html.
  24. ↑ «Early day motion 2048». UK Parliament. Ανακτήθηκε στις 22 Απριλίου 2013. 
  25. ↑ «James Clerk Maxwell». The Science Museum, London. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 31 Μαΐου 2013. Ανακτήθηκε στις 22 Απριλίου 2013. 
  26. ↑ «James Clerk Maxwell». Encyclopædia Britannica. Ανακτήθηκε στις 24 Φεβρουαρίου 2010. 
  27. ↑ «James Clerk Maxwell». IEEE Global History Network. Ανακτήθηκε στις 25 Μαρτίου 2013. 
  28. ↑ Nahin, P.J. (1992). «Maxwell's grand unification». Spectrum, IEEE 29 (3): 45. doi:10.1109/6.123329. 
  29. ↑ 29,0 29,1 Maxwell, James Clerk (1865). «A dynamical theory of the electromagnetic field» (PDF). Philosophical Transactions of the Royal Society of London 155: 459–512. doi:10.1098/rstl.1865.0008. Bibcode: 1865RSPT..155..459C. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/19/A_Dynamical_Theory_of_the_Electromagnetic_Field.pdf.  (This article accompanied an 8 December 1864 presentation by Maxwell to the Royal Society.)
  30. ↑ Tolstoy 1982, σελ. 2
  31. ↑ «Einstein the greatest». BBC News (BBC). 29 November 1999. http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/541840.stm. Ανακτήθηκε στις 2 April 2010. 
  32. ↑ McFall, Patrick (23 Απριλίου 2006). «Brainy young James wasn't so daft after all». The Sunday Post. maxwellyear2006.org. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 20 Ιουνίου 2013. Ανακτήθηκε στις 29 Μαρτίου 2013. 
  33. ↑ Arianrhod 2006
  34. ↑ 34,0 34,1 34,2 34,3 34,4 Harman 2004, σελ. 506
  35. ↑ Waterston & Macmillan Shearer 2006, σελ. 633
  36. ↑ Tolstoy 1982, σελ. 11
  37. ↑ Campbell 1882, σελ. 1
  38. ↑ Mahon 2003, σελίδες 186–7
  39. ↑ Tolstoy 1982, σελ. 13
  40. ↑ Mahon 2003, σελ. 3
  41. ↑ Campbell 1882, σελ. 27
  42. ↑ 42,0 42,1 42,2 Tolstoy 1982, σελίδες 15–16
  43. ↑ Strickland, Elisabetta (Spring 2018). «Mary Fairfax Somerville (1780-1872), the woman who ‘checkmated’ James Clerk Maxwel». Newsletter of the James Clerck Maxwell Foundation, Edinburg (10). ISSN 058-7511. http://www.clerkmaxwellfoundation.org/Newsletter_2018_Spring.pdf. Ανακτήθηκε στις 19/01/2019. 
  44. ↑ Kirch, Susan (2016). Being and becoming scientists today : reconstructing assumptions about science and science education to reclaim a learner--scientist perspective. Rotterdam: Springer. ISBN 9789463003490. 938890983. 
  45. ↑ Campbell 1882, σελίδες 19–21
  46. ↑ 46,0 46,1 46,2 Mahon 2003, σελίδες 12–14
  47. ↑ 47,0 47,1 Mahon 2003, σελ. 10
  48. ↑ Mahon 2003, σελ. 4
  49. ↑ Campbell 1882, σελίδες 23–24
  50. ↑ 50,0 50,1 Campbell 1882, σελ. 43
  51. ↑ Gardner 2007, σελίδες 46–49
  52. ↑ 52,0 52,1 Mahon 2003, σελ. 16
  53. ↑ 53,0 53,1 Harman 2004, σελ. 662
  54. ↑ Tolstoy 1982, σελ. 46
  55. ↑ Campbell 1882, σελ. 64
  56. ↑ Mahon 2003, σελίδες 30–31
  57. ↑ Timoshenko 1983, σελ. 58
  58. ↑ Russo 1996, σελ. 73
  59. ↑ Timoshenko 1983, σελίδες 268–278
  60. ↑ Glazebrook 1896, σελ. 23
  61. ↑ Glazebrook 1896, σελ. 28
  62. ↑ Glazebrook 1896, σελ. 30
  63. ↑ Warwick 2003, σελίδες 84–85
  64. ↑ Tolstoy 1982, σελ. 62
  65. ↑ Harman 1998, σελ. 3
  66. ↑ Tolstoy 1982, σελ. 61
  67. ↑ 67,0 67,1 Mahon 2003, σελίδες 47–48
  68. ↑ 68,0 68,1 Mahon 2003, σελ. 51
  69. ↑ 69,0 69,1 69,2 Tolstoy 1982, σελίδες 64–65.The full title of Maxwell's paper was Experiments on colour, as perceived by the eye, with remarks on colour-blindness.
  70. ↑ 70,0 70,1 Glazebrook 1896, σελίδες 43–46
  71. ↑ 71,0 71,1 Campbell 1882, σελ. 126
  72. ↑ 72,0 72,1 Mahon 2003, σελίδες 69–71
  73. ↑ 73,0 73,1 Harman 2004, σελ. 508
  74. ↑ Mahon 2003, σελ. 75
  75. ↑ 75,0 75,1 75,2 O'Connor, J. J.· Robertson, E. F. (Νοεμβρίου 1997). «James Clerk Maxwell». School of Mathematical and Computational Sciences University of St Andrews. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 28 Ιανουαρίου 2011. Ανακτήθηκε στις 25 Μαρτίου 2013. 
  76. ↑ James Clerk Maxwell and Katherine Mary Dewar marriage certificate, Family History Library film #280176, district 168/2 (Old Machar, Aberdeen), page 83, certificate #65.
  77. ↑ Maxwell 2001, σελ. 351
  78. ↑ Tolstoy 1982, σελίδες 88–91
  79. ↑ Glazebrook 1896, σελ. 54
  80. ↑ Tolstoy 1982, σελ. 98
  81. ↑ 81,0 81,1 Tolstoy 1982, σελ. 103
  82. ↑ Tolstoy 1982, σελίδες 100–1
  83. ↑ Mahon 2003, σελ. 109
  84. ↑ «The Cavendish Professorship of Physics». University of Cambridge, Department of Physics. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 3 Ιουλίου 2013. Ανακτήθηκε στις 27 Μαρτίου 2013. 
  85. ↑ Seitz, Frederick. «James Clerk Maxwell (1831–1879); Member APS 1875» (PDF). Φιλαδέλφεια: The American Philosophical Society. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 18 Οκτωβρίου 2011. Ανακτήθηκε στις 20 Μαΐου 2011. 
  86. ↑ «Rigid Body Sings». Haverford College. Ανακτήθηκε στις 26 Μαρτίου 2013. 
  87. ↑ «The Aberdeen university review». The Aberdeen University Review (The Aberdeen University Press) III. 1916. http://www.archive.org/stream/aberdeenuniversi03univuoft/aberdeenuniversi03univuoft_djvu.txt. 
  88. ↑ Jerrold, L. McNatt (3 Σεπτεμβρίου 2004). «James Clerk Maxwell's Refusal to Join the Victoria Institute» (PDF). American Scientific Affiliation. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 7 Ιουλίου 2012. Ανακτήθηκε στις 25 Μαρτίου 2013. 
  89. ↑ Marston, Philip L. (2007). «Maxwell and creation: Acceptance, criticism, and his anonymous publication». American Journal of Physics 75 (8): 731–740. doi:10.1119/1.2735631. Bibcode: 2007AmJPh..75..731M. 
  90. ↑ 90,0 90,1 Theerman, Paul (1986). «James Clerk Maxwell and religion». American Journal of Physics 54 (4): 312–317. 
  91. ↑ Hutchinson, Ian (18 Μαρτίου 2006) [1998]. «James Clerk Maxwell and the Christian Proposition». Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 31 Δεκεμβρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 26 Μαρτίου 2013. 
  92. ↑ Maxwell, James Clerk (1855). «On Faraday's Lines of Force». Transactions of the Cambridge Philosophical Society. blazelabs.com. Ανακτήθηκε στις 27 Μαρτίου 2013. 
  93. ↑ «1861: James Clerk Maxwell's greatest year». King's College London. 18 Απριλίου 2011. Ανακτήθηκε στις 28 Μαρτίου 2013. 
  94. ↑ Hunt, B. J. (1984). The Maxwellians (Ph.D.). The Johns Hopkins University. σελίδες 116–117. 
  95. ↑ Eyges 1972, σελ. section 11.6.
  96. ↑ Barrett & Grimes 1995, σελίδες 7–8
  97. ↑ Maxwell, James Clerk (1855). «Experiments on Colour, as Perceived by the Eye, with Remarks on Colour-Blindness». Transactions of the Royal Society of Edinburgh 21 (2): 275–298. 
  98. ↑ «MAXWELL, J. CLERK. «ON THE THEORY OF THREE PRIMARY COLOURS»». George Eastman House. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 23 Αυγούστου 2011. Ανακτήθηκε στις 28 Μαρτίου 2013. 
  99. ↑ ««THE THEORY OF THE PRIMARY COLOURS». THE BRITISH JOURNAL OF PHOTOGRAPHY, AUGUST 9, 1861». George Eastman House. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 12 Ιουνίου 2013. Ανακτήθηκε στις 28 Μαρτίου 2013. 
  100. ↑ Evans, R. (November 1961). «Maxwell's Color Photography». Scientific American 205: 117–128. https://archive.org/details/sim_scientific-american_1961-11_205_5/page/117. 
  101. ↑ Maxwell, James Clerk (1868). «On Governors». Proceedings of the Royal Society of London 16: 270–283. doi:10.1098/rspl.1867.0055. 
  102. ↑ «James Maxwell». Famous People. Ανακτήθηκε στις 28 Μαρτίου 2013. 
  103. ↑ «James Clerk Maxwell (1831-1879), physicist whose work is the foundation of electrical engineering». Scottish Engineering Hall of Fame. Ανακτήθηκε στις 27 Μαρτίου 2013. 

Βιβλιογραφία

Επεξεργασία

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Επεξεργασία
Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/w/index.php?title=Τζέιμς_Κλερκ_Μάξγουελ&oldid=10815301"