Leniwiec.edu.pl

1831-1879

     Wielki fizyk brytyjski James Clerk Maxwell Maxwell urodził się w 1831 r. w Edynburgu w Szkocji. Wybitne zdolności przejawiał już od dzieciństwa; mając zaledwie piętnaście lat przedstawił pracę naukową w Edinburgh Royal Society. Uczęszczał na uniwersytet w Edynburgu, stopień naukowy otrzymał na uniwersytecie w Cambridge. Był żonaty, ale nie miał dzieci. Maxwell uważany jest powszechnie za największego fizyka teoretyka w okresie pomiędzy Newtonem i Einsteinem. Maxwell zawdzięcza swą sławę przede wszystkim osiągnięciom w dziedzinie elektromagnetyzmu i optyki; znany jest przecie wszystkim jako autor czterech równań opisujących podstawowe prawa elektryczności i magnetyzmu.
     Ścisły związek elektryczności i magnetyzmu był znany i badany przez wielu poprzedników Maxwella. Mimo że znane były rozmaite prawa dotyczące dziedziny elektryczności i magnetyzmu i prawa te sprawdzały się w określonych sytuacjach, przed Maxwellem nic istniała jednak ogólna, jednolita teoria elektryczności i magnetyzmu. Za pomocą układu czterech krótkich, niezwykle przemyślnych równań Maxwell zdołał dokładnie opisać zachowanie oraz wzajemną zależność pola elektrycznego i magnetycznego i w ten sposób przekształcił zbiór nie uporządkowanych praw odpowiadających rozmaitym zjawiskom - w jedną spójną teorię.
     W minionym stuleciu równania Maxwella znalazły szerokie zastosowanie zarówno w teorii naukowej, jak i w jej praktycznym wykorzystaniu. Ogromną zaletą równań Maxwella jest ich ogólność; są one słuszne we wszystkich okolicznościach. Z równań Maxwella wyprowadzić można wszystkie poprzednio znane prawa dotyczące elektryczności i magnetyzmu oraz znaleźć wiele nie znanych wcześniej zależności.
     Najważniejsze z nich wyprowadził sam Maxwell. Na podstawie jego równań można wykazać, że możliwe są okresowe drgania pola elektromagnetycznego. Raz wzbudzone drgania, zwane falami elektromagnetycznymi, dalej rozchodzą się same w przestrzeni. Na podstawie swych równań Maxwell mógł obliczyć, że prędkość fal elektromagnetycznych powinna wynosić w przybliżeniu 300 000 kilometrów na sekundę. Maxwell zauważył, że prędkość fal jest taka sama jak prędkość światła i wyciągnął stąd słuszny wniosek, że światło jest falą elektromagnetyczną. Równania Maxwella nie tylko zatem należą do podstawowych praw w dziedzinie elektryczności i magnetyzmu, są one również podstawowymi prawami optyki!
W rzeczywistości, z równań Maxwella można wyprowadzić wszystkie wcześniej znane prawa optyki oraz przewidzieć wiele faktów i związków poprzednio nie znanych. Światło widzialne nie jest jedynym istniejącym rodzajem promieniowania elektromagnetycznego. Z równań Maxwella wynika, że mogą istnieć jeszcze inne fale elektromagnetyczne, różniące się od światła widzialnego długością i częstością fali. Wnioski wyprowadzone na gruncie teorii potwierdził w efektowny sposób Heinrich Hertz, który zdołał wytworzyć i wykryć niewidzialne fale przewidziane przez Maxwella. Parę lat później Guglielmo Marconi zademonstrował, że owe niewidzialne fale można wykorzystać w łączności bezprzewodowej, i w ten sposób radio stało się rzeczywistością.
     Obecnie fale te wykorzystujemy również w telewizji. Promieniowanie rentgenowskie, podczerwone i ultrafioletowe to również przykłady promieniowania elekromagnetycznego. Wszystkie te rodzaje promieniowania można badać za pomocą równań Maxwella.
Położył on jednak również duże zasługi w innych dziedzinach wiedzy, takich jak astronomia i termodynamika (badania w dziedzinie ciepła). Szczególnie interesował się kinetyczną teorią gazów. Maxwell zdawał sobie sprawę, że nie wszystkie cząsteczki gazu poruszają się z tą samą prędkością. Niektóre cząsteczki poruszają się powoli, niektóre szybko, niektóre z ogromną prędkością. Maxwell wyprowadził wzór określający (dla dowolnej temperatury), jaka część cząsteczek danego gazu porusza się z określoną prędkością. Wzór ten, zwany rozkładem Maxwella, jest jednym z najczęściej stosowanych w nauce wzorów i znajduje ważne zastosowanie w wielu gałęziach fizyki.
     Jego wspaniała kariera zakończyła się przedwcześnie, zmarł na raka w 1879 r. mając czterdzieści siedem lat.