JAMES CLERK MAXWELL: BIOGRAFIA I WKŁAD W NAUKĘ - SŁOWNICTWO KULTUROWE - 2025

James Clerk Maxwell (1831 - 1879) był naukowcem pochodzenia szkockiego, który specjalizował się w dziedzinie fizyki matematycznej i którego wkład zaznaczył się przed i po historii tej nauki.

Uważany za jednego z najważniejszych naukowców w historii, został uznany zwłaszcza za sformułowanie teorii promieniowania elektromagnetycznego. Jego idea położyła podwaliny, na których zbudowano znane dziś radio.

Niezidentyfikowany fotograf. Smithsonian Institution ze Stanów Zjednoczonych, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Ponadto fizyk ten opracował także teorie na temat przyczyny stabilności pierścieni Saturna, jednej z planet Układu Słonecznego; Pracował nad kinetyką gazów i wiadomo, że był pierwszą osobą, która wydrukowała kolorowe zdjęcie.

Odkrycia Clerk Maxwell pomogły położyć podwaliny pod współczesną fizykę. Wielu znawców tej dziedziny uważa go za najbardziej wpływowego XIX-wiecznego naukowca w dziedzinie fizyki XX wieku.

Uważa się, że jego wkład w dziedzinie nauki ma taką samą wagę jak wkład Izaaka Newtona i Alberta Einsteina.

Biografia

Wczesne lata

James Clerk Maxwell urodził się 13 czerwca 1831 roku w Edynburgu w Szkocji w rodzinie z klasy średniej. Był jedynym dzieckiem pary, która wyszła za mąż późno; jego matka miała go w wieku 40 lat.

Jego ojciec, John Clerk Maxwell z Middlebie, wybitny prawnik, odziedziczył nazwisko po ważnej wówczas rodzinie. Nazwisko Jamesa było synonimem szkockich wyższych sfer. Frances Cay to imię jego matki, kobiety należącej do rodziny o wysokiej pozycji w ówczesnym społeczeństwie.

Wkrótce po narodzinach urzędnika rodzina przeniosła się do wiejskiego domu zwanego Glenlair House, który znajdował się w Middlebie Village and Parish.

Pierwsze studia

Kiedy Maxwell miał około ośmiu lat, w 1839 roku, jego matka zmarła na raka brzucha. Po wydarzeniu Clerk zaczął otrzymywać zajęcia od korepetytora, który stwierdził, że młody człowiek ma problemy z nauką ze względu na ilość czasu, jaką zajęło mu zapamiętanie informacji.

Jednak Clerk Maxwell wykazywał wielką ciekawość w młodym wieku i niezwykłą zdolność uczenia się nowych pomysłów. Wkrótce po tym, jak zaczął chodzić na prywatne lekcje, ciotka wysłała go do szkoły w Akademii Edynburskiej w 1841 roku, gdzie zaprzyjaźnił się z ludźmi, którzy ukształtowali jego przyszłość.

Mimo niezwykłej ciekawości uczenia się, program nauczania, który otrzymał w szkole, nie interesował go. Z tego powodu zaczął skłaniać się ku nauce do tego stopnia, że ​​swój pierwszy artykuł dotyczący tej dziedziny opublikował mając zaledwie 14 lat.

W eseju Clerk Maxwell opisał serię owalnych krzywych, które można odwzorować za pomocą szpilek i nitek przez analogię, za pomocą elipsy. Jego zainteresowanie geometrią i modelami mechanicznymi trwało przez całe jego życie jako student i pomagało mu w nauce.

Wyższa edukacja

W wieku 16 lat James Clerk Maxwell rozpoczął studia na Uniwersytecie w Edynburgu, jednym z najważniejszych w Szkocji. W okresie swego pobytu w tej placówce opublikował dwa artykuły naukowe własnego autorstwa.

Ponadto fizyk poświęcił kilka godzin nauki oprócz tych, które otrzymał na uniwersytecie. Przyjechał eksperymentować z improwizacją urządzeń chemicznych, elektrycznych i magnetycznych w domu, w którym mieszkał.

Część z tych praktyk pomogła mu w odkryciu fotoelastyczności (środka określającego rozkład naprężeń w strukturach fizycznych).

W 1850 roku, kiedy fizyk miał około 19 lat, wstąpił na Uniwersytet Cambridge i zaczęto doceniać jego zdolności intelektualne. Na uczelni w Cambridge był profesorem matematyki Williama Hopkinsa, który uważał Maxwella za jednego ze swoich najważniejszych uczniów.

Cztery lata po rozpoczęciu studiów na tej uczelni w 1854 roku otrzymał Nagrodę Kowalską. Ta prestiżowa nagroda została mu przyznana za napisanie eseju o oryginalnych badaniach naukowych.

Ponadto został wybrany na stypendium, które odrzucił, aby wrócić do Szkocji, aby opiekować się ojcem, który znajdował się w niepewnej sytuacji zdrowotnej.

Strata osobista i małżeństwo

W 1856 r. Został mianowany profesorem filozofii przyrody w Marischal College, ale jego ojciec zmarł przed powołaniem, co oznaczało znaczną stratę dla fizyka z powodu silnych więzi łączących go z ojcem.

Naukowiec był około 15 lat młodszy od pozostałych profesorów, którzy wykładali w Colegio Marischal; nie stanowiło to jednak dla niego przeszkody w silnym zaangażowaniu się w zajmowane stanowisko. Chętnie opracowywał nowe programy studiów i planował konferencje ze studentami.

Dwa lata później, w 1858 roku, poślubił Katherine Mary Dewar, córkę dyrektora Marischal College. Nigdy nie mieli razem dzieci. Wiele lat później został profesorem filozofii przyrody w King's College w Londynie w Anglii.

Postępy w dziedzinie zawodowej

Kolejne pięć lat było najbardziej pozytywnym okresem w jego karierze dzięki osiągnięciom naukowym. W tym czasie opublikował dwa artykuły poruszające temat pola elektromagnetycznego i przeprowadził demonstrację fotografii kolorowej.

Ponadto prowadził również prace teoretyczne i eksperymentalne nad lepkością gazów. Znaczenie, jakie uzyskał w dziedzinie naukowej, uczyniło go godnym członka Królewskiego Towarzystwa Naukowego w 1861 roku.

Z drugiej strony był odpowiedzialny za nadzór nad eksperymentalnym wyznaczaniem jednostek elektrycznych dla British Association. Jego wkład w dziedzinie nauki doprowadził do powstania Narodowego Laboratorium Fizyki.

Wniósł również istotny wkład do teorii prędkości światła, dzięki pomiarowi udziału elektromagnetycznych i elektrostatycznych jednostek energii elektrycznej.

Wkład w naukę

W 1865 roku fizyk zrezygnował z pracy w King's College i przeniósł się na emeryturę do swojej posiadłości w Glenlair. Wielokrotnie podróżował do Londynu i Włoch, a kilka lat później zaczął pisać traktat o elektryczności i magnetyzmie.

Badania

Badania Maxwella nad elektromagnetyzmem miały tak duże znaczenie, że naukowiec zaczął być uważany za jeden z najważniejszych w historii.

W Traktacie o elektryczności i magnetyzmie, opublikowanym w 1873 r., Jego głównym celem było przekształcenie fizycznych idei Michaela Faradaya w formułę matematyczną. Starał się w zrozumiały sposób zilustrować idee Faradaya.

Badania, które prowadził w odniesieniu do tego prawa, pozwoliły naukowcowi dokonać ważnych odkryć z zakresu fizyki, jeśli chodzi o odpowiednie informacje o prędkości światła.

Naukowiec został wybrany w 1871 roku na stanowisko profesora w nowej katedrze otwartej w Cambridge. Idąc za tą propozycją, zaczął projektować Laboratorium Cavendisha i nadzorował jego budowę. Mimo że pod jego opieką było niewielu studentów, miał grupę wybitnych ówczesnych naukowców.

Śmierć

Osiem lat później, w 1879 roku, Maxwell zaczął kilkakrotnie chorować. Wkrótce potem wrócił do Glenlair; jednak jego stan zdrowia się nie poprawił.

Naukowiec zmarł 5 listopada 1879 roku po krótkiej chorobie. Jego pogrzeb nie miał publicznych zaszczytów; Został pochowany na małym cmentarzu w Szkocji.

Wkład w naukę

Elektromagnetyzm

Badania, które Maxwell przeprowadził nad prawem indukcji Faradaya, zgodnie z którym pole magnetyczne może zmienić się w elektromagnetyczne, umożliwiły mu dokonanie ważnych odkryć w tej dziedzinie naukowej.

Próbując zilustrować to prawo, naukowcowi udało się skonstruować model mechaniczny, którego wynikiem był „prąd przemieszczenia”, który może być podstawą dla fal poprzecznych.

Fizyk obliczył prędkość tych fal i odkrył, że są one bardzo zbliżone do prędkości światła. Doprowadziło to do teorii sugerującej, że fale elektromagnetyczne mogą być generowane w laboratorium, co po latach zademonstrował naukowiec Heinrich Hertz.

Badanie przeprowadzone przez Maxwella pozwoliło na stworzenie przez lata radia, które znamy dzisiaj.

Fakty o pierścieniach Saturna

W młodości naukowca priorytetem było wyjaśnienie, dlaczego pierścienie Saturna stale obracają się wokół planety.

Badania Maxwella doprowadziły do ​​eseju O stabilności ruchu pierścieni Saturna. Opracowanie tego eseju przyniosło Maxwellowi nagrodę naukową.

W pracy stwierdzono, że pierścienie Saturna muszą składać się z mas materii, które nie są ze sobą powiązane. Badanie zostało nagrodzone za ważny wkład w rozwój nauki.

Wnioski Maxwella na ten temat zostały zweryfikowane ponad 100 lat później, w 1980 r., Przez sondę kosmiczną wysłaną w kierunku planety. Sonda to znany Voyager wysłany przez NASA.

Badanie kinetycznej teorii gazów

Maxwell był pierwszym naukowcem, który zastosował metody prawdopodobieństwa i statystyki do opisu właściwości zbioru cząsteczek, dzięki czemu był w stanie wykazać, że prędkości cząsteczek gazu muszą mieć rozkład statystyczny.

Jego dystrybucja wkrótce potem stała się znana jako prawo dystrybucji Maxwella-Boltzmanna. Ponadto fizyk zbadał właściwości umożliwiające transport gazu w zależności od zmian temperatury i ciśnienia na jego lepkość, przewodność cieplną i dyfuzję.

Widzenie kolorów

Podobnie jak inni naukowcy tamtych czasów, Maxwell interesował się psychologią, zwłaszcza widzeniem kolorów.

Przez około 17 lat, między 1855 a 1872, publikował serię badań dotyczących percepcji koloru, niemożności dostrzeżenia kolorów i teorii dotyczących tego obszaru. Dzięki nim otrzymał medal za jeden ze swoich esejów pt. O teorii widzenia barw.

Badania niektórych znaczących naukowców, takich jak Isaac Newton i Thomas Young, posłużyły za podstawę do przeprowadzenia badań związanych z tematem. Jednak fizyk był szczególnie zainteresowany postrzeganiem koloru w fotografii.

Po przeprowadzeniu psychologicznych prac nad percepcją kolorów ustalił, że jeśli suma trzech świateł mogłaby odtworzyć dowolny kolor dostrzegalny przez ludzi, można by w tym celu wykonać kolorowe zdjęcia przy użyciu specjalnych filtrów.

Maxwell zaproponował, że gdyby zdjęcie zostało zrobione w czerni i bieli przy użyciu filtrów czerwonego, zielonego i niebieskiego, przezroczyste odciski obrazów można byłoby wyświetlać na ekranie przy użyciu trzech ochraniaczy wyposażonych w podobne filtry.

Wynik eksperymentu dotyczącego widzenia kolorów

W chwili, gdy Mawell nałożył obraz na ekran, zdał sobie sprawę, że ludzkie oko odbierze wynik jako pełną reprodukcję wszystkich kolorów obecnych na scenie.

Po latach, w 1861 roku, podczas konferencji w Royal Institution poświęconej teorii koloru, naukowiec zaprezentował pierwszą na świecie demonstrację dotyczącą zastosowania koloru w fotografii. Wykorzystał wyniki swojej analizy, aby uzasadnić swoje pomysły.

Jednak wyniki eksperymentu nie były zgodne z oczekiwaniami, ze względu na różnicę w pigmentacji między filtrami użytymi do dodania koloru.

Mimo że nie osiągnął zamierzonych rezultatów, jego badania nad wykorzystaniem koloru w fotografii posłużyły za podstawę do narodzin fotografii kolorowej kilka lat później.

Bibliografia

1. James Clerk Maxwell, Encyclopedia Britannica Editors, (2018). Zaczerpnięte z britannica.com
2. James Clerk Maxwell, Portal słynnych naukowców (nd). Zaczerpnięte z Famousscientists.org
3. James Clerk Maxwell, Undiscovered Scotland Portal (nd). Zaczerpnięte z undiscoveredscotland.co.uk
4. James Clerk Maxwell, angielski portal Wikipedii, (nd). Zaczerpnięte z en.wikipedia.org
5. Kim był James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell w Glenlair Trust (nd). Zaczerpnięte z org.uk