Biyografi Hypatia Arşivi

James Clerk Maxwell kimdi?

James Clerk Maxwell kimdi?

James Clerk Maxwell kimdi?

Herkes Albert Einstein’ın hayranıdır ve bunun iyi bir nedeni vardır: En az dört yeni fizik alanı icat etti, kendi hayal gücünün dokusundan yepyeni bir kütleçekim teorisi ördü ve bize zamanın ve uzayın gerçek doğasını öğretti. Peki Einstein kimin hayranıydı?

James Clerk Maxwell

O arabanızdaki radyonun arkasındaki gerekli güçleri, buzdolabınızdaki mıknatısları ve pilin şarjını açıklamakla sorumlu bilim insanı.

James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell’in 1875 civarında yaptığı bir portresi.

Öncelikle

Çoğu insan, 19. yüzyıl İskoç bilim insanı ve bilgesi Maxwell’e aşina değildir. Yine de belki de neslinin en büyük bilim insanıydı ve fizikte kimsenin beklemediği bir şekilde devrim yaptı. Aslında, Maxwell’in meslektaşlarının onun ne kadar harika ve haklı olduğunu anlamaları yıllar aldı.

O zamanlar, bilimsel ilginin en büyük odaklarından biri, elektrik ve manyetizmanın tuhaf ve şaşırtıcı özellikleriydi. Bu iki güç insanlık tarafından binlerce yıldır biliniyor olsa da, bilim insanları bu güçleri ne kadar çok araştırırsa, o kadar tuhaf görünüyorlardı.

Eski insanlar, elektrikli yılan balıkları gibi belirli hayvanların, onlara dokunduğunuzda sizi şok edebileceğini ve kehribar gibi belirli maddelerin, onları ovduğunuzda çekebileceğini, yıldırımın yangın çıkarabileceğini biliyorlardı. Metal parçalarını çekebilecek, mıknatıs taşı adı verilen, görünüşte sihirli kayalar bulmuşlardı. Ve nasıl çalıştığını anlamasalar da pusulanın kullanımında ustalaşmışlardı.

Maxwell devreye girdiğinde, bu kuvvetlerin tuhaflığı üzerine çok çeşitli deneyler genişledi. Benjamin Franklin gibi bilim insanları, yıldırımdan gelen elektriğin depolanabileceğini keşfetmişti. Luigi Galvani, canlı organizmaların elektrikle uyarılmasının onların hareket etmesine neden olduğunu buldu.

Bu arada, Fransız bilim insanları, bir telden aşağı doğru hareket eden elektriğin başka bir teli çekebileceğini – veya akışın yönüne bağlı olarak itebileceğini – ve elektrikli kürelerin, ayrılmalarının karesiyle orantılı bir kuvvetle çekebileceğini veya itebileceğini keşfettiler.

En şaşırtıcı şekilde, elektrik ve manyetizma arasında garip bir bağlantı varmış gibi görünüyordu. Elektrikli teller pusulanın hareketini saptırabilir. Bir telde elektrik akışını başlatmak, teller bağlı olmasa bile diğerindeki elektrik akışını teşvik edebilir. Etrafta bir mıknatıs sallamak elektrik üretebilir.

Bütün bunlar kesinlikle büyüleyiciydi, ama kimsenin neler olduğu hakkında hiçbir fikri yoktu.

Ve Maxwell zamanı

Sonra Maxwell geldi. Tüm bu elektrik ve manyetizma karmaşasını başka bir problem üzerinde çalışırken duymuştu: renkli görme nasıl çalışır? (Gerçekten de renkli fotoğrafı o icat etti.)

Sadece birkaç yıl içinde Maxwell, elektrik ve manyetizma ile ilgili tüm deneyleri açıklamak için gereken fizik ve matematiği tasarladı.

Bunu yapmak için, geleceğin bilim insanı gibi düşünmesi gerekiyordu.

Günümüzde modern fizik, tüm uzayı ve zamanı kapsayan ve diğer nesnelere nasıl hareket edeceklerini söyleyen bir varlık olan alan kavramına dayanmaktadır. Maxwell böyle bir alanı tasavvur eden ilk kişi olmasa da, onu işe koyan ve onu uygun bir matematiksel numaradan gerçek bir fiziksel varlığa dönüştüren ilk kişiydi.

Örneğin, Maxwell elektrik ve manyetizma güçlerinin elektrik ve manyetik alanlar tarafından taşınmasını ve iletilmesini öngördü. Maxwell, bir elektrik yükünün onu çevreleyen bir elektrik alanı üreteceğini söyledi. Diğer yükler bu alanı hissedebilir ve alanın gücüne ve yönüne bağlı olarak, orijinal yükün gücüne nasıl tepki vereceğini bilirdi.

Aynı şey manyetik alan için de geçerliydi ve Maxwell bunu bir adım daha ileri götürdü. Elektrik ve manyetik alanların aynı madalyonun iki yüzü olduğunu fark etti: Elektrik ve manyetizma iki ayrı, farklı kuvvet değil, sadece aynı, birleşik elektromanyetik kuvvetin iki ifadesiydi. Manyetizma hakkında düşünmeden elektriği düşünemezsiniz ve bunun tersi de geçerlidir.

Işık olsun

Maxwell’in içgörüleri, birkaç yıl sonra, bugün bilim insanlarına ve mühendislere hala öğretilen dört elektromanyetizma denklemine indirgenen birbirine bağlı 20 denklem şeklini aldı. Devrimi, Isaac Newton’un, Dünya’nın yerçekimi ile göklerin yerçekiminin tek bir yasa altında birleştirildiği ilk fizik birleşmesini izledi ve Maxwell’in denklemleri, fizikte ikinci büyük birleşme olarak bilinir hale geldi.

Maxwell’in kavrayışı çok büyüktü – kim tahmin edebilirdi ki elektrik ve manyetizma sadece ilişkili değil, aynı şeydi? Modern fizik, geniş doğal fenomen alanlarını tanımlamak için tek bir birleştirici ilkeler bulmakla ilgilidir ve Maxwell, birleşme ilişkisini bir sonraki seviyeye taşıdı.

Ama Maxwell orada durmadı. Değişen elektrik alanlarının manyetik alanları indükleyebileceğini ve bunun tersini de fark etti. Bu yüzden, böyle bir düzeneğin kendi kendini güçlendirip güçlendiremeyeceğini merak etmeye başladı. Burada değişen bir elektrik alanı değişen bir manyetik alan yaratacak ve bu da daha sonra değişen bir elektrik alanı oluşturabilecek ve bu böyle devam edecek.

Maxwell bunun bir dalga, yani bir elektromanyetizma dalgası olacağını fark etti. Elektrik ve manyetizma kuvvetlerini kullanarak bu elektromanyetik dalgaların hızını hesaplamaya koyuldu ve ortaya ışık hızı çıktı. Yani; 1865’te James Clerk Maxwell Elektromanyetizma Teorisi’nde ışığın elektromanyetik bir dalga olduğunu ve bu nedenle “c” hızında hareket ettiğini ileri sürmüştür.

Maxwell, alan kavramını elektrik ve manyetizma analizine dahil ederek, kızılötesinden radyo dalgalarına ve gökkuşağının renklerine kadar tüm biçimleriyle ışığın gerçekten elektromanyetik radyasyon dalgaları olduğunu keşfetti.

Maxwell tek bir denklem seti kullanarak, parlak bir sezgi, içgörü ve dehasıyla fiziğin üç büyük alanını birleştirdi: elektrik, manyetizma ve optik. Einstein’ın ona hayran olmasına şaşmamalı.

Kaynak ve İleri Okuma: