ماکسول

معادلات ماکسول

زندگینامه ماکسول

جیمز کلرک ماکسول یکی از تاثیر گذار ترین دانشمندان قرن نوزدهم بود.

کار نظری او در مورد الکترومغناطیس و نور مسیر تازه ای را در فیزیک در اوایل قرن بیستم باز کرد. در واقع، به گفته آلبرت اینشتین، "یک دوره علمی به پایان رسید و دوره دیگری با جیمز کلرک ماکسول آغاز شد".

کودکی ماکسول

وقتی که ماکسول در ۱۳ ژوئن ۱۸۳۱ در ادینبورگ اسکاتلند متولد شد، نام "جیمز کلرک" را بر او گذاشتند و پسوند ماکسول زمانی به نام او اضافه شد که پدرش که تنها فرزند خانواده بود وارث تمامی اموال اجدادش شد. ماکسول ۸ ساله بود که مادرش بر اثر بیماری سرطان فوت کرد. ماکسول ابتدا در یک مدرسه معمولی مشغول تحصیل بود اما در سال ۱۸۴۱ در آکادمی ادینبورگ ثبت نام کرد. او اهداف بزرگی در سر داشت و در سن ۱۴ سالگی اولین مقاله اش منتشر شد. این مقاله درباره هندسه بود. مهارت ماکسول در این حوزه و دیگر حوزه های ریاضی او را در جهان متمایز نمود. ماکسول تا سال ۱۸۴۷ در دانشگاه ادینبورگ تحصیل کرد و دو مقاله دیگر خود را در حالی منتشر کرد که هنوز یک نوجوان بود.

جوانی ماکسول

ماکسول در سال ۱۸۵۰ به دانشگاه کمبریج منتقل شد، و در آنجا دانشجوی نمونه بود و جایزه های مختلفی از جمله جایزه اسمیت را کسب کرد. ماکسول در سال ۱۸۵۴  فارغ التحصیل شد و سهمیه کالج "ترینتی" را دریافت نمود. به عنوان یک محقق "ماکسول" شروع به تحقیق در مورد دو موضوعی کرد که برایش بسیار اهمیت داشت: رنگ و مغناطیس . این کار منجر به انتشار دو مقاله در سال ۱۸۵۵ شد، "آزمایش بر روی رنگ هایی که چشم می تواند تشخیص دهد و مشکل کور رنگی" و "فیزیک و مغناطیس". در همان سال، "ماکسول" به عنوان یک عضو از انجمن سلطنتی ادینبورگ و در سال بعد به عنوان استاد فلسفه طبیعی در کالج "ماریسچال" در دانشگاه "ابردین" حضور پیدا کرد. پدرش مدت کوتاهی قبل از انتصاب، فوت کرد و "ماکسول" تمامی املاک خانوادگی را به ارث برد. در سال ۱۸۵۸ او با "کاترین ماری دور" ازدواج کرد، آنها با یکدیگر به واسطه انجام یک همکاری در دانشگاه آشنا شدند.

تحقیقات علمی ماکسول

"ماکسول" در طول سال های حضورش در "ابردین" تحقیقاتی را در زمینه های مختلف انجام داد، اما به دلیل بررسی هایش درباره حلقه های زحل، برنده جایزه "آدامز" در سال ۱۸۵۷ شد. ماکسول دو سال را صرف انجام تحقیقات گرانبهایش کرد. در نهایت او با استفاده از استدلال صرفا ریاضی بیان نمود که حلقه ها اگر از یک جامد همگن تشکیل شده باشند نمی توانند پایدار باشند، این مسئله منجر به این نتیجه گیری شد که حلقه ها باید از تعداد نامعلومی ذرات غیر وابسته ساخته شده باشند. تئوری "ماکسول" در نهایت یک قرن بعد زمانی که سفینه های فضایی به زحل فرستاده شد، تایید گردید. این تحقیق منجر به تحقیقات عمومی در مورد گرما و جنبش گازها شده است. در سال ۱۸۵۹ "ماکسول" یک توضیح آماری از توزیع سرعت را در میان مولکول هایی که حاوی یک گاز بود، ارائه داد که در نهایت به عنوان قانون "توزیع ماکسول – بولتزمن" گسترش یافت.

"ماکسول" در سال ۱۸۶۰ عنوان "پروفسور" را در کالج "کینگ" دریافت نمود. پنج سالی که او با این موسسه همکاری می کرد، از نظر علمی پر بارترین سال ها بود. در این زمان، او مطالعات قبلی خود را در زمینه رنگ ها و عکاسی ادامه داد. ماکسول اولین عکس رنگی جهان را در سال ۱۸۶۱ تولید کرد. برای انجام این کار، یک فرایند سه رنگه ایجاد کرد که در آن از همان موضوع توسط فیلترهای رنگ قرمز، آبی و سبز عکس گرفته شد و سه تصویر در آخر با هم ترکیب شدند. همچنین در سال هایی که در کالج "کینگ" حضور داشت کار خود را در رابطه با گازها ادامه داد و رساله مهم خود با عنوان "پویایی و جنبش گازها" را در سال ۱۸۶۷ ارائه نمود و پیشرفت های پیشگامانه ای در زمینه الکترومغناطیس به وجود آورد.

نظریه الکترومغناطیس ماکسول

نظریه الکترومغناطیسی او توانست تغییری اساسی در علم فیزیک به وجود آورد. برای رسیدن به این نظریه، "ماکسول" عقاید دانشمندان گذشته از جمله مایکل فارادی ویلیام تامسون، لرد کلوین، کارل فریدریش گاوس و دیگران را با دقت تمام مطالعه نمود و بررسی های بسیاری را انجام داد. "ماکسول" پس از تلاش فراوان برای ترجمه یافته های آزمایشی فارادی به زبان ریاضیات، به مجموعه ای از معادلات رسید که روابط میدان های الکتریکی و میدان مغناطیسی را توصیف می کند. براساس این معادلات که امروزه به "معادلات ماکسول" معروف است، می توان پیش بینی کرد که امواج نوسان های میدان الکتریکی و مغناطیسی در فضا با چه سرعت خاصی حرکت می کنند، محاسبه آن تقریبا برابر با سرعت نور است. پس از آن، "ماکسول" این تئوری را بیان نمود که نور تنها یکی از انواع مختلفی از تابش الکترومغناطیسی است. معادلات ماکسول در سال ۱۸۶۴ در مقاله ای تحت عنوان "نظریه دینامیکی میدان الکترومغناطیسی" ارائه شد اما رساله او که درباره برق و مغناطیس است و در سال ۱۸۷۳ منتشر شده، معروف تر می باشد و ارجاعات بیشتری به آن داده می شود.

با توجه به نظریه "ماکسول" امواج الکترومغناطیسی باید بتوانند در آزمایشگاه تولید و مطالعه شوند. در واقع، هر دو اشعه مادون قرمز و اشعه ماوراء بنفش، که فقط در خارج از طیف الکترومغناطیسی قابل مشاهده هستند، قبلا کشف شده و مورد بررسی قرار گرفته اند.

با این حال، "ویلیام هاینریش هرتز" در سال ۱۸۸۷ امواج رادیویی را کشف کرد که تابش الکترومغناطیسی است و حتی در خارج از طیف نیز قابل مشاهده است. علاوه بر این کشف، نظریه "ماکسول" تا حد زیادی بر دنیای فیزیک تاثیر گذاشت و به ویژه به نظریه نسبیت آلبرت انیشتین و نظریه کوانتم پلانک کمک کرد.

"ماکسول" در سال ۱۸۶۵ از کالج "کینگ" و به خانه ای که توسط پدرش به او رسیده بود در اسکاتلند نقل مکان کرد. با این حال او در محافل علمی لندن فعالانه حضور داشت. او هر چند سال یک بار به انگلستان باز می گشت و در آزمون های ریاضی دانشگاه کمبریج شرکت می کرد. علاوه بر این، "ماکسول" کار علمی خود را در خانه ادامه داد و بسیاری از آثارش در مورد گازها، توپولوژی و نظریه گرما در این زمان تکمیل کرد. او در سال ۱۸۷۱ با دانشگاه کمبریج همکاری بسیار نزدیکی داشت. از جمله مسئولیت های او در جایگاه جدید، نظارت بر آزمایشگاه "کاوندیش" و ویرایش مقاله های پژوهشی هنری "کاوندیش" بود. "ماکسول" در سال ۱۸۷۹ در آزمایشگاه کاوندیش مشغول به کار شد، این دقیقا زمانی بود که او دچار سرطان شکم شده بود. او در ۵ نوامبر همان سال جان خود را از دست داد و در اسکاتلند به خاک سپرده شد.

 

تحقیق و ترجمه توسط سایت پیام آوران دانش دنیای روز ؛ ارائه فیلم های آموزشی، تدریس خصوصی و کلاس آنلاین

10 / 10
از 1 کاربر
ارسال نظر
عنوان نظر :*
نام شما :*
ایمیل :*
*