Kimdir : Fizikçi ve Matematikçi
Doğum : 13 Haziran 1831
Ölüm : 5 Kasım 1879
Maxwell
Michael Faraday’ın elektromanyetik indüklemeyi keşfinden kısa bir süre önce İskoçya’da doğdu. 19 yaşında fizik ve matematik öğrenmek üzere Cambridge Üniversitesi’ne girdi. Öğrenciliği sırasında renkli görmenin fiziğini araştırdı ve daha sonra bu konudaki düşüncelerini ilk renkli fotoğrafı yapmakta kullandı.
Maxwell’in bilim dünyasında tanınması, 24 yaşındayken, Satürn’ün etrafındaki halkaların katı veya sıvı olamayacağını, ayrık, küçük cisimlerden olmaları gerektiğini gösterdiğinde gerçekleşti. Bu sıralarda Maxwell elektrik ve manyetizma ile ilgilenmeye başlayarak Faraday ve diğerlerinin keşfettiği çok sayıda olgunun tek tek olaylar olmayıp bunların arasında bir birlik olduğuna inandı. Maxwell bu birliği kurmaktaki ilk adımı, 1856′da, elektrik ve manyetik alanların matematiksel betimini geliştirdiği “Faraday’ın Kuvvet Çizgileri Üzerine” adlı makalesiyle attı.
Maxwell 1856′da Cambridge’den, önce İskoçya’da bir kolejde daha sonra Londra’daki King’s College’de öğretim yapmak üzere ayrıldı. Bu dönemde, elektrik ve manyetizma üzerindeki fikirlerini, tek ve kapsamlı bir elektromanyetizma kuramı yaratacak şekilde geliştirdi. Sonuçta bulduğu temel denklemler, bugün de konunun temelini oluşturmaktadır. Bu denklemlerden Maxwell, ışık hızıyla yayılan elektromanyetik dalgaların varlığını öngördü, dalgaların sahip olması gereken özellikler anlattı ve ışığın elektromanyetik dalgalardan oluştuğunu tahmin etti. Ne yazık ki çalışmalarının, Alman fizikçi Heinrich Hertz İn deneyleri ile doğrulancılığını görecek kadar yaşamadı.
Maxwell’in kinetik kuram ve istatistik mekaniğe katkıları, elektromanyetik kurama katkıları kadar önemlidir. Hesapları, bir gazın viskozitesinin basıncından bağımsız olması gerektiğini gösterdi. Bu şaşırtıcı sonucu Maxwell, karısının yardımıyla laboratuarda doğruladı. Aynı zamanda viskozitenin gazın mutlak sıcaklığı ile orantılı olduğunu da buldular. Maxwell’in bu orantıyı açıklaması, ona, o zamana kadar sadece tahmin edilebilen molekül büyüklük ve kütlelerini yaklaşık olarak öngörmek için bir yol sağladı. Maxwell, bir gazdaki molekül enerjilerinin dağılımını veren bağıntıyı bulmanın şerefini Boltzmann ile paylaştı.
1865′te Maxwell, İskoçya’daki aile evine döndü. Burada araştırmalarına devam etti ve elektromanyetizma üzerine, daha sonra uzun yıllar boyunca konunun standart kitabı olacak bir eser yazdı. Bir yüzyıl sonra bu kitap hâlâ basılıyordu. 1871′de Maxwell, öncü fizikçi Henry Cavendish’in adı verilen Cavendish Laboratuarını kurmak ve yönetmek üzere Cambridge’e geri gitti. Maxwell, Albert Einstein’ın doğduğu yıl olan 1879′da, 48 yaşında, kanserden öldü. Maxwell ondokuzuncu yüzyılın en büyük kuramsal fizikçisi idi; Einstein, yirminci yüzyılın en büyük kuramsal fizikçisi olacaktı. (Benzer bir rastlantıyla Newton Galileo’nun öldüğü yıl doğmuştu.)
James Clerk Maxwell Kimdir?
Maxwell için 19. yüzyılın en büyük fizikçisi denmektedir. Aslında onu tüm çağların sayılı bilim adamlarından biri saymak daha yerinde olur. Maxwell kısa süren yaşamında her biri onu unutulmaz yapan önemli buluşlar ortaya koydu. Radyo, radar, televizyon vb. icatlara yol açan elektromanyetik ve ışık alanlarındaki devrimsel atılımlarının yanı sıra, renk bileşimleri ile Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki açıklamaları, gazların kinetik teorisi ile enerji korunum ilişkisi konularındaki katkıları… çalışmaları arasında başlıcalarıdır.
Daha ondört yaşında iken, yetkin elips çizme yöntemine ilişkin matematiksel buluşu Edinburgh Kraliyet Akademisinde görüşülerek ödüllendirilmiştir.
Maxwell, Faraday’ın “elektromanyetik indüksiyonu” diye bilinen buluşunu ortaya koyduğu yıl dünyaya gelir. Bu ilginç rastlantının sonraki gelişmelerle nasıl bir anlam kazandığını göreceğiz. Seçkin bir ailenin olanakları içinde büyüyen çocuk, yaşamının ilk yıllarında bile kendine özgü ilgileri ve bağımsız düşünebilme yeteneği ile dikkat çekmekteydi.
Annesi kız kardeşine yazdığı bir mektupta iki yaşındaki oğlundan övgüyle söz eder: “Çok canlı, mutlu bir çocuk. …En çok kapı, kilit, anahtar, zil gibi şeyler merakını çekmekte. Ağzından hiç eksik olmayan sorusu, ‘Anne, nasıl bir şeydir bu, göster bana.’ Bir başka merakı da, kırlarda dolaştığımızda suların akışını, derelerin çizdiği yolları izlemek!”
“Mutlu çocuk” yedi yaşında iken annesini yitirmenin mutsuzluğunu yaşar; ama öğrenme, araştırma tutkusuyla yeni ufuklara açılmaktan hiç bir zaman geri kalmaz. Son derece duyarlı ve aydın bir kişiliği olan babası, giydiği elbiseden oturduğu evine dek kullandığı hemen her şeyi kendi elleriyle yapan “garip” bir insandı. Öyle ki, oğlu sekiz yaşında okula başladığında, babasının özenle hazırladığı gösterişli giysi içinde bir süre okul arkadaşlarının alay konusu olmuştu. Maxwell’in yaşam boyu süren çekingenlik ve dil tutukluğunda, belki de küçük yaşında başından geçen bu olayın etkisi olmuştur.
Maxwell’in başarısını üstün yetenek ve sezgi gücüne borçlu olduğu yadsınamaz; ama, bilimsel ilgilerinin gelişmesinde babasının payı büyüktür. Baba üyesi olduğu Edinburgh Kraliyet Akademisinin toplantılarına oğluyla birlikte katılıyordu. Bu arada çocuk gene babasının sağladığı olanakla her fırsatta Edinburgh Gözlemevi Ne uğrayarak gezegen ve yıldızların devinimlerini izlemektedir. Bu gözlemlerin ilerde Satürn gezegeninin halkaları üzerindeki ödüllendirilen matematiksel çalışmasına zemin hazırladığı söylenebilir.
Bilim tarihinde 19. yüzyılın ilk yarısı özellikle elektrik, manyetizma ve ışık konularındaki çalışmaların ön plana çıktığı bir dönemdir. Işığın dalgalar biçiminde ilerlediği görüşü yaygınlık kazanmış; ayrıca, kristal aracılığıyla istenen yönde kutuplaştırabileceği deneysel olarak gösterilmişti. Ne var ki, elektrik, manyetizma ve ışık arasındaki bağıntı henüz yeterince bilinmediğinden bu olaylar bağımsız araştırma konuları olarak ele alınmaktadır. Maxwell’in 1850′de bu olayların ilişkilerini belirlemesiyle fizikte bir bakıma Newton’un çapında yeni bir devrimin temeli atılmış oldu.
Newton’un gravitasyon kuramı, evreni mekanik bir modele indirgeyerek açıklıyordu. Bu modelde, değişik büyüklükteki kütlesel nesnelerin, elektrik yükleri gibi, biribirini etkilediği temel varsayımdı. Faraday bir adım ileri giderek elektrik yüklerinin yalnız biribirini değil çevrelerini de etkilediği görüşüne ulaşır, “elektromanyetik güç alanı” dediği yeni bir kavram oluşturur. Ona göre bu alan uzayda diğer fiziksel nesnelerden bağımsız, kendine özgü bir gerçekliktir.
Değişen manyetik alanın bir iletkende elektrik ürettiğini saptayan Faraday, bu olayı “elektromanyetik indüksiyon” diye nitelemiştir. Faraday’ın deneysel buluşlarıyla bir tür büyülenmiş olan Maxwell, daha ileri giderek, söz konusu etkinin yalnız iletkende değil, uzayda da oluştuğunu; üstelik, değişen elektrik alanın da manyetizma ürettiğini gösterir. 1873′de yayımlanan Elektrik ve Manyetizma Üzerine inceleme adlı kitabında ortaya koyduğu denklemlerden, elektrik ve manyetik etkilerin uzayda ışık hızıyla yol aldığı sonucu da çıkmaktaydı.
Işığın yapı ve niteliği bilim adamları için sürgit bir “bilmece” konusu olmuştu. Işık kimine göre dalgasal nitelikteydi, kimine göre parçacıklardan oluşmuştur. Maxwell ise ışığı uzayda dalgasal ilerleyen hızlı titreşimli bir elektro-manyetik alan diye niteliyordu. Her biri değişik titreşim frekansıyla ilerleyen değişik renklerin oluşturduğu ışık, ona göre, elektromanyetik titreşimler skalasında yer alan olaylardan yalnızca biri olmalıydı. Işığın yanı sıra başka elektromanyetik radyasyon formlarının varlığı da araştırılmalıdır.
Maxwell’in kuramsal olarak varsaydığı olaylar ölümünden az sonra deneysel olarak belirlenir. Hertz’in düşük frekanslı radyo dalgaları ile Röntgen’in yüksek frekanslı X-ışınları Maxwell’in özdeyişini doğrulayan bulgulardır. Şimdi bildiğimiz gibi, radyasyon spektrumundaki dalga sıralaması, bir uçta, radyo dalgalarından; öbür uçta, gama ışınlarına uzanan mikrodalga, kızıl-altı, ışık, ultraviolet, X-ışınları gibi titreşim frekansı giderek yükselen formları içermektedir.
Maxwell de Faraday gibi evreni dolduran son derece ince ve esnek bir ortamı var sayıyordu. Daha sonra vazgeçilen yerleşik görüşe göre elektromanyetik etkilerin dalgasal yayılması ancak “esir” denen öyle bir ortamla olasıydı. Elektromanyetik dalgaları ilk sezinleyen Faraday olmuştur. Ancak ışığın tüm özelliklerim bu dalgalarla açıklayan matematiksel kuramı Maxwell E borçluyuz.