Τετάρτη, 13 Ιουνίου 2018

Σαν σήμερα ... 1831, γεννήθηκε ο James Maxwell.


James Clerk Maxwell

Σαν σήμερα, στις 13 Ιουνίου 1831, γεννήθηκε ο James Clerk Maxwell (Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ) στο Εδιμβούργο της Σκωτίας. Μητέρα του ήταν η Frances Cay και πατέρας του ο εύπορος  δικηγόρος John Clerk προερχόμενος από οικογένεια ευγενών που κατείχαν τον τίτλο του βαρώνου των Clerk του Penicuik. Αργότερα πρόσθεσε το επώνυμο Maxwell στο δικό του, όταν κληρονόμησε μία εξοχική κατοικία στο Middlebie του  Kirkcudbrightshire και απέκτησε σχέσεις με την οικογένεια Μάξγουελ που ήταν και αυτοί ευγενείς.



Το σπίτι που γεννήθηκε ο James Maxwell
στο Εδιμβούργο (14 India str.).

Οι γονείς του Μάξγουελ δεν παντρεύτηκαν μέχρι τα τριάντα τους, κάτι ασυνήθιστο για την τότε εποχή. Η μητέρα του ήταν σχεδόν σαράντα ετών όταν γεννήθηκε ο Τζέιμς. Είχαν και μια κόρη, την Ελίζαμπεθ, που πέθανε σε νηπιακή ηλικία. 
Οι πληροφορίες που υπάρχουν μας λένε ότι ο Τζέιμς είχε μια άσβεστη περιέργεια από πολύ νεαρή ηλικία. Η μητέρα του είχε γράψει ότι το "δείξε μου τι κάνει" δεν φεύγει ποτέ από το στόμα του.
Αναγνωρίζοντας τις δυνατότητες του Τζέιμς, η μητέρα του ανέλαβε την ευθύνη για τα πρώτα στάδια της εκπαίδευσής του. Ωστόσο, όταν ο Μάξγουελ ήταν οκτώ ετών,  αρρώστησε από καρκίνο του στομάχου και μετά από μια ανεπιτυχή επέμβαση, πέθανε τον Δεκέμβριο του 1839.

Ο νεαρός Maxwell όταν φοιτούσε στο Trinity College.

Η επίσημη εκπαίδευσή του Τζέιμς ξεκίνησε υπό την καθοδήγηση ενός δεκαεξάχρονου δασκάλου, που όμως αποδείχτηκε ανεπαρκής. Τον Νοέμβριο του 1841 ο πατέρας Μάξγουελ απομάκρυνε τον δάσκαλο κι αποφάσισε να γράψει το γιο του στην Ακαδημία του Εδιμβούργου. Κατά την διάρκεια της φοίτησης έμενε στο σπίτι της θείας του Ιζαμπέλα κι αυτή την περίοδο η ξαδέρφη του Jemima, που ήταν ταλαντούχα ζωγράφος, ενθάρρυνε το πάθος του για την ζωγραφική. 
Λόγω μη ύπαρξης κενής θέσης στο πρώτο έτος της Ακαδημίας, ο δεκάχρονος Τζέιμς γράφτηκε κατευθείαν στο δεύτερο έτος με μεγαλύτερα από αυτόν παιδιά. Αυτό, συν το γεγονός ότι οι συμμαθητές του τον θεωρούσαν «βλαχάκι», τον οδήγησε σε κοινωνική απομόνωση, που έσπασε μόνον μετά τη γνωριμία του με τους συνομήλικούς του Lewis Campbell και Peter Guthrie Tait, που αργότερα έγιναν σημαντικοί λόγιοι και παρέμειναν φίλοι για όλη τους την ζωή.

Μια κάρτα στο Maxwell από τον Peter Tait. 

Στα 14 χρόνια του έγραψε την πρώτη του επιστημονική εργασία, όπου περιέγραφε ένα μηχανικό μέσο για το σχηματισμό μαθηματικών καμπυλών μ’ ένα κομμάτι νήματος. Επειδή ήταν πολύ νέος, αυτή η δουλειά του με τίτλο "Oval Curves" ("Οβάλ Καμπύλες"), παρουσιάστηκε στην Βασιλική Εταιρεία του Εδιμβούργου από τον James Forbes, που ήταν καθηγητής φυσικής φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου.

Το 1847, σε ηλικία 16 ετών, ξεκίνησε να παρακολουθεί μαθήματα στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου. Βρίσκοντας ότι τα πανεπιστημιακά μαθήματα δεν είχαν ιδιαίτερη δυσκολία γι’ αυτόν, αφιέρωνε πολύ χρόνο σε προσωπική μελέτη στον ελεύθερο χρόνο του. Έτσι, έκανε πειράματα με αυτοσχέδιες χημικές, ηλεκτρικές και μαγνητικές συσκευές, αλλά οι κύριες ανησυχίες του αφορούσαν τις ιδιότητες του πολωμένου φωτός.
Στα 18 του, δύο ακόμη δικές του εργασίες παρουσιάστηκαν στην Βασιλική Εταιρεία του Εδιμβούργου. 

Ο James Maxwell περίπου το 1860.

Τον Οκτώβριο του 1850, αφού ολοκλήρωσε τις σπουδές του στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, γράφτηκε στο Κολέγιο Peterhouse, στο Πανεπιστήμιο του Cambridge. Όμως, πριν το τέλος του εξαμήνου πήρε μεταγραφή στο Κολέγιο Trinity του ίδιου πανεπιστημίου, πιστεύοντας ότι από εκεί θα μπορούσε να πάρει πιο εύκολα υποτροφία.
Το 1854, ο Μάξγουελ αφού αποφοίτησε με πτυχίο μαθηματικών, αποφάσισε να μείνει στο Trinity κι έκανε αίτηση για υποτροφία, που όμως εγκρίθηκε στις 10 Οκτωβρίου 1855. Νωρίτερα, τον Μάρτιο του 1855, για πρώτη φορά ο ίδιος, παρουσίασε στη Βασιλική Εταιρεία του Εδιμβούργου την εργασία του «Πειράματα στο χρώμα», όπου όρισε τις αρχές του συνδυασμού των χρωμάτων.


Μωσαϊκό εικόνων που τράβηξε το Κασσίνι το 2006 όπου φαίνεται 
η δομή των δακτυλίων. Τα χρώματα έχουν τονιστεί.
Ο Maxwell απέδειξε ότι οι Δακτύλιοι του Κρόνου 
αποτελούνται από μικροσκοπικά σωματίδια.

Το 1855 ο Μάξγουελ διάβασε στην Φιλοσοφική Κοινωνία του Cambridge την εργασία του "Πάνω στις γραμμές δύναμης του Φαραντέι", όπου παρουσίαζε ένα απλοποιημένο μοντέλο της δουλειάς του Φαραντέι και πώς τα δύο φαινόμενα, ηλεκτρισμός και μαγνητισμός σχετίζονταν. Μείωσε το σύνολο της τρέχουσας γνώσης σε ένα συνδεδεμένο σύνολο διαφορικών εξισώσεων με 20 εξισώσεις σε 20 μεταβλητές. Αυτή η δουλειά αργότερα δημοσιεύτηκε με τίτλο «Περί των φυσικών γραμμών των δυνάμεων», τον Μάρτιο του 1861.

Τον Νοέμβριο του 1856 ο Μάξγουελ άφησε το Cambridge, αποδεχόμενος την κενή θέση καθηγητή φυσικής φιλοσοφίας στο Κολέγιο Marischal, στο Αμπερντίν.
Ο 25χρονος Μάξγουελ ήταν μιάμιση δεκαετία μικρότερος από κάθε άλλο καθηγητή στο Marischal, ωστόσο, ανέλαβε τις ευθύνες ως επικεφαλής του τμήματος, επιλέγοντας την διδακτέα ύλη και προετοιμάζοντας διαλέξεις. Αφοσιώθηκε και ο ίδιος σε διαλέξεις 15 ώρες την βδομάδα, συμπεριλαμβανομένης και μιας εβδομαδιαίας δωρεάν διάλεξης, στο τοπικό κολέγιο των εργατών. 

Το ζεύγος Maxwell το 1869.

Το 1859 κέρδισε το βραβείο Adams για την εργασία του «Πάνω στη σταθερότητα των δακτυλίων του Κρόνου». Η δουλειά του ήταν τόσο λεπτομερής και πειστική, ώστε όταν την διάβασε ο George Biddell Airy σχολίασε "είναι μια από τις πιο αξιοθαύμαστες εφαρμογές των μαθηματικών στη φυσική που έχω δει ποτέ". Τη δεκαετία του 1980 οι πτήσεις των διαστημοπλοίων του προγράμματος Voyager επιβεβαίωσαν την πρόβλεψη του Μάξγουελ για την φύση των Δακτυλίων του Κρόνου.

Στις 2 Ιουνίου 1858, ο Μάξγουελ παντρεύτηκε την κατά 7 χρόνια μεγαλύτερή του  Katherine Mary Dewar, κόρης του τότε διευθυντή του Marischal, Daniel Dewar.
Το 1860 ο Μάξγουελ έχασε τη θέση του ως καθηγητής, επειδή συγχωνεύθηκαν τα κολέγια Marischal και King για την δημιουργία του Πανεπιστημίου του Αμπερντίν.

Ο Maxwell, η υπογραφή του και οι 4 περίφημες
εξισώσεις του για τον Ηλεκτρομαγνητισμό.

Αφού ανάρρωσε από έναν σχεδόν θανατηφόρο αγώνα κατά της ευλογιάς, το καλοκαίρι του 1860, o Μάξγουελ πήρε την θέση του καθηγητή της φυσικής φιλοσοφίας στο Κολέγιο King του Λονδίνου.
Η περίοδος παραμονής του Μάξγουελ στο King ήταν η πιο παραγωγική της καριέρας του. To 1860 του απονεμήθηκε το μετάλλιο Rumford από τη Royal Society (Βασιλική Εταιρεία) του Λονδίνου για την δουλειά του πάνω στο χρώμα και τον επόμενο χρόνο έγινε μέλος της Εταιρείας.

Ο Μάξγουελ συχνά παρακολουθούσε διαλέξεις στο Βασιλικό Ίδρυμα κι εκεί ήρθε σε επαφή με τον Μάικλ Φαραντέι. Η σχέση των δυο ανδρών δε μπορεί να περιγραφεί ως στενή, καθώς ο Φαραντέι ήταν 40 χρόνια μεγαλύτερος του Μάξγουελ και έδειχνε σημάδια γήρατος. Ωστόσο σέβονταν πολύ ο ένας το ταλέντο του άλλου.
Αυτή η περίοδος είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτη για την πρόοδο του Μάξγουελ στους τομείς του ηλεκτρισμού και μαγνητισμού.  Το 1861 εξέδωσε τη δίτομη εργασία του «Περί των φυσικών γραμμών των δυνάμεων», όπου εξέταζε την φύση των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.


Πορτραίτο του Maxwell, ζωγραφισμένο το 1929 από τον R. H. Campbell.
Αριστερά, φαίνεται η συσκευή περιστρεφόμενου πηνίου που χρησιμοποίησε
ο Maxwell με τον 
Fleeming Jenkin το 1863-64 για να αποδείξουν το νόμο του Ohm.

Το 1865, ο Μάξγουελ παραιτήθηκε από τη θέση του στο Κολέγιο King του Λονδίνου και επέστρεψε με την σύζυγό του Katherine, στο εξοχικό του σπίτι στο Glenlair στη Σκωτία.
Εκεί, έγραψε ένα βιβλίο με τίτλο «Θεωρία της Ζέστης» (1871) και αργότερα, μια στοιχειώδη πραγματεία με τίτλο «Ύλη και Κίνηση» (1876).

Το 1871 ο Μάξγουελ έγινε ο πρώτος καθηγητής Φυσικής στην έδρα Cavendish στο Cambridge και τέθηκε επικεφαλής του Εργαστηρίου Cavendish, που λειτούργησε τρία χρόνια αργότερα. Μία από τις τελευταίες μεγάλες συνεισφορές του Μάξγουελ στην επιστήμη ήταν η επεξεργασία (με άφθονες πρωτότυπες σημειώσεις) της έρευνας του Henry Cavendish

Σχέδιο του Μάξγουελ σε γράμμα προς τον Τόμσον τον Ιούλιο 1875,
όπου παρουσιάζεται η τρισδιάστατη θερμοδυναμική επιφάνεια,
που αργότερα πήρε το όνομά του.

Το 1873, στο βιβλίο του «Μια πραγματεία για την ηλεκτρική ενέργεια και το μαγνητισμό» πρωτοεμφανίστηκαν σε πλήρως ανεπτυγμένη μορφή οι διάσημες τέσσερις διαφορικές εξισώσεις του. Η περισσότερη από τη δουλειά έγινε από τον Μάξγουελ στο Glenlair κατά τη διάρκεια της περιόδου μεταξύ της θέσης του στο Λονδίνο και την ανάληψη της θέσης του Cavendish.
Ο Μάξγουελ εισήγαγε επίσης την έννοια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε αντίθεση με τις δυναμικές γραμμές που περιέγραψε ο Φαραντέι.

Ο Μάξγουελ συνέβαλε στο πεδίο της οπτικής και στη μελέτη της έγχρωμης όρασης, δημιουργώντας τα θεμέλια για έγχρωμες φωτογραφίες. Από το 1855 έως το 1872, δημοσίευσε κατά διαστήματα μια σειρά από πολύτιμες έρευνες σχετικά με την αντίληψη της θεωρίας του χρώματος. 


Η πρώτη μόνιμη έγχρωμη φωτογραφία, τραβηγμένη από
 τον T. Sutton, για την παρουσίαση του Μάξγουελ το 1861.

Κατά τη διάρκεια μιας διάλεξης για τη θεωρία του χρώματος στο Βασιλικό Ίδρυμα το 1861, ο Μάξγουελ παρουσίασε την πρώτη επίδειξη έγχρωμης φωτογραφίας στον κόσμο, βασισμένη στην αρχή των τριών χρωμάτων ανάλυσης και σύνθεσης. Την φωτογράφιση είχε κάνει ο 
Thomas Sutton, εφευρέτης της κάμερας μονού φακού-reflex. O Sutton φωτογράφισε μια κορδέλα από σκωτσέζικο ύφασμα τρεις φορές, μέσω κόκκινου, πράσινου και μπλε φίλτρου (καθώς και μια τέταρτη μέσω κίτρινου φίλτρου, αλλά σύμφωνα με τον Μάξγουελ αυτή δεν χρησιμοποιήθηκε για την επίδειξη). Βέβαια, επειδή η φωτογραφική πλάκα του Sutton στην πραγματικότητα δεν φίλτραρε το κόκκινο και ήταν ελάχιστα ευαίσθητη στο πράσινο, τα αποτελέσματα αυτού του πρωτοπόρου πειράματος απείχαν πολύ από το τέλειο.


Χρωματιστό φωτογραφικό πορτραίτο του Maxwell
(περίπου το 1875) (getty images).

Ο Μάξγουελ ερεύνησε επίσης την κινητική θεωρία των αερίων. Το 1866, εργαζόμενος ανεξάρτητα από τον Ludwig Boltzmann, διατύπωσε στατιστικά την κινητική θεωρία των αερίων των Μάξγουελ-Μπόλτζμαν.

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ πέθανε στο Cambridge στις 5 Νοεμβρίου 1879, από καρκίνο στο στομάχι, τον ίδιο τύπο καρκίνου από τον οποίο είχε πεθάνει η μητέρα του. Ήταν μόλις 48 ετών. Θάφτηκε στο Parton Kirk, κοντά στο κάστρο Douglas του Galloway, στην περιοχή που μεγάλωσε.
Το 1882 εκδόθηκε εκτεταμένη βιογραφία με τίτλο «Η Ζωή του Τζέημς Κλερκ Μάξγουελ» από τον πρώην συμμαθητή και δια βίου φίλο του, καθηγητή Lewis Campbell.
Το 1890 εκδόθηκαν σε δύο τόμους "Τα Άπαντα" του Μάξγουελ από τον εκδοτικό οίκο Cambridge University Press.
Τιμήθηκε από τη Σκωτία, τη Βρετανία, αλλά και ένα μεγάλο πλήθος χωρών και επιστημονικών φορέων και ιδρυμάτων. 



Στο κοιμητήριο του Parton Kirk, η ταφόπλακα με
τα ονόματα του Maxwell και της οικογένειάς του.

Ο αστεροειδής 12760 Maxwell που ανακαλύφθηκε το 1993 ονομάστηκε προς τιμή του.
Μια οροσειρά του πλανήτη Αφροδίτη, τα Όρη Μάξγουελ (Maxwell Montes) είναι ένα από τα μόλις τρία τοπωνύμια της Αφροδίτης που φέρουν όνομα άνδρα και όχι γυναίκας.
Στους δακτυλίους του Κρόνου υπάρχει το Διάκενο Μάξγουελ. 
Στο παλαιό σύστημα μονάδων μέτρησης CGS, υπήρχε η μονάδα maxwell (Mx), που μετρούσε τη μαγνητική ροή.
Ακόμη, στο όρος Mauna Kea της Χαβάης υπάρχει το μεγάλο τηλεσκόπιο James Clerk Maxwell (JCMT).

Οι δύο πλευρές του μεταλίου James Clerk Maxwell που 
απονέμει κάθε χρόνο το Institute of Physics (IOP).  

Πολλές πληροφορίες για τον Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ στο ομώνυμο Ίδρυμα (Αυτή την εποχή το Ίδρυμα έχει ως τιμητικό πρόεδρο τον καθηγητή Peter Higgs).

Η ζωή και τα επιτεύγματα του Μάξγουελ μέσα από ένα βίντεο του BBC (58:59).

Τα βιβλία του Μάξγουελ.

Πηγή: Today in Science History

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου