JAMES CLERK MAXWELL: BIOGRAFIJA I DOPRINOSI ZNANOSTI - KULTURNI VOKABULAR - 2025

James Clerk Maxwell (1831. - 1879.) bio je znanstvenik škotskog podrijetla, koji se specijalizirao za područje matematičke fizike i čiji su doprinosi obilježili prije i poslije u povijesti ove znanosti.

Smatran jednim od najvažnijih zabilježenih znanstvenika, prepoznat je posebno po formulaciji teorije elektromagnetskog zračenja. Njegova je ideja postavila temelje na kojima je izgrađen radio koji je danas poznat.

Nepoznati fotograf. Smithsonian Institution iz Sjedinjenih Država, putem Wikimedia Commons

Osim toga, ovaj je fizičar razvio i teorije o razlogu stabilnosti prstenova Saturna, jednog od planeta Sunčevog sustava; Bavio se kinetikom plinova, a poznato je da je prva osoba koja je ispisala fotografiju u boji.

Otkrića Clerka Maxwella pomogla su postaviti temelje moderne fizike. Mnogi stručnjaci na tom području smatraju ga najutjecajnijim znanstvenikom iz 19. stoljeća u području fizike 20. stoljeća.

Doprinosi koje su dali na znanstvenom polju smatraju se jednakom razinom važnosti kao i Isaac Newton i Albert Einstein.

Biografija

Rane godine

James Clerk Maxwell rođen je 13. lipnja 1831. godine u Edinburghu u Škotskoj u obitelji srednje klase. Bio je jedino dijete bračnog para koji se oženio do kraja života; majka ga je imala u dobi od 40 godina.

Njegov otac John Clerk Maxwell iz Middlebieja, ugledni odvjetnik, prezime je naslijedio od važne tadašnje obitelji. Jakovljevo prezime bilo je sinonim za škotsko visoko društvo. Frances Cay bilo je ime njegove majke, žene koja je pripadala obitelji s visokim položajem u tadašnjem društvu.

Ubrzo nakon rođenja službenika, obitelj se uselila u seosku kuću pod nazivom Glenlair House koja se nalazila u Middlebie Villageu i župi.

Prve studije

Kada je Maxwellu bilo oko osam godina, 1839. godine, njegova majka je preminula nakon što je oboljela od karcinoma trbuha. Nakon događaja, Clerk je počeo primati časove od tutora koji je tvrdio da je mladić imao problema s učenjem zbog vremena koje mu je bilo potrebno za pamćenje informacija.

Međutim, Clerk Maxwell pokazao je veliku radoznalost u ranoj dobi i izvanrednu sposobnost učenja novih ideja. Ubrzo nakon što je počeo viđati privatne časove, tetka ga je poslala u školu na Edinburgh akademiju 1841. godine, gdje se sprijateljio s ljudima koji su oblikovali njegovu budućnost.

Unatoč izrazitoj znatiželji za učenje, studijski program koji je dobio u školi nije ga zanimao. Iz tog razloga, počeo se naginjati znanosti, do te mjere da je objavio svoj prvi članak vezan za ovo područje kad je imao samo 14 godina.

U eseju je Clerk Maxwell opisao niz ovalnih krivulja koje se analogno mogu pratiti iglema i nitima pomoću elipse. Njegovo zanimanje za geometriju i mehaničke modele nastavilo se tijekom njegovog života još kao student i pomagalo mu je tijekom svog istraživanja.

Više obrazovanje

U dobi od 16 godina James Clerk Maxwell započeo je studije na Sveučilištu u Edinburghu, jednom od najvažnijih u Škotskoj. Tijekom razdoblja u kojem je ostao na ovoj ustanovi, objavio je dva znanstvena članka vlastitog autorstva.

Osim toga, fizičar je posvetio nekoliko sati studija pored onih koje je dobio na sveučilištu. Došao je eksperimentirati s improvizacijom kemijskih, električnih i magnetskih uređaja unutar kuće u kojoj je živio.

Dio tih praksi pomogao mu je da otkrije fotoelastičnost (sredstvo koje određuje raspodjelu stresa u fizičkim strukturama).

Godine 1850., kada je fizičar imao otprilike 19 godina, upisao se na Sveučilište u Cambridgeu i njegove intelektualne sposobnosti počele su se prepoznavati. Na ustanovi Cambridge imao je Williama Hopkinsa kao profesora matematike, koji je Maxwella smatrao jednim od njegovih najvažnijih učenika.

Četiri godine nakon što je započeo studij na ovoj ustanovi, 1854. godine, dobio je Smithovu nagradu. Ovo prestižno priznanje dodijeljeno mu je za provođenje eseja o izvornim znanstvenim istraživanjima.

Osim toga, izabran je za stipendiju, priliku koju je odbio vratiti se u Škotsku kako bi se brinuo za svog oca, koji je bio u teškoj zdravstvenoj situaciji.

Osobni gubitak i brak

1856. godine imenovan je profesorom prirodne filozofije na koledžu u Marischal, ali njegov je otac umro prije njegova imenovanja, što je značilo značajan gubitak za fizičara zbog jakih veza koje su ga spojile s njegovim ocem.

Znanstvenik je bio otprilike 15 godina mlađi od ostalih profesora koji su predavali u Colegio Marischal; međutim, to mu nije bila prepreka da se snažno zalaže za položaj koji je zauzeo. S nestrpljenjem je razvijao nove studijske programe i zakazao konferencije sa studentima.

Dvije godine kasnije, 1858. godine, oženio se Katherine Mary Dewar, kćeri ravnatelja Marischal Collegea. Nikad nisu imali djece zajedno. Godinama kasnije, postavljen je za profesora prirodne filozofije na King's Collegeu u Londonu u Engleskoj.

Napredak u profesionalnom području

Sljedećih pet godina bili su najpozitivniji u njegovoj karijeri zahvaljujući znanstvenim dostignućima. U tom je razdoblju objavio dva članka koji su se bavili temom elektromagnetskog polja i izveli demonstraciju kolorne fotografije.

Osim toga, on je također izvršio teoretski i eksperimentalni rad na viskoznosti plinova. Značaj koji je stekao u znanstvenom području učinio ga je dostojnim što je postao član Kraljevskog znanstvenog društva 1861. godine.

S druge strane, bio je zadužen za nadzor eksperimentalnog određivanja električnih jedinica za Britansko udruženje. Njegovi su doprinosi u području znanosti doveli do stvaranja Nacionalnog laboratorija za fiziku.

Također je dao važan doprinos teorijama brzine svjetlosti, zahvaljujući mjerenju udjela elektromagnetskih i elektrostatičkih jedinica električne energije.

Prilozi znanosti

Godine 1865. fizičar je dao otkaz s posla na King's Collegeu, kako bi se povukao na svoje imanje u Glenlairu. Mnogo je puta putovao u London i Italiju, a nekoliko godina kasnije počeo je pisati traktat o struji i magnetizmu.

Istraživanje

Maxwell-ovo istraživanje elektromagnetizma bilo je toliko važno da se znanstvenik počeo smatrati jednim od najvažnijih u povijesti.

U Traktatu o električnoj energiji i magnetizmu, koji je objavljen 1873., njegov glavni cilj bila je pretvaranje fizičkih ideja Michaela Faradaya u matematičku formulu. Pokušao je razumljivo ilustrirati Faradayeve ideje.

Istraživanja koja je provodio u vezi s ovim zakonom omogućila su znanstveniku važna otkrića za područje fizike, što se tiče odgovarajućih podataka o brzini svjetlosti.

Znanstvenik je izabran 1871. za profesora u novoj stolici koja je otvorena u Cambridgeu. Slijedom ovog prijedloga počeo je projektirati laboratorij Cavendish i nadzirao njegovu izgradnju. Iako je imao nekoliko učenika pod svojom upravom, imao je skupinu tadašnjih poznatih znanstvenika.

Smrt

Osam godina kasnije, 1879. godine, Maxwell je nekoliko puta počeo bolovati od bolesti. Ubrzo nakon što se vratio u Glenlair; međutim, njegovo se zdravlje nije poboljšalo.

Znanstvenik je umro 5. studenog 1879. nakon što je prebolio kratku bolest. Njegov ukop nije imao javne počasti; Pokopan je na malom groblju koje se nalazi u Škotskoj.

Prilozi znanosti

elektromagnetizam

Studije koje je Maxwell proveo na Faradayevom zakonu indukcije, u kojima je rečeno da se magnetsko polje može promijeniti u elektromagnetsko, omogućile su mu važna otkrića na ovom znanstvenom polju.

Pokušavajući ilustrirati ovaj zakon, znanstvenik je uspio konstruirati mehanički model koji je rezultirao "pomakom struje", koji bi mogao biti osnova za poprečne valove.

Fizičar je izvršio proračun brzine ovih valova i otkrio da su oni vrlo blizu brzini svjetlosti. To je dovelo do teorije koja je sugerirala da se elektromagnetski valovi mogu generirati u laboratoriju, što je godinama kasnije dokazao znanstvenik Heinrich Hertz.

Maxwell-ova studija omogućila je da se tijekom godina mogao stvoriti radio kakav danas poznajemo.

Činjenice o Saturnovim prstenima

Tijekom mladosti znanstvenika, prednost je bilo objašnjenje zašto se Saturnovi prstenovi stalno vrte oko planete.

Maxwell-ovo je istraživanje dovelo do eseja „Stabilnost pokreta Saturnovih prstenova“. Razvoj ovog eseja donio je Maxwellu znanstvenu nagradu.

Djelo je zaključilo da Saturnovi prstenovi moraju biti sastavljeni od mase materije koje nisu međusobno povezane. Studija je nagrađena za važan doprinos znanosti koju je dala.

Maxwellove zaključke o ovoj temi potvrdila je više od 100 godina kasnije, 1980., svemirskom sondom koja je poslata prema planeti. Sonda je poznati Voyager, koju je poslala NASA.

Ispitivanje kinetičke teorije plinova

Maxwell je bio prvi znanstvenik koji je primijenio metode vjerojatnosti i statistiku da bi opisao svojstva skupa molekula, pa je mogao pokazati da brzine molekula plina moraju imati statističku raspodjelu.

Njegova distribucija ubrzo nakon toga postala je poznata kao Maxwell-Boltzmannov zakon o distribuciji. Osim toga, fizičar je istraživao svojstva koja omogućuju transport plina kao funkciju promjene temperature i pritiska na njegovu viskoznost, toplinsku vodljivost i difuziju.

Bojni vid

Kao i drugi dotadašnji znanstvenici, i Maxwell je imao značajan interes za psihologiju, posebno za kolor vid.

Otprilike 17 godina, između 1855. i 1872., objavio je niz istraživanja koja je učinio na percepciju boje, nemogućnost gledanja boja i teorija o ovom području. Zahvaljujući njima, dobio je medalju za jedan od svojih eseja pod naslovom O teoriji kolornog vida.

Istraživanje nekih relevantnih znanstvenika poput Isaaca Newtona i Thomasa Young-a poslužilo je kao osnova za provođenje istraživanja vezanih uz tu temu. Međutim, fizičara je posebno zanimao percipiranje boje na fotografiji.

Nakon provođenja psihološkog rada o percepciji boje, ustanovio je da ako se zbroj tri svjetla može reproducirati u bilo kojoj boji ljudi koji se mogu primijetiti, fotografije u boji mogu se stvoriti pomoću posebnih filtera za postizanje toga.

Maxwell je predložio da ako se slika crno-bijela pomoću crvenih, zelenih i plavih filtera, prozirni otisci slika mogu se projicirati na ekran pomoću tri zaštitnika opremljena sličnim filtrima.

Rezultat pokusa u boji u boji

U trenutku kad je Mawell prekrio sliku na ekranu, shvatio je da će ljudsko oko rezultat shvatiti kao potpunu reprodukciju svih boja koje su se našle u sceni.

Godinama kasnije, 1861. godine, tijekom konferencije u Kraljevskoj instituciji o teoriji boja, znanstvenik je predstavio prvu demonstraciju u svijetu o korištenju boja u fotografiji. Iskoristio je rezultate svoje analize kako bi opravdao svoje ideje.

Međutim, rezultati eksperimenta nisu bili očekivani, zbog razlike u pigmentaciji između filtera koji se koriste za dodavanje boje.

Unatoč tome što nije postigao željene rezultate, njegovo je istraživanje o korištenju boja u fotografiji poslužilo kao osnova za rođenje kolorne fotografije nekoliko godina kasnije.

Reference

1. James Clerk Maxwell, Encyclopedia Britannica Editors, (2018). Preuzeto sa britannica.com
2. James Clerk Maxwell, poznati portal znanstvenika, (drugo). Preuzeto sa famousscientists.org
3. James Clerk Maxwell, neotkriveni portal Škotske, (drugo). Preuzeto s neotkrivenog dometa.hr
4. James Clerk Maxwell, engleski Wikipedia Portal, (drugo). Preuzeto sa en.wikipedia.org
5. Tko je bio James Clerk Maxwell, portal The Maxwell u Glenlair Trustu, (drugo). Preuzeto iz org.uk