James Clerk Maxwell - Polski Serwis Naukowy

James Clerk Maxwell (ur. 13 czerwca 1831 w Edynburgu, zm. 5 listopada 1879 w Cambridge) – szkocki fizyk i matematyk. Autor wielu wybitnych prac z zakresu elektrodynamiki, kinetycznej teorii gazów, optyki i teorii barw.

Wkład w rozwój nauki

Elektrodynamika

Maxwell dokonał unifikacji oddziaływań elektrycznych i magnetycznych, to znaczy udowodnił, że elektryczność i magnetyzm są dwoma rodzajami tego samego zjawiska – elektromagnetyzmu. Wprowadzone przez niego w 1861 roku równania Maxwella pokazały, że pole elektryczne i magnetyczne podróżują w próżni z prędkością światła w postaci fali. Doprowadziło go to do wniosku, że światło jest falą elektromagnetyczną.

Rozkład Maxwella – równanie określające, jaka część ogólnej liczby cząsteczek gazu doskonałego porusza się w danej temperaturze z określoną prędkością przy założeniu równowagi termicznej tego gazu. Zależność ta ma charakter gęstości prawdopodobieństwa. Rozkład ten ma postać

Ewolucja (łac. evolutio – rozwinięcie, rozwój) – ciągły proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń wskutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników (genotypów) z bieżącej populacji.

Równania Maxwella są uważane za jeden z największych przełomów w historii fizyki. Na cześć ich odkrywcy jednostkę strumienia magnetycznego nazwano makswelem.

Termodynamika

Pierwsza fotografia barwna, wykonana przez Maxwella w 1861 roku.

W 1866 roku z rozkładu Boltzmanna Maxwell wyznaczył rozkład prędkości cząsteczek gazu doskonałego, który pozwala ustalić jaka część cząsteczek gazu porusza się z daną prędkością w ustalonej temperaturze. Maxwell jest także twórcą demona Maxwella, eksperymentu myślowego, który zaprzecza drugiej zasadzie termodynamiki.

Eksperyment myślowy (od niemieckiego pojęcia Gedankenexperiment, użytego po raz pierwszy przez Hansa Christiana Ørsteda) w najszerszym znaczeniu jest użyciem hipotetycznego scenariusza w celu ułatwienia zrozumienia pewnych rzeczy, zjawisk. Eksperymenty takie przeprowadza się w różnych dziedzinach, od filozofii po fizykę, najczęściej w przypadku gdy na pytanie nie można znaleźć odpowiedzi popartej naukowymi faktami lub przeprowadzenie eksperymentu jest możliwe teoretycznie ale nie praktycznie; przykładowo w twierdzeniu o nieskończonej liczbie małp teoretycznie można przeprowadzić eksperyment z małpami, jednak praktycznie jest to niemożliwe (potrzebna jest nieskończenie wielka liczba małp i maszyn do pisania lub nieskończenie wiele czasu).

Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) – rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego. Zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej, w której składowa elektryczna i magnetyczna są prostopadłe do siebie, a obie są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się promieniowania. Oba pola indukują się wzajemnie – zmieniające się pole elektryczne wytwarza zmienne pole magnetyczne, a zmieniające się pole magnetyczne wytwarza zmienne pole elektryczne. Źródłem zmiennego pola elektromagnetycznego jest przyspieszający ładunek elektryczny. Najczęściej źródłem tego promieniowania jest ładunek wykonujący drgania.

Teoria barw i fotografia

Maxwell odkrył, że kolorową fotografię można wykonać za pomocą czerwonych, niebieskich i zielonych filtrów optycznych. Pierwszą fotografię barwną zaprezentował w 1861 roku. Fotografia przedstawiała wstążkę tartanu.

Ciekawostki

Maxwell do końca życia odrzucał teorię ewolucji Darwina.

Clerk to pierwsza część nazwiska, a nie drugie imię uczonego. Nazwisko Maxwell przyjął jeden z jego przodków George Clerk po ślubie z Dorothy Maxwell w XVIII wieku.

Charles Robert Darwin (, twórca teorii . Darwin uważał, że rozgałęziony schemat ewolucji wynika z procesu, który nazwał ; jednak dopiero po pojawieniu się współczesnej syntezy ewolucji (którą opracowano w okresie od początku lat 30. do końca lat 50. XX wieku) naukowcy powszechnie zgodzili się, że dobór naturalny jest podstawowym mechanizmem ewolucji. W swojej zmodyfikowanej formie odkrycia naukowe Darwina są teorią unifikującą .

Optyka to dział fizyki, zajmujący się badaniem natury światła, prawami opisującymi jego emisję, rozchodzenie się, oddziaływanie z materią oraz pochłanianie przez materię. Optyka wypracowała specyficzne metody pierwotnie przeznaczone do badania światła widzialnego, stosowane obecnie także do badania rozchodzenia się innych zakresów promieniowania elektromagnetycznego - podczerwieni i ultrafioletu - zwane światłem niewidzialnym.

Przypisy

H.F. Schaeffer,. Science and Christianity: Conflict or Coherence?. „Apollo s Trust”, 2004.
Andrzej Kajetan Wróblewski: 200 uczonych w anegdocie. Warszawa: Świat Książki, 2010, s. 107-110. ISBN 978-83-247-2001-9.

Zobacz też

równania Maxwella

demon Maxwella

rozkład Maxwella

Linki zewnętrzne

John J. O'Connor; Edmund F. Robertson: James Clerk Maxwell w MacTutor History of Mathematics archive (ang.)

Demon Maxwella hipotetyczna istota zaproponowana przez Jamesa Clerka Maxwella jako rodzaj eksperymentu myślowego, mającego unaocznić sens fizyczny drugiej zasady termodynamiki, zabraniającej między innymi powstania znacznej różnicy temperatur dwóch odizolowanych od otoczenia ciał mających pierwotnie tę samą temperaturę i mogących swobodnie wymieniać między sobą ciepło lub masę. Precyzyjniej mówiąc, bez demona żaden układ termodynamicznie izolowany nie może zmniejszać swojej entropii.

Równania Maxwella – cztery podstawowe równania elektrodynamiki klasycznej sformułowane przez Jamesa Clerka Maxwella. Opisują one właściwości pola elektrycznego i magnetycznego oraz zależności między tymi polami.