2021. tél: Mesélő naplók
ITT támogathatsz bennünket

Albert Einstein is példaképként tekintett a modern fizika atyjára, James Clerk Maxwellre

2021. november 5. 10:39 MTI

142 éve, 1879. november 5-én halt meg James Clerk Maxwell skót fizikus, az elektromágneses térelmélet megalkotója, aki egy sor más felfedezésével hozzájárult ma ismert világunkhoz.

James Clerk Maxwell
James Clerk Maxwell és felesége Jemima Blackburn festményén

1831. június 13-án született Edinburghban, Penicuik báróinak utolsó sarjaként, édesanyját kilencévesen vesztette el. A kivételes elméjű fiú akkor már hosszú részleteket tudott idézett Miltontól, és különösen a matematikában bizonygatta rendkívüli tehetségét.

13 évesen elnyerte iskolája matematikai érmét, egy évvel később írt első tudományos dolgozatát – tekintettel fiatal korára – Edinburgh tudósai előtt egyik professzora olvasta fel, és a jelenlévők alig akarták elhinni, hogy egy fiatal fiú a szerző.

Matematikai tanulmányait 1850-től Cambridge-ben folytatta, ahol a Trinity College és a kiváló diákokat tömörítő társaság, a Cambridge-i Apostolok tagja lett. Apja halála után, 1856-ban alig 25 évesen az aberdeeni Marischal College professzora lett, 1858-ban megnősült.

1860-1865 között a londoni King's College professzoraként természettudományt tanított, 1861-ben a Royal Society tagjává választották. Az igazsághoz tartozik, hogy rossz előadó volt, óráin csak néhány diák volt jelen, és közülük is csak a legokosabbak tudták követni fejtegetéseit.

1865-ben állásáról lemondva Délnyugat-Skóciába, glenlairi birtokára költözött, ahol idejét az elméleti munkásságnak szentelte. 1871-ben visszatért Cambridge-be, ahol elsőként kapta meg a Henry Cavendish emlékére alapított fizikaprofesszori állást, amelyet haláláig betöltött. Őt bízták meg a Cavendish Laboratórium létrehozásával is, a munkát a tervezéstől az eszközbeszerzésig felügyelte.

Maxwell legnagyobb eredménye az elektromágneses tér elméletének megfogalmazása, de a fizika más területein is kiemelkedő eredményeket ért el. Az 1850-es években a Szaturnuszról írt tanulmányában feltételezte, hogy a bolygó gyűrűinek anyaga nem összefüggő, amit később tudományosan igazoltak, a Voyager-1 űrszonda képei pedig látványosan megmutattak.

1859-ben a valószínűségszámítás és a statisztika módszereivel írta le a molekulák klasszikus gázban való energiaeloszlásának képletét, amelyet 1871-ben a német Ludwig Boltzmann általánosított a molekulák energiaeloszlásának leírására (Maxwell–Boltzmann-eloszlás).

Elsőként jött rá, hogy bármely színt elő lehet állítani a vörös, a zöld és a kék fény keverésével, és 1861-ben egy előadásán bemutatta a világ első színes fényképét. Egy Thomas Sutton nevű fotós segítségével három képet készítettek egy skót kockás masniról úgy, hogy felvételenként kicserélték a színszűrőt a lencse előtt. A három képet ezután külön-külön, a készítésekor használt színszűrővel egymásra vetítették, és a közönség színes fotót látott.

1871-ben adta közre a később Maxwell-démonnak elnevezett gondolatkísérletét. A démon egy olyan elméleti lény vagy szerkezet, amely egy azonos hőmérsékletű gázzal töltött, két részre osztott tartályban az elválasztó nyílást úgy kezeli, hogy a gyors mozgású molekulák az egyik, a lassúak a másik részben gyűljenek össze. A gyorsabb molekulákat tartalmazó rész így melegebb, a másik hidegebb lenne, és a folyamatosan áramló hő alkalmas lenne akár az örökmozgó működtetésére is.

Mindez ellentmond a termodinamika második főtételének, miszerint a magukra hagyott rendszerek entrópiája – a rendezettségből a rendezetlenség felé haladás – növekszik, a rendszer állapota a termikus egyensúly felé halad. A felvetésből adódó dilemmát számos fizikus feldolgozta, és ma is inspirálja a kutatókat.

Maxwell az elektromágneses térelmélet megalkotásával az elektromos és a mágneses tér viselkedésének, valamint az anyaggal való kölcsönhatásuknak matematikai módszerekkel való leírására vállalkozott. Kezdetben húsz egyenletet állított fel, amelyet végül négy – egy laikus számára felfoghatatlan – egyenletre egyszerűsített.

Az egyenletek (a Gauss-törvény, a Faraday–Lenz-törvény, Gauss mágneses törvénye és az Ampére-törvény Maxwell kiegészítésével) közül az első az elektromos tér forrásáról szól és bebizonyítja, hogy az erővonalak a pozitív töltésből indulnak és a negatív töltéseken végződnek. A második leírja, hogy a mágneses indukció változása örvényes elektromos teret indukál, amelynek iránya ellenkező, mint az őt létrehozó változás. A harmadik igazolja, hogy a mágneses tér forrásmentes, erővonalai önmagukba záródnak, míg az utolsó azt írja le, hogy a változó elektromos tér mágneses teret hoz létre.

Az egyenletek megmutatták, hogy az elektromágneses térben a mágneses és az elektromos térerősség merőleges egymásra, illetve az egyenletekből meghatározhatóvá vált az elektromágneses hullámzás sebessége, amit Maxwell – aki a kezdetleges eszközök miatt csak becsülni tudott – 310 740 000 m/s-ra becsült. (A valós sebesség a fénysebesség, amely 299 792 458 m/s.)

Az elektromágneses hullámok sebességének a fény sebességéhez való közelségéből feltételezte, hogy a fény is elektromágneses hullám, amely elektromágneses mezőben terjed. Sejtését 1886-ban Heinrich Hertz igazolta, ezt azonban Maxwell már nem érte meg. 1879. november 5-én, 48 évesen, akárcsak anyja, ő is gyomorrákban halt meg Cambridge-ben.

Maxwell jelentősége csak Isaac Newton és Albert Einstein munkásságához mérhető. Felfedezései hozzájárultak a modern fizika kialakulásához, megalapozva többek között a speciális relativitáselméletet. Amikor Einstein Cambridge-be látogatott és vendéglátója azt mondta neki, hogy nagyszerű dolgokat hozott létre Newton vállán állva, így helyesbített: „Nem Newton, hanem Maxwell vállán állva”. Tiszteletére a mágneses fluxus egységét a régi cgs mértékegységrendszerben maxwellnek (Mx) nevezték el, nevét viseli többek között a Vénusz egyik hegységrendszere, a Maxwell Montes is, edinburghi szülőházában a nevét viselő alapítvány működik.

Támogasd a Múlt-kor szerkesztőségét!

Miért támogassam a Múlt-kort?

2021. tél: Mesélő naplók
Olvasta már a Múlt-kor
történelmi magazin
legújabb számát?

kedvezményes előfizetés 1 évre (5 szám)

Nyomtatott előfizetés vásárlása
bankkártyás fizetés esetén 18% kedvezménnyel.
Az éves előfizetés már tartalmazza az őszi különszámot.
7 960 ft 6 490 Ft
Digitális előfizetés vásárlása a teljes archívumhoz való hozzáféréssel 50% kedvezménnyel.
Az első 500 előfizetőnek.
20 000 ft 9 990 Ft
Portré a modern fizika úttörőjérőlA Szaturnuszról is korát meghaladó tanulmányt írtA világ első színes fényképe 1861-ből

Játsszon!

Miről híresült el I. Miklós pápa?

Történelmi adattárak

Mi történt a szülinapomon?

Adja meg e-mail címét, és hetente megküldjük Önnek a Múlt-kor legjobb írásait!

Bezár