James Clerk Maxwell biografia i wkład w naukę



James Clerk Maxwell (1831 - 1879) był naukowcem pochodzenia szkockiego, specjalizującym się w dziedzinie fizyki matematycznej, którego wkład zaznaczył się wcześniej i później w historii tej nauki.

Uznawany za jednego z najważniejszych naukowców, którzy osiągnęli rekord, został uznany szczególnie za sformułowanie teorii promieniowania elektromagnetycznego. Jego pomysł położył fundamenty, na których zbudowane jest znane dziś radio.

Ponadto, fizyk ten opracował także teorie dotyczące przyczyny stabilności pierścieni Saturna, jednej z planet Układu Słonecznego; pracował z kinetyką gazów i wiadomo, że był pierwszą osobą, która wydrukowała kolorowe zdjęcie.

Odkrycia Clerk Maxwell przyczyniły się do stworzenia podstaw, które ustąpiły miejsca współczesnej fizyce. Wielu ekspertów w tej dziedzinie uważa go za dziewiętnastowiecznego naukowca, który miał największy wpływ na fizykę XX wieku..

Wkład, jaki wniósł w dziedzinę nauki, jest traktowany z takim samym znaczeniem jak te, które przedstawili Izaak Newton i Albert Einstein.

Indeks

  • 1 Biografia
    • 1,1 Pierwsze lata
    • 1.2 Pierwsze badania
    • 1.3 Szkolnictwo wyższe
    • 1.4 Strata osobista i małżeństwo
    • 1.5 Postępy w obszarze zawodowym
  • 2 Wkład w naukę
    • 2.1 Dochodzenia
    • 2.2 Śmierć
  • 3 Wkład w naukę
    • 3.1 Elektromagnetyzm
    • 3.2 Dane na pierścieniach Saturna
    • 3.3 Badanie kinetycznej teorii gazów
    • 3.4 Widzenie kolorów
  • 4 odniesienia

Biografia

Pierwsze lata

James Clerk Maxwell urodził się 13 czerwca 1831 r. W Edynburgu w Szkocji w rodzinie z klasy średniej. Był jedynym dzieckiem pary, która wyszła za mąż w zaawansowanym wieku; jego matka miała go w wieku 40 lat.

Jego ojciec, John Clerk Maxwell z Middlebie, wybitny prawnik, odziedziczył swoje nazwisko z ważnej rodziny w tamtych czasach. Nazwisko Jamesa było synonimem szkockiego społeczeństwa. Frances Cay to imię matki, kobiety, która należała do rodziny o wysokiej pozycji w społeczeństwie tamtych czasów.

Wkrótce po narodzinach urzędnika rodzina przeniosła się do domku zwanego Glenlair House, który znajdował się w wiosce Middlebie i parafii.

Pierwsze studia

Kiedy Maxwell miał około ośmiu lat, w 1839 r. Jego matka zmarła na raka brzucha. Po tym wydarzeniu Clerk zaczął otrzymywać lekcje od nauczyciela, który twierdził, że młody człowiek ma problemy z nauką ze względu na ilość czasu, jaki zajęło mu zapamiętanie informacji.

Jednak Clerk Maxwell wykazywał wielką ciekawość w młodym wieku i niezwykłą umiejętność uczenia się nowych pomysłów. Wkrótce po tym, jak zaczął oglądać prywatne lekcje, jego ciotka wysłała go do szkoły w Edinburgh Academy w 1841 roku, gdzie zaprzyjaźnił się z ludźmi, którzy zaznaczyli jego przyszłość.

Pomimo jego niezwykłej ciekawości uczenia się, program studiów, który otrzymał w szkole, nie interesował go. Z tego powodu zaczął skłaniać się ku nauce, do tego stopnia, że ​​opublikował nawet swój pierwszy artykuł związany z tym obszarem, gdy miał zaledwie 14 lat..

W eseju Clerk Maxwell opisał serię owalnych krzywych, które można narysować za pomocą szpilek i nici przez analogię, z elipsą. Jego zainteresowanie geometrią i modelami mechanicznymi utrzymywało się przez całe życie jako student i pomogło mu w czasie studiów.

Szkolnictwo wyższe

W wieku 16 lat James Clerk Maxwell rozpoczął studia na Uniwersytecie w Edynburgu, jednym z najważniejszych w Szkocji. W okresie pozostawania w tej instytucji opublikował dwa artykuły naukowe swojego autorstwa.

Ponadto fizyk poświęcił kilka godzin dodatkowych studiów osobom, które otrzymał na uniwersytecie. Przyszedł eksperymentować z improwizacją urządzeń chemicznych, elektrycznych i magnetycznych w domu, w którym mieszkał.

Część tych praktyk posłużyła do odkrycia fotoelastyczności (oznacza, że ​​określa rozkład naprężeń w strukturach fizycznych).

W 1850 roku, kiedy fizyk miał około 19 lat, wstąpił na Uniwersytet Cambridge i jego zdolności intelektualne zaczęły być rozpoznawane. W instytucji Cambridge miał jako profesor matematyki William Hopkins, który uważał Maxwella za jednego ze swoich najważniejszych uczniów.

Cztery lata po rozpoczęciu studiów w tej instytucji, w 1854 roku otrzymał nagrodę Smitha. Ta prestiżowa nagroda została mu przyznana za przeprowadzenie eseju o oryginalnych badaniach naukowych.

Ponadto został wybrany na stypendium, co było okazją, której odmówił powrotu do Szkocji, aby zająć się ojcem, który znajdował się w niepewnej sytuacji zdrowotnej..

Strata osobista i małżeństwo

W 1856 roku został mianowany profesorem filozofii naturalnej w Marischal College, ale jego ojciec zmarł przed mianowaniem, co oznaczało istotną stratę dla fizyka z powodu silnych więzów, które wiązały go z ojcem..

Naukowiec był około 15 lat młodszy od innych nauczycieli, którzy nauczali w Marischal College; Nie stanowiło to jednak przeszkody do silnego zaangażowania w stanowisko, które zakładał. Opracował nowe programy studiów i konferencje programowe ze studentami..

Dwa lata później, w 1858 roku, ożenił się z Katherine Mary Dewar, córką dyrektora Marischal College. Nigdy nie mieli razem dzieci. Wiele lat później został mianowany profesorem filozofii naturalnej w King's College w Londynie w Anglii.

Postępy w obszarze zawodowym

Kolejne pięć lat było najbardziej pozytywne z jego kariery dzięki osiągnięciom naukowym, które osiągnął. W tym okresie opublikował dwa artykuły dotyczące tematu pola elektromagnetycznego i pokazał fotografię kolorową.

Ponadto wykonał również prace teoretyczne i eksperymentalne nad lepkością gazów. Znaczenie, jakie uzyskał w dziedzinie naukowej, uczyniło go godnym członka Królewskiego Towarzystwa Naukowego w 1861 roku.

Z drugiej strony był odpowiedzialny za nadzór nad eksperymentalnym określaniem jednostek elektrycznych dla British Association. Jego wkład w dziedzinie nauki doprowadził do powstania Narodowego Laboratorium Fizyki.

Wniósł także istotny wkład w teorie prędkości światła, dzięki pomiarowi proporcji jednostek elektromagnetycznych i elektrostatycznych energii elektrycznej.

Wkład w naukę

W 1865 r. Fizyk rzucił pracę w King's College, aby przejść na emeryturę do swojej posiadłości w Glenlair. Odbył wiele podróży do Londynu i Włoch, a kilka lat później zaczął pisać traktat o elektryczności i magnetyzmie.

Dochodzenia

Badania Maxwella na temat elektromagnetyzmu były tak ważne, że naukowiec zaczął być uważany za jednego z najważniejszych w historii.

W Traktat o elektryczności i magnetyzmie, który został opublikowany w 1873 r., głównym celem było przekształcenie idei fizycznych Michaela Faradaya w formułę matematyczną. Starał się zilustrować idee Faradaya.

Badania przeprowadzone przez niego w odniesieniu do tego prawa pozwoliły naukowcowi dokonać ważnych odkryć w dziedzinie fizyki, o ile dotyczy to odpowiedniej informacji o prędkości światła.

Naukowiec został wybrany w 1871 r., Tak że wywierał wrażenie profesora na nowym krześle, które zostało otwarte w Cambridge. Po tej propozycji zaczął projektować Cavendish Laboratory i nadzorował jego budowę. Pomimo posiadania niewielu uczniów pod jego opieką, miał grupę znanych ówczesnych naukowców.

Śmierć

Osiem lat później, w 1879 r., Maxwell kilkakrotnie cierpiał na choroby. Wkrótce po powrocie do Glenlair; jednak jego zdrowie nie uległo poprawie.

Naukowiec zmarł 5 listopada 1879 r. Po krótkiej chorobie. Jego pochówek nie miał publicznych zaszczytów; został pochowany na małym cmentarzu w Szkocji.

Wkład w naukę

Elektromagnetyzm

Badania przeprowadzone przez Maxwella na prawie indukcji Faradaya, które podniosły, że pole magnetyczne może zmienić się w pole elektromagnetyczne, pozwoliły na zrealizowanie ważnych odkryć w tym zakresie naukowym.

Próbując zilustrować to prawo, naukowiec osiągnął konstrukcję modelu mechanicznego, który doprowadził do „prądu przemieszczenia”, który może być podstawą fal poprzecznych.

Fizyk dokonał obliczenia prędkości tych fal i odkrył, że są bardzo zbliżone do prędkości światła. Doprowadziło to do teorii, która sugerowała, że ​​fale elektromagnetyczne mogą być generowane w laboratorium, co zostało udowodnione wiele lat później przez naukowca Heinricha Hertza.

To badanie przeprowadzone przez Maxwell pozwoliło, że przez lata radio, które dziś znamy, mogło zostać utworzone.

Fakty na temat pierścieni Saturna

Podczas młodości naukowca priorytetem było wyjaśnienie, dlaczego pierścienie Saturna obracają się spójnie wokół planety.

Badania Maxwella zaowocowały próbą zatytułowaną O stabilności ruchu pierścieni Saturna. Opracowanie tego eseju uczyniło Maxwella godnym nagrody naukowej.

W pracy stwierdzono, że pierścienie Saturna muszą być utworzone przez masy materii, które nie były ze sobą powiązane. Badanie zostało nagrodzone za ważny wkład w naukę, który oznaczał.

Wnioski Maxwella na ten temat zostały zweryfikowane ponad 100 lat później, w 1980 r., Przez sondę kosmiczną wysłaną na planetę. Sonda jest rozpoznawana Voyager, wysłane przez NASA.

Badanie kinetycznej teorii gazów

Maxwell był pierwszym naukowcem, który zastosował metody prawdopodobieństwa i statystyki do opisania właściwości zestawu cząsteczek, aby mógł wykazać, że prędkości cząsteczek gazu muszą mieć rozkład statystyczny.

Jego dystrybucja była znana wkrótce potem jako prawo dystrybucji Maxwella-Boltzmanna. Ponadto fizyk zbadał właściwości, które umożliwiają transport gazu w oparciu o zmiany temperatury i ciśnienia na lepkość, przewodność cieplną i dyfuzję..

Widzenie kolorów

Podobnie jak inni naukowcy tamtych czasów, Maxwell miał niezwykłe zainteresowanie psychologią, szczególnie w widzeniu kolorów.

Przez około 17 lat, w latach 1855–1872, opublikował serię badań, których dokonał na temat postrzegania koloru, niezdolności do dostrzeżenia kolorów i teorii dotyczących tego obszaru. Dzięki nim otrzymał medal za jeden ze swoich esejów, zatytułowany Na temat teorii widzenia kolorów.

Badania niektórych ważnych naukowców, takich jak Isaac Newton i Thomas Young, posłużyły za podstawę do przeprowadzenia badań związanych z tym tematem. Jednak fizyk był szczególnie zainteresowany postrzeganiem koloru w fotografii.

Po wykonaniu pracy psychologicznej nad percepcją koloru, ustalił, że jeśli suma trzech świateł mogłaby odtworzyć dowolny kolor odczuwalny przez człowieka, kolorowe fotografie mogłyby zostać wyprodukowane przy użyciu specjalnych filtrów, aby to osiągnąć..

Maxwell zaproponował, że jeśli zdjęcie zostało zrobione w czerni i bieli przy użyciu filtrów czerwonego, zielonego i niebieskiego, przezroczyste odciski obrazów można wyświetlać na ekranie za pomocą trzech ochraniaczy wyposażonych w podobne filtry..

Wynik eksperymentu z widzeniem kolorów

W momencie, w którym Mawell nałożył obraz na ekran, zdał sobie sprawę, że ludzkie oko postrzega wynik jako całkowite odtworzenie wszystkich kolorów na scenie.

Wiele lat później, w 1861 r., Podczas wykładu w Royal Intitution na temat teorii koloru, naukowiec przedstawił pierwszą demonstrację na świecie dotyczącą stosowania koloru w fotografii. Wykorzystał wyniki swojej analizy do uzasadnienia swoich pomysłów.

Jednak wyniki eksperymentu nie były zgodne z oczekiwaniami, z powodu różnicy w pigmentacji między filtrami użytymi do dodania koloru.

Mimo, że nie osiągnął pożądanych rezultatów, jego badania nad wykorzystaniem koloru w fotografii posłużyły za podstawę do stworzenia fotografii kolorowej kilka lat później..

Referencje

  1. James Clerk Maxwell, wydawcy Encyclopedia Britannica, (2018). Zrobione z britannica.com
  2. James Clerk Maxwell, Portal Famous Scientist, (n.d.). Zaczerpnięto z famousscientists.org
  3. James Clerk Maxwell, Portal Undiscovered Scotland, (n.d.). Zrobione z undiscoveredscotland.co.uk
  4. James Clerk Maxwell, Portal Wikipedia w języku angielskim, (n.d.). Zrobione z en.wikipedia.org
  5. Kim był James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell at Glenlair Trust, (n.d.). Zrobione z org.uk