James Clerk Maxwell Kimdir?

James Clerk Maxwell elektromanyetik dalgalar teorisini kuvvet ve enerjinin, elektrik ve manyetik alanları yönteminden yararlanarak açıklamıştır. Maxwell 1861 yılında sunduğu elektromanyetik esirin moleküler modelinden elektromanyetik dalgaların mevcudiyetini ve ışığın deneysel hızına çok yakın olan yayılma hızının değerini öngörüp bu eşitlik sayesinde ışığın elektromanyetik dalga olması gerektiğini bulmuştur.

James Clerk Maxwell renkli fotoğrafçılığı kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç renk yöntemini kullanarak 1861 yılında bulmuştur. Farklı sihirli fenerler ve aynı renkteki filtreler aracılığıyla bir ekrana yansıtılan negatif görüntü sayesinde renkli fotoğrafçılık ortaya çıkmıştır.

James Clerk Maxwell, 1860’lı yıllarda ortaya çıkardığı Maxwell denklemlerinden yola çıkarak boş uzayda elektrik ve manyetik özelliklere dair problemleri ortadan kaldırıp kütlesiz elektromanyetik radyasyon dalgalarının hızının, öne sürülen ışık hızına çok yakın olduğunu belirterek ışığın ışık hızında ilerlediğini keşfetmiştir.

Maxwell Denklemleri, İskoç fizikçi James Clerk Maxwell tarafından, elektrik ve manyetik alanların temellerini anlatan denklemlerdir. Maxwell Denklemleri Lorentz Kuvvet yasasıyla birlikte klasik elektromanyetizma, klasik optik ve elektrik devrelerinin temelini oluşturan birleştirilmiş kısmi diferansiyel denklemler kümesidir. Maxwell denklemleri, elektrik yüklerinin ve elektrik akımlarının nasıl elektrik ve manyetik alanlar oluşturduğunu açıklar.

James Clerk Maxwell’in fiziğe katkıları optik, renk teorisi, elektromanyetizma, akışkanların mekaniğidir. Maxwell, Newton ve Einstein gibi isimlerle eşdeğer görülmektedir. 20. yüzyıl fiziği üzerinde en büyük etkiye sahip olan 19. yüzyılın bilim adamıdır.

James Clerk Maxwell, renk görme çalışmaları yapmıştır. Bu çalışmasında dönen bir disk kullanarak gri veya herhangi görünür tonun, ışığın yalnızca üç rengini belirli orantıda karıştırıp elde edilebileceğini ortaya koymuştur.

Maxwell çalışmaları sonucu, Satürn halkalarının bağımsız yörüngeli parçacıklardan ve dar halkalardan oluşturduğunu söylemiştir. Ayrıca bu teorisi sonucunda ödül de almıştır.

James Clerk Maxwell, 1860 yılında gazların kinetik teorisi üzerinde çalışmalar yapmıştır. Bu çalışmaları Ludwig Boltzmann’a fayda sağlamıştır.

James Clerk Maxwell, yazmış olduğu birçok kitap ile bilimin ve fiziğin gelişmesine katkı sağlamıştır. Kitapları listedeki gibidir:

• Faraday’ın Güç Çizgileri Üzerine: Konusu kuvveti, kuvvetin yönünü kapsar.
• Five Of Maxwell’s Papers (Maxwell’in Beş Yazısı): Konusu metafizik, cisimlerin oluşumu, moleküler teoriyi kapsar.
• Elektrik ve Manyetizma Üzerine Bir İnceleme: Konusu elektromanyetizma ve matematiksel fiziktir.
• Madde ve Hareket: Konusu parçacıkların hareketleri ve fiziktir.
• Elektromanyetik Alanın Dinamik Teorisi: Konusu elektromanyetizmadır.
• Isı Teorisi: Konusu termodinamiği, mekanik ısıyı kapsar.
• Elektrik Üzerine Temel Bir İnceleme: Konusu elektriktir.

Maxwell-Boltzmann Dağılımı gaz moleküllerinin dağılımını gösterir. Maxwell-Boltzmann Dağılımı fizik ve kimya alanlarında kullanılan olasılık dağılımıdır.

James Clerk Maxwell, Maxwell’in Cini Deneyi’ni 1867 yılında termodinamiğin ikinci yasasını sorgulamak için ortaya çıkarmıştır. Bu deneyde, iki oda kapı ile ayrılmıştır. Ortamı kontrol etmek için bulunan cin, iki oda arasındaki kütlesiz küçük bir kapıyı kontrol eder. Gaz molekülleri kapıya yaklaştıkça cin kapıyı hızla açar ve kapatır, böylece hızlı hareket eden moleküllerin belirli bir yönden geçmesine, diğer yönden ise yalnızca yavaş hareket eden moleküllerin geçmesine izin verir. Çünkü kinetik sıcaklık gazın kendisini oluşturan moleküllerin hızlarına bağlıdır. Bu, herhangi bir iş gerektirmeksizin iki gazın toplam enerjisini azaltacak ve böylece termodinamiğin ikinci yasasını ihlal edecektir.

Maxwell'in bilim dünyasına en büyük katkılarından biri, gazların kinetik teorisi için matematiksel bir temel sağlamasıdır. Maxwell bir gazın, basınca bağlı hızlara sahip, uçan moleküllerden oluştuğuna dair temel atom teorisini baz alan Alman fizikçi Rudolf Clausius’un çalışmasını geliştirmiştir. Clausius, saniyede binlerce metreye varan hızlarda hareket etmesi gereken parçacıklara sahip gazların gerçekte neden çok daha yavaş hareket edeceğini açıklamıştır. 1859’da Clausius, çarpışma anında moleküllerin ortalama hızda olduğunu söylerken Maxwell bu çarpışmaların farklı hızlara sahip parçacıklarla sonuçlanacağını fark etmiştir. Bu alanda ilerlemek için farklı moleküllerin hızlarını hesaplamanın gerekli olduğunu fark etmiştir. Maxwell bu başarıyı, şu anda Maxwell'in Dağılımı olarak bilinen formülü oluşturarak elde etmiştir.

Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann daha sonra 1868'de ısı iletimini açıklamak için Maxwell-Boltzmann Dağılım Yasasını üreterek bu formülü değiştirmiştir. 1859 ve 1866 arasında, daha sonra Ludwig Boltzmann tarafından genelleştirilen bir gaz parçacıklarındaki hızların dağılımı teorisini geliştirmiştir. Bu teoride, herhangi bir sıcaklıkta belirli bir hızda hareket eden gaz moleküllerinin olasılığını verir.

Bilgili ve donanım sahibi birisi olan Maxwell, yaşamı boyunca elde ettiği başarılar sayesinde bazı ödüller kazanmıştır. James Clerk Maxwell'in aldığı ödüller aşağıdaki gibidir.

• 1857 Adams Ödülü
• 1860 Kraliyet Cemiyeti Rumford Madalyası
• 1870 Edinburgh Üniversitesi Keith Ödülü
• 1878 Volta Madalyası, Padua Üniversitesi Fahri Onur Ödülü

James Clerk Maxwell, yaşamı boyunca birçok yerde çalışmıştır. James Clerk Maxwell'in çalıştığı yerler şunlardır:

• 1851'de Maxwell, ona "kıdemli savcı ustası" lakabını kazandıran William Hopkins'in yanında çalışmaya başlamıştır.
• Maxwell Kasım 1856'da Cambridge'i terk ederek Aberdeen'de profesörlük yapmıştır.
• 1860'ta Aberdeen'in iki üniversitesi birleşmiştir ve Maxwell, emekli maaşıyla çalışan bir profesör olmuştur.
• 1871'de ilk deneysel fizik profesörü olarak tam zamanlı olarak Cambridge'e dönmüştür.
• Yedinci Devonshire Dükü'nün finansmanıyla 1874'te açılan Cavendish Laboratuvarı'nı burada kurup çalışmıştır.

1831 yılında dünyaya gelen James Clerk Maxwell, avukat John Clerk Maxwell ve eşi Frances Maxwell’in çocuğudur. Varlıklı bir ailede çocukluk geçirmiştir. Henüz 3 yaşındayken meraklı bir kişiliğe sahip olduğu, hareket eden ve ışık saçıp ses çıkaran her şeyi sorgulamasından anlaşılmıştır. 8 yaşında annesini kaybeden Maxwell, eğitim hayatına babasının tuttuğu küçük yaştaki bir özel öğretmen ile kötü başlamıştır. Babası, James Clerk Maxwell’e kötü davranan bu hocayı kovarak Maxwell’i, Edinburgh Akademisi’ne göndermiştir. Araştırmayı çok seven ve zeki olan James Clerk Maxwell, 14 yaşında ilk makalesini yazmıştır.

James Clerk Maxwell İskoç asıllı saygın bir ailede büyümüştür. Babası Penicuik bölgesinin baronetliğini elinde bulunduran Clerk ailesinden olan varlıklı bir kişi olup, kardeşi 6. baronet unvanı almıştır. Annesi 47 yaşında, 1839 yılında hayatını kaybettikten sonra her şeyiyle babası ilgilenmiştir. Babası İskoçya’nın başkenti olan Edinburgh’da avukat ve saygın bir kişidir. Babası John Maxwell, 3 Nisan 1856’da ölmüştür.

James Clerk Maxwell’in eğitim hayatı, babasının tuttuğu özel hocayla başlamıştır. Ardından 1847-1850 yılları arasında Edinburgh Üniversitesi’ne başlamıştır. 1850-1856 yılları arasındaki süreç ise Cambridge Üniversitesi’nde geçmiştir.

James Clerk Maxwell, 2 Haziran 1858’de yani 27 yaşındayken 34 yaşındaki Katherine Clerk Maxwell ile evlenmiştir. Evlilikleri 21 yıl sürmüştür. Katherine Dewar, 1886 yılında ölmüştür. Ayrıca Katherine Dewar, Marischal Koleji’nde Doğa Felsefesi Profesörü olarak görev yapmıştır. Dewar, Maxwell’in çalışmalarını hep desteklemiştir ve ona yardımcı olmuştur.

James Clerk Maxwell, 5 Kasım 1879 tarihinde Cambridge’te ölmüştür. James Clerk Maxwell’in ölüm nedeni karın kanseridir. Yaşadığı bu hastalık sonucu hayata gözlerini yummuştur.

Maxwell’in, düşünce yapısını ve fikirlerini dile getirmek için söylediği, tarihe kazınan sözleri aşağıdaki gibidir:

• Çoğu felsefi sistemi inceledim ve hiçbirinin Tanrı olmadan çalışacağını gördüm. (Maxwell felsefe sisteminin çalışması için Tanrı’nın olmasının şart olduğunu dile getirmiştir.)
• Bu dünyanın gerçek mantığı olasılıklar hesabındadır.
• İyice bilinçli bir cehalet, bilimdeki her ilerlemenin başlangıcıdır. (Maxwell’e göre cehalet, ilerlemeyi sağlar.)
• Bilginin her dalında ilerleme, inşa edilecek olguların miktarı ile orantılıdır ve dolayısıyla veri elde etme olanağı ile orantılıdır. (İlerlemenin temeli, olguların miktarına bağlıdır. Öğrenilen ve elde edilen bilgiler doğrultusunda ilerleme gerçekleşir.)
• Yapabileceğiniz en tehlikeli şey insanları eğitmektir. Çünkü insanlar eğitildiklerinde onları kontrol edemez korkutamazsınız. Eğitilmiş insanların güçleri kendilerine aittir. Bunu başkalarına teslim etmezler. (Maxwell’in de dediği gibi, eğitim insanı güçlendirir. Bu da o kişinin bir kalıba sığdırılabilmesini güçleştirir.)

Einstein, Longair gibi bilim adamlarının Maxwell hakkında değerli görüşleri vardır. Bunlar aşağıdaki gibidir:

Albert Einstein: "…James Clerk Maxwell'in omuzlarındayım."

Malcolm Longair: "Maxwell'in zamanına kadar insan mekanik bir dünyayla uğraşıyordu. Maxwell'in yaptığı, mekanik bir model ile 21. yüzyılda kullandığımız model arasındaki temel köprüyü sağlamıştır.”

Ünlü fizikçi ve matematikçi Maxwell hakkında bazı belgeseller çekilmiştir. Maxwell hakkında çekilen belgeseller şunlardır:

• Scotland’s Einstein: James Clerk Maxwell – The Man Who Changed the World (İskoçya’nın Einstein’ı: James Clerk Maxwell – Dünyayı Değiştiren Adam)

Dr Susie Mitchell tarafından Mayıs 2015’te sunulmuştur. IMDb puanı ise 7.8’dir.

• Self Drives: Maxwell Equations (Maxwell Denklemleri)

Dr Susie Mitchell tarafından Kasım 2015’te sunulmuştur.

• James Clerk Maxwell, Physicist (James Clerk Maxwell, Fizikçi)

Dr Susie Mitchell tarafından Mart 2015’te sunulmuştur.