James Clerk Maxwell

Michael Faraday’ın elektromanyetik indüklenmeyi keşfinden kısa bir süre önce 1831 yılında İskoçya’da doğdu. 19 yaşında fizik ve matematik öğrenmek için Cambridge Üniversitesi’ne girdi. Öğrenciliği sırasında renkli görmenin fiziğini araştırdı ve daha sonra bu konudaki düşüncelerini ilk renkli fotoğrafı yapmakta kullandı. Maxwell’in bilim dünyasında tanınması, 24 yaşında iken Satürn’ ün etrafındaki halkaların katı veya sıvı olamayacağını, ayrık, küçük cisimlerden oluşmaları gerektiğini gösterdiğinde gerçekleşti. Bu sıralarda Maxwell elektrik ve manyetizma ile ilgilenmeye başlayarak Faraday ve diğerlerinin keşfettiği çok sayıda olgunun tek tek olaylar olmayıp bunların arasında bir birlik olduğuna inandı. Maxwell bu birliği kurmaktaki ilk adımı 1856′ da elektrik ve manyetik alanların matematiksel betimini geliştirdiği Faraday’ın Kuvvet Çizgileri Üzerine adlı makalesi ile attı.

Maxwell 1856′ da Cambridge’den önce İskoçya’da bir kolejde daha sonra Londra’daki King’s College’de öğretim yapmak üzere ayrıldı. Bu dönemde elektrik ve manyetizma üzerindeki fikirlerini tek ve kapsamlı bir elektromanyetizma kuramı yaratacak şekilde geliştirdi. Sonuçta bulduğu temel denklemler, bugünde konunun temelini oluşturmaktadır. Bu denklemlerle Maxwell, ışık hızı ile yayılan elektromanyetik dalgaların varlığını öngördü, dalgaların sahip olması gereken özelliklerini anlattı ve ışığın elektromanyetik dalgalardan oluştuğunu tahmin etti. Ne yazık ki çalışmalarının, Alman fizikçi Heinrich Hertz’in deneyleri ile doğrulandığını görecek kadar yaşamadı.

Maxwell’in kinetik kuram ve istatistik mekaniğe katkıları, elektromanyetik kurama katkıları kadar önemlidir. Hesapları bir gazın viskozitesinin basıncından bağımsız olması gerektiğini gösterdi. Maxwell bu şaşırtıcı sonucu, karısının yardımı ile laboratuarda doğruladı. Aynı zamanda viskozitenin gazın mutlak sıcaklığı ile orantılı olduğunu da buldular. Maxwell’in bu orantıyı açıklaması, ona o zamana kadar sadece tahmin edilebilen molekül büyüklük ve kütlelerini yaklaşık olarak öngörmek için bir yol sağladı. Maxwell, bir gazdaki molekül enerjilerinin dağılımını veren bağıntıyı bulmanın şerefini Boltzmann ile paylaştı.

Maxwell; 1864 yılında ivmeli elektrik yüklerinin uzayda sonsuza kadar yayılan birbirine bağlantılı elektrik ve manyetik değişiklikler oluşturduğunu ileri sürerek dikkate değer bir öneride bulundu. Eğer yükler periyodik olarak salınıyorsa elektrik ve manyetik bileşenleri birbirlerine ve hareket doğrultusuna dik olan dalgalardır. Maxwell, Farday’ın daha önceki çalışmalarından, değişen bir manyetik alanın bir tel halkada bir akım indüklediğini biliyordu, yani değişen bir manyetik alan etkileri açısından bir elektrik alana eşdeğerdir. Maxwell bunun ters yönlüsünü önerdi, yani değişen bir elektrik alana ilişkin bir manyetik alan vardır. Elektromanyetik indükleme yolu ile oluşturulan elektrik alanlarını göstermek kolaydır, çünkü metaller yük akışına az direnç gösterirler. Fakat zayıf manyetik alanların var olması çok daha zordur ve Maxwell’in hipotezinin temelinde, deneysel bulgular değil, bir simetri düşüncesi vardır.

1865 yılında Maxwell İskoçya’daki evine döndü. Burada araştırmalarına devam etti ve elektromanyetizma üzerine daha sonra uzun yıllar boyunca konunun standart kitabı olacak olan bir eser yazdı. Bir yüzyıl sonra bu kitap hala basılmaya devam etti. 1871 yılında öncü fizikçi Henry Cavendish’in adı verilen Cavendish Laboratuarını kurmak ve yönetmek üzere Cambridge’e geri döndü. Maxwell 1879 yılında 48 yaşında kanser hastalığı sebebiyle öldü. Maxwell 19. yüzyılın en büyük kuramsal fizikçisiydi. O olmasaydı belki de bugün elektromanyetizma yerine elektrik ve manyetizma şeklinde iki ayrı kavramdan bahsediyor olacak ve bunların birbirinin aynısı kavramlar olduğunu belki de fark edemeyebilecektik.