James Clerk Maxwell
James Clerk Maxwell je považovaný za jedného z najväčších vedcov 19. storočia. Svojimi prácami a vedeckým prínosom k elementárnym modelom prírody mal najväčší vplyv na fyziku 20. storočia. Pri príležitosti stého výročia jeho narodenia Albert Einstein o nom povedal: „Od dôb Newtona fyzika nezažila významnejšieho, dômyselnejšieho a plodnejšieho muža. Svet fyziky sa delí na dobu pred a po Maxwellovi."
Britský fyzik James Clerk Maxwell sa narodil roku 1831 v škótskom Edinburghu. Jeho vynikajúcu kariéru v 48. roku plodného a aktívneho života ukončila predčasná smrť.
Maxwellove rovnice
Veľký britský fyzik James Clerk Maxwell sa najviac preslávil určením rovníc, ktoré vyjadrujú základné zákony elektriny a magnetizmu. Obidve oblasti už v minulosti rozsiahlo skúmalo po mnoho rokov mnoho jeho predchodcov a bolo známe, že elektrina a magnetizmus úzko súvisia. Napriek tomu, že bolo objavených mnoho zákonitosti elektromagnetizmu, neexistovala súhrnná a jednotná teória. Vo svojom súbore štyroch krátkych (aj keď vysoko náročných) parciálnych diferenciálnych rovníc dokázal Maxwell presne opísať správanie a vzájomné pôsobenie elektrického a magnetického poľa. Tým premenil neprehľadné množstvo javov do jednej vyčerpávajúcej teórie.
V uplynulom storočí sa jeho rovnice hojne využívali v teoretickej i aplikovanej vede. Veľkou prednosťou Maxwellových rovníc je ich všeobecná platnosť, ktorá obstojí za každých okolností. Možno od nich odvodiť všetky predchádzajúce zákony elektromagnetizmu aj veľký počet iných, predtým neznámych výsledkov. Najvýznamnejší z týchto nových výsledkov Maxwell vydedukoval sám.
Od elektromagnetických vĺn ku svetlu
Na rovniciach sa dá ukázať, že je možné periodické oscilovanie elektromagnetického poľa, ktoré sa začne šíriť v priestore akonáhle sa vyvolajú oscilácie, nazývané elektromagnetické vlny. Svojimi rovnicami bol Maxwell schopný dokázať, že rýchlosť elektromagnetických vĺn je približne 300 000 kilometrov (186 000 míľ) za sekundu. Uvedomil si, že hodnota sa rovná nameranej rýchlosti svetla. Z toho správne vyvodil záver, že sa svetlo skladá z elektromagnetických vĺn. Maxwellove rovnice tak nie sú len základnými zákonmi elektromagnetizmu, ale zároveň základnými zákonmi optiky! Z rovníc sa totiž dajú odvodiť aj skôr známe zákony optiky a mnohé fakty či vzťahy do tej doby neobjavené.
Viditeľné svetlo nie je jediným možným druhom elektromagnetického žiarenia. Maxwellove rovnice naznačili, že by mohli existovať aj iné elektromagnetické vlny, ktoré sa od viditeľného svetla líšia vlnovou dĺžkou a frekvenciou.
Uvedené teoretické závery neskôr veľkolepo potvrdil Heinrich Hertz. Dokázal vyprodukovať i zachytiť neviditeľné vlny, ktorých existenciu Maxwell predvídal. O niekoľko rokov neskôr Marconi predviedol, ako možno spomínané neviditeľné vlny využívať na bezdrôtové spojenie. Tak uzrelo svetlo sveta rádio. Dnes elektromagnetické vlny využívame aj na televízne vysielanie.
24 - ročný Maxwell
Rodný dom v Edinburghu
Ďalšími príkladmi elektromagnetického žiarenia sú röntgenové lúče, lúče gama, infračervené a ultrafialové lúče. Všetky môžeme študovať pomocou Maxwellových rovnic.
Maxwell sa síce preslávil predovšetkým pozoruhodnými príspevkami v oblasti elektromagnetizmu a optiky, ale významný prínos mal aj pre mnoho iných vedných disciplín, napríklad pre astronómiu a termodynamiku (náuka o teple). Zvlášť sa zaujímal o kinetickú teóriu plynov. Uvedomoval si, že sa všetky molekuly plynu nepohybujú rovnakou rýchlosťou. Niektoré sa pohybujú pomaly, iné rýchlo alebo dokonca mimoriadne vysokou rýchlosťou. Maxwell vypracoval formulu, ktorá pri každej zadanej teplote udáva, akou špecifickou mierou sa bude tá ktorá frakcia molekúl daného plynu pohybovať. Formula je jednou z najpoužívanejších vedeckých rovníc a má dôležité uplatnenie v mnohých odvetviach fyziky.
Talent na bádanie od mladosti
Maxwell sa narodil v bohatej, pokrokovej a vzdelanej škótskej právnickej rodine v Edinburghu 13. júla 1831. Mal nesporne talent na bádanie a rozvinuté teoretické myslenie, pretože už v 15. rokoch predložil Edinburgskej kráľovskej spoločnosti svoju prvú vedeckú prácu "O mechanickom kreslení oválov". Stredoškolské vzdelanie získal na Akadémii v Edinburghu. V roku 1847 začal študovať matematiku a fyziku na univerzite v Edinburghu a neskôr v Camridgei, kde štúdia zakončil v roku 1854 získaním hodnosti bakalára. Ďalšie roky strávil ako súkromný učiteľ, finančne zabezpečený majetkom rodiny. V roku 1856 začal prednášať fyziku na univerzite v Aberdeene, neskôr sa stal vysokoškolským profesorom fyziky a astronómie na King´s College v Londýne. Roky londýnskeho pôsobenia patrili v jeho živote k najplodnejším. Pracoval teoreticky a experimentoval v dvoch oblastiach. Skúmal sfarbenie fyziologických látok a mechanickú teóriu tepla.
Uverejnil niekoľko statí z fyziologickej optiky, za ktoré mu Londýnska kráľovská spoločnosť udelila Rumfordovu medailu. Zaoberal sa aj výskumom prstencov Saturna a získal cenu anglického astronóma Adamsa.
Život zasvätený vede
V roku 1965 prekonal ťažké ochorenie a odobral sa na niekoľkoročný odpočinok na rodinný majetok do Škótska. Neprestal však pracovať a celkom sa oddal vedeckej práci. Tu začal písať svoje slávne dielo „Pojednanie a elektrine a magnetizme". Už v predchádzajúcich prácach zaviedol pojem posuvného prúdu v dielektriku a načrtol svoj mechanický model elektrického poľa. Vo svojej najvýznamnejšej práci, nazvanej "Dynamická teória elektromagnetického poľa", podal úplnú matematickú formuláciu (Maxwellove rovnice) teórie elektromagnetického poľa. Teória je platná dodnes a zasahuje, ako sa neskôr ukázalo, dokonca aj oblasť svetelných vĺn. Je prekvapujúce, že dokázal o celé štvrťstoročie teoreticky predstihnúť neskoršie objavy v tejto oblasti.
Maxwell ukázal, že kmity v elektromagnetickej vlne sú priečne, získal výraz pre rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn. Po porovnaní rýchlosti vĺn s rýchlosťou svetla prišiel k záveru, že „súhlas výsledkov zrejme ukazuje, že svetlo a lektromagnetizmus sú prejavom jednej a tej istej substancie a že svetlo je elektromagnetický rozruch širiaci sa cez pole v súlade so zákonmi elektromagne-tizmu."
Opäť na univerzitnej pôde
V roku 1871 Maxwell prijal miesto profesora experimentálnej fyziky na univerzite v Cambridgei. Stále väčšie približovanie vedy praxi znamenalo, že bolo potrebné vybudovať na univerzite laboratórium, ktorým bol Maxwell poverený. Vybudoval svetoznáme Cavendishovo fyzikálne laboratórium a stal sa jeho prvým vedúcim.
V roku 1873 vydal dva diely Pojednania o elektróne a magnetizme, v ktorom zovšeobecnil všetko, čo bolo vykonané pred ním a čo sám objavil a vykonal v oblasti elektromagnetických javov. Je predovšetkým jeho zásluhou, že vo fyzike sa ujala myšlienka o rovnakej podstate svetla a elektromagnetických vĺn. Maxwell neustále veľmi usilovne pracoval, ale jeho už aj tak podlomené zdravie sa začalo rapídne zhoršovať a 5. novembra 1879 tento vynikajúci vedec - teoretik a medzi fyzikmi uznávaný a rešpektovaný výnimočný človek zomrel.
Prvá farebná fotografia Jamesa Cerka Maxwella z roku 1861
Maxwellov teleskop
Jeho význam vystihol J. J. Thomson, ktorý v tom čase ako mladší kolega Maxwella vyhlásil: "Veľkosť ohromného Maxwe-llovo dedičstvo budeme ešte dlho po jeho smrti objavovať ".
Zdroj a foto: Bublejnikov: J. C. Maxwell a Kronika techniky
Aktuálne vydanie
Partnerské periodiká
Copyright © 2008 TechPark, o.z. | Všetky práva vyhradené | Realizácia: Webmax