ג'יימס קלרק מקסוול

ג'יימס קלרק מקסוול
James Clerk Maxwell
	דיוקן של מקסוול מאת ג'מימה בלקבורן
	דיוקן של מקסוול מאת ג'מימה בלקבורן
לידה	13 ביוני 1831; אדינבורו, הממלכה המאוחדת
פטירה	5 בנובמבר 1879 (בגיל 48); קיימברידג', הממלכה המאוחדת
ענף מדעי	פיזיקה
מקום מגורים	אנגליה
מקום קבורה	מנזר וסטמינסטר
מקום לימודים	אוניברסיטת אדינבורו; טריניטי קולג'; אקדמיית אדינבורו; קולג' פרטהאוס; אוניברסיטת קיימברידג' ;
מנחה לדוקטורט	ויליאם הופקינס
מוסדות	קינגס קולג' לונדון; אוניברסיטת אברדין; אוניברסיטת קיימברידג' ;
תלמידי דוקטורט	הוראס לאמב, ג'ורג' קריסטל
פרסים והוקרה	Scottish Engineering Hall of Fame (2012); הרצאת בייקר (1866); עמית החברה המלכותית של אדינבורו; מדליית קית' (1869); עמית החברה המלכותית (6 ביוני 1861); מדליית רמפורד (1860); פרס אדמס (1857); פרס סמית' ;
בן או בת זוג	Katherine Clerk Maxwell (2 ביוני 1858–ערך בלתי־ידוע)
הערות	יחידת מדידה של שטף מגנטי, מקסוול, נקראה על שמו
תרומות עיקריות
	פיתוח מערכת משוואות מקסוול המבטאות את חוקי החשמל והמגנטיות. חקר האור כתופעה אלקטרומגנטית. פיתוח התפלגות מקסוול לתאוריה הקינטית של הגזים.
חתימה

גֵ'יימְס קְלֵרְק מַקְסְוֶל (באנגלית: James Clerk Maxwell;‏ 13 ביוני 1831 – 5 בנובמבר 1879) היה פיזיקאי סקוטי. מקסוול פיתח את מערכת משוואות מקסוול המבטאות את חוקי החשמל והמגנטיות. משוואות אלו כוללות גם שיפור חשוב של חוק אמפר. חקר את האור כתופעה אלקטרומגנטית, ופיתח את התפלגות מקסוול החשובה לתאוריה הקינטית של הגזים. תגליות אלו פתחו דרך לפיתוח עבודות בתחום תורת היחסות ומכניקה קוונטית. מקסוול הוכיח שהשדה החשמלי והמגנטי מתפשטים בצורת גל במהירות האור.

מתייחסים אל מקסוול כאל המדען בן המאה ה-19 שהשפיע בצורה הרבה ביותר על המאה ה-20. בשנת 1931, בחגיגות המאה להולדתו של מקסוול, תיאר איינשטיין את עבודתו של מקסוול כ"עמוקה והפורה ביותר בפיזיקה מאז ימי אייזק ניוטון".

את עבודתו של מקסוול מאפיינים שימושים באלגברה בשיתוף מרכיבים מגאומטריה. מקסוול הדגים שהכוחות החשמליים והמגנטיים הם חלקים משלימים של אלקטרומגנטיות. הוא הראה ששדות חשמליים ומגנטיים נעים בחלל בצורה של גל אלקטרומגנטי, במהירות קבועה של 3.0 × 10⁸ m/s. הוא גם הציע שאור הוא צורה של קרינה אלקטרומגנטית. על גילוייו אלו זכה במדליית רמפורד בשנת 1860.

ביוגרפיה

מקסוול נולד ב-13 ביוני 1831 באדינבורו במשפחת אצולה סקוטית.

כבר בילדותו גילה כישורים למתמטיקה: עבודה שעשה בגיל 14 הוצגה בחברה המלכותית למדעים באדינבורו. בגיל 16 התחיל ללמוד באוניברסיטת אדינבורו. בשנת 1850, לאחר קבלת תואר במתמטיקה, נסע לאוניברסיטת קיימברידג'. הוא סיים את לימודיו בה בשנת 1854.

בתקופה זו המשיך לעבוד על מחקר בנושא הצבעים שהתחיל אותו עוד באדינבורו וסיים בשנת 1855. הוא הוכיח, בין היתר, שצבע לבן הוא תוצאה של ערבוב ירוק, אדום וכחול.

על גילוייו בתחום זה זכה במדליית רמפורד בשנת 1860.

בשנת 1865 עבר לאחוזה המשפחתית והתפטר מעבודתו בקינגס קולג' לונדון. ב-1871 התחיל לעבוד כפרופסור לפיזיקה באוניברסיטת קיימברידג' והיה אחראי על פיתוח מעבדת קוונדיש.

מקסוול נפטר בקיימברידג' בגיל 48 ונטמן בסקוטלנד.

תצלום הצבע הראשון בהיסטוריה

"סרט טארטן", 1861, תצלום הצבע הראשון בהיסטוריה שאותו יצר מקסוול בעזרת שלושה דימויים ושלושה מקרנים

מקסוול תרם גם לתחום האופטיקה וראיית הצבעים, ולזכותו נזקף הגילוי שניתן ליצור צילום צבעוני בעזרת מסננים בצבעי אדום, ירוק וכחול. בהנחייתו צילם הצלם תומאס סקוט בשנת 1861 סרט טארטן. האובייקט צולם שלוש פעמים, כל פעם דרך מסנן אופטי בצבע שונה שהונח לפני עדשת המצלמה: מסנן אדום, ירוק וכחול. שלושת הדימויים פותחו ואחר כך הוקרנו דרך שלושה מקרנים שונים, על כל מקרן הושם מסנן בגוון בו צולם הדימוי אותו הקרין. שלושת המקרנים יצרו שלוש הקרנות בצבעים שונים של אותו הדימוי, וכאשר אוחדו שלוש ההקרנות, זו על גבי זו, נוצר דימוי רב-צבעים, ששחזר את צבעי האובייקט המקורי. היה זה תצלום הצבע הראשון בהיסטוריה. שלושת לוחות הצילום נמצאים כיום במוזיאון קטן ברחוב אינדיה מספר 14 באדינבורו, בבית בו נולד מקסוול.

התאוריה הקינטית של הגזים

אחת התגליות החשובות של מקסוול היא בתחום פיתוח התאוריה הקינטית של הגזים. בתחום זה תרם גם כעורך ניסויים וגם כמתמטיקאי. בשנת 1866 בנפרד מלודביג בולצמן ניסח את התאוריה הקינטית של הגזים (הקרויה כיום על שם מקסוול-בולצמן). הנוסחה שלו (התפלגות מקסוול) נותנת אפשרות לחשב מהו אחוז המולקולות של גז שנע במהירות מסוימת בטמפרטורה נתונה. גישת מקסוול אפשרה להכליל חוקים ידועים של תרמודינמיקה ולהסביר בצורה טובה יותר את התצפיות והניסויים השונים. עבודתו של מקסוול בתחום זה אפשרה לו להמציא ניסוי מחשבתי הידוע כשד של מקסוול.

אלקטרומגנטיות

עיקר מאמציו של מקסוול הוקדשו לתחום חשמל ומגנטיות (אלקטרומגנטיות). עבודתו קשורה להרחבה וניסוח מתמטי של עבודות קודמות של מייקל פאראדיי, אנדרה אמפר ומדענים נוספים. הוא קשר הכל ב-20 משוואות דיפרנציאליות עם 20 משתנים. המשוואות, ידועות כמשוואות מקסוול הוצגו בחברה המלכותית בשנת 1864. הן מסבירות את הקשר בין השדה החשמלי ושדה ההשראות המגנטית.

מקסוול הוכיח את התפשטות השדות בצורת גל במהירות הניתנת לחישוב. לפי חישוביו מהירות זו היא 310,740,000 מטר לשנייה. באותה תקופה האמין מקסוול שלצורך התפשטות האור נדרש תווך מיוחד, אתר. עם הזמן, התברר שקיומו של תווך זה אינו ניתן להבחנה בשום אמצעי ואינו מתיישב עם תוצאות ניסוי מייקלסון-מורלי. קשיים אלו נתנו השראה לאלברט איינשטיין לנסח את תורת היחסות.

עבודות אלו נחשבות לאחד מההישגים הגדולים של הפיזיקה במאה ה-19.