James Clerk Maxwell Kimdir?

James Clerk Maxwell Biyografisi:

Doğum tarihi: 13 Haziran 1831, Edinburgh, Birleşik Krallık
Ölüm tarihi ve yeri: 5 Kasım 1879, Cambridge, Birleşik Krallık
Milliyeti: İskoç
Dalı: Matematik, fizik
Önemli başarıları: Maxwell denklemleri, Maxwell dağılımı
Eş: Katherine Clerk Maxwell (e. 1859–1879)
Eğitim: Edinburgh Üniversitesi, Trinity Koleji, Edinburgh Academy, Cambridge Üniversitesi, Peterhouse, Cambridge
Ebeveynler: John Clerk Maxwell of Middlebie, Frances Cay

James Clerk Maxwell (d. 13 Haziran 1831 - ö. 5 Kasım 1879), İskoç teorik fizikçi ve matematikçi. En önemli başarısı klasik elektromanyetik teorisinde daha önceden birbirleriyle ilişkisiz olarak gözüken elektrik ve manyetizmanın aynı şey olduğunu kendisine ait olan Maxwell Denklemleri'yle (4 denklem) ispatlamıştır. Bu denklemler elektrik, manyetik ve optik alanlarında kullanılır. Maxwell Denklemleri sayesinde bu alandaki klasik denklemler ve yasalar basitleştirilmiş oldu. Maxwell'in elektromanyetik alandaki çalışmaları, birincisi Isaac Newton tarafından gerçekleştirilmiş, "fizikteki ikinci büyük birleşme" olarak isimlendirilir.

Maxwell elektrik ve manyetik alanların uzayda dalga formunda sabit ışık hızında ilerlediğini bulmuştur. 1864 yılında Maxwell A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field (Elektromanyetik Alanın Dinamik Teorisi) adlı kitabı yayınlamıştır. Işığın aslında aynı ortamda dalga hareketi yaptığı, bunların da elektriksel ve manyetik bulgular olduğu ilk kez bu kitapta yer almıştır. Elektrik kuvveti ile manyetik kuvveti birleştirdiği elektromanyetizm modeli, fizikteki en önemli gelişmelerden biri olarak kabul edilir.

Maxwell ayrıca gazların kinetik teorisini istatistiksel olarak açıklayan Maxwell-Boltzmann Dağılımı'nın geliştiricilerinden biridir. Bu iki buluş modern fizikte yeni bir çağın başlamasına neden olmuş, özel görelilik ve kuantum mekaniğinin başlamasına katkıda bulunmuştur. Maxwell ayrıca 1861'de ilk gerçek renkli fotoğrafı yaratması ve birçok köprünün yapısını oluşturan çubuk-mafsal sistemlerinin esnemezliği (Rijitlik) konusundaki temel oluşturan çalışmalarıyla bilinir.

Birçok fizikçi tarafından 19. yüzyılda yaşayıp 20. yüzyıl fiziğini en büyük katkıyı sağlayan kişi olarak görülür. Maxwell'in bilime katkıları Isaac Newton ve Albert Einstein'ınkilerle eşdeğer görülür. 1999'un sonlarında 100 ileri gelen fizikçiyle gerçekleştirilen milenyum oylamasında Maxwell, tüm zamanların en iyi fizikçileri arasında Einstein ve Newton'dan sonra 3. sırayı almıştır. 1931 yılında Einstein, Maxwell'in doğumgünü töreninde Maxwell'in çalışmasını "Newton'dan sonra fizikte en verimli ve en önemli çalışmadır" diye tanımlamıştır. Einstein çalışma odasının duvarına Michael Faraday ve Isaac Newton'un yanı sıra Maxwell'in de fotoğrafını asmıştı.

İÇİNDEKİLER:

1. Yaşamı
2. İlk yılları (1831-1839)
3. Eğitimi (1839-1847)
4. Edinburgh Üniversitesi (1847-1850)
5. Maxwell'in Cini
6. Kaynakça

YAŞAMI
İlk yılları (1831-1839)
James Clerk Maxwell 13 Haziran 1831 tarihinde İskoçya'nın başkenti Edinburgh'da avukat John Clerk Maxwell ve eşi Frances Maxwell'in çocukları olarak dünyaya gelmiştir. Babası Penicuik bölgesinin baronetliğini elinde bulunduran Clerk ailesden olan varlıklı bir kişi olup, kardeşi 6. baronet unvanı almıştır. Asıl adı John Clerk olan babası, Middlebie, Kirkcudbrightshire kasabasında, soylulardan Maxwell ailesi ile olan bağlantısından kendisine miras kalmasından sonra Maxwell soyadını ekletmiştir.

Maxwell'in anne ve babası o dönemde pek rastlanmayan bir biçimde 30'lu yaşlarına kadar tanışmamış dahası o doğduğunda annesi 40 yaşına yaklaşmıştır. Daha önce Elizabeth adlı bir kızları olmuş ancak ilk döneminde hayatını kaybetmiştir. Yaşayan tek çocuklarına dedesi ve diğer birçok aile büyüğünün anısına James adını koymuşlardır.

Maxwell henüz küçükken ailesi Middlebie kasabasında 6.1 km² üzerine inşa ettirdikleri Glenlair House diye anılan eve taşınmıştır. Eldeki bütün işaretler Maxwell'in daha o yaşta bitmeyen bir merak duygusuna sahip olduğunu göstermiştir. 3 yaşında iken çevresinde hareket eden, ışık saçan, ses çıkaran her şeyi sorguladığı söylenmiştir.

Eğitimi (1839-1847)
Viktorya dönemi'nde sıkça görüldüğü üzere, potansiyeli kolaylıkla fark edilebilen genç James'in eğitiminden sorumlu kişi annesi Frances'ti. Fakat karın kanserine yakalanan annesi, başarısız bir ameliyattan sonra Aralık 1839'da Maxwell daha 8 yaşındayken hayatını kaybetmiştir. Bundan sonra onunla babası John Maxwell ile kardeşinin karısı Jane ilgilenmiş, ikisi de hayatında önemli rol oynamıştır. Okul hayatı babasının tuttuğu 16 yaşındaki özel hocası gözetiminde kötü başlamıştır. Bu kişi hakkında çok bilgi olmasa da John'a acımasızca davrandığı, yavaş ve dik başlı olduğu gerekçesiyle azarladığı söylenmiştir. Babası 1841 Kasım'ında bu hocayı kovmuş, bunu yerine James'i saygın Edinburgh Akademisi'ne göndermiştir. Buradaki dönemde halası Isabella'nın yanında kalmış, kendisi yetenekli bir ressam olan kuzeni Jemima onu çizime olan tutkusu konusunda cesaretlendirmiştir.

Kırsaldaki evlerinde çevresinden izole bir şekilde büyüyüp 10 yaşına gelen Maxwell, okula uyum sağlayamamıştır. İlk yıl sınıfları dolu olduğu için, kendisinden bir üstteki sınıflara katılmak zorunda kalmıştır. Kendine has davranışları ve sahip olduğu Gallowey aksanı sebebiyle köylü olarak görülmüş, okulun ilk gününde giydiği el yapımı ayakkabı ve giysiler sebebiyle arkadaşları ona salak, deli anlamlarına gelen daftie lakabını takmıştır. Maxwell bu duruma rağmen hiç gücenmiş gibi görünmemiş, şikayet etmeden durumu kabullenmiştir. Akademideki yalnızlığı sonraki dönemlerde tanınmış isimler haline gelen yaşıtları Lewis Campbell ve Peter Guthrie Tait ile tanıştığında sona ermiş, onlarla ömür boyu dost kalmıştır.

Maxwell ilk döneminde geometri'ye büyük ilgi duymuş, herhangi bir ödev, yönlendirme olmadan düzenli çok yüzlü kavramını yeniden keşfetmiştir. Maxwell'in zekası bu duruma rağmen büyük oranda fark edilememiş; okuldaki ikinci yılında kazandığı kutsal metin ödülüne rağmen, akademik çalışmaları 13 yaşında kazandığı matematik madalyası ile İngilizce-şiir birincilik ödüllerine kadar karşılıksız kalmıştır.

İlk bilimsel makalesini 14 yaşında yazan Maxwell, bu çalışmasında bir parça ip ile oluşturabilen matematiksel eğrilerin mekanik anlamlarıyla birlikte elipslerin ve ikiden fazla odaklı eğrilerin özelliklerini ortaya koymuştur. Oval Eğriler (Oval Curves) adlı çalışması o dönem Edinburgh Üniversitesi'nde doğa felsefesi profesörü olan James Forbes tarafından Edinburgh Kraliyet Topluluğu'na (Royal Society of Edinburgh) sunulmuştur. Maxwell'in bu sunumu yapmak için çok genç olduğu düşünülmüştür. Maxwell'in bu çalışmasının, Descartes'in de 17. yüzyılda çok odaklı eğrileri incelediği düşünüldüğünde, tamamen özgün olduğu söylenemese de; çalışma bu yapıları basitleştirmiştir.

Edinburgh Üniversitesi (1847-1850)
Maxwell 1847’de akademiyi bırakıp Edinburgh Üniversitesi'nde derslere katılmaya başladı. Cambridge Üniversitesi’ne katılma şansı elde etse de, bunun yerine Edinburgh’daki lisans derslerini bitirmeye karar verdi. Maxwell’in üniversitede bulunduğu dönemde Edinburgh Üniversitesi'nin akademik kadrosu birçok saygı değer kişiyi içermekteydi. İlk senesinde Sir William Hamilton’dan mantık ve metafizik, Philip Kelland’dan matematik ve James Forbes’dan doğa felsefesi dersleri aldı. Fakat üniversitedeki dersleri pek çekici bulmayan Maxwell boş zamanlarında, özellikle Glenlair'deki evinde, kendini özel çalışmalarına verdi. Asıl ilgi alanı polarize ışığın özellikleriydi. Şekilldendirilmiş jelatin bloklarları farklı baskılara maruz bırakıp,kendisine ünlü bilim insanı William Nicol tarafından verilen polarizasyon prizmalarını kullanarak jelatinde oluşan renkli fringeleri(ışığın kırılmasıyla oluşan koyu çizgiler) gösterdi. Bu denemesi sırasında (daha sonraları madde üzerindeki baskıyı hesaplamak için kullanılacak olan) fotoelastisiteyi buldu. 18 yaşında iki farklı makale yayımlayan Maxwell “kürsüde durmak” için çok genç olarak nitelendirilmiş ve makalelerin sunumu hocası Kelland tarafından gerçekleştirilmiştir.

MAXWELL'İN CİNİ
Maxwell'in Cini (ya da Maxwell'in Şeytanı), İskoç fizikçi James Clerk Maxwell'in ikinci termodinamik yasasının geçerliliğini sorgulamak amacıyla 1867'de ortaya attığı bir "düşünce deneyi"dir.

Deney
Maxwell bu yasayı sınamak için, aralarındaki kapı hariç birbirlerinden tamamen yalıtılmış olan A ve B odaları hayal eder. Bu odaların ikisi de aynı çeşit gazla doldurulmuştur ve gazın sıcaklığı her iki odada da aynıdır. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, aradaki kapıyı istediğimiz kadar açıp kapayalım, eşit sıcaklıktaki odalar arasında bir ısı akışı olmayacaktır.

Maxwell, kapının başında duran akıllı bir "cin" hayal eder. Bu cin, her iki taraftaki gaz moleküllerini de gözlemleyebilmektedir. A odasından kapıya doğru ortalamadan yüksek bir hızla gelen bir molekül gördüğünde, kapıyı açarak onun B odasına geçmesini sağlar. Benzer şekilde, B odasında ortalamadan düşük hızla hareket eden moleküllerin de tek tek A odasına geçmesini sağlar. Böylece, zaman içinde B odasının içindeki moleküllerin ortalama hızı artarken, A odasındakilerin ortalama hızı azalmaktadır. Ortalama hız da sıcaklık demek olduğundan, B odasının sıcaklığı artmakta, A odasının sıcaklığı düşmektedir ve bu da ikinci termodinamik yasasının açık bir ihlalidir.

Eleştiriler
Deneydeki muhtemel hatayı ilk defa 1929'da Leó Szilárd göstermiştir. Szilárd'a göre Maxwell'in cini, moleküllerin hızlarını gözlemlerken, hız bilgilerini depolayıp birbiriyle karşılaştırırken ve kapıyı açıp kapatırken entropi üretmektedir ve üretilen entropi, kaybolduğu iddia edilen entropiye en iyi ihtimalle eşittir.

Ayrıca, Belirsizlik İlkesi'ne göre zaten moleküllerin kinetik enerjilerini ve hareket yönlerini değiştirmeden hızlarını tespit etmenin bir yolu yoktur.

Kaynakça:
^ "Einstein the greatest". BBC News. 29 November 1999. Erişim tarihi: 25 Ocak 2015.
^ "The Scientists:An Epic of Discovery, A. Robinson, Londra, Thames&Hudson Ltd, 2012.
^ McFall, Patrick "Brainy young James wasn't so daft after all" The Sunday Post, 23 April 2006
^ a b c d Oxford Dictionary of National Biography, p506
^ "John Clerk-Maxwell of Middlebie". thePeerage.com. 22 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi.
^ "James Clerk". thePeerage.com. 22 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2008-02-16.
^ Tolstoy, p11
^ Campbell, p1.
^ Mahon, pp 186–187
^ Tolstoy, p13
^ Mahon, p3
^ a b c Tolstoy, pp 15–16
^ Campbell, pp 19–21
^ a b c Mahon, pp 12–14
^ a b Mahon, p10
^ Mahon, p4
^ Campbell, pp 23–24
^ Campbell, p43
^ a b Mahon, p16
^ Harman, Hutchinson Dictionary, p662
^ Russo, Remigio (1996). Mathematical Problems in Elasticity. World Scientific. ss. 73. ISBN 9810225768.