Maxwell James Clerk

(d. 13 Haziran 1831, Edinburgh, İskoçya - ö. 5 Kasım 1879, Cambridge, İngiltere),
elektromagnetizma kuramını geliştiren İskoçyalı fizikçi.

20. yüzyıl fiziğini etkileyen fizikçilerin en büyüğü olan Maxwell, bilime katkılarının önemi açısından Newton ve Einstein ile eşdüzeyde kabul edilmektedir.
Avukat olan babası Edinburgh’un tanınmış bir ailesinden geliyordu. Annesini sekiz yaşındayken yitiren James, kent yaşamından uzakta geçen çocukluk yıllarından sonra 1841-47 arasında Edinburgh Akademisi’nde okudu. İlk bilimsel makalesini henüz 14 yaşındayken yayımladı; makale çiviler ve iplik aracılığıyla çizilebilen oval eğriler üzerineydi. 1847’de Edinburgh Üniversitesi’ne giren Maxwell burada okurken iki bilimsel makale daha yayımladı. 1850’de Cambridge Üniversitesi’ne geçti ve bu üniversiteye bağlı Trinity College’dan matematik dalında sınıf İkincisi olarak lisans diploması aldı (1854). Cambridge’de okurken yayımladığı bir makalede esneklik kuramının aksiyomatik temellerini oluşturdu; geometrik optik alanındaki bir makalesiyle de ileride “balık gözü” merceğin bulunmasına yol açacak ilkeleri ortaya koydu. G. G Stokes, W. Thomson (Lord Kelvin), A. Cayley, E. J. Routh gibi ileride bilime büyük katkılarda bulunacak öğrenciler yetiştirmiş olan matematik öğretmeni William Hopkins, Maxwell’in, yaşamında karşılaştığı en olağanüstü öğrenci olduğunu belirtmişti.

1855’te Trinity College’da öğretim üyesi olan Maxwell, babasının sağlığının bozulması üzerine İskoçya’ya döndü, ertesi yıl Aberdeen’deki Marischal College’da doğa felsefesi profesörü oldu. 1860’ta Marischal College ile gene Aberdeen’deki King’s College’nı birleştirilerek Aberdeen Üniversitesi’ne dönüştürülmesi sırasında kadrosuzluk nedeniyle görevinden ayrılmak zorunda kalan Maxwell, Edinburgh Üniversitesi’ne başvurdu. Bu başvurudan sonuç alamayınca Londra’daki King’s College’da doğa felsefesi profesörlüğünü kabul ederek İskoçya’dan ayrıldı. Bu görevde kaldığı beş yıl Maxwell’in en verimli dönemini oluşturdu. Elektromagnetizma konusunda iki önemli makale yayımladı, uygulamak bir konferansta renkli fotoğraf konusundaki bulgularını açıkladı, elektromagnetik ve elektrostatik birimler arasındaki oranı ölçerek bu oranın, geliştirdiği elektromagnetizma kuramının öngörüsüne uygun olarak, ışık hızına eşit olduğunu gösterdi.

1861’de Royal Society’nin üyeliğine seçildi. Bilimsel araştırmaya daha çok zaman ayırabilmek amacıyla 1865’te King’s College’daki görevinden ayrılarak İskoçya’daki malikânesine çekilen Maxwell, altı yıl boyunca elektromagnetizma kuramı üzerindeki ünlü yapıtını hazırladı. 1873’te yayımladığı Treatise on Electricity and Magnetism (Elektrik ve Magnetizma Üzerine İnceleme) adlı bu yapıtta sergilediği elektromagnetizma kuramıyla Maxwell, o güne değin bulunmuş olan elektrik ve magnetizma yasalarını (Coulomb ve Ampere yasaları ile Faraday indükleme yasası) sistemli bir bütünlük içinde matematiksel bir yapıya kavuşturmuş, değişken elektrik ve magnetik alanlann birbirlerinden ayn olarak var olamayacağını göstermiş, elektromagnetik alan ve dalga kavramlarını geliştirmiş, ışığın da bir elektromagnetik dalga olduğunu belirleyerek elektrik, magnetizma ve optiği tek bir temele oturtmuştur.

Tüm elektriksel ve magnetik olayları ve bunlar arasındaki ilişkiyi, günümüzde Maxwell denklemleri olarak bilinen ve dört yalın denklemden oluşan bir denklem takımıyla ortaya koyan Maxwell, Faraday indükleme yasasını incelerken dielektrik ortamca bir “yer değiştirme” akımının var olması gerektiği sonucuna varmıştı; titreşen elektrik yüklerine karşılık gelen bu akım, dielektrik ortamda elektromagnetik dalgaların ortaya çıkmasına yol açıyordu. Bu dalgaların hızının ışık hızına çok yakın olması gerektiğini belirleyen Maxwell, böylece, ışığın da bir elektromagnetik dalga olduğu sonucuna varmıştı. Maxwell’in varlığını öngördüğü elektromagnetik dalgalar, onun ölümünden sekiz yıl sonra Heinrich Hertz tarafından laboratuvar koşullarında elde edildi.

Maxwell fiziğin başka alanlarında da önemli katkılarda bulundu. 1855’te Adams Ödülü’nü almasına yol açan 68 sayfalık bir incelemesinde, Satürn halkalarının sayısız küçük parçacıktan oluşması gerektiğini tümüyle kuramsal hesaplarla ortaya koydu. Maxwell’in vardığı bu sonuç 1980’de “Voyager 1” ve 1981’de “Voyager 2” uzay araçları tarafından doğrulandı.

Maxwell, renklerin karışımı üzerindeki deneylerine 1849’da Edinburgh Üniversitesinde öğrenciyken başlamıştı; bu deneyleri 1854’ten sonra Cambridge’de sürdürdü. Young’m 1802’de ortaya attığı, gözde üç temel rengi algılayan üç ayn tür renk algılayıcısı olduğuna ilişkin kuramı sınamak için üzerine renkli kâğıtlar yapıştırılmış dönen bir tekerlekten yararlandı. Sonra “renk kutusu” adını verdiği ve renkli ışıklan üst üste düşürmeyi sağlayan bir aygıt geliştirdi. Bu deneyler sonucunda, üç temel renkten (kırmızı, yeşil ve mavi) tüm renklerin elde edilebileceğini gösterdi. 1861’de, bir cismin kırmızı, yeşil ve mavi filtrelerle çekilmiş üç ayn görüntüsünü gene aynı renkten ışıklarla bir ekrana düşürerek, üç renk temeline dayalı (trikromatik) ilk renkli fotoğrafı elde etti.

Maxwell’in gazlann kinetik kuramı üzerindeki çalışmalan, fiziğe en önemli katkılann- dan birini oluşturur. Gazların her doğrultuda ve her hızda devinebilen, birbirleriyle ve gazın içinde bulunduğu kabın çeperiyle çarpışmalan tam esnek olan moleküllerden oluştuğu varsayımından yola çıkan Maxwell, olasılık ve istatistik yöntemlerini kullanarak bir gazdaki moleküllerin hız dağılımını (bir başka deyişle, hızlan sıfırdan en büyüğe kadar belirli hız aralıklarına düşen moleküllerin sâyısmı) saptama sorununu 1860’ta çözdü. AvusturyalI fizikçi Boltzmann’ın 1871’de bu kuramı daha da geliştirmesiyle günümüzde Maxwell-Boltzmann dağılım yasası olarak bilinen ve gaz moleküllerinin istatistiksel enerji dağılımını veren yasa son biçimini almıştır. Maxwell’in geliştirdiği ve gazların sıcaklık, entropi, basınç ve hacimlerine bağlı olarak termodinamik fonksiyonlannı ifade eden dört eşitlik de günümüzde “Maxwell bağıntıları” olarak anılır.

Encyclopcedia Britannica’nın, dönemin ünlü bilim adamlarının katkısını içerdiği için, “bilim adamlarının ansiklopedisi” olarak bilinen dokuzuncu baskısının bilim editörlüğünü yapan ve bu baskıdaki birçok maddeyi kaleme alan Maxwell’in elektromagnetizma, termodinamik ve renk kuramının yanı sıra, servomekanizma kuramı, ışılesneklik (fotoelastisite), renkölçüm (kolorimetri), renk körlüğü gibi alanlarda da önemli katkıları vardır.

Maxwell, 1871’de Cambridge Üniversitesinde yeni kurulan Cavendish Deneysel Fizik Kürsüsü profesörlüğünü ve aynı üniversitede kurulması tasarlanan Cavendish Laboratuvan’nın yöneticiliğini üstlenerek öğretim görevine döndü. Sonraki yıllarda büyük ün kazanacak olan Cavendish Laboratuvarinın tasarımı, hazırlıkları ve kurulması tümüyle Maxwell’in eseridir. Yaşamının son yıllarında, 18. yüzyılın ünlü fizikçisi Henry Cavendish’in çalışmalarını derleyip önemli notlarla yayıma hazırladı. Bu çalışması, araştırmalarının ancak pek azını yayımladığı için yeterince değerlendirilemeyen Cavendish’in, fiziğin birçok konusunda öncü çalışmalar yaptığını ortaya çıkarmıştır.

Yaşamı boyunca unvan ve ödül almamış olan Maxwell, kısa bir hastalık sonucunda öldü ve İskoçya’da bulunan Parton köyündeki kilise bahçesinde toprağa verildi.