JAMES CLERK MAXWELL: BIOGRAPHIE UND BEITRÄGE ZUR WISSENSCHAFT - KULTURVOKABULAR - 2025

James Clerk Maxwell (1831 - 1879) war ein Wissenschaftler schottischer Herkunft, der sich auf das Gebiet der mathematischen Physik spezialisierte und dessen Beiträge ein Vorher und Nachher in der Geschichte dieser Wissenschaft markierten.

Er gilt als einer der wichtigsten Wissenschaftler aller Zeiten und wurde insbesondere für die Formulierung der Theorie der elektromagnetischen Strahlung anerkannt. Seine Idee legte den Grundstein für das heute bekannte Radio.

Unbekannter Fotograf. Smithsonian Institution aus den USA, über Wikimedia Commons

Darüber hinaus entwickelte der Physiker Theorien über den Grund für die Stabilität der Ringe des Saturn, eines der Planeten des Sonnensystems. Er beschäftigte sich mit der Kinetik von Gasen und war bekanntermaßen der erste, der ein Farbfoto druckte.

Die Entdeckungen von Clerk Maxwell haben dazu beigetragen, den Grundstein für die moderne Physik zu legen. Viele Experten auf diesem Gebiet betrachten ihn als den einflussreichsten Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts auf dem Gebiet der Physik des 20. Jahrhunderts.

Die Beiträge, die er auf wissenschaftlichem Gebiet geleistet hat, werden mit der gleichen Bedeutung betrachtet wie die von Isaac Newton und Albert Einstein.

Biografie

Frühe Jahre

James Clerk Maxwell wurde am 13. Juni 1831 in Edinburgh, Schottland, in eine bürgerliche Familie geboren. Er war das einzige Kind eines Paares, das spät heiratete; Seine Mutter hatte ihn im Alter von 40 Jahren.

Sein Vater, John Clerk Maxwell von Middlebie, ein bekannter Anwalt, erbte seinen Nachnamen von einer wichtigen Familie seiner Zeit. James 'Nachname war ein Synonym für die schottische High Society. Frances Cay war der Name seiner Mutter, einer Frau, die zu einer Familie mit einer hohen Stellung in der damaligen Gesellschaft gehörte.

Kurz nach der Geburt des Angestellten zog die Familie in ein Landhaus namens Glenlair House, das sich in Middlebie Village and Parish befand.

Erste Studien

Als Maxwell ungefähr acht Jahre alt war, starb seine Mutter 1839 an Bauchkrebs. Nach der Veranstaltung erhielt der Angestellte Unterricht von einem Tutor, der behauptete, der junge Mann habe aufgrund der Zeit, die er zum Auswendiglernen der Informationen benötigte, Probleme beim Lernen.

Clerk Maxwell zeigte jedoch schon in jungen Jahren große Neugier und eine bemerkenswerte Fähigkeit, neue Ideen zu lernen. Kurz nachdem er Privatunterricht genommen hatte, schickte ihn seine Tante 1841 zur Schule an die Edinburgh Academy, wo er sich mit Menschen anfreundete, die seine Zukunft prägten.

Trotz seiner bemerkenswerten Neugier auf das Lernen interessierte ihn das Studienprogramm, das er in der Schule erhielt, nicht. Aus diesem Grund begann er, sich der Wissenschaft zuzuwenden, bis er seinen ersten Artikel zu diesem Bereich veröffentlichte, als er erst 14 Jahre alt war.

In dem Aufsatz beschrieb Clerk Maxwell eine Reihe von ovalen Kurven, die mit Stiften und Fäden analog mit einer Ellipse verfolgt werden konnten. Sein Interesse an Geometrie und mechanischen Modellen setzte sich während seines gesamten Studiums fort und half ihm während seiner Zeit als Forscher.

Höhere Bildung

Mit 16 Jahren begann James Clerk Maxwell ein Studium an der University of Edinburgh, einer der wichtigsten in Schottland. Während seiner Zeit an dieser Institution veröffentlichte er zwei wissenschaftliche Artikel seiner eigenen Urheberschaft.

Zusätzlich widmete der Physiker zusätzlich zu denen, die er an der Universität erhielt, mehrere Stunden Studium. Er experimentierte mit der Improvisation chemischer, elektrischer und magnetischer Geräte in dem Haus, in dem er lebte.

Ein Teil dieser Praktiken half ihm, die Photoelastizität zu entdecken (ein Mittel, das die Verteilung von Stress in physischen Strukturen bestimmt).

Im Jahr 1850, als der Physiker ungefähr 19 Jahre alt war, trat er in die Universität von Cambridge ein und seine intellektuellen Fähigkeiten wurden anerkannt. An der Cambridge Institution hatte er William Hopkins als Professor für Mathematik, der Maxwell als einen seiner wichtigsten Studenten betrachtete.

Vier Jahre nach Beginn seines Studiums an dieser Institution wurde er 1854 mit dem Smith's Prize ausgezeichnet. Dieser prestigeträchtige Preis wurde ihm für die Durchführung eines Aufsatzes über wissenschaftliche Originalforschung verliehen.

Außerdem wurde er für ein Stipendium ausgewählt, eine Gelegenheit, die er ablehnte, nach Schottland zurückzukehren, um sich um seinen Vater zu kümmern, der sich in einer prekären Gesundheitssituation befand.

Persönlicher Verlust und Ehe

1856 wurde er zum Professor für Naturphilosophie am Marischal College ernannt, aber sein Vater starb vor seiner Ernennung, was für den Physiker einen erheblichen Verlust bedeutete, da er eng mit seinem Vater verbunden war.

Der Wissenschaftler war ungefähr 15 Jahre jünger als die anderen Professoren, die am Colegio Marischal lehrten; Dies war jedoch kein Hindernis für ihn, ein starkes Engagement für die Position zu generieren, die er eingenommen hatte. Er entwickelte eifrig neue Studienprogramme und plante Konferenzen mit Studenten.

Zwei Jahre später, 1858, heiratete er Katherine Mary Dewar, die Tochter des Direktors des Marischal College. Sie hatten nie Kinder zusammen. Jahre später wurde er zum Professor für Naturphilosophie am King's College in London, England, ernannt.

Fortschritte im professionellen Bereich

Die nächsten fünf Jahre waren dank der wissenschaftlichen Erfolge die positivsten seiner Karriere. In dieser Zeit veröffentlichte er zwei Artikel, die sich mit dem Thema des elektromagnetischen Feldes befassten, und führte eine Demonstration der Farbfotografie durch.

Darüber hinaus führte er theoretische und experimentelle Arbeiten zur Viskosität von Gasen durch. Die Bedeutung, die er im wissenschaftlichen Bereich erlangte, machte ihn 1861 würdig, Mitglied der Royal Scientific Society zu sein.

Andererseits war er für die Überwachung der experimentellen Bestimmung elektrischer Einheiten für die British Association verantwortlich. Seine Beiträge auf dem Gebiet der Wissenschaft führten zur Gründung des National Physics Laboratory.

Dank der Messung des Anteils elektromagnetischer und elektrostatischer Einheiten von Elektrizität leistete er auch wichtige Beiträge zu den Theorien der Lichtgeschwindigkeit.

Beiträge zur Wissenschaft

1865 trat der Physiker von seinem Job am King's College zurück, um sich auf sein Anwesen in Glenlair zurückzuziehen. Er unternahm mehrere Reisen nach London und Italien und begann einige Jahre später, eine Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus zu schreiben.

Forschung

Maxwells Forschungen zum Elektromagnetismus waren von solcher Bedeutung, dass der Wissenschaftler als einer der wichtigsten in der Geschichte angesehen wurde.

In der Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus, die 1873 veröffentlicht wurde, war sein Hauptziel die Umwandlung von Michael Faradays physikalischen Ideen in eine mathematische Formel. Er versuchte Faradays Ideen verständlich zu veranschaulichen.

Die Untersuchungen, die er zu diesem Gesetz durchführte, ermöglichten es dem Wissenschaftler, wichtige Entdeckungen auf dem Gebiet der Physik zu machen, was die entsprechenden Informationen zur Lichtgeschwindigkeit betrifft.

Der Wissenschaftler wurde 1871 als Professor an einem neuen Lehrstuhl ausgewählt, der in Cambridge eröffnet worden war. Auf diesen Vorschlag hin begann er mit dem Entwurf des Cavendish Laboratory und überwachte dessen Bau. Obwohl er nur wenige Studenten unter seiner Obhut hatte, hatte er eine Gruppe renommierter Wissenschaftler dieser Zeit.

Tod

Acht Jahre später, im Jahr 1879, begann Maxwell mehrmals an einer Krankheit zu leiden. Kurz danach kehrte er nach Glenlair zurück; Sein Gesundheitszustand verbesserte sich jedoch nicht.

Der Wissenschaftler starb am 5. November 1879 nach kurzer Krankheit. Sein Begräbnis hatte keine öffentlichen Ehren; Er wurde auf einem kleinen Friedhof in Schottland beigesetzt.

Beiträge zur Wissenschaft

Elektromagnetismus

Die Studien, die Maxwell zum Faradayschen Induktionsgesetz durchführte und die besagten, dass sich ein Magnetfeld in ein elektromagnetisches Feld ändern kann, ermöglichten ihm wichtige Entdeckungen auf diesem wissenschaftlichen Gebiet.

Durch den Versuch, dieses Gesetz zu veranschaulichen, gelang es dem Wissenschaftler, ein mechanisches Modell zu konstruieren, das zu einem "Verschiebungsstrom" führte, der die Grundlage für Transversalwellen sein könnte.

Der Physiker berechnete die Geschwindigkeit dieser Wellen und stellte fest, dass sie der Lichtgeschwindigkeit sehr nahe kamen. Dies führte zu einer Theorie, die vorschlug, dass elektromagnetische Wellen in einem Labor erzeugt werden könnten, was Jahre später vom Wissenschaftler Heinrich Hertz demonstriert wurde.

Diese Studie von Maxwell ermöglichte es, im Laufe der Jahre das Radio zu schaffen, das wir heute kennen.

Fakten über Saturnringe

In der Jugend des Wissenschaftlers wurde vorrangig erklärt, warum sich die Saturnringe ständig um den Planeten drehten.

Maxwells Forschungen führten zu dem Aufsatz über die Stabilität der Bewegung der Saturnringe. Die Entwicklung dieses Aufsatzes brachte Maxwell einen wissenschaftlichen Preis ein.

Die Arbeit kam zu dem Schluss, dass die Saturnringe aus Massen von Materie bestehen müssen, die nicht miteinander verwandt sind. Die Studie wurde für den wichtigen Beitrag zur Wissenschaft ausgezeichnet.

Maxwells Schlussfolgerungen zu diesem Thema wurden mehr als 100 Jahre später, 1980, durch eine auf den Planeten gesendete Raumsonde bestätigt. Die Sonde ist die renommierte Voyager, die von der NASA gesendet wurde.

Untersuchung der kinetischen Theorie der Gase

Maxwell war der erste Wissenschaftler, der die Methoden der Wahrscheinlichkeit und Statistik anwendete, um die Eigenschaften einer Reihe von Molekülen zu beschreiben, sodass er zeigen konnte, dass die Geschwindigkeiten der Moleküle eines Gases eine statistische Verteilung haben müssen.

Seine Verbreitung wurde bald darauf als Maxwell-Boltzmann-Verteilungsgesetz bekannt. Darüber hinaus untersuchte der Physiker die Eigenschaften, die den Transport eines Gases in Abhängigkeit von Temperatur- und Druckänderungen in Bezug auf Viskosität, Wärmeleitfähigkeit und Diffusion ermöglichen.

Farbsehen

Wie andere Wissenschaftler dieser Zeit hatte Maxwell ein bemerkenswertes Interesse an Psychologie, insbesondere Farbsehen.

Für ungefähr 17 Jahre, zwischen 1855 und 1872, veröffentlichte er eine Reihe von Untersuchungen, die er zur Wahrnehmung von Farbe, zur Unfähigkeit, Farben und Theorien über diesen Bereich zu sehen, durchführte. Dank ihnen erhielt er eine Medaille für einen seiner Aufsätze mit dem Titel Über die Theorie des Farbsehens.

Die Forschung einiger relevanter Wissenschaftler wie Isaac Newton und Thomas Young diente als Grundlage für die Durchführung von Forschungen zu diesem Thema. Der Physiker hatte jedoch ein besonderes Interesse an der Wahrnehmung von Farbe in der Fotografie.

Nachdem er psychologische Arbeiten zur Farbwahrnehmung durchgeführt hatte, stellte er fest, dass, wenn die Summe von drei Lichtern eine vom Menschen wahrnehmbare Farbe reproduzieren könnte, Farbfotos mit speziellen Filtern erstellt werden könnten, um dies zu erreichen.

Maxwell schlug vor, dass bei einer Schwarzweißaufnahme mit Rot-, Grün- und Blaufiltern die transparenten Eindrücke der Bilder mit drei mit ähnlichen Filtern ausgestatteten Protektoren auf eine Leinwand projiziert werden könnten.

Das Ergebnis des Experiments zum Farbsehen

In dem Moment, als Mawell das Bild auf dem Bildschirm überlagerte, erkannte er, dass das menschliche Auge das Ergebnis als vollständige Reproduktion aller Farben in der Szene wahrnehmen würde.

Jahre später, 1861, präsentierte der Wissenschaftler während einer Konferenz in der Royal Institution über die Theorie der Farbe die weltweit erste Demonstration über die Verwendung von Farbe in der Fotografie. Er nutzte die Ergebnisse seiner Analyse, um seine Ideen zu rechtfertigen.

Die Ergebnisse des Experiments waren jedoch aufgrund eines Unterschieds in der Pigmentierung zwischen den Filtern, die zum Hinzufügen der Farbe verwendet wurden, nicht wie erwartet.

Obwohl er nicht die gewünschten Ergebnisse erzielt hatte, diente seine Forschung zur Verwendung von Farbe in der Fotografie einige Jahre später als Grundlage für die Geburt der Farbfotografie.

Verweise

1. James Clerk Maxwell, Herausgeber der Encyclopedia Britannica, (2018). Entnommen aus britannica.com
2. James Clerk Maxwell, berühmtes Wissenschaftlerportal, (nd). Entnommen ausamousscientists.org
3. James Clerk Maxwell, unentdecktes Schottland-Portal, (nd). Entnommen aus undiscoveredscotland.co.uk
4. James Clerk Maxwell, englisches Wikipedia-Portal, (nd). Entnommen aus en.wikipedia.org
5. Wer war James Clerk Maxwell, Portal The Maxwell bei Glenlair Trust, (nd). Entnommen aus org.uk.