James Clerk Maxwell (1831-1879)

Õseinek eredeti családneve Clerk volt, a Maxwell nevet ügyvéd apja vette fel, amikor birtokot örökölt a Maxwell-ágból. Születésekor édesanyja 40 éves volt. A Glenlairben lévõ családi birtokon egy korlátolt házitanító oktatta, aki nem ismerte föl korán megmutatkozó kíváncsiságát és rendkívüli emlékezõtehetségét. Nagynénjének jóvoltából 1841-tõl Edinburghban tanult. Érdeklõdése messze túlterjedt az iskolai tananyagon, ám a vizsgákkal nem sokat törõdött. Elsõ tudományos dolgozata 14 éves korában jelent meg, ebben egy geometriai problémával foglalkozott.

 Maxwell 16 évesen lett az Edinburghi Egyetem hallgatója; valósággal habzsolta a legkülönfélébb témájú könyveket, két újabb tudományos dolgozata is megjelent ebben az idõben. 1850-ben ment át a Cambridge-i Egyetemre, kivételes tehetségét itt kezdték felismerni. Egyetemi elismeréseket, díjakat nyert el. A Trinity College-ban matematikából szerzett diplomát, majd a kollégium tagjává választották, de apjának romló egészségi állapota miatt visszatért Skóciába. 1856-ban nevezték ki az aberdeeni Marischal College természettudományi professzorává; apja meghalt, mielõtt a sikerrõl értesülhetett volna. Maxwell 1858-ban vette feleségül a kollégium vezetõjének a lányát, Katherine Mary Dewart. Boldog házasságukból nem született gyermekük.

 Az Aberdeeni Egyetem megalakításákor, a kollégiumok átszervezésével 1860-ban megszûnt Maxwell állása. Ekkor a londoni King's College természettudományi professzorává nevezték ki. 1861-ben tagjává választotta a Royal Society (Királyi Társaság). 1865-ben lemondott professzori állásáról, visszatért a glenlairi családi birtokra, és energiáit leginkább híres mûve, a Treatise on Electricity and Magnetism (Értekezés az elektromosságról és a mágnességrõl; 1873) megírásának szentelte. Mûvében Michael Faradaynak az elektromágnesességrõl megfogalmazott fizikai gondolatait öntötte matematikai formába. Faraday indukciós törvénye szerint a változó mágneses tér elektromágneses teret indukál, ennek illusztrálására Maxwell mechanikai modellt dolgozott ki. Azt találta, hogy a modell szerint a szigetelõ közegben "eltolódási áram" keletkezik, amelyben így transzverzális elektromágneses hullámok terjednek. Kiszámította ezeknek a hullámoknak a sebességét, és a fénysebességhez nagyon közeli értéket kapott. Ebbõl arra következtetett, hogy a fény elektromágneses hullám. Maxwell elmélete azt sugallta, hogy laboratóriumban is lehet elektromágneses hullámokat kelteni. Ezt a lehetõséget elõször    Heinrich Hertz  igazolta 1887-ben, nyolc évvel Maxwell halála után. A kialakuló rádióipar és valamennyi alkalmazása végsõ soron Maxwell dolgozataira vezethetõ vissza.

 Maxwell fontos eredményeket ért el a fizika más területein is. Huszonévesen azzal igazolta klasszikus fizikai jártasságát, hogy díjnyertes tanulmányt írt a Szaturnusz gyûrûirõl. Arra következtetett, hogy a gyûrûk anyaga nem összefüggõ; ezt több mint száz évvel késõbb a Szaturnuszt megközelítõ Voyager–1 ûrszonda igazolta.

 A termodinamika minden tankönyvében szerepelnek a Maxwell-féle szimmetria-összefüggések, amelyek a termodinamikai függvények parciális deriváltjai közti kapcsolatot írják le. Bár nem Maxwelltõl származik a gázok modern kinetikus elmélete, õ volt az elsõ, aki a valószínûség-számítás és a statisztika módszereit egy molekulahalmaz tulajdonságainak a leírására használta fel. Korábban úgy vélték, hogy egy adott gázban azonos a molekulák sebessége. Maxwell kimutatta, hogy a sebesség statisztikus eloszlást követ. Késõbbi munkáiban Maxwell a gázok transzporttulajdonságait vizsgálta, a hõmérséklet és a nyomás változásainak a belsõ súrlódásra, a hõvezetésre és a diffúzióra gyakorolt hatását elemezte.

Maxwell korántsem volt a gyakorlattól elszakadt elméleti ember. Jártas volt a kísérleti eszközök tervezésében, ez jól megmutatkozott, amikor fiatal korában a színlátást vizsgálta. Késõbb a színelmélet tanulmányozása során arra a következtetésre jutott, hogy a három alapszínre külön-külön szûrõket alkalmazva, majd a képeket egyesítve színes fényképet lehet készíteni. Feltevését 1861-ben tartott elõadásán bizonyította egy tartan ("skótkockás") szalagról készített felvételének a bemutatásával.

 Jól ismert eredményei mellett jónéhány mellékesen felvetett ötlete késõbb nagy fontosságú fejleményekhez vezetett. A Maxwell-démonként emlegetett képzelt értelmes lény szerepet játszott az információelmélet fejlõdésében. Maxwellnek a sebességszabályozásról szóló tanulmányát a tudományos kibernetika csírájának tekintik. Geometriai-optikai munkája vezetett el a halszemobjektívok feltalálásához.

 Maxwellt 1871-ben a fizika elsõ Cavendish-professzorává választották a Cambridge-i Egyetemen. Nekikezdett a Cavendish Laboratórium tervezésének, felügyelt az építésre. Kevés tanítványa volt, de mind igen tehetségesek. Tiszteletére a mágneses fluxus mértékegységét a cgs-rendszerben maxwellnek (Mx) nevezték el.