James Clerk Maxwell: suuri tiedemies syvällinen vaikutus modernin fysiikan

Ulkopuolella tieteellisissä piireissä, Skotlantilainen fyysikko James Clerk Maxwell (1831-1879) ei ole kovin tunnettu, mutta hänen vaikutus moderni fysiikka oli syvällinen. Hänen työstään sähköiset ja magneettiset voimat käyntiin teoria sähkömagnetismi, pohjustaa Albert Einstein kehittää hänen suhteellisuusteoria ja meidän moderni käsitys painovoima.,

Maxwellin etuja fysiikka olivat monipuolisia. Sähkömagnetismin ohella hänellä oli myös merkittävä vaikutus termodynamiikan alaan käyttäen vallankumouksellista matemaattista lähestymistapaa. Yksi kiehtovimpia piirteitä hänen työnsä on hänen ajatus kokeilu, joka tunnetaan Maxwellin demoni, joka tosin ei välttämättä ole demoninen, on maaginen (teoreettinen) kyky: rikkomatta termodynamiikan toinen laki.

uudessa kirjassaan Professori Maxwell on Kaksinaamainen Demoni (£16.,99, – Kuvake Kirja), Brian Clegg tutkii James Clerk Maxwellin elämä ja maksuosuudet fysiikka, kudottu kohtia demoni itse. Tässä ote kirjan viimeisestä luvusta, jossa selitetään suuren tiedemiehen perintöä ja hänen vaikutustaan fysiikan tulevaisuuteen.

Luku 10 – perintö

Jos olet kysyä tiedemies ympäri yhdeksännentoista vuosisadan, joka–, että-luvun suuret nimet – tutkijat tulevaisuudessa olisi mielestäni johtava Brittiläinen fyysikko aikakauden, hän olisi epäilemättä, sanoi Lordi Kelvin., Maxwell on vanha ystävä William Thomson oli feted hänen päivä – todellisuus, joka heijastui hänen korkeus House of Lords, ensimmäinen tutkija, joka koskaan on saanut tämän kunnian.1 Varmasti, ei ole epäilystäkään, että Kelvin teki tärkeää työtä termodynamiikka, sekä työskentelee monia käytännön sovelluksia tiede – hänen nimensä näkyy yli 70 patenttia aikana, ja kuten olemme nähneet, hän oli johtava hahmo annetun transatlanttisen kaapeli.,

se oli Kelvin, ei Maxwell, joka päätyi Isaac Newtonin rinnalle Westminster Abbeyyn, ja Kelvin, jolla on hänen mukaansa nimetty tieteellinen yksikkö. Pian sen jälkeen Kelvin kuoli vuonna 1907, patsaat hänestä olisi pystytetty sekä hänen syntymäpaikka Belfast ja kaupunki, jossa hän teki suurimman osan työstään, Glasgow. Sen sijaan, Maxwell oli haudattu pieni maa kirkkomaalla ja ei olisi patsas hänen laittaa hänen natiivi Skotlanti yli 100 vuotta hänen kuolemansa jälkeen.

1900-luvun alkupuoliskolla kuva kuitenkin muuttui., Vaikka Kelvinin saavutuksia ei ole vähätelty, ne tuntuvat nyt paljon vähemmän merkittäviltä suursuunnitelmissa. Vertailun vuoksi, arvostusta Maxwellin työ sähkömagnetismi, hänen panoksensa tilastollinen mekaniikka, ja hänen muutosta siten, että teoreettinen fysiikka oli toteutettu tehnyt hänelle paljon enemmän sankari moderni fyysikot. Einsteinin kerrotaan sanoneen turhaan: ”ei olisi nykyaikaista fysiikkaa ilman Maxwellin sähkömagneettisia yhtälöitä; olen enemmän velkaa Maxwellille kuin kenellekään.,’

Ne, jotka tunsivat hänet parhaiten, tiesivät alusta alkaen, että siellä oli jotain erikoista James Clerk Maxwell., ystävä sitten kouluaikojen, Peter Tait, kirjoitti hänelle Luonto lopussa yhteenveto Maxwellin työ, joka tarjoaa muistopuhe, että olisi hyvin puoliaan tänään sen viittaus kestävyys ’turhaan-jokeltelu ja pseudo-tiede:

en voi riittävästi ilmaista sanoin menetyksen laajuudesta, johon hänen varhainen kuolema on aiheutettu ole vain hänen henkilökohtainen ystävänsä, University of Cambridge, koko tieteellinen maailma, mutta myös, ja aivan erityisesti, aiheuttaa järkeä, todellisen tieteen ja uskonnon itse, nämä päivää paljon turhaa-jokeltelu, pseudo-tieteen ja materialismin.,

Maxwellin panoksen laajuudessa oli jotain hyvin erikoista. Charles Coulson, joka vuonna 1947 otti samassa tuolissa, että Maxwell oli hallussa at King ’ s College London, huomautti: ’on tuskin yksi aihe, että hän kosketti, johon hän ei muuttunut lähes totaalisesti.”Tämä määrä tuotos vastasi Maxwell’ s insight – hänen kykynsä kehittää malleja ja matematiikkaa mallintaa todellisuutta, kun tämä lähestymistapa oli uutuus., Kirjanen laittaa yhteen juhlimaan satavuotista Maxwell on syntynyt vuonna 1931, englantilainen fyysikko James Farkut antoi silmiinpistävää osoitus tämä intuitiivinen voima, kun kuvataan Maxwellin jakauma nopeudet kaasun molekyylejä. Jeans kirjoitti:

Maxwell, junalla argumentti, joka näyttää ei ole mitään yhteyttä lainkaan molekyylejä, tai jopa dynamiikka niiden liikkeitä, tai logiikkaa, tai jopa tavallinen järkeä, saavutti kaava, jonka mukaan kaikki ennakkotapauksia ja kaikkia sääntöjä tieteen filosofia, olisi ollut toivottoman väärässä., Itse asiassa, se oli myöhemmin todettu olevan aivan oikeassa … se oli tämä voima syvällinen fyysinen intuitio yhdistettynä riittävä, joskaan ei erinomainen matemaattinen tekniikka, joka makasi perusteella Maxwellin suuruutta.

Se ei ole harvinaista, kun yrittää antaa Maxwell hänen paikkansa pantheon fysiikan kiinnike häntä Newton ja Einstein (luultavasti heittää Faraday samoin). Ja vaikka ei ole epäilystäkään siitä, että huomattava määrä Newtonin työ oli huolissaan fysiikka, se väittää, että Newton oli paljon vähemmän kuin fyysikko Maxwell.,

on mielenkiintoista vertailla Newtonin ja Maxwellin kirjastojen luetteloita. Newton jätti jälkeensä huomautettavan2 2 100 kirjaa. Näistä 109 olivat fysiikan ja tähtitieteen, 138 alkemian, 126 matematiikan ja 477 teologian.3 vertailun vuoksi yli puolet Maxwellin kirjoista käsitteli fysiikkaa. Newton oli todennäköisesti soveltava matemaatikko (kun hän ei ollut miehitetty kuin alkemisti, teologi tai työskentelee minttu). Maxwell oli Einsteinin tavoin epäilemättä fyysikko.,

Katse takaisin twenty-first century, Maxwell tulee eri kuin epätavallisen unstuffy hänen päivä. Joku kaukana stereotyyppinen kuva huumorintajuton Viktoriaaninen tiedemies. Ja nyt voimme myös ymmärtää, kuinka paljon hänen sähkömagnetismin työnsä auttaisi käynnistämään teknologisen vallankumouksen.,

Ottaen huomioon, kuinka paljon tuoreita Maxwellin tiede oli, voimme nähdä joitakin hänen myöhemmin kirjallisesti ja puhuu hyvin moderni lähestymistapa tieteellisissä asioissa. Vuonna 1873, hän piti puheen otsikolla ’Diskurssi molekyylejä’ at British Associationin kokouksessa vuonna Bradford, pieni osa, joka tekee ihanteellinen kaivaa Maxwellin omin sanoin.,

taivaissa huomaamme niiden valo, ja niiden valo yksin, tähdet niin kaukana toisistaan, että ei materiaali asia voi olla kulunut yhdestä toiseen;4 ja vielä tämä valo, joka on meille ainoa todiste olemassaolosta näistä kaukaisista maailmoista, kertoo meille myös, että kukin niistä on rakennettu molekyylejä samanlaisia kuin ne, joita meidän löytää maan päällä. Molekyylin vety, esimerkiksi, onko Sirius tai Arcturus, suorittaa sen värähtelyt juuri samaan aikaan.,

Jokainen molekyyli siis läpi maailmankaikkeuden kantaa vaikuttunut se leima metrinen system5 niin selvästi kuin ei-metrinen Arkistojen Pariisissa, tai kaksinkertainen kuninkaallinen kyynärä temppeli Karnak.

Ei evoluutioteoria voi olla muodostunut huomioon samankaltaisia molekyylejä, evoluutio välttämättä merkitsee jatkuvaa muutosta, ja molekyyli on kykenemätön kasvua tai rappeutuminen, sukupolven tai tuhoaminen.

mikään luonnon prosesseista ei ole luonnon alkamisajankohdan jälkeen tuottanut pienintäkään eroa minkään molekyylin ominaisuuksissa.,

tässä vaiheessa, Maxwell poikkeaa modernin tieteen, kuten hän olettaa, että molekyylejä on tehty jotain, koska niillä on sama luonne, mutta se ei ole prosessi, joka voisi tehdä niin, että voimme kutsua luonnollinen’. Tiedämme nyt, siellä ovat täysin luonnollisia prosesseja vaihto aineen ja energian, joka voi tilin luomiseen väliä, mutta kun Maxwell kirjoitti, tämä tiede oli vielä 23 vuotta tulevaisuudessa, Einsteinin erityinen suhteellisuusteoria. (Ja erityinen teoria ei olisi syntynyt ilman Maxwellin työtä.,) Tähän asti, ja sallien jonkin kielen muutoksen, olisimme voineet yhtä helposti kuunnella Brian Coxin tai Neil deGrasse Tysonin laajentuvan maailmankaikkeuden ihmeisiin kuin viktoriaaniseen. Maxwellin visio oli kaukana semi-mystinen polveileva aikaisempien fysiikan vika, että jäi se vaikka Newtonin ja hänen seuraajiensa oli alkanut sisällyttää joitakin matematiikka.

koko tämän kirjan ajan pienellä osalla Maxwellin tuotoksesta – demonilla – on ollut merkittävä rooli., Halusin demoni on hänen sanoa, koska hän heijastaa niin hyvin Maxwell on kyky haastaa siten, että hänen kollegansa ajatellut asioita, käyttää uusia mielenkiintoisia lähestymistapoja mallintamiseen, ja sisällyttää ripaus huumoria, mitä voi olla hyvin po-edessä tiede. Maxwell on ollut merkittävä mies, jonka kanssa on varmasti ollut ilo olla ystävä.

Maxwell ja hänen demoninsa ansaitsevat tulla muistetuiksi niin kauan kuin tiede vaikuttaa elämäämme.,

1 Usein sanotaan ohimennen, että Isaac Newton oli ensimmäinen henkilö, joka aateloitiin hänen panoksestaan tieteeseen. Olen jopa kuullut tämän väitti, että vertaansa vailla tietolähde, BBC on Turhaa TV tietokilpailu ohjelmaa. Mutta todellisuudessa, Newton oli knighted tekee hyvää työtä Royal Mint, jossa hänen innostus kiinni niitä, jotka leikatut reunat kolikoita myydä metalli (ja ottaa heidät hirtettiin, laadittu ja neljännekseen) oli legendaarinen. Mies Oman demonisydämeni perässä oli Newton.

2 Erityisesti ajalta, jolloin kirjat olivat kallis harvinaisuus.,

3, jota Newton olisi pitänyt tieteenä.

4, Hassua kyllä, tämä Maxwell oli väärä, mutta oikea syy. Tuolloin maailmankaikkeuden ajateltiin olevan paljon pienempi kuin mitä me nyt tiedämme sen olevan – mutta se oli myös katsotaan niin paljon nuorempi, että oletuksena oli, ei ollut aikaa mihinkään päästä ääripäästä maailmankaikkeuden toiselle. Nykyinen Big Bang-teoria korjaa tämän kanssa, että maailmankaikkeus laajeni niin nopeasti aikana inflaatio vaiheessa, että heti alussa, äärimmäiset havaittavissa oleva maailmankaikkeus olisi silti ollut suoraan fyysistä yhteyttä.,

5 ’metrijärjestelmän’ Maxwell ei aio moderni käyttö järjestelmä base 10, mutta vain järjestelmä mittaus.

Noudata Tieteen Keskittyä Twitter, Facebook, Instagram ja Flipboard