poza kręgami naukowymi szkocki fizyk James Clerk Maxwell (1831-1879) nie jest zbyt dobrze znany, ale jego wpływ na współczesną fizykę był głęboki. Jego prace nad siłami elektrycznymi i magnetycznymi zapoczątkowały teorię elektromagnetyzmu, torując drogę Albertowi Einsteinowi do rozwoju jego teorii względności i nowoczesnego rozumienia grawitacji.,

Reklama

zainteresowania Maxwella fizyką były zróżnicowane. Oprócz elektromagnetyzmu wywarł również znaczący wpływ na dziedzinę termodynamiki, stosując rewolucyjne podejście matematyczne. Jedną z najbardziej intrygujących cech jego pracy jest eksperyment myślowy, znany jako demon Maxwella, który choć niekoniecznie demoniczny, ma magiczną (teoretyczną) zdolność: łamanie drugiego prawa termodynamiki.

Reklama

w nowej książce profesor Maxwell ' s Dwulicious Demon (16 zł.,99, Icon Book), Brian Clegg bada życie Jamesa Clerka Maxwella i jego wkład w fizykę, przeplatając się z fragmentami samego demona. Oto wyciąg z ostatniego rozdziału książki, wyjaśniający dziedzictwo wielkiego naukowca i jego wpływ na przyszłość fizyki.

Chapter 10-The legacy

gdyby zapytać naukowca około końca XIX wieku, który – z wielkich nazwisk tego wieku – naukowcy w przyszłości uznaliby za czołowego brytyjskiego fizyka epoki, niewątpliwie powiedziałby Lord Kelvin., Stary przyjaciel Maxwella, William Thomson, został uczczony w jego czasach – rzeczywistość znalazła odzwierciedlenie w jego wyniesieniu do Izby Lordów, jako pierwszego naukowca, który otrzymał ten zaszczyt.1 z pewnością nie ma wątpliwości, że Kelvin wykonał istotne prace w termodynamice, a także pracował nad wieloma praktycznymi zastosowaniami nauki – jego nazwisko pojawia się na ponad 70 patentach tego okresu, a jak widzieliśmy, był czołową postacią w układaniu kabla transatlantyckiego.,

to Kelvin, a nie Maxwell, znalazł się u boku Isaaca Newtona w Opactwie Westminsterskim, a Kelvin ma jednostkę naukową nazwaną jego imieniem. Niedługo po śmierci Kelvina w 1907 r. jego posągi zostały wzniesione zarówno w jego miejscu urodzenia, Belfaście, jak i w mieście, w którym wykonał większość swoich prac, Glasgow. Z kolei Maxwell został pochowany na małym wiejskim cmentarzu i przez ponad 100 lat po jego śmierci nie postawiono jego posągu w jego rodzinnej Szkocji.

w pierwszej połowie XX wieku obraz został jednak przekształcony., Chociaż osiągnięcia Kelvina nie zostały umniejszone, wydają się teraz o wiele mniej znaczące w wielkim układzie rzeczy. Dla porównania, uznanie pracy Maxwella nad elektromagnetyzmem, jego wkład w mechanikę statystyczną i jego transformacja sposobu, w jaki fizyka teoretyczna została podjęta, uczyniły go o wiele bardziej bohaterem dla współczesnych fizyków. Nie bez powodu Einstein mówi: „nie byłoby współczesnej fizyki bez równań elektromagnetycznych Maxwella; zawdzięczam Maxwellowi więcej niż komukolwiek.,”

ci, którzy znali go najlepiej, od samego początku wiedzieli, że w Jamesie Clerku Maxwella jest coś wyjątkowego., przyjaciel Maxwella od czasów szkolnych, Peter Tait, napisał o nim w Nature na końcu podsumowania pracy Maxwella, zapewniając mowę pochwalną, która dziś będzie dobrze przemawiać w odniesieniu do oporu wobec „próżnego bełkotu” i pseudonauki:

nie potrafię właściwie wyrazić słowami, jak wielka strata, jaką jego wczesna śmierć zadała nie tylko jego osobistym przyjaciołom, uniwersytetowi w Cambridge, całemu światowi naukowemu, ale także, a przede wszystkim, na przyczynę zdrowego rozsądku, prawdziwej nauki i samej religii, w tych czasach bardzo próżnych-bełkot, pseudonauka i materializm.,

było coś wyjątkowego w tym, że Maxwell Charles Coulson, który w 1947 roku objął to samo krzesło, które Maxwell piastował w King 's College London, zauważył:” nie ma prawie jednego tematu, którego poruszył, którego nie zmienił niemal nie do poznania.”Ten wolumen produkcji był dopasowany do wglądu Maxwella – jego zdolności do opracowywania modeli i matematyki do modelowania rzeczywistości, gdy to podejście było nowością., W broszurze przygotowanej z okazji setnej rocznicy urodzin Maxwella w 1931 roku angielski fizyk James Jeans dał uderzające świadectwo tej intuicyjnej siły, opisując rozkład Maxwella dla prędkości cząsteczek gazu. Jeans napisał (a):

Maxwell, ciągiem argumentów, który wydaje się nie mieć żadnego związku z cząsteczkami, a nawet z dynamiką ich ruchów, logiką, a nawet ze zwykłym zdrowym rozsądkiem, osiągnął formułę, która według wszystkich precedensów i wszystkich zasad filozofii naukowej, powinna być beznadziejnie błędna., W rzeczywistości okazało się, że to właśnie ta moc głębokiej intuicji fizycznej, w połączeniu z odpowiednią, choć nie wybitną techniką matematyczną, leżała u podstaw wielkości Maxwella.

nie jest niczym niezwykłym, gdy próbuje dać Maxwellowi należne mu miejsce w panteonie fizyki, aby przyrównać go do Newtona i Einsteina (prawdopodobnie dorzucić też Faradaya). I choć nie ma wątpliwości, że znaczna część pracy Newtona dotyczyła fizyki, można przypuszczać, że Newton był znacznie mniej fizykiem niż Maxwell.,

warto porównać katalogi bibliotek Newtona i Maxwella. Newton pozostawił po sobie 2 2100 książek. 109 z nich dotyczyło fizyki i astronomii, 138 alchemii, 126 matematyki i 477 teologii.3 dla porównania, ponad połowa książek Maxwella dotyczyła fizyki. Newton był prawdopodobnie matematykiem stosowanym (gdy nie zajmował się alchemikiem, teologiem ani pracą w Mennicy). Maxwell, podobnie jak Einstein, był niewątpliwie fizykiem.,

James Clerk Maxwell statue, Edinburgh © Getty Images

patrząc wstecz od dwudziestego pierwszego wieku, Maxwell spotyka się jako niezwykle niepewny jak na swój dzień. Ktoś daleki od stereotypowego wizerunku bez humoru wiktoriańskiego naukowca. Jesteśmy teraz w stanie docenić, jak bardzo jego praca nad elektromagnetyzmem pomogłaby zapoczątkować rewolucję technologiczną.,

biorąc pod uwagę, jak świeża była nauka Maxwella, możemy zobaczyć w niektórych jego późniejszych pismach i rozmowach bardzo nowoczesne podejście do spraw naukowych. W 1873 roku wygłosił przemówienie zatytułowane „Discourse on molecules” na spotkaniu Brytyjskiego Stowarzyszenia w Bradford, którego niewielka część stanowi idealne zanurzenie w słowach Maxwella.,

w niebiosach odkrywamy przez ich światło i tylko przez ich światło, gwiazdy tak odległe od siebie, że żadna rzecz materialna nie mogła przejść z jednej do drugiej;4 A jednak to światło, które jest dla nas jedynym dowodem istnienia tych odległych światów, mówi nam również, że każdy z nich zbudowany jest z cząsteczek tego samego rodzaju, co te, które znajdujemy na ziemi. Cząsteczka wodoru, na przykład, czy to w Syriuszu, czy w Arcturusie, wykonuje swoje wibracje w dokładnie tym samym czasie.,

każda cząsteczka zatem przez wszechświat nosi na sobie pieczęć systemu metrycznego5 równie wyraźnie, jak metrum z archiwów w Paryżu, czy podwójny Łokietek Królewski w świątyni w Karnaku.

żadna teoria ewolucji nie może być utworzona w celu uwzględnienia podobieństwa cząsteczek, ponieważ ewolucja musi oznaczać ciągłą zmianę, a cząsteczka nie jest zdolna do wzrostu lub rozpadu, generacji lub zniszczenia.

żaden z procesów natury, od czasu, kiedy Natura się rozpoczęła, nie wytworzył najmniejszej różnicy we właściwościach jakiejkolwiek cząsteczki.,

w tym momencie Maxwell odchodzi od współczesnej nauki, ponieważ zakłada, że cząsteczki muszą być z czegoś wykonane, biorąc pod uwagę ich identyczną naturę, ale nie było procesu, który mógłby zrobić tak, że „możemy nazwać naturalne”. Teraz wiemy, że istnieją całkowicie naturalne procesy wymiany materii i energii, które mogą tłumaczyć powstanie materii, ale kiedy Maxwell napisał, ta nauka była jeszcze 23 lata w przyszłości, ze szczególną teorią względności Einsteina. (A specjalna teoria nie doszłaby do skutku bez pracy Maxwella.,) Nawet tak, do tego momentu i pozwalając na pewną zmianę języka, mogliśmy równie łatwo słuchać Briana Coxa lub Neila deGrasse Tysona rozszerzającego się w cudach wszechświata, co Wiktorianina. Wizja Maxwella była daleka od pół-mistycznych meandrów wcześniejszej fizyki, błędu, który pozostał przy niej nawet wtedy, gdy Newton i jego zwolennicy zaczęli włączać trochę matematyki.

w całej tej książce znaczącą rolę odegrała niewielka część twórczości Maxwella – demon., Chciałem, aby demon miał swoje zdanie, ponieważ tak dobrze odzwierciedla zdolność Maxwella do kwestionowania sposobu, w jaki jego koledzy myśleli o rzeczach, do korzystania z ciekawych nowych podejść do modelowania i do włączenia odrobiny humoru do tego, co może być bardzo po-face nauki. Maxwell jest kimś więcej niż wielkim naukowcem, ale wydaje się być niezwykłym człowiekiem, kimś, z kim to musiała być przyjemność być przyjacielem.

Maxwell i jego demon zasługują na pamięć tak długo, jak nauka ma wpływ na nasze życie.,

1 Często mówi się, nawiasem mówiąc, że Isaac Newton był pierwszą osobą, która otrzymała tytuł szlachecki za swój wkład w naukę. Słyszałem to nawet na tym niezrównanym źródle wiedzy, bezsensownym programie telewizyjnym BBC. Ale w rzeczywistości, Newton otrzymał tytuł szlachecki za dobrą pracę w Mennicy królewskiej, gdzie jego entuzjazm do łapania tych, którzy obcinali krawędzie monet, aby sprzedać metal (i za powieszenie ich, narysowanie i poćwiartowanie) był legendarny. Człowiekiem po moim demonicznym sercu był Newton.

2 szczególnie w okresie, gdy książki były drogim rzadkością.,

3 które Newton uznałby za naukę.

4 śmiesznie, mówiąc, że Maxwell się mylił, ale z właściwego powodu. W tym czasie uważano, że wszechświat jest znacznie mniejszy, niż teraz wiemy, że jest – ale uważano go również za o wiele młodszy, że założono, że nie ma czasu na nic, aby dostać się z jednego krańca wszechświata do drugiego. Obecna Teoria Wielkiego Wybuchu rozwiązuje to z wszechświatem, który rozszerzył się tak szybko podczas fazy inflacji, że na samym początku skrajności obserwowalnego wszechświata mogły nadal znajdować się w bezpośrednim kontakcie fizycznym.,

5 według „systemu metrycznego” Maxwell nie zamierzał nowoczesnego wykorzystania systemu do bazowania na 10, lecz jedynie system miar.Facebook, Instagram i Flipboard

Reklama

śledź naukę na Twitterze, Facebooku, Instagramie i Flipboardzie

Articles

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *