งานของ James Clerk Maxwell
เกี่ยวกับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้เริ่มต้นการปฏิวัติ
ชายผู้เปลี่ยนแปลงทุกสิ่ง: ชีวิตของ James Clerk Maxwell
โหระพามาฮอน
ไวลีย์: 2003. 254pp. £18.99, $27.95
เครดิต: ภาพประกอบโดย AL GRANT
เว็บสล็อต James Clerk Maxwell เป็นนักฟิสิกส์ที่เข้าใจได้มากที่สุดในช่วงเวลาระหว่าง Faraday และ Einstein, HA Lorentz, Heinrich Hertz และ Ludwig Boltzmann และพวกเขาชอบอย่างไรก็ตาม Basil Mahon ผู้เขียนชีวประวัติที่น่ารักของ Maxwell เป็นอดีตเจ้าหน้าที่ในกองทัพอังกฤษและอดีตข้าราชการ ซึ่งสารภาพว่าตอนอายุ 16 เขา “ตกอยู่ภายใต้มนต์สะกด” ของ Maxwell ครึ่งศตวรรษหลังความหลงใหล หนังสือเล่มนี้เห็นได้ชัดว่าเป็นโครงการเกษียณอายุ แต่ก็ไม่มีอะไรเลวร้ายไปกว่านั้น
Mahon เล่าเรื่องวัยเด็กของ Maxwell ในแง่เศรษฐกิจแต่ก็ทำได้ดี พ่อของ Maxwell เป็นทนายความที่ไม่กระตือรือร้นในเอดินบะระ ซึ่งแต่งงานกันในวัยสามสิบปลายๆ ของเขา และกับภรรยาใหม่ของเขา ลงมือฟื้นฟูที่ดินขนาด 6 ตารางกิโลเมตรที่เขาได้รับมรดกมาจาก Galloway ทางตะวันตกเฉียงใต้ของสกอตแลนด์ เจมส์เกิดในปี พ.ศ. 2374 และได้รับการศึกษาที่บ้านโดยฟรานเซสมารดาของเขา จนกระทั่งเธอเสียชีวิตเมื่ออายุได้แปดขวบ (หลังการผ่าตัดมะเร็งโดยไม่ใช้ยาสลบ) ป้าสองคนในเอดินบะระจึงเกลี้ยกล่อมหญิงม่ายให้เจมส์ควรเข้าเรียนในโรงเรียนที่เหมาะสม นั่นคือสถาบันเอดินบะระ
บทความทางวิทยาศาสตร์ฉบับแรกของ Maxwell ซึ่งเป็นแนวคิดทั่วไปที่แยบยลของการสร้างวงรีที่คุ้นเคยโดยผูกเชือกที่ไม่ยืดหยุ่นไว้กับจุดคงที่สองจุดและปล่อยให้ดินสอที่เชือกผูกติดอยู่ตามเส้นโค้ง ได้รับการตีพิมพ์ในขณะที่เขายังอยู่ที่โรงเรียน อายุ 14 ปี นั่น ทำให้มั่นใจว่าเขาถูกพบเห็นในเมืองเล็กๆ เอดินบะระ ปี 1846
พ่อและลูกชายยังคงไม่แน่ใจเกี่ยวกับอนาคตของเจมส์ ดังนั้นเขาจึงสมัครเรียนหลักสูตรปริญญามาตรฐานที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ และหมกมุ่นอยู่กับวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ ที่นั่นเขาได้ตีพิมพ์บทความอีกสองฉบับ ซึ่งหนึ่งในนั้นเป็นกรอบทางคณิตศาสตร์สำหรับการรักษาการกระจายของความเครียดและความเครียดในของแข็งที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในมืออื่นๆ อีกส่วนหนึ่ง กลายเป็นหนึ่งในอนุสาวรีย์ของฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 19 ของอังกฤษ
หลังจากสามปี พ่อของเขาละทิ้งความทะเยอทะยานที่จะให้ลูกชายของเขาเป็นทนายความ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของเจมส์เป็นที่ยอมรับ และเขาถูกส่งตัวไปยังเคมบริดจ์ ที่ซึ่งเขาเจริญรุ่งเรืองอย่างน่าอัศจรรย์ เขาสำเร็จการศึกษาในปี พ.ศ. 2397 เมื่ออายุ 23 ปี ในฐานะ ‘นักสู้คนที่สอง’ (เขาได้รับตำแหน่งที่สองในรายการของผู้สอบตรีพอสทางคณิตศาสตร์) และเป็นเจ้าของร่วมของรางวัล Smith’s Prize ในปีนั้น อาชีพนักวิชาการเริ่มต้นด้วยการคบหาที่วิทยาลัยทรินิตี้เคมบริดจ์ได้รับการรับรอง และแมกซ์เวลล์เริ่มต้นอย่างมีสไตล์ด้วยการสร้างทฤษฎีการมองเห็นสีสามสี: การยืนยันว่าแสงสีแดง เขียว และน้ำเงินในส่วนผสมที่เหมาะสมจะให้สีใดก็ได้
การนัดหมายทางวิชาการอย่างเป็นทางการ
ของเขานั้นสั้นทั้งหมด เขาเป็นศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่ Marischal College จนกระทั่งซ้ำซากจากการควบรวมกิจการที่สร้างมหาวิทยาลัยอเบอร์ดีน เขาดำรงตำแหน่งเดียวกันที่ King’s College London เป็นเวลาห้าปี และหลังจากผ่านไป 6 ปี เขาเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ทดลองที่เคมบริดจ์ ซึ่งเขาดูแลการออกแบบ การก่อสร้าง และการว่าจ้างห้องปฏิบัติการคาเวนดิช จนกระทั่งเขาเสียชีวิตก่อนวัยอันควรในอีกเจ็ดปีต่อมา
Mahon เตือนผู้อ่านของเขาซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่า Maxwell ไม่ใช่แค่นักทฤษฎีเท่านั้น แต่สามารถประดิษฐ์ (แล้วดำเนินการ) บอกการทดลองได้ ตัวอย่างเช่น มีท็อปส์ซูปั่นที่ถือกระดาษสีต่างกันซึ่งตัวแบบสีจะถูกขอให้แสดงความคิดเห็น แต่จุดสูงของแมกซ์เวลล์ในฐานะนักทดลองต้องเป็นการออกแบบอุปกรณ์เพื่อวัดความหนืดของก๊าซโดยใช้จานหมุนสวนทางในกระบอกปิด ซึ่งเป็นการทดสอบที่สำคัญของทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ ซึ่งได้รับการติดตั้งและดำเนินการใน ห้องใต้หลังคาของบ้านในลอนดอนของเขา
งานหลักของเขาเกือบจะเสร็จสมบูรณ์ภายใน 18 ปีหลังจากสำเร็จการศึกษา ประกอบด้วยทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซและทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งรู้จักกันดีในชื่อสมการของแมกซ์เวลล์ Mahon ยังได้เตือนใจว่า Maxwell ในฐานะประธานของคณะกรรมการที่ได้รับการแต่งตั้งโดย British Association ให้เข้าใจหน่วยไฟฟ้า ได้จัดเตรียมวิธีการเลือกหน่วยวัดที่มีเหตุผลให้กับวิทยาศาสตร์ทั้งหมด แม็กซ์เวลล์จะมีความอุดมสมบูรณ์ได้อย่างไรและในเวลาอันสั้นเช่นนี้?
คำตอบง่ายๆ คือ แมกซ์เวลล์เป็นอัจฉริยะ แต่นั่นก็เป็นตำรวจ เขาเป็นอัจฉริยะแบบไหน? ประการแรก ความเข้าใจที่เจาะลึกของเขาในธรรมชาติของความเป็นจริงนั้นส่วนใหญ่เป็นเรขาคณิต การใช้แผนภาพอย่างง่ายในกระดาษปี 2410 เพื่อสร้างความสัมพันธ์ความเร็วของสองโมเลกุลก่อนและหลังการชนกันทำให้สิ่งนี้ไม่ธรรมดา
ประการที่สอง เขาไม่ใช่คนชอบความสมบูรณ์แบบ ยกตัวอย่างเช่น พีชคณิตของเขามักจะกระจัดกระจายไปกับข้อผิดพลาดง่ายๆ ไม่คู่ควรกับนักสู้คนที่สอง และเขาก็ไม่กลัวที่จะเผยแพร่ทฤษฎีที่ไม่สมบูรณ์อย่างชัดแจ้ง ดังนั้นสมการของแมกซ์เวลล์ (ตีพิมพ์ในปี 2415) นำหน้าด้วยความพยายามที่จะทำให้เส้นแรงของฟาราเดย์เป็นภาษาคณิตศาสตร์ (ในปี 2404) และโดยแบบจำลองเพ้อฝัน (ในปี 2408) ซึ่งพื้นที่ทั้งหมดถูกครอบครองโดยเซลล์ขนาดเล็กที่สามารถบรรทุกประจุได้ และการหมุน (ซึ่งส่วนแม่เหล็กของสนาม) Mahon ให้บริการสาธารณะโดยให้คำอธิบายที่เข้าใจได้เกี่ยวกับการทำงานของเซลล์เล็กๆ ซึ่งควรจะเป็นพื้นฐานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
ประการที่สาม Maxwell ยังคงกังวลเกี่ยวกับปัญหา (ทฤษฎีจลนศาสตร์และอิเล็กโทรไดนามิกส์) จนกระทั่งวิธีแก้ปัญหาของพวกเขามีวงแหวนแห่งความจริง – จากนั้นเขาก็เขียนหนังสือเกี่ยวกับเรื่องนี้
สมการของแมกซ์เวลล์มีชื่อเสียงเป็นที่สรุปว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางด้วยความเร็วแสง แม็กซ์เวลล์ (และผู้ร่วมสมัยของเขา) ได้เห็นผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง ด้วยความสงสัยในการกระทำในระยะไกล โครงสร้างคล้ายเซลล์ซึ่งเขาให้พื้นที่ทั้งหมดถูกแทนที่ด้วยหลักคำสอนของอีเทอร์เรืองแสง เว็บสล็อต
