James Clerk Maxwell: Verskil tussen weergawes

'''James Clerk Maxwell''' ([[Edinburg]], 13 Junie 1831 – [[Cambridge]], 5 November 1879) was 'n [[Skotland|Skotse]] teoretiese fisikus. Sy belangrikste bydra was die formulering van die klassieke teorie van [[elektromagnetisme]]. Deur die ontwikkeling van [[Maxwell se vergelykings]] het hy 'n samevatting van al die teoretiese en eksperimentele kennis van elektrisiteit en magnetisme verskaf. Hy het bydraes tot byna al die afdelings van die fisika gelewer. Hy het die eerste permanente kleurfoto geneem en 'n verklaring vir Saturnus se ringe verskaf. Hy het die Maxwell-Boltzmann verspreiding afgelei, en daarmee gehelp om die basis van [[Statistiese Meganika]] te lê. In die millenium-peiling wat onder 100 van die voorste fisikuste gedoen is, is Maxwell as die derde grootste fisikus van al tye bestempel, voortgegaan deur slegs [[Newton]] en [[Einstein]].<ref>[http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/541840.stm] Einstein the greatest</ref>

 

Maxwell was die enigste kind van John Clerk Maxwell (1787-1856), 'n landeienaar, advokaat en uitvinder, en sy eggenoot Frances Cay (1792-1839). Sy vader was 'n lid van die Skotse kleinadel. Nadat hy sy vroeë skoling vanaf sy moeder ontvang het, gaan Maxwell in 1840 na ''Edinburgh Academy''. Hier blink hy uit in wetenskappe en wiskunde, en ontvang al reeds 'n wiskundemedalje van die ''Academy'' in 1841. Op die ouderdom van veertien skryf hy sy eerste wetenskaplike artikel, ''Oval Curves'', waarin hy 'n vereenvoudigde metode gegee het om krommes met meer as twee fokusse te teken. Die artikel word dan ook voorgelê aan die ''Royal Society of Edinburgh''.<ref>Giulio Peruzzi, Maxwell - Ontdekker van de samenhang van elektriciteit, magnetisme en licht,2009, Bladsy 15</ref>

 

[[Lêer:YoungJamesClerkMaxwell.jpg|thumb|200 px|regs|Maxwell tydens sy studies aan Trinity College]]

In 1847 toe hy 16 jaar oud was het Maxwell aan die Universiteit van Edinburgh begin studeer. Aangesien hy sy lesse nie veeleisend gevind het, kon hy sy vrye tyd aan sy eie studies wy. Hy het hom veral toegespits op chemiese, elektriese en magnetiese toestelle, en hy het 'n besonderse belangstelling in die polarisasie van lig ontwikkel. Hierdeur het hy die konsep van fotoelastisieteit ontdek, toe hy deur polariserende prismas na blokke gelatine gekyk het terwyl hulle gerek of saamgepers word.<ref>Remigio Russo, Mathematical Problems in Elasticity, 1996, World Scientific, bladsy 73</ref> Op die ouderdom van 18 het Maxwell twee artikels aan die ''Royal Society of Edinburgh'' voorgelê. Een het oor die elastisiteit van vastestowwe gehandel, en die ander een het sy vorige werk in ''Oval Curves'' uitgebrei.

Die aard en persepsie van kleur het Maxwell altyd geinteresseer. In sy lesing ''Eksperimente met kleur'' wat hy in Maart 1855 voor die ''Royal Society of Edinburgh'' gelewer het, het hy aagetoon dat wit lig geproduseer kan word deur 'n mengsel van die drie ligte, rooi, groen en blou te neem.

 

[[Lêer:JamesClerkMaxwell-KatherineMaxwell-1869.jpg|thumb|links|James en Katherine Maxwell, 1869.]]

Op 25 jarige ouderdom word Maxwell 'n professor aan die [[Universiteit van Aberdeen]]. Hy het sy aandag op 'n belangrike probleem gefokus wat fisikuste al vir 200 jaar ontwyk het: die aard van [[Saturnus se ringe]]. Maxwell het die probleem twee jaar lank bestudeer. Hy was die eerste persoon wat die korrekte afleiding gemaak het, naamlik dat die ringe uit klein stukkies vastestof bestaan wat onafhanklik van mekaar om die planeet wentel.

Hierdie was waarskynlik die produktiefste tyd van sy loopbaan. Hy word tot die ''Royal Society'' verkies in 1861, nadat hulle hom die Rumford medalje in 1860 toegeken het vir sy werk oor [[kleur]]. Dit is gedurende hierdie tydperk dat hy die wêreld se eerste permanente kleurfoto ontwikkel het. Hy het sy idees oor die [[viskositeit]] van gasse verder ontwikkel en 'n stelsel om fisiese eenhede te definiëer, nou bekend as dimensionele analise, voorgestel. Hy het ook baie werk oor eletrisiteit en magnetisme gedoen. Hy het sy bekende [[Maxwell se vergelykings|vergelykings]] in 1861 gepubliseer in die artikel ''On physical lines of force''.<ref>James Clerk Maxwell, "[[Media:On Physical Lines of Force.pdf|On physical lines of force]]", Philosophical Magazine, 1861</ref>

 

In 1865 trek hy weer terug Skotland toe, maar aanvaar wel die eerbetoon van die Cavendish Proffessorskap aan Cambridge in 1871. Hier is die beroemde [[Cavendish Laboratorium]] onder sy leiding gestig.

 

Hy is op 5 November 1879 in Cambridge aan buikkanker oorlede.

 

Maxwell het belangrike bydraes tot byna elke afdeling van fisika gemaak.

 

[[Lêer:Maxwell'sEquations.svg|thumb|regs|[[Maxwell se vergelykings]]]]

Maxwell word deesdae veral onthou vir sy deurslaggewende werk in [[elektromagnetisme]] en [[elektromagnetiese straling]], 'n verskynsel wat hy teoreties voorspel het. Maxwell se eerste werk was die artikel ''On Faraday's lines of force'', wat in 1855 aan die ''Cambridge Philosophical Society'' voorgelê is. Hierin het hy 'n vereenvoudiging van [[Michael Faraday]] se werk gelewer. Faraday het elektriese induksie eksperimenteel ontdek, maar Maxwell was die eerste een wat die wiskundige basis daarvan blootgelê het. In die daaropvolgende artikel van Maart 1861, ''On physical lines of force'' het hy sy beroemde [[Maxwell se vergelykings|vergelykings]] uiteengesit. Hulle is oorspronklik in 'n ingewikkelde vorm geskryf, wat vir die moderne leser redelik obskuur en ontoegangklik voorkom. Die rede hiervoor is dat Maxwell van die [[kwaternioon]] formaat gebruikgemaak het, wat daartoe gelei het dat daar 20 vergelykings en 20 veranderlikes was. In die moderne notasie word daar van vektore gebruikgemaak, en is daar slegs vier vergelykings.

[[Lêer:Tartan Ribbon.jpg|thumb|links|Die eerste permanente kleurfoto, geneem deur James Clerk Maxwell in 1861]]

 

Maxwell het verskeie bydraes tot die studie van lig en kleur gelewer, en het onder andere die basis van praktiese kleurfotografie gelê. Van 1855 tot 1872 het hy gereeld artikels oor die menslike waarneming van kleur, kleurblindheid en die teorie van kleur gelewer, en hy het hiervoor die Rumsford medalje ontvang.

 

Gedurende 'n siting van die ''Royal Institution'' in 1861, het Maxwell die wêreld se eerste kleurfoto vertoon. Hierdie foto, van 'n stuk geruite Skotse tartan, het te veel blou gehad, en nie genoeg rooi nie. Dit was die gevolg van die feit dat die destydse fotochemiese prosesse nie sensitief genoeg vir rooi lig was nie. Sy metode het die basis vir byna al die toekomstige fotochemiese- en elektroniese vorms van kleurfotografie gevorm.

 

Maxwell het ook die kinetiese gasteorie ondersoek. Volgens hierdie teorie, wat teen Maxwell se tyd nog betwis was, bestaan gasse uit klein deeltjies wat rondbeweeg en elasties teen mekaar bots. Hy het eksperimentele en teoretiese bydraes tot die veld gemaak, en die status van die teorie aansienlik versterk.

 

In 1871 het hy die termodinamiese uitdrukkings wat bekend staan as ''Maxwell se verhoudings'' beskryf. Dit is die stelling dat die tweede afgeleidenes van die termodinamiese potensiale (interne energie, entalpie, vrye energie, Gibbsenergie) ten opsigte van die termodinamiese veranderlikes (temperatuur, druk, volume, entropie) gelyk is aan mekaar.

 

[[Lêer:Saturn eclipse exaggerated.jpg|thumb|300 px|regs|Die volle ringstelsel, soos afgeneem deur die Cassini–ruimtetuig op 15 September 2006 (foto verhelder).]]

Sedert hulle ontdekking deur [[Galileo Galilei]] in 1610 was daar groot belangstelling in [[Saturnus se ringe]]. Daar was onsekerheid oor die materiaal waaruit hulle gemaak is, en dit was 'n raaisel hoe hulle stabiel kon bly sonder om op te breek, en dan weg te dryf of na die planeet toe terug te val. Maxwell het bewys dat 'n soliede ring nie stabiel kan wees nie, en dat 'n ring wat uit vloeistof gemaak word deur golwe se aksie opgebreek sal word. 'n Derde opsie, wat Maxwell toe voorgestaan het, was dat die ringe uit kleinerige voorwerpe bestaan wat almal onafhanklik rondom Saturnus wentel. Hierdie werk was so gedetailleerd en noukeurig, dat dit die meeste mense oortuig het sonder om werklik 'n bewys te lewer. Maxwell se teorie is 1895 gerugsteen deur die spektroskopiese waarnemings van die ringe deur James Keeler van die Allegheny-sterrewag by die Universiteit van Pittsburgh. Die finale antwoord op die vraag moes egter tot in 1981 gewag het, toe waarnemings deur die Voyager 1 ruimtetuig gedurende sy verbyvlug van Saturnus gewys het dat Maxwell werklik reg was.

Deur op hierdie werk voort te bou, het Maxwell die slegs-gas weergawe van die [[Newel]]-hipotese verkeerd bewys. Volgens die Newel-hipotese het die sonnestelsel gevorm toe 'n groot gaswolk onder sy eie swaartekrag ineengestort het om die son en die planete te vorm. Maxwell het aangetoon dat so 'n wolk nie slegs uit 'n gas sou kon bestaan nie, maar dat hy ook klein stukkies vastestof moes bevat het.

 

Maxwell het in 1867 'n belangrike artikel ''On governors'' aan die Royal Society voorgelê. Dit word gereeld as een van die klassieke werke in die beginsdae van beheerteorie gesien.

 

Verskeie goed is na hom vernoem:

 

* Die Maxwell brug, 'n elektriese brug

 

* "On the description of oval curves, and those having a plurality of foci". ''Proceedings of the Royal Society of Edinburgh'', '''2''' (1846).

* "[http://www.ideayayinevi.com/metinler/real_analogies/are_there_real_analogies_in_nature.htm Are There Real Analogies in Nature?]" (February 1856)

* ''An Elementary Treatise on Electricity'' Clarendon Press, Oxford. 1881, 1888.

 

{{Verwysings}}

 

Hierdie artikel steun op 'n vertaling van die Engelse en Nederlandse Wikipedia

 

[[Kategorie:Skotse wiskundiges]]

 

{{Link FA|ru}}