Maxwell James Clark

(1831-1379)

Wielki fizyk brytyjski James Clark Maxwell znany jest przede wszystkim jako autor
czterech równań opisujących podstawowe prawa elektryczności i magnetyzmu.
Elektryczność i magnetyzm były intensywnie badane na wiele lat przed Maxwellem i
fizycy wiedzieli, że te dwie dziedziny są ze sobą ściśle związane. Mimo że znane były
rozmaite prawa dotyczące dziedziny elektryczności i magnetyzmu i prawa te sprawdzały
się w określonych sytuacjach, przed Maxwellem nie istniała jednak ogólna, jednolita
teoria elektryczności i magnetyzmu. Za pomocą układu czterech krótkich, niezwykle
przemyślnych równań Maxwell zdołał dokładnie opisać zachowanie oraz wzajemną
zależność pola elektrycznego i magnetycznego i w ten sposób przekształcił zbiór nie
uporządkowanych praw odpowiadających rozmaitym zjawiskom - w jedną spójną teorię.
W minionym stuleciu równania Maxwella znalazły szerokie zastosowanie zarówno w
teorii naukowej, jak i w jej praktycznym wykorzystaniu. Ogromną zaletą równań Maxwella
jest ich ogólność: są one słuszne we wszystkich okolicznościach. Z równań Maxwella
wyprowadzić można wszystkie poprzednio znane prawa dotyczące elektryczności i
magnetyzmu oraz znaleźć wiele nie znanych wcześniej zależności. Najważniejsze z nich
wyprowadził sam Maxwell.

Na podstawie jego równań można wykazać, że możliwe są okresowe drgania pola
elektromagnetycznego. Raz wzbudzone drgania, zwane falami elektromagnetycznymi,
dalej rozchodzą się same w przestrzeni. Na podstawie swych równań Maxwell mógł
obliczyć, że prędkość fal elektromagnetycznych powinna wynosić w przybliżeniu 300 000
kilometrów na sekundę. Maxwell zauważył, że prędkość fal jest taka sama jak prędkość
światła, i wyciągnął stąd słuszny wniosek, że światło jest falą elektromagnetyczną.
Równania Maxwella nie tylko zatem należą do podstawowych praw w dziedzinie
elektryczności i magnetyzmu, są one również podstawowymi prawami optyki! W
rzeczywistości, z równań Maxwella można wyprowadzić wszystkie wcześniej znane

1

prawa optyki oraz przewidzieć wiele faktów i związków poprzednio nie znanych. Światło
widzialne nie jest jedynym istniejącym rodzajem promieniowania elektromagnetycznego.
Z równań Maxwella wynika, że mogą istnieć jeszcze inne fale elektromagnetyczne,
różniące się od światła widzialnego długością i częstością fali. Wnioski wyprowadzone na
gruncie teorii potwierdził w efektowny sposób Heinrich Hertz, który zdołał wytworzyć i
wykryć niewidzialne fale przewidziane przez Max-wella. Parę lat później Guglielmo
Marconi zademonstrował, że owe niewidzialne fale można wykorzystać w łączności
bezprzewodowej, i w ten sposób radio stało się rzeczywistością. Obecnie fale te
wykorzystujemy również w telewizji. Promieniowanie rentgenowskie, podczerwone i
ultrafioletowe to również przykłady promieniowania elekromagnetycznego. Wszystkie te
rodzaje promieniowania można badać za pomocą równań Maxwella. Maxwell
zawdzięcza swą sławę przede wszystkim osiągnięciom w dziedzinie elektromagnetyzmu
i optyki; położył on jednak również duże zasługi w innych dziedzinach wiedz, takich jak
astronomia i termodynamika (badania w dziedzinie ciepła). Szczególnie interesował się
kinetyczną teorią gazów. Maxwell zdawał sobie sprawę, że nie wszystkie cząsteczki gazu
poruszają się z tą samą prędkością. Niektóre cząsteczki poruszają się powoli, niektóre
szybko, niektóre z ogromną prędkością. Maxwell wyprowadził wzór określający (dla
dowolnej temperatury), jaka część cząsteczek danego gazu porusza się z określoną
prędkością.

Wzór ten, zwany rozkładem Maxwella, jest jednym z najczęściej stosowanych w
nauce wzorów i znajduje ważne zastosowanie w wielu gałęziach fizyki. Maxwell urodził
się w 1831 r. w Edynburgu w Szkocji. Był tzw. Cudownym dzieckiem; mając zaledwie
piętnaście lat przedstawił pracę naukową w Edinburgh Royal Society. Uczęszczał na
uniwersytet w Edynburgu. Stopień naukowy otrzymał na uniwersytecie w Cambridge. Był
żonaty, ale nie miał dzieci. Maxwell uważany jest powszechnie za największego fizyka
teoretyka w okresie pomiędzy Newtonem i Einsteinem. Jego wspaniała kariera
zakończyła się przedwcześnie; zmarł na raka w 1879 r., na krótko przed czterdziestymi
ósmymi urodzinami.

2