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