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BIOGRAFIEN GROSSER WISSENSCHAFTLER
Maxwell James Clerk. Biographie eines Wissenschaftlers
Verzeichnis / Biografien großer Wissenschaftler
James Clerk Maxwell wurde am 13. Juni 1831 in Edinburgh geboren. Kurz nach der Geburt des Jungen brachten ihn seine Eltern auf ihr Anwesen Glenlar. Seit dieser Zeit ist die „Höhle in einer engen Schlucht“ fest in das Leben von Maxwell eingetreten. Hier lebten und starben seine Eltern, hier lebte er selbst und wurde lange begraben. Als James acht Jahre alt war, kam Unglück ins Haus: Seine Mutter wurde schwer krank und starb bald darauf. Jetzt war der einzige Erzieher von James sein Vater, zu dem er für den Rest seines Lebens ein Gefühl zärtlicher Zuneigung und Freundschaft bewahrte. John Maxwell war nicht nur der Vater und Erzieher seines Sohnes, sondern auch sein treuester Freund. Bald kam der Zeitpunkt, an dem der Junge mit dem Studium beginnen musste. Zuerst wurden Lehrer ins Haus eingeladen. Aber die schottischen Heimlehrer waren genauso unhöflich und ignorant wie ihre englischen Kollegen, die von Dickens mit solchem Sarkasmus und Hass beschrieben wurden. Daher wurde beschlossen, James auf eine neue Schule zu schicken, die den lauten Namen Edinburgh Academy trug. Der Junge wurde allmählich in das Schulleben eingebunden. Er interessierte sich mehr für den Unterricht. Besonders mochte er die Geometrie. Sie blieb für den Rest seines Lebens eines von Maxwells stärksten Hobbys. Geometrische Bilder und Modelle spielten in seiner wissenschaftlichen Arbeit eine große Rolle. Mit ihr begann Maxwells wissenschaftlicher Weg. Maxwell absolvierte die Akademie in einem der ersten Abschlüsse. Zum Abschied von der geliebten Schule komponierte er die Hymne der Edinburgh Academy, die von ihren Schülern unisono und mit Begeisterung gesungen wurde. Jetzt öffneten sich ihm die Türen der Universität von Edinburgh. Als Student führte Maxwell ernsthafte Forschungen zur Elastizitätstheorie durch, die von Fachleuten sehr geschätzt wurden. Und nun stand er vor der Frage nach der Perspektive seines weiteren Studiums in Cambridge. 1284 gegründet, St. Peter's (Peterhouse), und das berühmteste ist das College of St. Trinity College (Trinity College), gegründet 1546. Der Ruhm dieses College wurde von seinem berühmten Schüler Isaac Newton geschaffen. Peterhouse und Trinity College waren nacheinander die Cambridge-Aufenthaltsorte des jungen Maxwell. Nach einem kurzen Aufenthalt in Peterhouse wechselte Maxwell zum Trinity College. Der Umfang von Maxwells Wissen, die Kraft seines Intellekts und sein unabhängiges Denken ermöglichten es ihm, bei seiner Freilassung einen hohen Platz zu erreichen. Er belegte den zweiten Platz. Der junge Junggeselle wurde am Trinity College als Lehrer zurückgelassen. Aber er beschäftigte sich mit wissenschaftlichen Problemen. Neben seiner alten Faszination für Geometrie und das Problem der Farben, die er bereits 1852 zu studieren begann, interessierte sich Maxwell für Elektrizität. Am 20. Februar 1854 informiert Maxwell Thomson über seine Absicht, "Elektrizität anzugreifen". Das Ergebnis des "Angriffs" war der Aufsatz "On Faraday's Lines of Force" - das erste von Maxwells drei Hauptwerken, die sich der Erforschung des elektromagnetischen Feldes widmeten. Das Wort "Feld" tauchte erstmals in demselben Brief an Thomson auf, aber weder in diesem noch in einem späteren Werk über Kraftlinien. Maxwell verwendet es nicht. Dieses Konzept taucht erst 1864 in der Arbeit "Dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes" wieder auf. Im Herbst 1856 trat Maxwell eine Stelle als Professor für Naturphilosophie am Marischal College in Aberdeen an. Die Fakultät für Naturphilosophie, also die Fakultät für Physik in Aberdeen, gab es vor Maxwell nicht, und der junge Professor musste die pädagogische und wissenschaftliche Arbeit in der Physik organisieren. Der Aufenthalt in Aberdeen war von einem wichtigen Ereignis in Maxwells Privatleben geprägt: Er heiratete die Tochter des Leiters des Marishal College Daniel Dewar, Katherine Mary Dewar. Dieses Ereignis fand 1858 statt. Von diesem Zeitpunkt an bis zu ihrem Lebensende gingen die Maxwells ihren Lebensweg Hand in Hand. In den Jahren 1857-1859 führte der Wissenschaftler seine Berechnungen zur Bewegung der Saturnringe durch. Er zeigte, dass der Flüssigkeitsring während der Rotation durch die darin entstehenden Wellen zerstört wird und in separate Satelliten zerbricht. Maxwell betrachtete die Bewegung einer endlichen Anzahl solcher Satelliten. Die schwierigsten mathematischen Forschungen brachten ihm den Adams-Preis und den Ruhm als erstklassiger Mathematiker ein. Der preisgekrönte Aufsatz wurde 1859 von der University of Cambridge veröffentlicht. Von der Untersuchung der Saturnringe war es ganz natürlich, zur Betrachtung der Bewegungen von Gasmolekülen überzugehen. Die Aberdeen-Periode von Maxwells Leben endete mit seiner Rede auf dem Treffen der British Association im Jahr 1859 mit einem Bericht „On the dynamical theory of gases“. Dieses Dokument markierte den Beginn von Maxwells langjähriger fruchtbarer Forschung auf dem Gebiet der kinetischen Theorie der Gase und der statistischen Physik. Da die Abteilung, in der Maxwell arbeitete, geschlossen wurde, musste sich der Wissenschaftler eine neue Stelle suchen. 1860 wurde Maxwell zum Professor für Naturphilosophie am King's College London gewählt. Die Londoner Zeit war geprägt von der Veröffentlichung eines großen Artikels „Explanations to the Dynamic Theory of Gases“, der 1860 in der führenden englischen Physikzeitschrift, dem Philosophical Journal, erschien. Mit diesem Artikel leistete Maxwell einen großen Beitrag zu einem neuen Zweig der theoretischen Physik – der statistischen Physik. Die Begründer der statistischen Physik in ihrer klassischen Form sind Maxwell, Boltzmann und Gibbs. Die Maxwells verbrachten den Sommer 1860 auf dem Anwesen der Familie Glenlar, bevor das Herbstsemester in London begann. Maxwell konnte sich jedoch nicht ausruhen und an Kraft gewinnen. Er erkrankte in schwerer Form an Pocken. Die Ärzte fürchteten um sein Leben. Aber der außergewöhnliche Mut und die Geduld von Catherine, die ihm ergeben war und alles tat, um ihren kranken Ehemann herauszuholen, half ihnen, die schreckliche Krankheit zu besiegen. Eine solch schwierige Prüfung begann sein Leben in London. In dieser Zeit seines Lebens veröffentlichte Maxwell einen großen Artikel über Farben sowie die Arbeit "Erklärungen zur dynamischen Theorie der Gase". Aber das Hauptwerk seines Lebens war der Theorie der Elektrizität gewidmet. Er veröffentlicht zwei Hauptwerke über die von ihm geschaffene elektromagnetische Feldtheorie: „On Physical Lines of Force“ (1861-1862) und „Dynamical Theory of the Electromagnetic Field“ (1864-1865). In zehn Jahren hat sich Maxwell zu einem prominenten Wissenschaftler entwickelt, dem Schöpfer der fundamentalen Theorie elektromagnetischer Phänomene, die zusammen mit Mechanik, Thermodynamik und statistischer Physik zu einer der Grundlagen der klassischen theoretischen Physik geworden ist. In derselben Zeit seines Lebens begann Maxwell mit der Arbeit an elektrischen Messungen. Er interessierte sich besonders für ein rationales System elektrischer Einheiten, da die von ihm geschaffene elektromagnetische Lichttheorie nur auf der Koinzidenz des Verhältnisses von elektrostatischen und elektromagnetischen Einheiten der Elektrizität mit der Lichtgeschwindigkeit basierte. Es ist ganz natürlich, dass er eines der aktiven Mitglieder der "Commission of Units" der British Association wurde. Darüber hinaus verstand Maxwell zutiefst die enge Verbindung zwischen Wissenschaft und Technologie, die Bedeutung dieser Verbindung sowohl für den Fortschritt der Wissenschaft als auch für den technischen Fortschritt. Daher war er von den sechziger Jahren bis zu seinem Lebensende unermüdlich auf dem Gebiet der elektrischen Messtechnik tätig. Das stressige Londoner Leben hatte die Gesundheit von Maxwell und seiner Frau in Mitleidenschaft gezogen, und sie beschlossen, auf ihrem Familienanwesen in Glenlar zu leben. Diese Entscheidung wurde nach Maxwells schwerer Krankheit am Ende seiner Sommerferien 1865, die er wie gewohnt auf seinem Anwesen verbrachte, unausweichlich. Maxwell verließ den Dienst in London und lebte fünf Jahre (von 1866 bis 1871) in Glenlare, reiste gelegentlich zu Untersuchungen nach Cambridge und reiste erst 1867 auf Anraten von Ärzten nach Italien. Maxwell war in Glenlar in wirtschaftlichen Angelegenheiten tätig und verließ das wissenschaftliche Studium nicht. Er arbeitete hart an dem Hauptwerk seines Lebens, A Treatise on Electricity and Magnetism, schrieb das Buch The Theory of Heat, ein wichtiges Werk über Regler, eine Reihe von Artikeln über die kinetische Theorie der Gase und nahm an Treffen der Briten teil Verband. Maxwells kreatives Leben auf dem Land ging genauso intensiv weiter wie in der Universitätsstadt. 1871 veröffentlichte Maxwell in London The Theory of Heat. Dieses Lehrbuch war sehr beliebt. Der Wissenschaftler schrieb, der Zweck seines Buches „The Theory of Heat“ sei es, die Wärmelehre „in der Reihenfolge ihrer Entstehung“ darzustellen. Kurz nach der Veröffentlichung von The Theory of Heat erhielt Maxwell ein Angebot, den neu organisierten Lehrstuhl für Experimentalphysik in Cambridge zu übernehmen. Er stimmte zu und wurde am 8. März 1871 zum Cavendish-Professor an der University of Cambridge ernannt. 1873 wurden die Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus (in zwei Bänden) und das Buch Materie und Bewegung veröffentlicht. "Materie und Bewegung" ist ein kleines Buch, das sich der Darstellung der Grundlagen der Mechanik widmet. "Treatise on Electricity and Magnetism" - das Hauptwerk von Maxwell und der Höhepunkt seines wissenschaftlichen Schaffens. Darin fasste er die Ergebnisse langjähriger Arbeiten zum Elektromagnetismus zusammen, die bereits Anfang 1854 begannen. Das Vorwort zur „Abhandlung“ ist auf den 1. Februar 1873 datiert. Neunzehn Jahre hat Maxwell an seinem grundlegenden Werk gearbeitet! Maxwell überprüfte das gesamte Wissen über Elektrizität und Magnetismus seiner Zeit, beginnend mit den grundlegenden Fakten der Elektrostatik und endend mit der von ihm geschaffenen elektromagnetischen Theorie des Lichts. Er fasste den Kampf zwischen den Theorien der Fernwirkung und der Nahwirkung zusammen, der zu Newtons Lebzeiten begann, und widmete das letzte Kapitel seines Buches der Betrachtung von Theorien der Fernwirkung. Maxwell sprach sich nicht offen gegen die Theorien der Elektrizität aus, die vor ihm existierten; Er stellte das Faraday-Konzept als gleichwertig mit den Mainstream-Theorien dar, aber der ganze Geist seines Buches, sein Ansatz zur Analyse elektromagnetischer Phänomene, war so neu und ungewöhnlich, dass Zeitgenossen sich weigerten, das Buch zu verstehen. Im berühmten Vorwort zur Abhandlung charakterisiert Maxwell den Zweck seiner Arbeit wie folgt: die wichtigsten elektromagnetischen Phänomene zu beschreiben, zu zeigen, wie sie gemessen werden können, und „den mathematischen Beziehungen zwischen den gemessenen Größen nachzuspüren“. Er deutet an, dass er versuchen werde, „so weit wie möglich den Zusammenhang zwischen der mathematischen Form dieser Theorie und der allgemeinen Dynamik zu beleuchten, um die Definition jener dynamischen Gesetze, unter denen wir suchen sollten, gewissermaßen vorzubereiten Illustrationen oder Erklärungen elektromagnetischer Phänomene." Maxwell betrachtet die Gesetze der Mechanik als grundlegende Naturgesetze. Es ist kein Zufall, dass er deshalb als grundlegende Prämisse seiner Grundgleichungen der elektromagnetischen Theorie die Grundbestimmungen der Dynamik aufstellt. Aber gleichzeitig versteht Maxwell, dass die Theorie der elektromagnetischen Phänomene eine qualitativ neue Theorie ist, die nicht auf die Mechanik reduzierbar ist, obwohl die Mechanik das Eindringen in dieses neue Gebiet der Naturphänomene erleichtert. Maxwells Hauptschlussfolgerungen laufen auf Folgendes hinaus: Ein magnetisches Wechselfeld, das durch einen wechselnden Strom angeregt wird, erzeugt ein elektrisches Feld im umgebenden Raum, das wiederum ein magnetisches Feld anregt usw. Wechselnde elektrische und magnetische Felder, die sich gegenseitig erzeugen, bilden a Ein einzelnes elektromagnetisches Wechselfeld ist eine elektromagnetische Welle. Er leitete Gleichungen ab, die zeigen, dass sich das von einer Stromquelle erzeugte Magnetfeld mit konstanter Geschwindigkeit ausbreitet. Das elektromagnetische Feld breitet sich nach seiner Entstehung mit Lichtgeschwindigkeit von 300 km/s im Weltraum aus und nimmt dabei ein immer größeres Volumen ein. D. Maxwell argumentierte, dass die Lichtwellen von der gleichen Natur sind wie die Wellen, die um einen Draht herum entstehen, in dem ein elektrischer Wechselstrom fließt. Sie unterscheiden sich nur in der Länge. Sehr kurzwelliges Licht ist sichtbares Licht. Mitte der siebziger Jahre erschien Maxwells Arbeit „On the Dynamic Proof of the Molecular Structure of Bodies“, die eine wichtige Ergänzung zu seiner „Theory of Heat“ und seinen Arbeiten zur kinetischen Theorie der Gase darstellte. 1874 beginnt er mit einem großen historischen Werk: dem Studium des wissenschaftlichen Erbes des Wissenschaftlers Henry Cavendish aus dem 15. Jahrhundert und bereitet es für die Veröffentlichung vor. Nach Maxwells Forschungen wurde klar, dass Cavendish lange vor Faraday den Einfluss eines Dielektrikums auf die Größe der elektrischen Kapazität und XNUMX Jahre bevor Coulomb das Gesetz der elektrischen Wechselwirkung entdeckte. Cavendishs Arbeiten zur Elektrizität, die Experimente beschreiben, nahmen einen großen Band ein, der 1879 unter dem Titel „Papers on Electricity of the Honourable Henry Cavendish“ veröffentlicht wurde. Dies war Maxwells letztes Buch, das zu seinen Lebzeiten veröffentlicht wurde. Am 5. November 1879 starb er in Cambridge. Autor: Samin D. K.
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