MaxwellekCambridgeko Unibertsitatean egin zuen bere ibilbide zientifikoa, gehienetan bere gaitasuna matematikoan oinarrituta,geometriako etaaljebrako elementuen bitartez. Gaitasun horiek baliatuta, Maxwell gai izan zen frogatzekoeremu elektriko etamagnetikoak espazioan zeharuhin gisa etaargiaren abiadura konstantean bidaiatzen dutela. Azkenik, 1861. urtean, Maxwellek lau zatitan banatutako argitalpen bat kaleratu zuenPhilosophical Magazine aldizkarianOn physical lines of force («Indarraren lerro fisikoez») izenburuaz;[1] bertan proposatu zuen, lehen aldiz,argia berez uhinak direla, hoti baita fenomeno elektriko eta magnetikoarenkausa.
Fisikaren esparruan lan egiten duten askoren iritziz, Maxwell izan zen XX. mendeko fisikak eragin handiena eragindako XIX. mendeko zientzialaria. Askoren ustez, Maxwellek fisikari egindako ekarpenak IsaacIsaac Newtonen edoAlbert Einsteinen parekoak izan daitezke.[2] Historiako 100 fisikari garrantzitsuenen zerrenda egin nahi zuen inkesta batean, Maxwell inoiz izan den hirugarren fisikaririk handiena izan zen, Newtonen eta Einsteinen atzetik.[3] Maxwellen jaiotzaren mendeurrenean, Einsteinek berak honela deskribatu zuen Maxwellen lana: «Newtonen garaitik fisikak izan duen lanik sakonena eta emankorrena».[4] Einsteinek bere estudioan Maxwellen argazki bat zeukan,Michael Faradayren eta Newtonen argazkiekin batera.[5]
«
Maxwellen lana (...) fisikak izan duen sakon eta baliagarriena izan zenNewtonen garaietatik.
James Clerk Maxwell1831koekainaren 13an jaio zenEdinburgon,Eskozian; John Clerk eta Frances Maxwellen (Cay, ezkongabeko abizena) semea zen.[6] India Streeteko 14. zenbakian jaio zen; orain ICMS (Matematika Zientzietarako Nazioarteko Zentroa) zentroa dago leku horretan.[7] Garai hartan,Michael Faraday fisikariaindukzio magnetikoari buruzko lana osatzear zegoen, eta kontzeptu horren gainean oinarrituko zen Maxwell geroago. Faradayk bezala, Maxwellek egoera elektroteknikoa aztertu zuen.
Maxwellen aita baliabide ekonomikoak zituen gizon bat zen; Penicuikeko Clerk familiarekin zerikusia zuen,Midlothian konderrian (Eskozia), Penicuikeko Clerk direlakoenbaronet titularrak; haren anaia, Sir George Clerk, seigarren baroneta izan zen.[8] John Clerk izenarekin jaio zen, baina «Maxwell »leinua gehitu zion bere abizenari, landetxe bat oinordekotzan jaso zueneanMiddlebien (Kirkcudbrigshire), Eskoziako hego-mendebaldean, nobleziako kide Maxwell familiarekin loturak zituena.[6] Maxwellen gurasoak hogeita hamar urte ongi beteak zituztela ezkondu ziren, garai hartan oso ohikoa ez zen gauza, eta Frances Maxwellek ia 40 urte zituen James jaio zenean.[9] Lehenago alaba bat izan zuten, Elizabeth, haurtzaroan hil zena.[10] James izendatu zuten bizirik geratu zen seme bakarra, familiaren tradizioari jarraitzen zion izena, ez bakarrik aitonarengatik, baita aurreko beste arbaso batzuengatik ere.
Familia Glenlairera joan zen, James gazte zela, gurasoek eraikitako etxe batera, 1.500akreko (6,1 km²) lursail batean,Middlebien, Eskoziako landa eremuan.[11] Itxura guztien arabera, Maxwellek jakin min izugarria izan zuen oso gaztetatik.[12] Hiru urte zituela, beraren arreta pizten zuen mugitzen, dirdira egiten edo zarata egiten zuen orok.[13] 1834an, Jane Cay ezkon-arrebari idatzitako gutun batean, aitak Jamesen jakin minaren berezko zentzu hori deskribatu zuen, horrela:
«
Mutiko alaia da, aurrerapen handiak egin ditu pixka bat lasaitu denez geroztik; ateak, sarrailak, giltzak begipean ditu beti, beti eskatzen du «esadazu nola egiten diren». Baita ere, ikertzen aritzen da argindarraren ibilbidea edo txirrinen kableak, nola pasatzen ote den urtegiko ura horman barrena...[14]
Maxwell gaztearen potentzialaz ohartuta, ama Frances arduratu zen haurraren hezkuntzaz,viktoriar aroan etxean lan egiten zuten emakumeen lana izaten baitzen gehienetan.[15] Alabaina, ama gaixotu egin zen, ziurrenik sabelekominbizi batez, etaebakuntza arrakastarik gabeko baten ondoren, 1839an hil zen, James txikiak 8 urte besterik ez zituela. Orduan, aita John Clerk Maxwell arduratu zen semearen heziketaz, Jane Cay ezkon-arrebaren laguntzarekin; biak funtsezkoak izan ziren Jamesen bizitzan.[15] Kontratatutakoirakasle baten zuzendaritzapean hasi zen harenheziketa formala, arrakastarik gabe, baina. Dirudienez, mutikoa zorrotz hartzen zuen irakasleak, haren jakin minari arretarik ipini gabe.[15] Porrota begien bistakoa zenez, John Maxwellek kaleratu egin zuen, 1841eko azaroan. Irtenbideak ongi azterturik eta gauzak luzaroan pentsatuta, Edinburgoko Akademiara bidali zuen James aitak.[16]
Hamar urte zituelarik, eta ordura arte aitaren landetxean bakarturik hazi ondoren, ez zen eroso sentitzen eskolan.[18] Lehen mailako gela osaturik zegoenez, bigarren mailan sartu behar izan zuen, bera baino urte bat zaharragoko ikaskideekin.[18] Keinuengatik etaGallowayko hizkera markatuagatik, ikaskideak txundituta uzten zituen. Gainera, eskolako lehen egunean etxean egindako oinetakoez eta tunika batez jantzirik iritsi zelarik, ikaskideek «dafty» («zoroa» edo «ergela»)goitizen krudela jarri zioten.[19] Maxwell, baina, ez zen askorik arduratu ezizenaz, urte askoan kexatu gabe.[20] Akademian bakartuta bizitzea guztiz amaitu zenLewis Campbell etaPeter Guthrie Tait ezagutu zituenean, adin bereko bi mutiko, etorkizunean ikerlari handiak izango zirenak. Betiko lagunak izaten jarraitu zuten.[21]
Maxwell liluratu egin zuengeometriak gaztetxo bat zelarik:poliedro erregularrak aurkitu zituen edozein irakaskuntza formala jaso aurretik. Haren talentua, baina oharkabean pasatu zen eta lan akademikoa nabaritu gabe geratu zen 1845ean, 13 urte zituela, eskolako matematikako domina eta ingelesezko hizkuntza eta poema kategorien lehen sariak irabazi zituen arte. Lan berritzailearen lehen sorkuntza gisa, 14 urte zituela, Maxwellek saiakera bat idatzi zuen, teknika mekanikoak deskribatuz kordel zati batekin kurba matematikoak marrazteko, etaelipseen eta kurben propietateak bifoku baino gehiagorekin. Lan hori (On the description of oval curves and those having a plurality of foci), Edinburgoko Royal Society elkarteak argitaratu zuen, eta Maxwellen jakin-mina oso gaztetan erakusten zuen arren, lana bera ez zen matematikoki sakona. Beste adimen berezi batzuk ez bezala, hala nolaGauß,Pascal edoMozart, Maxwell ez zenhaur prodijio bat izan. Bere berezko talentua pixkanaka helduko zitzaion. Aitak bultzatu egin zuen bere interes zientifiko eta matematikoak jarraitzeko. 16 urte zituela sartu zen unibertsitatean, eta, denborarekin, ohoreekin graduatu zen matematikan.
Maxwellek Akademiako ikasketak amaitu etaEdinburgoko Unibertsitatera joaten hasi zen. Lehen hiruhilekoaren ondoren,Cambridgen sartzeko aukera izan bazuen ere, Maxwellek erabaki zuen unibertsitate ikasketen hiru hiruhilekoak osatzea Edinburgon. Arrazoi nagusia izan zen Cambridge etxetik urrunegi zegoela eta urtean bitan bakarrik ikusi ahal izango zuela aita. Gainera, Maxwellek bere etorkizunaz kezka handia zuen: zientzialari izan nahi zuen, baina lan zientifikoak urriak ziren garai hartan, eta askoz zailagoa izango zen Cambridge bezalako unibertsitate entzutetsu batean irakasle izateko tokia lortzea. Ondorioz, Maxwellek Edinburgon amaitu zituen bere ikasketakfilosofia naturalean,filosofia moralean etaadimenaren filosofian, Sir William Hamiltonekin. Hamazortzi urte bete zituen urtean, bi artikulu argitaratu zituenTransactions of theRoyal Society of Edinburgh aldizkarian —horietako batek,On the Equilibrium of Elastic Solids, oinarriak ezarri zituen gerora bere bizitzan egingo zuen aurkikuntza garrantzitsu baterako:likidolikatsuetantentsio ebakitzaileak eragindako aldi baterakoerrefrakzio bikoitza.[22]
1854an, Maxwellmatematikan graduatu zen,second wrangler gisa hau da,matematikako azken azterketan bigarren puntuaziorik onena lortu zuen. Graduatu titulua jaso eta berehala, Cambridgeko Elkarte Filosofikoan txosten bat irakurri zuen, On the Transformation of Surfaces by Bending («Gainazalen eraldaketa flexio bidez». Hura izan zen matematikaz argitaratu zuen dokumentu bakanetako bat, non erakutsi baitzien adituei bere jenialtasun osoa. Garai berean, beste lan mardul bat argitaratu zuen,On Faraday's lines of force («Faradayren indar lerroak»), elektrizitateari buruzko ikerketa batzuen lehen zantzua ematen zuena, eta bere bizitzako lanik ikusgarriena ekarriko zuena.[23]
1855etik 1872ra, ikerketa baliotsu batzuk argitaratu zituen, aldika,kolorearen pertzepzioaz (On the Theory of Colour Vision) etadaltonismoaz.[24] Ikerketa horiek Royal Society elkartearen Rumford domina jaso zuen, 1860an. Ikerketa horietarako diseinatu zituen tresnak erabilerrazak eta erosoak ziren. Adibidez, «Maxwellen diskoak» erabili zituen hiru kolore primarioen nahasketa aldakor bat lagin kolore batekin konparatzeko, azkar biratzen zirenean agertzen zen kolore bakarrari erreparatuta. 1856an,filosofia naturaleko katedrarako izendatu zuten Marischal College ikastetxean (Aberdeen), 1860an Aberdeeneko bi unibertsitateak bat egin zuten arte.
1859an, Adams saria irabazi zuenCambridgen, saiakera berritzaile batengatik,On the stability of the motion of Saturn's rings («Saturnoren eraztunen higiduraren egonkortasunari buruz»).[25] Saiakera hartan ondorioztatu zuenSaturnoren eraztunak ezin zirela guztizsolidoak edojariakinak izan. Maxwellek frogatu zuen egonkortasuna soilik ager zitekeela eraztunen osagaia partikula solido txiki asko balira ―berak «legar» esaten zuen. Halaber, matematikoki gezurtatu zuen hipotesi nebularra (eguzki sistemanebulosa lauso batenkondentsazio progresiboaren bidez eratu zela, alegia), behartu baitzuen teoria azalpenak ematera partikula solido txikien zati gehigarriei buruz.
1865ean, Eskoziara itzuli zen Maxwell, Glenlairera (Kirkcudbrightshire), aitaren etxera. 1868an, uko egin zion Fisika eta Astronomia katedrariKing's Collegen, Londresen.
1866an, gas partikulen lastertasun banaketaren teoria formulatu zuen estatistikoki, geroraLudwig Boltzmann austriar fisikariak hedatuko zuena. «Maxwellen banaketa» izeneko formulak tenperatura jakin batean abiadura zehatz batean mugitzen diren gas molekulen frakzioa ematen du. Teoriazinetikoan, tenperaturak eta beroak mugimendua baino ez dute adierazten. Ikuspegi horrek aurrez ezarritakotermodinamikaren legea orokortu zuen, eta lehendik zeuden behaketa edo esperimentuak hobeto azaldu zituen, ordura arte baino hobeki. Maxwellektermodinamikari buruz egindako azterketekMaxwellen paradoxa edo deabrua izenez ezagutzen denesperimentu mentala asmatzera eraman zuten.[28]
Maxwellek artikulu ospetsu bat argitaratu zuen,On Governors («Erregulatzaileei buruz»),Royal Society erakundearen aldizkarian.[29] Artikulu hori kontrol teoriaren dokumentu aitzindari klasikotzat hartzen da.
Maxwellek erakutsi zuenekuazioek eremu elektriko eta magnetiko oszilakorretakouhinak daudela iragartzen dutela; uhin horiek hutsean zehar bidaiatzen dute, esperimentu errazen bidez jakin daitekeenabiaduran. orduan eskuragarri zeuden datuak erabiliz, Maxwellek, 310.740.000m/s-ko abiadura lortu zuen.A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field («Eremu elektromagnetikoaren teoria bat», 1865) saiakuntzan, Maxwellek honela idatzi zuen:[31]
«
Emaitzen konkordantziak erakusten du argia eta magnetismoa substantzia berari lotuta daudela, eta argia lege elektromagnetikoen arabera eremuan hedatzen den perturbazio elektromagnetikoa dela.
»
Maxwellen teoria zuzena zela frogatu zen, eta argiaren eta elektromagnetismoaren arteko lotura kuantitatiboa XIX. mendeko fisikaren garaipen handienetakotzat jotzen da.[32]
Garai hartan, Maxwellek uste zuen argiaren hedapenak uhinentzako bitarteko bat behar zuela,argi eterra izenekoa. Pixkanaka, tresna mekanikoek antzematen ez zuten baliabide hori, nahiz eta espazio osoa bete, gero eta zailagoa zen bateratzea zenbait esperimenturekin, batik batMichelson-Morley esperimentuarekin. Are gehiago,erreferentzia sistema absolutu bat behar zuen, non ekuazioak baliozkoak baitziren, baina emaitza argigarri bat zegoen, ekuazioak formaz aldatzen baitziren mugimenduan zegoen behatzaile batentzat. Oztopo haiek pizgarri bat izan zirenAlbert Einsteinekerlatibitate bereziaren teoria enuntziatu zezan; prozesu hartan, Einsteinek ez zuen argi eter baten beharrik izan.[33]
Kolore iraunkorreko lehen argazki iraunkorra, James Clerk Maxwellek egina 1861ean.
Maxwellek ekarpenak egin zituenoptikaren eta koloretako ikusmenaren arloan, besteak beste, aurkitu zuen koloretakoargazkiak eratu zitezkeela iragazkigorri,berde etaurdinak erabiliz. Thomas Sutton argazkilariaritartan xingola baten argazkia hiru bider eginarazi zion, txanda bakoitzean lentearen gainean kolore iragazki bat zuela, hurrenez hurren. Hiru irudiak errebelatu egin ziren, eta, ondoren, pantaila batean proiektatu, hiru proiektagailu desberdinekin, bakoitzak bere irudia hartzeko erabilitako kolore iragazki berarekin. Fokatzen zirenean, hiru irudiek koloretako irudi bat osatzen zuten. Lehen argazki haren hiru plaka fotografikoak India Streeteko 14. zenbakian[7] dagoen museo txiki batean daude,Edinburgon, Maxwell jaio zen etxean.[34][35][36]
MaxwellekLondresko Royal Society erakundeak emandako Rumford domina irabazi zuen,daltonismoari buruz egindako lanengatik.[24]Theory of Heat («Beroaren teoria», 1871) testuliburu miresgarri bat etaMatter and Motion («Materia eta higidura», 1876) oinarrizko eskuliburu bat argitaratu zituen. Gainera, Maxwell izan zenanalisi dimentsionala esplizituki erabiltzen lehena, 1871n.[37]
James eta Katherine Maxwell, 1869an.
1871nCambridgeko Fisikako Cavendish lehen irakaslea izan zen. Maxwell izan zenCavendish laborategiaren garapenaren arduraduna. William Cavendish Devonshireko 7. dukeak (unibertsitateko errektore izana eta ikasle ospetsuenetako bat) finantzatutako aparatu bilduma baliotsu baten fabrikazio eta erosketa prozesuaren urrats bakoitza gainbegiratu zuen. Maxwellek zientziari egindako azken ekarpen garrantzitsuetako bat izan zenHenry Cavendishen elektrizitateari buruzko ikerlanaren edizioa, jatorrizko ohar ugarirekin. Bertan argi dago Cavendishek ikerketa sakonak egin zituelaLurraren batez bestekodentsitateaz eta uraren osaeraz, besteak beste.[38]
Katherine Mary Dewarekin ezkondu zen 27 urte zituela; hark senarrari lagundu zion bere ikerketetan, baina haren lana ilun geratu zen, eta ez dago haren ekarpenen idatzizko dokumenturik.[39] Ez zuten seme-alabarik izan. Katherine 48 urte zituela hil zen Cambridgen, sabeleko minbiziaz. Kristaua izan zen bizitza osoan. MaxwellPartongo elizan dago lurperatuta,Gallowayn (Eskozia).
1882an, Lewis Campbell irakasleakThe Life of James Clerk Maxwell biografia zabala argitaratu zuen; haren eskolako kide izan zen eta bizitza osoko lagun (ikus beherago, bibliografia). 1890ean,Cambridge University Press erakundeak bi liburukitan argitaratu zuen Maxwellen lanen bilduma, materiaren propietateei buruzko artikulu sorta barne (ikus beherago, Maxwellen idazlanak).
Txiki-txikitatik, erlijioak Maxwellen bizitzako alderdi guztiak hartu zituen. Aita eta ama eliztarrak ziren (anglikanopresbiteriarrak), eta fede sakona errotu zuten semearengan. Datu guztiaren arabera, Maxwellek ez zituen inoiz ukatu bere kristau fedearen funtsezko printzipioak, ez nerabezaroan ez ondorengo urteetan. Maxwellen biografietako baten egilea den Ivan Tolstoyk (ikus beherago, bibliografia) nabarmendu zuen Maxwellen biografia laburrak idazten dituzten zientzialariek haren erlijioaren gaia maiz bazterturik lagatzen dutela. Izan ere, ezinezkoa da James Clerk Maxwell zen gizona ulertzea haren fedea kontuan hartu gabe.[40]
Bere herrialdeko poesiaren maitale gisa, Maxwellek poemak buruz ikasi eta bere poesiak idatzi zituen. EzagunenaRigid Body Sings («Gorputz zurruna kantari») da,Robert BurnsenComin' Through the Rye poeman oinarritua. Dirudienez, gitarrarekin batera kantatzen zuen; honela hasten da:[41]
Gin a body meet a body
Flyin’ through the air. Gin a body hit a body, Will it fly? And where?
Gorputz batek beste bat aurkitzen badu,
Airean hegan. Gorputz batek beste bat ukitzen badu, Hegan egingo du? Eta nora?
Lewis Campbell lagunak bere poemen bilduma bat argitaratu zuen 1882an.[42]
Maxwell, James Clerk. (1902). Theory of heat. London: Longmans, Green and Co,.
Encyclopædia Britannica obran Maxwellen ekarpenak honela agertu ziren: hiru 9. edizioan (1878):Atom,[43]Attraction,[44] etaEther[45]; eta beste hiru 11. edizioan (1911):Capillary Action,[46]Diagram,[47] andFaraday, Michael.[48]
↑(Ingelesez)Maxwell, James Clerk. (1855). «On Faraday's Lines of Force»Scribd (Digitally enhanced and compiled from the repository of digital old books of SICD Universities of Canada)(kontsulta data: 2024-03-09).
↑(Ingelesez)Reid, John S; Wang, Charles H.-T; Thompson, J. Michael T. (2008-05-28). «James Clerk Maxwell 150 years on»Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 366 (1871): 1651–1659. doi:10.1098/rsta.2007.2196. ISSN1364-503X. (kontsulta data: 2024-03-10).
↑(Ingelesez)Maxwell, J. Clerk. (1861). «The Theory of the Primary Colours»The British Journal of Photography (George Eastman House: Notes On Photographs (web.archive.org)) (kontsulta data: 2024-03-10).
