James Clerk Maxwell: Bilimsel çalışmaları ve keşifleri ile bilim dünyasına çok büyük katkılar sağlamış, çalışmalarını matematiksel fizik üzerine yoğunlaştırmış bilim insanıdır. Efendiliğinden hiçbir zaman ödün vermediği, çok iyi bir yüzücü olduğu ve ata bindiği de bilinir. Bilim çevrelerince, Einstein ve Newton gibi bilim devleri ile birlikte anılması gerektiği söylense de onlar kadar popüler olamamıştır. Einstein, Maxwell'i bir deha olarak görür; Einstein'a, Newton'un omuzlarında durup durmadığı sorulduğunda, “Hayır, Maxwell'in omuzlarında…” diye yanıtlar. Biz bu yazımızda bu çok değerli bilim insanını daha yakından tanımanızı sağlamaya çalışacağız. Meraklı Bir Çocukluk ve Yoğun Bir Eğitimle Geçen Bir Gençlik Maxwell, 13 Haziran 1831’de varlıklı bir ailenin çocuğu olarak İskoçya'nın Edinburgh şehrinde dünyaya geldi. Zeki ve meraklı bir çocuktu. Annesi onun eğitimi ile çok ilgileniyordu fakat Maxwell daha sekiz yaşındayken annesini kanserden kaybetti. Babası özel öğretmen tuttu fakat daha sonra çok faydalı olmadığını görünce Maxwell’i Edinburgh Akademisi’ne gönderdi. Akademiye gitmesindeki nedenlerinden birinin, Maxwell'in arkadaşları tarafından dalga geçildiği için psikolojsinin bozulduğu da söylenir. Maxwell’in ilgi alanı arkadaşları ile karşılaştırıldığında çok genişti. Daha 14 yaşındayken ilk bilimsel makalesini yayınladı. Bu makalede genelleştirilmiş bir oval eğri serisini tanımladı. Kendisi daha çok küçük olduğu için, makalesi bir profesör tarafından Edinburgh Kraliyet Topluluğu'na sunuldu. 1947’de Edinburgh Üniversitesi'nde, daha sonra 1850'de Cambridge Üniversitesi'nde dersler almaya devam etti. Cambridge Üniversitesi'ndeki Matematik öğretmeni William Hopkins, Maxwell için tanıştığı en olağanüstü insanlardan biri olduğunu, fizikle ilgili herhangi bir konuda yanlış düşünmesinin mümkün olmayacağını ancak analiz konusunda çok eksiklerinin olduğunu söylemişti. Bu Maxwell’in geometrik yöntemleri analitik yöntemlere tercih ettiğini gösterir. Maxwell, 1854'te matematik diplomasıyla mezun oldu. Maxwell'in İlk Keşfi: Renk Üçgeni Renklerle ilgili özellikler Maxwell'in çocukluğundan beri ilgi alanındaydı. 1855'de, James Forbes tarafından icat edilen bir renk tekeri ilgisini çekmişti. Teker; kırmızı, yeşil ve mavi renklerinden oluşuyor ve döndürüldüğünde renk spektrumu çoğalıyordu fakat bu Maxwell'e göre mükemmel değildi. Maxwell, spektrumun herhangi bir rengini oluşturmak için gereken her bir birincil rengin miktarları için matematiksel ifadeler tanımladı. Maxwell'in ortaya çıkardığı renk üçgeni, bugünkü RGB (Red, Green, Blue) renk modelinin öncüsüdür. Maxwell’in Üniversite Sonrası Çalışmaları Maxwell, mezun olduktan sonra Trinity Koleji’nden burs alarak çalışmalar yapmaya devam etti. 1854 yılında teorik fizik ve matematik alanındaki çalışmasıyla Smith's Prizes ödülünü aldı fakat bu ödülü Edward Routh ile paylaşmak zorunda kalmıştı. Maxwell, Cambridge mezunlarına açılan ve üç yılda bir verilen Adams Prize ödülüne başvurmaya karar verdi. 1856 ödülünün konusu Satürn halkalarının yapısıydı. Maxwell 1859'da yılında, Satürn halkalarının çok sayıda bağımsız yörüngeli parçacıktan ve bir dizi düzenli dar halkalardan oluştuğunu önerdi. Bu problemi çözmek Maxwell'in dört yılını almıştı ama ödülü de aldı. Bir yüzyıldan daha fazla süre sonra 1977'de gönderilen Voyager uzay aracının Satürn'ün yanından geçtiğinde, Maxwell’in önerilerinin doğru olduğu ortaya çıktı. Daha 25 yaşındayken, İskoçya’nın Aberdeen şehrindeki Marischal Koleji’ndeki Doğal Felsefe bölümünde profesör olarak çalışmaya başladı. Aynı yıl, Edinburgh’un matematik alanında en büyük ödülü olan Straiton Altın Madalyası ile ödüllendirildi. Çalıştığı kolejin iki faklı kolejle birleşme kararı alması ile işsiz kalan Maxwell, 1860 yılında Londra'daki King's Koleji'nde (King's College London) profesörlük yapmaya başladı. King's Koleji’nde Geçen Beş Verimli Yıl (Londra, 1860–1865) Maxwell-Boltzmann Dağılımı'nın Ortaya Çıkışı Maxwell 1860 yılındaki çalışmalarını gazların kinetik teorisi üzerine yoğunlaştırdı. Bu konu üzerine çalışmaları, daha sonra Ludwig Boltzmann’a öncülük edecekti. Boltzmann, bir gazın sıcaklığının atomların veya moleküllerinin hareketi ile nasıl ilişkili olduğunu açıklayan ve daha sonra Maxwell-Boltzmann dağılımını adı verilen dağılımı geliştirdi. Dünyanın İlk Renkli Fotoğrafını Sunan Maxwell Maxwell 1861 yılında Londra’daki Kraliyet Kurumu’nda konuşma yapması için davet edildi. Bu davette Maxwell, insan gözünün ana renkler olan kırmızı, yeşil ve maviye duyarlı hücrelerinin olduğunu, bu yüzden çok farklı renkleri görmemizi sağladığını açıkladı. Ardından üç tane kurdele fotoğrafı alarak bunları kırmızı, yeşil ve mavi filtrelerle duvara yansıttığında izleyicilerin şaşkınlık içinde kaldığı çeşitli renklerden oluşmuş kurdele görseli oluştu. Bu dünyanın ilk renkli fotoğrafıdır. Maxwell Denklemleri Maxwell'in sonraki işi, daha önce Faraday’ın öne sürdüğü elektrik ve manyetizma arasındaki bağlantıyı kanıtlamak oldu. Bu fikri matematiksel olarak geliştirirken ortaya çıkan denklemler, manyetizma ve elektriğin birbirine bağlı olduğunu gösteriyordu. Maxwell 1862 yılında, elektromanyetik bir alanın hızının yaklaşık olarak ışık hızıyla aynı olduğunu hesapladı. Bu nedenle ışığın kendisinin elektromanyetik bir fenomen olduğunu öne sürdü. Karmaşık olmaları yüzünden ilk zamanlarda çok fazla ilgi görmeyen Maxwell Denlemleri, daha sonra X ışınları, radar, televiziyon ve iletişim araçlarının keşiflerin önünü açmıştır. Maxwell bu denklerimlerim ilk hallerini 1861-1862 yılları arasında yayınladı. Daha sonra Maxwell Denklemleri olarak adlandırılmıştır. All About Circuits Gauss Yasası'na göre elektrik yükleri bir elektrik alan üretir ve bu yasa fiziksel ve matematiksel çözümlemelerde kullanılır. Gauss'un Manyetik Yasası kapalı bir yüzeyden geçen net manyetik akının sıfır olduğunu gösterir. Faraday'ın Endüksiyon Yasası'na göre zamanla değişen manyetik alan elektrik alan üretir. Amper'in Devre Yasasının Maxwell Doğrulaması'na göre, akımlar ve zamanla değişen elektrik alanları manyetik alan üretir. Albert Einstein New Scientist dergisinin bir sayısında (1991, sayı 130) şöyle der: Özel Görelilik Teorisi, kökenini Maxwell'in elektromanyetik alan denklemlerine borçludur. Yine Einstein, BBC'nin Maxwell için hazırladığı BBC History programında şunları söyler: James Clerk Maxwell'in çalışması dünyayı sonsuza dek değiştirdi. Ünlü fizikçi Richard Feynman 1964'de yayınlanan The Feynman Lectures on Physics'de (1964), Maxwell denklemleri hakkında şunları söyler söyler: İnsanlık tarihine uzunca bir bakış atıldığında; örneğin bundan on bin yıl sonrasında, 19. yüzyılın en önemli olayının Maxwell'in elektrodinamik yasalarını keşfi olarak değerlendirileceği konusunda çok az şüphe olabilir. Maxwell 1861 yılında, Maxwell Denklemleri üzerine yazdığı On Physical Lines of Force makalesini yayınladı. King's Koleji’nden Sonraki Yıllar Maxwell 1865 yılında King's Koleji'nden istifa etti ve doğduğu topraklara yani İskoçya'ya geri döndü. 1866 yılında Gazların Kinetik Teorisi üzerine çalışmaya devam etti. İskoçya'ya döndükten sonra Londra’ya gitmeye devam eden Maxwell, Cambridge Üniversitesi'ndeki Matematik sınavları için dış denetçi olarak görev yaptı. 1867 yılının ilkbahar ve yaz aylarında İtalya gezisinde olan Maxwell, zamanının çoğunu elektrik ve manyetizma konusundaki meşhur tezini yazmak için kullandı. Maxwell 1871 yılında, Cambridge Üniversitesi'nde kurulan Cavendish Fakültesi'nde Fizik Profesörü olarak çalışmaya başladı. 1873 yılında, Treatise on Electricity and Magnetism (Elektrik ve Manyetizma Üzerine Bir İnceleme) başlıklı çalışmasını yayınladı. Bu yayın 19. yüzyıl matematiğinin en büyük başarılarından biri olarak kabul edilir. Maxwell önsözünde, ana görevinin Faraday’ın fiziksel fikirlerini matematiksel forma dönüştürmek olduğunu belirtir. Maxwell'in teorisi sekiz yıl sonra, 1887’de Heinrich Hertz tarafından kullanıldı; Hertz elektromanyetik dalgaların bir laboratuvarda üretilebileceğini öne sürmüştü. Sonuç olarak ortaya çıkan radyo endüstrisinde, Maxwell’in yayınladığı çalışmaların izleri vardır. Maxwell'in Erken Ölümü 1879 yılında, Maxwell'in hastalıkları tekrarlamaya başladı. Kanser olduğu ortaya çıkan Maxwell, 5 Kasım 1879'da 48 yaşındayken hayata gözlerini yumdu. Annesi de aynı yaşta kanserden ölmüştü. Sessiz sakin, İskoçya'daki Parton köyünde küçük bir kiliseye gömüldü. Sonuç Newton'la başlayarak ve Maxwell'e kadar, fiziksel gerçekliklerin tanımlaması, mekanik terimler ve kavramlarla yapılmıştı. Maxwell manyetik alan teorisi kavramını ortaya koyarak, Maxwell Denklemleri'ni geliştirdi. Bu dört anlamlı denklem; elektrik, manyetizma ve ışığı bir araya getirerek elektromanyetik radyasyon teorisini oluşturur. Yani Maxwell, doğanın temel güçlerini bir araya getiren ilk bilim insanı olmuştur. Radyo, televizyon, radar, mikrodalga fırın ve termal görüntüleme gibi günümüzdeki kullanılan aletlerin çalışma prensiplerinin yolu Maxwell'in denklemlerinden geçer. Ayrıca Maxwell'in kişisel nezaketinden ve cömertliğinden sıkça bahsedilir.