James Clerk Maxwell

جيمس كليرك ماكسويل (1831–1879) كان فيزيائيًا وعالم رياضيات اسكتلنديًا اشتهر بصياغة النظرية الكلاسيكية للإشعاع الكهرومغناطيسي. كانت هذه النظرية الرائدة هي الأولى التي وحدت الكهرباء والمغناطيسية والضوء، وقدمتها كمظاهر متنوعة لظاهرة أساسية واحدة. تمثل معادلاته في الكهرومغناطيسية التوحيد الرئيسي الثاني في الفيزياء، بعد الإنجاز الأولي الذي حققه إسحاق نيوتن. علاوة على ذلك، لعب ماكسويل دورًا محوريًا في تطوير الميكانيكا الإحصائية.

جيمس كليرك ماكسويل (13 يونيو 1831 - 5 نوفمبر 1879) كان فيزيائيًا وعالم رياضيات اسكتلنديًا كان مسؤولاً عن النظرية الكلاسيكية للإشعاع الكهرومغناطيسي، والتي كانت أول نظرية تصف الكهرباء والمغناطيسية والضوء كمظاهر مختلفة لنفس الظاهرة. حققت معادلات ماكسويل للكهرومغناطيسية التوحيد العظيم الثاني في الفيزياء، حيث حقق التوحيد الأول على يد إسحاق نيوتن. كان ماكسويل أيضًا أساسيًا في إنشاء الميكانيكا الإحصائية.

في عام 1854، تخرج ماكسويل من كلية ترينيتي في كامبريدج، وتميز في الرياضيات وحصل على جائزة سميث. واصل عمله لفترة وجيزة في كامبريدج، ونشر الأبحاث الرياضية الأولية والتحقيقات البصرية، مع التركيز بشكل خاص على مبادئ تركيب الألوان وعمى الألوان. وبعد ذلك، شغل كرسي الفلسفة الطبيعية في كلية ماريشال في أبردين. هناك، قادته أبحاثه حول حلقات زحل إلى اقتراح تركيبها بدقة لعدد لا يحصى من الجسيمات الصغيرة، وهو إنجاز حصل عليه على جائزة آدامز في عام 1859. خلال هذه الفترة، تزوج من كاثرين ماري ديوار، التي قدمت المساعدة في أبحاثه المعملية. ومن عام 1860 إلى عام 1865، شغل منصب أستاذ الفلسفة الطبيعية في كلية كينجز في لندن، حيث طور نظريته في المجالات الكهرومغناطيسية. أظهر منشوره الذي صدر عام 1865 بعنوان "النظرية الديناميكية للمجال الكهرومغناطيسي" أن المجالات الكهربائية والمغناطيسية تنتشر عبر الفضاء على شكل موجات بسرعة الضوء. افترض هذا العمل أن الضوء نفسه عبارة عن تموج داخل نفس الوسط المسؤول عن الظواهر الكهربائية والمغناطيسية. وقد بلغ هذا التوحيد بين الظواهر الضوئية والكهربائية ذروته في توقعه لموجات الراديو.

كان ماكسويل رائدًا في استخلاص توزيع ماكسويل-بولتزمان، وهي طريقة إحصائية لتوصيف جوانب النظرية الحركية للغازات، وهو موضوع تابعه بشكل متقطع طوال حياته المهنية. في عام 1861، كشف النقاب عن أول صورة فوتوغرافية ملونة متينة وأثبت أنه يمكن توليد أي لون عن طريق مزج الألوان الأساسية الثلاثة: الأحمر والأخضر والأزرق، وبالتالي وضع الأساس للتلفزيون الملون. شمل بحثه أيضًا تحليل الصلابة في أطر القضبان والمفاصل، المعروفة باسم الجمالونات، والتي تنتشر في بناء الجسور. قام بتطوير تحليل الأبعاد الحديث وساهم في إنشاء نظام القياس CGS. وهو أول من فهم نظرية الفوضى وأول من سلط الضوء على مفهوم تأثير الفراشة. وضعت ورقته البحثية التي صدرت عام 1863 بعنوان حول المحافظين أساسًا حاسمًا لنظرية التحكم وعلم التحكم الآلي، حيث تمثل أول تحليل رياضي لأنظمة التحكم. في عام 1867، قدم التجربة الفكرية المعروفة باسم شيطان ماكسويل، والتي تستكشف تأثير المعلومات على الإنتروبيا الديناميكية الحرارية. في بحثه الرائد عام 1867، حول النظرية الديناميكية للغازات، قدم نموذج ماكسويل لتوصيف سلوك المواد اللزجة المرنة وأنشأ معادلة ماكسويل-كاتانيو لوصف انتقال الحرارة داخل الوسط.

في عام 1871، عاد ماكسويل إلى كامبريدج، وتولى المنصب الافتتاحي كأستاذ كافنديش للفيزياء وأشرف على بناء مختبر كافنديش. أدى عمله المكثف إلى الاعتراف به كشخصية تأسيسية في الهندسة الكهربائية الحديثة. وكانت اكتشافاته مفيدة في بدء عصر الفيزياء الحديثة، ووضع الأساس لمجالات مثل النسبية - وهو مصطلح أدخله في الفيزياء - وميكانيكا الكم.

الحياة

الحياة المبكرة (1831–1839)

ولد جيمس كليرك ماكسويل في 13 يونيو 1831 في 14 شارع الهند بإدنبرة. كان والديه هما جون كليرك ماكسويل من ميدلبي، وهو محامٍ، وفرانسيس كاي، ابنة روبرت هودسون كاي وأخت جون كاي. (مسقط رأسه حاليًا بمثابة متحف تديره مؤسسة جيمس كليرك ماكسويل.) كان والده، من عائلة كاتب Penicuik الثرية، يشغل منصب بارونة كاتب Penicuik. كان شقيق والده البارونيت السادس. ولد "جون كليرك"، وألحق والده "ماكسويل" بلقبه بعد أن ورث ملكية ميدلبي، وهي ملكية لماكسويل في دومفريشاير، عندما كان رضيعًا في عام 1793. كان جيمس ابن عم أول لكل من الفنانة جيميما بلاكبيرن (ابنة عمته) والمهندس المدني ويليام دايس كاي (ابن عمه). حافظ كاي وماكسويل على صداقة وثيقة، حيث كان كاي أفضل رجل لماكسويل في حفل زفافه.

تزوج والدا ماكسويل في أواخر الثلاثينيات من عمرهما؛ كانت والدته تبلغ من العمر 40 عامًا تقريبًا وقت ولادته. كان لديهم في السابق ابنة، إليزابيث، التي توفيت في سن الطفولة.

خلال مرحلة الطفولة المبكرة لماكسويل، انتقلت عائلته إلى غلينلير، كيركودبرايتشاير، وهي عقار يمتد على مساحة 1500 فدان (610 هكتارًا) شيده والديه. تشير الأدلة إلى أن ماكسويل كان يمتلك فضولًا لا يشبع منذ صغره. في سن الثالثة، كان أي جسم يتحرك أو ينبعث منه ضوء أو يصدر صوتًا يدفعه إلى التساؤل: "ما الهدف من ذلك؟". في إضافة عام 1834 إلى رسالة من والده إلى أخت زوجته جين كاي، وصفت والدته هذا الفضول المتأصل:

إنه رجل سعيد جدًا، وقد تحسن كثيرًا منذ أن أصبح الطقس معتدلاً؛ لديه عمل رائع مع الأبواب، والأقفال، والمفاتيح، وما إلى ذلك، وعبارة "أرني كيف يتم الأمر" لا تخرج من فمه أبدًا. كما أنه يستكشف المسار الخفي للجداول وأسلاك الجرس، والطريقة التي تدخل بها المياه من البركة عبر الجدار....

التعليم (1839–1847)

إدراكًا لإمكانات ابنه، تولت والدة ماكسويل، فرانسيس، مسؤولية تعليمه المبكر، وهو الدور الذي تقوم به عادة النساء في الأسر الفيكتورية. في سن الثامنة، كان بإمكانه تلاوة مقاطع واسعة من جون ميلتون والمزمور 119 بأكمله، والذي يتألف من 176 آية. كانت معرفته بالكتاب المقدس شاملة بشكل ملحوظ، مما مكنه من الاستشهاد بالفصل والآية لأي اقتباس من المزامير تقريبًا. في ديسمبر 1839، عندما كان ماكسويل في الثامنة من عمره، توفيت والدته بسرطان البطن بعد عملية جراحية فاشلة. بعد ذلك، أشرف على تعليمه والده وزوجة أخته، جين، وكلاهما أثر بشكل كبير على حياته. أثبت تعليمه الرسمي الأولي عدم نجاحه تحت وصاية مدرس مستأجر يبلغ من العمر 16 عامًا. توجد معلومات قليلة بخصوص هذا المعلم، باستثناء معاملته القاسية للشاب ماكسويل، الذي وبخه لكونه بطيئًا وعصيانًا. تم فصل المعلم في نوفمبر 1841. وفي 12 فبراير 1842، أحضره والد جيمس إلى عرض روبرت ديفيدسون للدفع الكهربائي والقوة المغناطيسية، وهو الحدث الذي أثر بشكل عميق على الصبي.

في عام 1841، عندما كان في العاشرة من عمره، التحق ماكسويل بأكاديمية إدنبرة المرموقة. خلال الفصل الدراسي، أقام مع عمته إيزابيلا. عزز ابن عمه الأكبر جيميما اهتمامه المتزايد بالرسم خلال هذه الفترة. بعد أن نشأ في عزلة نسبية في مزرعة والده الريفية، كافح ماكسويل الشاب للتكيف مع البيئة المدرسية. استلزم كون فصل السنة الأولى بكامل طاقته وضعه في السنة الثانية، جنبًا إلى جنب مع الطلاب الذين يكبرونه بعام. كان سلوكه ولهجة جالاوي ينظرون إليه على أنه إقليمي من قبل أقرانه. في يومه الأول، كان يرتدي حذاءًا محلي الصنع وسترة، وحصل على لقب مهين "دافتي". وبحسب ما ورد حمل هذا اللقب لسنوات عديدة دون شكوى، ولم يبدو أنه مستاء منه أبدًا. انتهت عزلته الاجتماعية في الأكاديمية عندما أصبح صديقًا للويس كامبل وبيتر جوثري تيت، وهما صبيان في نفس العمر وقد حققا لاحقًا التميز كعلماء. لقد حافظوا على صداقة مدى الحياة.

طوَّر ماكسويل شغفًا مبكرًا بالهندسة، وأعاد اكتشاف متعددات الوجوه المنتظمة بشكل مستقل قبل تلقي التعليم الرسمي. على الرغم من حصوله على جائزة سيرة الكتاب المقدس بالمدرسة في سنته الثانية، إلا أن إنجازاته الأكاديمية لم يتم الاعتراف بها إلى حد كبير حتى حصل في سن 13 عامًا على ميدالية المدرسة الرياضية والجوائز الأولى في كل من اللغة الإنجليزية والشعر.

امتدت مساعي ماكسويل الفكرية إلى ما هو أبعد من المناهج المدرسية المقررة، ولم يعطي الأولوية لأداء الامتحانات. وفي سن الرابعة عشرة، قام بتأليف ورقته العلمية الافتتاحية. يعرض هذا العمل بالتفصيل طريقة ميكانيكية لرسم منحنيات رياضية باستخدام الخيوط، واستكشاف خصائص القطع الناقص، والأشكال البيضاوية الديكارتية، والمنحنيات ذات الصلة التي تمتلك بؤرًا متعددة. تم تقديم الورقة البحثية عام 1846، بعنوان "حول وصف المنحنيات البيضاوية وتلك التي تحتوي على عدد وافر من البؤر"، إلى الجمعية الملكية في إدنبرة بواسطة جيمس فوربس، أستاذ الفلسفة الطبيعية في جامعة إدنبرة، حيث كان ماكسويل يعتبر أصغر من أن يقدمها بنفسه. على الرغم من أنها لم تكن أصلية تمامًا، نظرًا لتحقيقات رينيه ديكارت في القرن السابع عشر حول الأشكال الناقصية متعددة البؤر، إلا أن مساهمة ماكسويل تكمن في تبسيط بنائها.

جامعة إدنبرة (1847–1850)

في عام 1847، عندما كان عمره 16 عامًا، غادر ماكسويل الأكاديمية ليبدأ دراسته في جامعة إدنبره. على الرغم من حصوله على فرصة الالتحاق بجامعة كامبريدج، إلا أنه اختار، بعد فترة ولايته الأولى، إكمال منهجه الجامعي بالكامل في إدنبرة. ضمت هيئة التدريس بالجامعة العديد من العلماء المتميزين، بما في ذلك مدرسوه في السنة الأولى: السير ويليام هاميلتون، الذي علمه المنطق والميتافيزيقا؛ وفيليب كيلاند الذي قام بتدريس الرياضيات؛ وجيمس فوربس الذي حاضر في الفلسفة الطبيعية. وجد ماكسويل أن مقرراته الدراسية متساهلة، وخصص وقت فراغه، سواء في الجامعة وخاصة في منزله في غلينلير، للدراسة المستقلة. خلال هذه الفترة، أجرى تجارب على الأجهزة الكيميائية والكهربائية والمغناطيسية المؤقتة. ومع ذلك، ركز اهتمامه البحثي الأساسي على خصائص الضوء المستقطب. قام بتصنيع كتل الجيلاتين، وعرضها لضغوط مختلفة، وباستخدام زوج من المنشورات المستقطبة التي قدمها ويليام نيكول، لاحظ الحواف اللونية التي تشكلت داخل الجيلاتين. أدى هذا النهج التجريبي إلى اكتشافه للمرونة الضوئية، وهي طريقة لتحليل توزيع الإجهاد في الهياكل الفيزيائية.

في سن 18 عامًا، قدم ماكسويل مقالتين إلى معاملات الجمعية الملكية في إدنبره. إحدى التقديمات، بعنوان "حول توازن المواد الصلبة المرنة"، وضعت الأساس لاكتشاف مهم في المستقبل: الانكسار المزدوج العابر الذي لوحظ في السوائل اللزجة تحت ضغط القص. عكست ورقته البحثية الثانية، "المنحنيات المتدحرجة"، أعماله السابقة "المنحنيات البيضاوية" من أكاديمية إدنبرة. تم اعتباره مرة أخرى أصغر من أن يقدم النتائج التي توصل إليها شخصيًا. وبناء على ذلك، قام معلمه كيلاند بتسليم الورقة إلى الجمعية الملكية نيابة عنه.

جامعة كامبريدج (1850–1856)

في أكتوبر 1850، انتقل ماكسويل، الذي كان بالفعل عالم رياضيات ماهرًا، من اسكتلندا إلى جامعة كامبريدج. التحق في البداية بجامعة بيترهاوس لكنه انتقل إلى كلية ترينيتي قبل انتهاء فترة ولايته الأولى، متوقعًا مسارًا أكثر وضوحًا للحصول على زمالة هناك. في ترينيتي، حصل على انتخاب رسل كامبريدج، وهي جمعية سرية حصرية. خلال فترة عمله في كامبريدج، تطور فهم ماكسويل الفكري لكل من إيمانه المسيحي ومبادئه العلمية بشكل ملحوظ. وقد وفرت مشاركته في "الرسل"، وهي جمعية نخبة للنقاش، منتدى من خلال مقالاته لتوضيح هذه المفاهيم وصقلها.

"الآن خطتي العظيمة، التي تم تصورها قديمًا، ... هي عدم ترك أي شيء دون فحص عمدًا. لا شيء يمكن اعتباره أرضًا مقدسة مكرسة للإيمان الثابت، سواء كان إيجابيًا أو سلبيًا. يجب حرث جميع الأراضي البور واتباع نظام منتظم للتناوب. ... لا تخفي أبدًا أي شيء، سواء كان حشائشًا أم لا، ولا يبدو أنك ترغب في إخفائه. ... مرة أخرى أؤكد على حق التعدي على أي قطعة أرض مقدسة. "التي ميزها أي إنسان... الآن أنا مقتنع أنه لا يمكن لأحد سوى المسيحي أن يطهر أرضه من هذه الأماكن المقدسة... أنا لا أقول أنه لم يكن لدى أي مسيحي أماكن مغلقة من هذا النوع. كثيرون لديهم الكثير، وكل واحد لديه بعض منها. ولكن هناك مساحات واسعة ومهمة في أراضي المستهزئين، والموحدين، والهادئين، والشكليين، والدوغمائيين، والحسيين، والبقية، والتي تعتبر محرمة بشكل علني ومهيب. ..."

"المسيحية - أي دين الكتاب المقدس - هي المخطط الوحيد أو شكل المعتقد الذي ينكر أي ممتلكات في مثل هذه الحيازة. هنا وحده كل شيء مجاني. قد تطير إلى أقاصي العالم ولا تجد إلهًا سوى كاتب الخلاص. يمكنك البحث في الكتاب المقدس ولا تجد نصًا يوقفك في استكشافاتك..."

" من المفترض عمومًا أن يكون العهد القديم والشريعة الموسوية واليهودية "محرم" من قبل المتشككين يتظاهرون بأنهم قرأوها ووجدوا بعض الاعتراضات الذكية... والتي يعترف بها الكثير من غير المقرئين، ويغلقون الموضوع على أنه مسكون، لكن الشمعة قادمة لتطرد كل الأشباح والدببة، دعونا نتبع الضوء."

خلال صيف عامه الثالث، أقام ماكسويل لفترة في سكن سوفولك للقس سي بي تايلر، الذي كان عم زميله جي دبليو إتش تايلر. تأثر ماكسويل بشدة بإظهار الأسرة للتفاني الديني، خاصة بعد أن قدم الوزير وزوجته الرعاية أثناء تعافيه من المرض.

عند عودته إلى كامبريدج، كتب ماكسويل رسالة ودية ومودة إلى مضيفه الأخير، والتي تضمنت الشهادة اللاحقة:

تأمل ماكسويل في قدرته المتأصلة على الحقد، قائلًا، "

... لدي القدرة على أن أكون أكثر شرًا من أي مثال يمكن أن يقدمه لي الإنسان، و... إذا هربت، فهذا فقط بنعمة الله التي تساعدني على التخلص من نفسي، جزئيًا في العلم، وبشكل أكثر اكتمالًا في المجتمع، - ولكن ليس بشكل كامل إلا من خلال التزام نفسي بالله ..."

في نوفمبر 1851، بدأ ماكسويل دراسته على يد ويليام هوبكنز، وهو مدرس متميز اشتهر بقدرته الاستثنائية على تنمية المواهب الرياضية، مما أكسبه لقب "صانع رانغلر كبير".

أكمل ماكسويل شهادته في الرياضيات في ترينيتي في عام 1854، محققًا ثاني أعلى درجة في الامتحان النهائي، مما منحه لقب رانغلر الثاني، خلف إدوارد روث. بعد ذلك، تم اعتباره مساويًا لروث في امتحان جائزة سميث الأكثر صرامة. مباشرة بعد تخرجه، قدم ماكسويل بحثه بعنوان "حول تحول الأسطح عن طريق الانحناء" إلى جمعية كامبريدج الفلسفية. هذا العمل، وهو أحد مساهماته الرياضية البحتة النادرة، أكد على بروزه كعالم رياضيات. اختار ماكسويل البقاء في ترينيتي بعد التخرج، وتقدم بطلب للحصول على زمالة، وهي عملية تمتد عادةً لعدة سنوات. منحته إنجازاته كطالب أبحاث الاستقلالية لمتابعة المساعي العلمية وفقًا لتقديره، مع التزامات بسيطة فقط للتدريس والفحص.

كانت طبيعة اللون وإدراكه إحدى اهتمامات ماكسويل المهمة، التي بدأها خلال دراسته تحت إشراف فوربس في جامعة إدنبرة. باستخدام قمم الغزل الملونة التي ابتكرتها مجلة فوربس، أثبت ماكسويل تجريبيًا أن مزيجًا من الضوء الأحمر والأخضر والأزرق ينتج ضوءًا أبيض. وقد قدم ورقته البحثية الرائدة، "تجارب على اللون"، والتي أوضحت المبادئ الأساسية لتركيب الألوان، شخصيًا إلى الجمعية الملكية في إدنبرة في مارس 1855.

في 10 أكتوبر 1855، تم تعيين ماكسويل زميلًا في كلية ترينيتي، وهو تقدم سريع على نحو غير عادي، وتم تكليفه بعد ذلك بإعداد محاضرات حول الهيدروستاتيكا والبصريات، بالإضافة إلى إعداد أوراق الامتحانات. وفي فبراير التالي، شجعته مجلة فوربس على التقدم لشغل كرسي الفلسفة الطبيعية الذي تم إخلاؤه مؤخرًا في كلية ماريشال، أبردين. ساعده والد ماكسويل في تجميع المراجع المطلوبة لكنه توفي في 2 أبريل في غلينلير، قبل نتيجة طلب ماكسويل. قبل ماكسويل منصب الأستاذية في أبردين، وغادر كامبريدج في نوفمبر 1856.

كلية ماريشال، أبردين: 1856-1860

عندما كان ماكسويل يبلغ من العمر 25 عامًا، كان أصغر من زملائه في كلية ماريشال بحوالي 15 عامًا. لقد تولى بجد مسؤولياته الجديدة لرئيس القسم، والتي تضمنت تطوير المناهج وإعداد المحاضرات. بلغ التزامه التدريسي 15 ساعة أسبوعيًا، بما في ذلك محاضرة منتظمة مجانية لكلية العمال المحلية. خلال العام الدراسي الذي دام ستة أشهر، أقام في أبردين مع ابن عمه، ويليام دايس كاي، وهو مهندس مدني اسكتلندي، وقضى الصيف في غلينلير، وهي ملكية ورثها عن والده.

قدم طالب سابق لاحقًا الوصف التالي لماكسويل:

في أواخر خمسينيات القرن التاسع عشر، قبل وقت قصير من الساعة التاسعة صباحًا في أي صباح شتوي، ربما تكون قد شاهدت الشاب جيمس كليرك ماكسويل، في منتصف العشرينيات وأواخرها، وهو رجل متوسط الطول، ذو هيكل متماسك بقوة، ونابض معين ومرونة في مشيته؛ يرتدي ملابس مريحة بدلاً من الأناقة؛ وجه معبر عن الحكمة وروح الدعابة، لكنه مغطى بظل عميق من التفكير؛ تم وضع علامة جريئة على الميزات بشكل مبهج؛ عيون مظلمة ومتوهجة. شعره ولحيته أسودان تمامًا، ويشكلان تباينًا قويًا مع شحوب بشرته.

وجه ماكسويل بحثه نحو مشكلة ظلت تتحدى العلماء لمدة قرنين من الزمن: الطبيعة الأساسية لحلقات زحل. وبقيت الآلية التي تحافظ بها هذه الحلقات على استقرارها ومقاومة التفكك أو التشتت أو الاصطدام بكوكب زحل مجهولة. اكتسبت هذه القضية أهمية خاصة عندما اختارتها كلية سانت جون، كامبريدج كموضوع لجائزة آدامز عام 1857. خصص ماكسويل عامين لهذا البحث، موضحًا أن الحلقة الصلبة المنتظمة لا يمكنها الحفاظ على الاستقرار، وأن الحلقة السائلة ستتفتت حتمًا إلى كتل منفصلة بسبب ديناميكيات الموجة. ومع عدم ملاحظة أي من هذه الشروط، استنتج أن الحلقات يجب أن تحتوي على العديد من الجسيمات الدقيقة، والتي أطلق عليها اسم "الخفافيش الطوبية"، كل منها يدور حول زحل بشكل مستقل. في عام 1859، حصل ماكسويل على جائزة آدامز البالغة 130 جنيهًا إسترلينيًا عن مقالته "حول استقرار حركة حلقات زحل"، كونه المنافس الوحيد الذي حقق تقدمًا كافيًا لتقديمه. كان تحليله شاملاً ومقنعًا للغاية لدرجة أن جورج بيدل إيري علق عند قراءته قائلاً: "إنه أحد أبرز تطبيقات الرياضيات على الفيزياء التي رأيتها على الإطلاق". اعتُبر هذا العمل هو التفسير النهائي إلى أن أكدت الملاحظات المباشرة التي أجرتها رحلات فوييجر في الثمانينيات فرضية ماكسويل فيما يتعلق بالتركيب الجزيئي للحلقات. ومع ذلك، فإن الفهم المعاصر يعترف بأن جزيئات الحلقة ليست مستقرة تمامًا، حيث تنجذب تدريجيًا نحو زحل بواسطة قوى الجاذبية. وبالتالي، من المتوقع أن تتبدد الحلقات تمامًا خلال الـ 300 مليون سنة القادمة.

في عام 1857، أقام ماكسويل صداقة مع القس دانييل ديوار، الذي كان آنذاك مديرًا لكلية ماريشال. ومن خلال هذا الارتباط، التقى ماكسويل بابنة ديوار، كاثرين ماري ديوار. تمت خطوبتهما في فبراير 1858، وتلاها زواجهما في أبردين في 2 يونيو 1858. تحدد شهادة الزواج ماكسويل كأستاذ للفلسفة الطبيعية في كلية ماريشال، أبردين. كانت كاثرين تكبر ماكسويل بسبع سنوات. تتوفر معلومات محدودة عنها، على الرغم من توثيق أنها ساعدت في مختبره وساهمت في التجارب المتعلقة باللزوجة. أظهر لويس كامبل، كاتب سيرة ماكسويل وصديقه، تحفظًا غير معهود عند الحديث عن كاثرين، لكنه وصف حياتهما الزوجية بأنها "حياة تفاني لا مثيل له".

شهد عام 1860 اندماج كلية ماريشال مع كلية كينجز المجاورة، لتشكلا جامعة أبردين. نظرًا لعدم وجود شرط لاثنين من أساتذة الفلسفة الطبيعية، واجه ماكسويل، على الرغم من سمعته العلمية الراسخة، التكرار. لم ينجح طلبه اللاحق لشغل كرسي فوربس الذي تم إخلاؤه مؤخرًا في إدنبرة، حيث تم منح المنصب لتايت. بدلاً من ذلك، تم تعيين ماكسويل رئيسًا للفلسفة الطبيعية في كلية كينجز في لندن. وبعد شفائه من نوبة الجدري الشديدة والقاتلة في عام 1860، انتقل إلى لندن مع زوجته.

كينجز كوليدج، لندن: 1860-1865

تُعتبر فترة عمل ماكسويل في كينجز كوليدج على نطاق واسع هي الفترة الأكثر إنتاجًا في حياته المهنية. في عام 1860، تم تكريمه بميدالية رمفورد من الجمعية الملكية لأبحاثه الرائدة حول اللون، وتم انتخابه لاحقًا لعضوية الجمعية في عام 1861. خلال هذه الحقبة، قدم بشكل ملحوظ أول صورة ملونة سريعة الضوء في العالم، وطور نظرياته حول لزوجة الغازات، واقترح طريقة منهجية لتحديد الكميات الفيزيائية، والتي تُعرف الآن باسم تحليل الأبعاد. حضر ماكسويل بشكل متكرر محاضرات في المعهد الملكي، مما سهل التفاعلات المنتظمة مع مايكل فاراداي. ومع ذلك، لم تتميز علاقتهما بالحميمية الوثيقة، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن فاراداي كان يكبر ماكسويل بأربعين عامًا وتظهر عليه علامات الشيخوخة. ومع ذلك، حافظ كلا الرجلين على الاحترام المتبادل العميق للمساهمات الفكرية لكل منهما.

تعتبر هذه الفترة ذات أهمية خاصة بالنسبة للتقدم الرائد الذي حققه ماكسويل في مجالات الكهرباء والمغناطيسية. لقد بحث بدقة في خصائص كل من المجالات الكهربائية والمغناطيسية في أطروحته المكونة من جزأين، "حول الخطوط الفيزيائية للقوة"، والتي نُشرت في عام 1861. وفي هذا العمل، قدم إطارًا مفاهيميًا للحث الكهرومغناطيسي، مفترضًا وجود خلايا دقيقة ودوارة من التدفق المغناطيسي. تم لاحقًا إلحاق قسمين إضافيين ونشرهما في نفس الورقة في أوائل عام 1862. وقد تناول الجزء التكميلي الأول طبيعة الكهرباء الساكنة وتيار الإزاحة. أما الجزء الإضافي الثاني فقد تناول دوران مستوى استقطاب الضوء داخل المجال المغناطيسي، وهي ظاهرة اكتشفها فاراداي في البداية وتسمى الآن تأثير فاراداي.

السنوات اللاحقة: 1865-1879

في عام 1865، تخلى ماكسويل عن منصبه كأستاذ في كلية كينجز بلندن، وانتقل إلى جلينلير مع كاثرين. قدمت ورقته البحثية التي صدرت عام 1868 بعنوان "حول أجهزة التحكم" وصفًا رياضيًا لسلوك أجهزة التحكم - وهي أجهزة ضرورية لتنظيم سرعات المحركات البخارية - وبالتالي أرست النظرية الأساسية لهندسة التحكم. في عام 1870، استكشف الصلابة الهيكلية لمختلف التصميمات الشبكية في ورقته البحثية "حول الأشكال والإطارات ومخططات القوى المتبادلة". قام بتأليف الكتاب المدرسي نظرية الحرارة (1871) والعمل العلمي المادة والحركة (1876). علاوة على ذلك، كان ماكسويل رائدًا في التطبيق الواضح لتحليل الأبعاد في عام 1871 وساهم في إنشاء نظام قياس CGS.

يُعرف ماكسويل بأنه أول من فهم مفهوم الفوضى، وتحديدًا من خلال تحديد أهمية الأنظمة التي توضح "الاعتماد الحساس على الظروف الأولية". خلال سبعينيات القرن التاسع عشر، أصبح أيضًا أول من سلط الضوء على "تأثير الفراشة" عبر مناقشتين متميزتين.

في عام 1871، عاد ماكسويل إلى كامبريدج، وتولى المنصب الافتتاحي كأستاذ كافنديش للفيزياء. تم تكليفه بالإشراف على إنشاء مختبر كافنديش، والإشراف الدقيق على كل من عملية البناء واقتناء المعدات العلمية. تضمنت مساهمة ماكسويل المتأخرة الهامة تحرير بحث هنري كافنديش، والذي تضمن شروحًا أصلية واسعة النطاق. كشف هذا العمل عن أبحاث كافنديش في موضوعات مختلفة، مثل كثافة الأرض وتكوين الماء. تم تجنيده في الجمعية الفلسفية الأمريكية كعضو في عام 1876.

الموت

في أبريل 1879، عانى ماكسويل من عسر البلع، والذي كان بمثابة العرض الأولي لمرضه العضال.

توفي ماكسويل بسرطان البطن في كامبريدج في 5 نوفمبر 1879 عن عمر يناهز 48 عامًا. والجدير بالذكر أن والدته توفيت في نفس العمر بنفس نوع السرطان. أعرب رجل الدين الذي كان يرافقه كثيرًا خلال أسابيعه الأخيرة عن دهشته العميقة من وضوح ماكسويل العقلي والقدرة غير العادية لذاكرته، مشيرًا على وجه التحديد:

... لقد جذب مرضه قلب الرجل ونفسه وروحه بالكامل: إيمانه الراسخ الذي لا شك فيه بالتجسد وكل نتائجه؛ وفي الكفاية الكاملة للكفارة؛ في عمل الروح القدس. لقد قام بقياس وفهم جميع مخططات وأنظمة الفلسفة، ووجدها فارغة تمامًا وغير مرضية - كانت كلمته عنها "غير قابلة للتنفيذ" - وتوجه بإيمان بسيط إلى إنجيل المخلص.

مع اقتراب وفاته، نقل ماكسويل إلى زميل له في كامبريدج:

لقد كنت أفكر في مدى اللطف الشديد الذي تم التعامل معي به دائمًا. لم يسبق لي أن تعرضت لدفعة عنيفة طوال حياتي. الرغبة الوحيدة التي يمكن أن تكون لدي هي أن أخدم جيلي مثل داود بإرادة الله، ثم أنام.

تم دفن رفات ماكسويل في بارتون كيرك، الذي يقع بالقرب من قلعة دوغلاس في جالاوي، بالقرب من منزل طفولته. صدرت سيرته الذاتية الشاملة، حياة جيمس كليرك ماكسويل، التي كتبها زميله السابق في المدرسة ومساعده مدى الحياة البروفيسور لويس كامبل، في عام 1882. ونشرت مطبعة جامعة كامبريدج أعماله المجمعة في مجلدين في عام 1890.

كان من بين منفذي ممتلكات ماكسويل طبيبه جورج إدوارد باجيت، وجي جي ستوكس، وابن عمه كولين ماكنزي. نظرًا لعبء العمل الزائد، قام ستوكس بنقل أوراق ماكسويل إلى ويليام جارنيت، الذي احتفظ بالحضانة الفعلية لهذه المستندات حتى عام 1884 تقريبًا.

يوجد نقش تذكاري مخصص لماكسويل بالقرب من شاشة الجوقة داخل كنيسة وستمنستر.

الحياة الشخصية

كان ماكسويل من أشد المعجبين بالشعر الاسكتلندي، وقد حفظ أبياتًا في ذاكرته وقام بتأليف قصائده الخاصة. أشهر أعماله الشعرية، Rigid Body Sings، كانت مقتبسة بشكل وثيق من مقطوعة "Comin' Through the Rye" لروبرت بيرنز، وهي مقطوعة قيل إنه كان يؤديها أثناء العزف على الجيتار. يبدأ هذا التكوين بالسطر التالي:

وقد نشر صديقه لويس كامبل في وقت لاحق مجموعة من قصائده في عام 1882.

نشر صديقه لويس كامبل مجموعة من قصائده في عام 1882.

تسلط روايات ماكسويل الضوء في كثير من الأحيان على براعته الفكرية الاستثنائية، والتي غالبًا ما تقترن بدرجة ملحوظة من الإحراج الاجتماعي.

أوضح ماكسويل القول المأثور اللاحق لتوجيه سلوكه المهني كعالم:

يجب على الأفراد الذين يسعون إلى تجربة الحياة بشكل كامل والعمل بشكل مستقل الحفاظ على التركيز المستمر على مهامهم اليومية. إن تجنب الانشغال بالمساعي الماضية يمنع اليأس، في حين أن التركيز الحصري على التطلعات المستقبلية يهدد بالتحول إلى مجرد تخمين. ولا ينبغي للمرء أن يركز فقط على المهام الدنيوية العابرة، ولا على المساعي الأبدية حصريًا، لأن هذه وحدها لا تسهل العمل الفوري. ينشأ الرضا الحقيقي من إدراك العمل اليومي باعتباره جزءًا لا يتجزأ من هدف حياة الفرد ومظهرًا للمبادئ الأبدية. يمتلك مثل هذا الفرد ثقة لا تتزعزع، بعد أن أصبح مرتبطًا ارتباطًا جوهريًا باللانهائي. وبالتالي، فإنهم يتابعون أعمالهم اليومية بجد، مدركين أن اللحظة الحالية بمثابة هبة قيمة.

كان جيمس كليرك ماكسويل من المشيخيين الإنجيليين، وقد خدم في أواخر حياته كشيخ كنيسة اسكتلندا. وقد تم فحص معتقداته الدينية والممارسات المرتبطة بها على نطاق واسع في مختلف المنشورات العلمية. بعد أن حضر قداس كنيسة اسكتلندا (طائفة والده) والأسقفية (طائفة والدته) خلال طفولته، شهد ماكسويل تحولًا إنجيليًا في أبريل 1853. وربما ساهم هذا التحول في تبنيه لموقف فلسفي مناهض للوضعية.

التراث العلمي

التعرف

في استطلاع أجرته عالم الفيزياء، والذي حدد أبرز 100 عالم فيزياء، صنف ماكسويل كثالث أعظم فيزيائي في التاريخ، ولم يتفوق عليه سوى إسحاق نيوتن وألبرت أينشتاين. وبالمثل، فإن استطلاعًا منفصلاً للفيزيائيين الممارسين أجرته PhysicsWeb وضعه أيضًا في المركز الثالث.

يعتبر العديد من الفيزيائيين أن ماكسويل هو عالم القرن التاسع عشر الذي كان له التأثير الأكثر أهمية على فيزياء القرن العشرين. تعتبر مساهماته العلمية على نطاق واسع على قدم المساواة مع مساهمات نيوتن وأينشتاين من حيث تأثيرها العميق. خلال الاحتفال بالذكرى المئوية لميلاد ماكسويل، وصف ألبرت أينشتاين عمله بأنه "الأكثر عمقًا والأكثر إثمارًا الذي شهدته الفيزياء منذ زمن نيوتن". على آينشتاين أقف على أكتاف ماكسويل." وصف توم سيجفريد ماكسويل بأنه "واحد من هؤلاء العباقرة الذين يظهرون مرة كل قرن والذين ينظرون إلى العالم المادي بحواس أكثر حدة من أولئك الذين حوله."

الكهرومغناطيسية

بدأ اهتمام ماكسويل بالكهرباء والمغناطيسية في وقت مبكر من عام 1855، عندما تم تقديم ورقته البحثية "حول خطوط قوة فاراداي" إلى جمعية كامبريدج الفلسفية. قدمت هذه الورقة البحثية تصورًا مبسطًا لأبحاث فاراداي وأوضحت العلاقة المتبادلة بين الكهرباء والمغناطيسية. قام بتجميع المعرفة الموجودة في نظام متماسك مكون من 20 معادلة تفاضلية تتضمن 20 متغيرًا. نُشر هذا العمل التأسيسي لاحقًا تحت عنوان "على الخطوط الفيزيائية للقوة" في مارس 1861.

في عام 1862 تقريبًا، أثناء محاضراته في كينجز كوليدج، حسب ماكسويل أن سرعة انتشار المجال الكهرومغناطيسي تقارب سرعة الضوء تقريبًا. لقد اعتبر هذا التطابق أكثر من مجرد مصادفة، قائلاً: "لا يمكننا تجنب الاستنتاج القائل بأن الضوء يتكون من تموجات عرضية لنفس الوسط الذي هو سبب الظواهر الكهربائية والمغناطيسية." ومواصلة تطوير بحثه، أثبت ماكسويل أن معادلاته تتنبأ بوجود موجات مكونة من مجالات كهربائية ومغناطيسية متذبذبة، والتي تنتشر عبر الفراغ بسرعة مشتقة من التجارب الكهربائية الأساسية. باستخدام البيانات التجريبية المعاصرة، حسب ماكسويل هذه السرعة لتكون 310,740,000 متر في الثانية (1.0195×10⁹ ft/s). في ورقته البحثية المؤثرة عام 1865، "النظرية الديناميكية للمجال الكهرومغناطيسي"، أوضح ماكسويل، "يبدو أن اتفاق النتائج يظهر أن الضوء والمغناطيسية هما تأثيران لنفس المادة، وأن الضوء عبارة عن اضطراب كهرومغناطيسي ينتشر عبر المجال وفقًا للقوانين الكهرومغناطيسية."

تم تفصيل معادلات ماكسويل العشرين الشهيرة، والتي تم تقديمها في شكلها المعاصر للمعادلات التفاضلية الجزئية، بشكل شامل لأول مرة في كتابه المدرسي عام 1873، دراسة حول الكهرباء والمغناطيسية. تم إجراء جزء كبير من هذا البحث بواسطة ماكسويل في جلينلير، وتحديدًا خلال الفترة الفاصلة بين فترة عمله في لندن وتعيينه في كرسي كافنديش. قام أوليفر هيفيسايد بعد ذلك بتبسيط الإطار النظري المعقد لماكسويل إلى مجموعة من أربع معادلات تفاضلية جزئية، المعروفة الآن عالميًا باسم قوانين ماكسويل أو معادلات ماكسويل. على الرغم من تراجع أهمية الكمونات خلال القرن التاسع عشر، فإن تطبيق الكمونات العددية والمتجهة يعد حاليًا منهجية قياسية لحل معادلات ماكسويل. يمثل هذا العمل الأساسي التوحيد الرئيسي الثاني في مجال الفيزياء.

كما أوضح باريت وغرايمز (1995):

صاغ ماكسويل الكهرومغناطيسية باستخدام جبر الكواترنيون، واضعًا الإمكانات الكهرومغناطيسية كعنصر مركزي في إطاره النظري. في عام 1881، استبدل هيفيسايد مجال الجهد الكهرومغناطيسي بمجالات القوة كمفهوم أساسي للنظرية الكهرومغناطيسية. أكد هيفيسايد أن المجال الكهرومغناطيسي المحتمل كان تعسفيًا ويتطلب "اغتيالًا" (كذا). بعد ذلك، ظهر حوار بين هيفيسايد و[بيتر جوثري] تيت (كذا) فيما يتعلق بالمزايا النسبية لتحليل المتجهات مقابل الكواترنيونات. بلغت هذه المناقشة ذروتها في فهم أن الرؤى الفيزيائية العميقة التي تقدمها الكواترنيونات لم تكن ضرورية إذا ظلت النظرية محلية تمامًا، مما أدى إلى اعتماد تحليل المتجهات على نطاق واسع.

تم التحقق من صحة افتراضات ماكسويل تجريبيًا، ويعتبر تأسيسه لعلاقة كمية بين الضوء والكهرومغناطيسية إنجازًا كبيرًا في الفيزياء الرياضية في القرن التاسع عشر.

بالإضافة إلى ذلك، كان ماكسويل رائدًا في مفهوم المجال الكهرومغناطيسي، حيث قارنه بوصف فاراداي لخطوط القوة. من خلال تصور انتشار الكهرومغناطيسية كحقل منبثق من الجسيمات النشطة، طور ماكسويل أبحاثه حول الضوء بشكل ملحوظ. خلال تلك الحقبة، افترض ماكسويل أن انتشار الضوء يتطلب وسطًا يحمل الموجة، والذي أطلق عليه اسم الأثير المضيء. ومع ذلك، فإن الوجود المفترض لمثل هذا الوسيط، المنتشر في جميع أنحاء الفضاء والذي يبدو أنه لا يمكن اكتشافه بالطرق الميكانيكية، أثبت في النهاية أنه لا يمكن التوفيق بينه وبين النتائج التجريبية، ولا سيما تجربة ميشيلسون-مورلي. علاوة على ذلك، يبدو أن هذا المفهوم يفرض إطارًا مرجعيًا مطلقًا لصحة المعادلات، مما يؤدي إلى إشكالية ضمنية مفادها أن المعادلات ستتحول بالنسبة لمراقب متحرك. دفعت هذه التحديات ألبرت أينشتاين في النهاية إلى تطوير نظرية النسبية الخاصة، وهي العملية التي اعتبر خلالها أينشتاين الأثير المضيء "زائدًا عن الحاجة" وبالتالي أزاله من إطاره النظري.

اعترف أينشتاين بمساهمات ماكسويل الأساسية، مؤكدًا أن:

لقد انتهى عصر علمي، وبدأ عصر جديد، بمساهمات جيمس كليرك. ماكسويل.

كما اعترف أينشتاين بالتأثير العميق لعمل ماكسويل على نظريته النسبية:

تستمد النظرية النسبية الخاصة مبادئها الأساسية من معادلات ماكسويل للمجال الكهرومغناطيسي.

رؤية الألوان

تماشيًا مع العديد من علماء الفيزياء المعاصرين، امتلك ماكسويل اهتمامًا كبيرًا بعلم النفس. وبمحاكاة أعمال إسحاق نيوتن وتوماس يونغ، أظهر انبهارًا خاصًا بدراسة رؤية الألوان. بين عامي 1855 و1872، أصدر ماكسويل بشكل دوري سلسلة من الأوراق البحثية التي تتناول إدراك الألوان، وعمى الألوان، ونظرية الألوان، وحصل في النهاية على وسام رمفورد عن أطروحته "حول نظرية رؤية الألوان".

أثبتت تجارب نيوتن مع المنشور أن الضوء الأبيض، بما في ذلك ضوء الشمس، يتكون من مكونات متعددة أحادية اللون يمكن إعادة دمجها لتكوين الضوء الأبيض. وأوضح أيضًا أن الطلاء البرتقالي، وهو خليط من الأصفر والأحمر، يمكن أن يتطابق بصريًا مع ضوء برتقالي أحادي اللون، على الرغم من تركيبته المادية المميزة. أدت هذه الملاحظة إلى مفارقة كبيرة بالنسبة للفيزيائيين المعاصرين: يمكن أن يبدو ضوءان معقدان متباينان فيزيائيًا (يتكونان من عدة أضواء أحادية اللون) متطابقين، وهي ظاهرة تسمى metameres. افترض توماس يونغ لاحقًا أن هذه المفارقة يمكن حلها من خلال اقتراح أن إدراك اللون يحدث عبر عدد محدود من القنوات العينية، على وجه التحديد ثلاثة، مما يشكل أساس نظرية الألوان ثلاثية الألوان. استخدم ماكسويل لاحقًا مجال الجبر الخطي الناشئ لإثبات فرضية يونغ رياضيًا. لقد افترض أن أي ضوء أحادي اللون يحفز ثلاثة مستقبلات يجب أن يثير استجابة مكافئة من مزيج من ثلاثة أضواء أحادية اللون متميزة (أو في الواقع، أي ثلاثة أضواء مختلفة). وقد أثبت ماكسويل صحة هذا المبدأ تجريبيًا، وبذلك كان رائدًا في تجارب مطابقة الألوان ومجال قياس الألوان.

قام ماكسويل بتوسيع نظريته في إدراك الألوان لتشمل مجال التصوير الفوتوغرافي الملون. بحثه النفسي حول إدراك الألوان قد أفاد بشكل مباشر الفرضية القائلة بأنه إذا كان بإمكان مجموعة من ثلاثة أضواء أساسية إعادة إنتاج أي لون يمكن إدراكه، فيمكن إنشاء صور فوتوغرافية ملونة باستخدام مجموعة مقابلة من ثلاثة مرشحات ملونة. في منشوره عام 1855، أوضح ماكسويل طريقة: يتم التقاط ثلاث صور بالأبيض والأسود لمشهد ما من خلال مرشحات حمراء وخضراء وزرقاء. وبعد ذلك، سيتم عرض المطبوعات الشفافة لهذه الصور على الشاشة باستخدام ثلاثة أجهزة عرض، كل منها مزود بمرشحات مماثلة. عندما يتم تركيب هذه الإسقاطات، فإن العين البشرية ستدرك إعادة إنتاج كاملة الألوان للمشهد الأصلي.

في عام 1861، خلال محاضرة ألقاها المعهد الملكي حول نظرية الألوان، كشف ماكسويل عن العرض التوضيحي الأول في العالم للتصوير الفوتوغرافي الملون، مستخدمًا مبدأ تحليل الألوان الثلاثة وتوليفها. قام توماس ساتون، المعروف باختراع الكاميرا العاكسة ذات العدسة الواحدة، بتنفيذ أعمال التصوير الفوتوغرافي. التقط ساتون ثلاث صور لشريط الترتان، كل منها من خلال مرشح أحمر وأخضر وأزرق، والتقط أيضًا صورة رابعة باستخدام مرشح أصفر، والذي تشير سجلات ماكسويل إلى أنه لم يتم استخدامه في العرض التوضيحي النهائي. نظرًا لعدم حساسية لوحات التصوير الفوتوغرافي الخاصة بـ Sutton للضوء الأحمر وحساسيتها المحدودة للضوء الأخضر، كانت نتائج هذه التجربة الرائدة دون المستوى الأمثل. أشار التقرير المنشور للمحاضرة إلى أنه "إذا تم تصوير الصور الحمراء والخضراء بشكل كامل مثل اللون الأزرق، فإن النتيجة "كانت ستكون صورة ملونة حقًا للشريط"، مما يشير إلى أن "العثور على مواد فوتوغرافية أكثر حساسية للأشعة الأقل قابلية للانكسار" يمكن أن يعزز بشكل كبير تمثيل ألوان الجسم. وبعد عقود، في عام 1961، قرر الباحثون أن النجاح الجزئي غير المتوقع للتعرض المفلتر باللون الأحمر يعزى إلى الضوء فوق البنفسجي. هذا الضوء، الذي ينعكس بقوة بواسطة بعض الأصباغ الحمراء، لم يتم تخفيفه تمامًا بواسطة المرشح الأحمر ويقع ضمن نطاق الحساسية الطيفية لعملية الكولوديون الرطبة التي استخدمها ساتون.

النظرية الحركية والديناميكا الحرارية

امتدت أبحاث ماكسويل إلى النظرية الحركية للغازات، حيث لعب دورًا محوريًا في تأسيس الميكانيكا الإحصائية. في حين أن هذه النظرية نشأت مع دانييل برنولي وتم تطويرها لاحقًا من خلال مساهمات جون هيراباث، وجون جيمس ووترستون، وجيمس جول، وعلى وجه الخصوص رودولف كلوسيوس، وبالتالي ترسيخ دقتها العامة، فقد قدم ماكسويل مزيدًا من التطوير الجوهري. في هذا المجال، ميز نفسه باعتباره عالمًا تجريبيًا، يدرس قوانين الاحتكاك الغازي، وعالم رياضيات.

من عام 1859 إلى عام 1866، صاغ ماكسويل النظرية المتعلقة بتوزيع السرعات بين جزيئات الغاز، وهي مجموعة من الأعمال التي وسعها لاحقًا لودفيج بولتزمان. هذه المعادلة الناتجة، والمعروفة باسم توزيع ماكسويل-بولتزمان، تحدد كمية جزيئات الغاز التي تتحرك بسرعة محددة عند أي درجة حرارة معينة. في إطار النظرية الحركية، يتم تصور درجة الحرارة والحرارة فقط كمظاهر للحركة الجزيئية. لم يقتصر هذا النهج المبتكر على تعميم قوانين الديناميكا الحرارية الموجودة فحسب، بل قدم أيضًا تفسيرًا متميزًا للظواهر المرصودة والنتائج التجريبية مقارنة بالنماذج السابقة. أبحاثه في الديناميكا الحرارية بلغت ذروتها في وضع تصور لشيطان ماكسويل، وهي تجربة فكرية تفترض وجود كيان وهمي قادر على فرز الجسيمات حسب الطاقة، وبالتالي يبدو أنها تتعارض مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

في عام 1871، صاغ ماكسويل علاقاته الديناميكية الحرارية، والتي تحدد التساوي بين المشتقات الثانية للجهود الديناميكية الحرارية فيما يتعلق بالمتغيرات الديناميكية الحرارية المختلفة. بعد ذلك، في عام 1874، طور تصورًا ديناميكيًا حراريًا للجبس للتحقيق في التحولات الطورية، معتمدًا على أبحاث الديناميكا الحرارية الرسومية للعالم الأمريكي يوشيا ويلارد جيبس.

في منشوره عام 1867، في النظرية الديناميكية للغازات، قدم ماكسويل نموذج ماكسويل، الذي يميز سلوك المواد اللزجة المرنة، كما طور أيضًا معادلة ماكسويل-كاتانيو، المستخدمة لوصف النقل الحراري. ضمن وسط.

أشاد بيتر جوثري تيت بماكسويل باعتباره "العالم الجزيئي الرائد" في عصره. بعد وفاة ماكسويل، علق أحد المعلقين المجهولين قائلاً: "لم يعيش سوى رجل واحد يمكنه فهم أوراق جيبس. كان هذا هو ماكسويل، وهو الآن ميت".

نظرية التحكم

ظهر بحث ماكسويل "حول الحكام" في Proceedings of the Royal Society، المجلد. 16 (1867-1868). يُعرف هذا العمل بأنه نص تأسيسي في مجال نظرية التحكم الناشئ. وفي هذا السياق، تشير كلمة "المحافظ" إلى الأجهزة الميكانيكية، وتحديدًا متحكمات الطرد المركزي، المستخدمة لتنظيم المحركات البخارية.

الأوسمة

المنشورات

• ماكسويل، جيمس كليرك (1873)، رسالة في الكهرباء والمغناطيسية المجلد الأول، أكسفورد: مطبعة كلارندونماكسويل، جيمس كليرك (1873)، رسالة في الكهرباء والمغناطيسية المجلد الثاني، أكسفورد: مطبعة كلارندونماكسويل، جيمس كليرك (1876)، المادة والحركة، لندن ونيويورك: جمعية تعزيز المعرفة المسيحية وبوت، يونغ آند أمب؛ شركةماكسويل، جيمس كليرك (1881)، رسالة أولية عن الكهرباء، أكسفورد: مطبعة كلارندونماكسويل، جيمس كليرك (1890)، الأوراق العلمية لجيمس كليرك ماكسويل المجلد الأول، منشورات دوفرماكسويل، جيمس كليرك (1890)، الأبحاث العلمية لجيمس كليرك ماكسويل المجلد الثاني، كامبريدج، مطبعة الجامعةماكسويل، جيمس كليرك (1908)، نظرية الحرارة، شركة لونجمانز جرينملاحظات

  المراجع

  • باريت، تيرينس ويليام؛ غرايمز، ديل ميلز (1995). الكهرومغناطيسية المتقدمة: الأسس والنظرية والتطبيقات. العلمية العالمية. رقم ISBN 978-981-02-2095-2.دوهيم، بيير موريس ماري (2015). النظريات الكهربائية لج. كليرك ماكسويل. دراسات بوسطن في الفلسفة وتاريخ العلوم. المجلد. 314. ترجمة أفيرسا، آلان. سبرينغر. دوى:10.1007/978-3-319-18515-6. رقم ISBN 978-3-319-18515-6. تم الاسترجاع 8 يوليو 2015.كامبل، لويس؛ جارنيت ، ويليام (1882). حياة جيمس كليرك ماكسويل (PDF). ادنبره: ماكميلان. OCLC 2472869.إيجيس، ليونارد (1972). المجال الكهرومغناطيسي الكلاسيكي. نيويورك: دوفر. رقم ISBN 978-0-486-63947-5.غاردنر، مارتن (2007). آخر الاستجمام: الهيدرا والبيض والألغاز الرياضية الأخرى. سبرينغر-فيرلاغ. رقم ISBN 978-0-387-25827-0.جلازبروك، ر.ت. (1896). جيمس كليرك ماكسويل والفيزياء الحديثة. 811951455. OCLC 811951455.هارمان، بيتر م. (1998). الفلسفة الطبيعية لجيمس كليرك ماكسويل. مطبعة جامعة كامبريدج. رقم ISBN 0-521-00585-X.هارمان، بيتر م. (2004). “ماكسويل، جيمس”. قاموس أكسفورد للسيرة الوطنية (الإصدار على الإنترنت). مطبعة جامعة أكسفورد. دوى:10.1007/978-3-319-18515-6.ماهون، باسل (2003). الرجل الذي غيّر كل شيء – حياة جيمس كليرك ماكسويل. وايلي. رقم ISBN 0-470-86171-1.روسو، ريميجيو (1996). مسائل رياضية في المرونة. العلمية العالمية. رقم ISBN 981-02-2576-8.تايت، بيتر جوثري (1911). "Maxwell, James Clerk". في تشيشولم، هيو (محرر). الموسوعة البريطانية. المجلد. 17 (الطبعة الحادية عشرة). مطبعة جامعة كامبريدج.ستيفن تيموشينكو (1983). تاريخ قوة المواد. ساعي دوفر. رقم ISBN 978-0-486-61187-7.تولستوي، إيفان (1982). جيمس كليرك ماكسويل: سيرة ذاتية. مطبعة جامعة شيكاغو. رقم ISBN 0-226-80787-8. OCLC 8688302.وارويك، أندرو (2003). ماجستير في النظرية: كامبريدج وظهور الفيزياء الرياضية. مطبعة جامعة شيكاغو. رقم ISBN 0-226-87374-9.واترستون، تشارلز د.، وأ. ماكميلان شيرر (يوليو 2006). الزملاء السابقون في الجمعية الملكية بإدنبره 1783–2002: فهرس السيرة الذاتية (PDF). المجلد. ثانيا. ادنبره: الجمعية الملكية في ادنبره. رقم ISBN 978-0-902198-84-5. مؤرشفة من الأصلي (PDF) في 9 مايو 2015.ويلكزيك، فرانك (2015). "ماكسويل الأول: جماليات الله. II: أبواب الإدراك. title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rft.genre=bookitem&rft.atitle=Maxwell+I%3 A+الله%27s+الجماليات.+II%3A+The+Doors+of+Perception&rft.btitle=A+Beautiful+Question%3A+Finding+Nature%27s+Deep+Design&rft. pages=117-164&rft.pub=Allen+Lane&rft.date=2015&rft.isbn=978-0-7181-9946-3&rft.aulast=Wilczek&rft.aufirst=Fran k&rft_id=https%3A%2F%2Fbooks.google.com%2Fbooks%3Fid%3DOh3ICAAAQBAJ%26pg%3DPT107&rfr_id=info%3Asid%2Fen.
  • صور شخصية لجيمس كليرك ماكسويل في معرض الصور الوطني، لندن
  • أعمال لجيمس كليرك ماكسويل أو عنه في أرشيف الإنترنت
  • أوكونور، جون جيه، وإدموند إف روبرتسون. "جيمس كليرك ماكسويل." أرشيف MacTutor لتاريخ الرياضيات. جامعة سانت أندروز.
  • أوكونور، جون جيه.؛ إدموند إف روبرتسون، "جيمس كليرك ماكسويل"، أرشيف MacTutor لتاريخ الرياضيات، جامعة سانت أندروز"علم الأنساب وشعار النبالة لجيمس كليرك ماكسويل (1831–1879)." نومريكانا."مؤسسة جيمس كليرك ماكسويل.""ماكسويل، جيمس كليرك (وصية ماكسويل الأخيرة)." scotlandspeople.gov.uk. 31 مايو 2013 مؤرشفة من الأصلي في 30 ديسمبر 2006. تم الاسترجاع 25 نوفمبر 2008."الأبحاث والكتب العلمية المنشورة لجيمس كليرك ماكسويل" (PDF). مؤسسة كليرك ماكسويل."قائمة المراجع" (PDF). مؤسسة كليرك ماكسويل.وقائع الجمعية الملكية بإدنبره، المجلد. 3، لا. 45، ص 299-301. (الفاكس الرقمي من مكتبة ليندا هول).
  • "ماكسويل." مناقشة راديو بي بي سي 4 مع سايمون شيفر، وبيتر هارمان، وجوانا هاي. في زماننا، 2 أكتوبر 2003.
  • "أينشتاين في اسكتلندا: جيمس كليرك ماكسويل - الرجل الذي غير العالم." وثائقي بي بي سي تو، 2015.