PAYLAŞ

James Clerk Maxwell (1831-1879) Kimdir? Hayatı, Çalışma Alanları ve Eserleri Nelerdir?

Newton ve Einstein’dan sonra tüm zamanların üçüncü büyük fizikçisi olarak tarihe geçti. Genç yaşta öldüğü için fizikte ileri sürdüğü kuramların kanıtlandığını göremedi. Satürn halkalarının sayısız küçük parçacıktan oluştuğunu tümüyle kuramsal hesaplarla ortaya koydu. Gezegene giden Voyager I ve Voyager II uzay araçları Maxwell’i 100 yıl sonra doğruladı.

Adam olacak çocuk geninden belli olurmuş. Ancak 19. yüzyılda henüz gen teknolojileri bugünkü kadar ilerlememişti. Yine de küçük James’in davranışlarından ileride büyük bir adam olacağı belliydi. Akranlarının gözü biberondan başka bir şeyi görmezken James, kapı, kilit, anahtar, zil gibi şeylerle ilgilenir, yeni bir şey gördüğünde “Anne, nasıl bir şeydir bu, göster bana.” derdi. Bir başka merakı da, kırlarda dolaşırken suların akışını, derelerin çizdiği yolları izlemekti. Zaten ünlü bilim adamının matematik öğretmeni William Hopkins de James’in yaşamında karşılaştığı en olağanüstü öğrenci olduğunu söylüyordu. Küçük James, önlenemeyen merakı sayesinde büyüyünce elektriğin ve manyetizmanın temel kurallarını keşfederek adını tarihe yazdırdı. Hatta 19. yüzyılın en büyük fizikçisi olmakla kalmadı, tüm çağların sayılı bilim adamlarından biri oldu.

İskoçyalı dahi matematikçi-fizikçi, 1831 yılının sıcak bir Haziran gününde, Edinburgh’un tanınmış Maxwell ailesinin tek çocuğu olarak dünyaya geldi. Babası Edinburgh’un meşhur avukatlarından biriydi. Ne yazık ki, henüz 8 yaşındayken annesini kaybetti. Ölünceye kadar birlikte yaşayacağı babasıyla baş başa kaldı. Babası ona hem annelik hem de babalık yaptı. 8 yaşında okula başladığında, babasının özenle hazırladığı elbiseleri giyiyordu. Şehirden uzaktaki bir okulda ilköğrenimini tamamladıktan sonra babası onu üyesi olduğu Edinburgh Kraliyet Akademisi’ne gönderdi. Burada 3 yıl boyunca matematik ve fizik öğrendi. Babasının sağladığı imkanlarla her fırsatta Edinburgh Gözlemevi’ne uğrayarak gezegen ve yıldızları gözlemledi. Aslında sınav kağıtlarına bakılırsa, James geleceği parlak bir öğrenci gibi gözükmüyordu. Ancak 14 yaşında elips üzerine ilk geometrik çözümlemesi yayımlandı. Bu onun ilk bilimsel makalesiydi. James’in müthiş başarısı karşılıksız kalmadı ve Edinburgh Kraliyet Akademisi tarafından ödüllendirildi.

Bilime ‘ışık’ tuttu

1847’de Edinburgh Üniversitesi’ne girdi. Burada okurken iki bilimsel makale ve iki denemesi daha yayımlandı. 1850’de Edinburgh’u tamamlayarak Cambridge Üniversitesi’ne girdi; ama burs kazanmak için Trinity College’e geçti. Matematik dalında sınıf ikincisi oldu. O günlerde özellikle elektrik, manyetizma ve ışık konularındaki çalışmalar bilimin gündemini meşgul ediyordu. Işığın yapı ve niteliği bilim adamları için çözülemeyen bir denkleme dönüşmüştü. Işık kimine göre dalgasal nitelikteydi, kimine göre ise parçacıklardan oluşmuştu.

Maxwell, uzun uğraşlar sonucunda bilimin karanlıkta kalmış bu kısmına ‘ışık’ tuttu. Işığı uzayda dalgasal ilerleyen hızlı titreşimli bir elektro-manyetik alan olarak tanımladı. Ayrıca, ışığın yanı sıra başka elektromanyetik radyasyon formlarının varlığının da araştırılmasını önerdi. Maxwell’in ömrü bu araştırmaları görmeye yetmedi, ancak kuramsal olarak varsaydığı olaylar gerçekten de ölümünden sonra deneysel olarak ispatlandı. Üstelik Alman fizikçi Heinrich Rudolf Hertz’in düşük frekanslı radyo dalgaları ile Wilhelm Conrad Röntgen’in yüksek frekanslı X-ışınları Maxwell’i doğruluyordu. Aslına bakılırsa elektromanyetik dalgaları ilk kez Michael Faraday fark etmişti. Fakat bu olayı 1864’de Maxwell formüle dökecekti. Maxwell’in ışığın tüm özelliklerini bu dalgalarla açıklayan matematiksel kuramı bilim tarihine ‘Maxwell denklemleri’ olarak geçti. Maxwell, modern elektromanyetik kuramın özünü oluşturan bu 4 denklemle, elektrik ve manyetik özelliklerle, bu alanların maddeyle etkileşimlerini açıklıyordu. Bu denklemler sırasıyla, elektrik alanın elektrik yükler tarafından oluşturulduğunu (Gauss Yasası), manyetik alanın kaynağını, manyetik yükün olmadığını, yüklerin ve değişken elektrik alanların manyetik alan ürettiğini (Ampere-Maxwell Yasası) ve değişken manyetik alanın elektrik alan ürettiğini (Faraday’ın İndüksiyon Yasası) gösteriyordu.

Maxwell, denklemleri ile elektrik ve manyetik alanların birbirlerini oluşturarak elektromanyetik dalganın uzayda yayıldığını kanıtladı. Bu formüller sayesinde, elektromanyetik dalgaların boşlukta ışık hızında yayıldıkları, enerji ve momentumu bir bölgeden diğerine aktardıkları da ortaya çıktı. Böylece Maxwell sayesinde, fizikte Newton’unki kadar önemli bir buluşa imza atılmış oldu. Bu denklemler, bugün de geçerliğini koruyor. Oysa ilk başlarda Maxwell’in getirdiği kuramsal açıklamalara hemen herkes karşı çıkmıştı. Özellikle İngiliz bilim çevreleri onu görmezden geldi. Newtoncular açıkça buluşlarını tanımadı. Aslında onlar Maxwell’in matematiğini anlayamamıştı ve bilimi reddediyorlardı. Çünkü elektromanyetik dalganın var olduğunu ve ışığın kendisinin elektromanyetik bir hadise olduğunu kabul etmiyorlardı. Ama Maxwell yılmadı, çalıştı. Ümitsizliğe düşmeden, rakipleriyle kavgaya tutuşmadan doğru bildiği yolda ilerledi. Öne sürdüğü bilimsel gerçekler zamanla anlaşıldı. Ne yazık ki Maxwell’in varlığını matematiksel olarak kanıtladığı elektromanyetik dalgalar, ancak onun ölümünden dokuz yıl sonra, 1888’de Alman fizikçi H.Hertz tarafından deneysel olarak kanıtlanacaktı.

Maxwell’in elektromanyetik bir dalganın çarptığı yüzeyde bir basınç oluşturacağı şeklindeki önermesi ise yirmi yedi yıl sonra 1900’de Rus fizikçi Lebedev tarafından doğrulandı. Özellikle elektromanyetik kuramı açıklama gücü, bilim dünyasını kendisine hayran bıraktırdı. Ne de olsa Maxwell, Faraday’ın ‘elektromanyetik indüksiyon’u ortaya koyduğu yıl dünyaya gelmişti. Adını bilim tarihine altın harflerle yazdırdı. İlginçtir bu mütevazi bilim adamı, hayatı boyunca bilimsel bir unvan almamıştı. 1871’de elektrik, manyetizma ve optik konularında tüm bilgileri içeren ‘Elektrik ve Manyetizma’ (Electricity and Magnetism) adlı en önemli eseri yayınlandı.

Uzaya gitmeden Satürn gezegeninin sırrını çözdü

Zekası kadar sezgileri de çok güçlü olan Maxwell, tıpkı Faraday gibi evreni dolduran son derece ince ve esnek bir ortamdan bahsediyordu. Elektromanyetik etkilerin dalgasal yayılımı, ‘esir’ denen ortamda gerçekleşiyordu. Daha sonra bu görüşten vazgeçildi. Ancak Müslümanların kutsal kitabı Kur’an-ı Kerim’de de bahsi geçen esir maddesiyle ilgili araştırmalar günümüzde de sürüyor.

20, yüzyıl fiziğini etkileyen Maxwell, fiziğin başka alanlarında da önemli buluşlar yaptı. Çocukluğundan itibaren uzaya meraklı olan Maxwell, Satürn gezegeninin halkalarının sayısız küçük parçacıktan oluşması gerektiğini ileri sürüyor; bunların katı olmadığını düşünüyordu. Aksi halde dağılacaklarını matematiksel olarak ispatladı. Bunu da yine tümüyle kuramsal hesaplarla ortaya koydu. 68 sayfalık ‘dünyadışı’ başlıklı çalışması sayesinde 1852’de Adams Ödülü’nü aldı. Maxwell’in Satürn’e dair vardığı bu sonuç, ancak gelecek yüzyılda teyit edilecekti. Çünkü bu gizemli gezegen hakkında detaylı bilgilere ilk kez, 1979 yılı Ekim ayında gezegen yakınlarına giden Pioneer 11 uzay aracı sayesinde ulaşıldı. Satürn ve uydularının yakın plan fotoğrafları çekilerek dünyaya ulaştırıldı. Pioneer 11 uzay aracından sonra Voyager I ve II uzay araçları yola çıktı ve Kasım 1980 ve Ağustos 1981’de Satürn’e ulaştı. Elde edilen yeni veriler sayesinde Jüpiter’in Büyük Kırmızı Leke’sinin küçük benzerleri keşfedildi. Satürn üzerinde manyetik bir alan bulunduğu ve Dünya’nınkinin yaklaşık altı yüz katı olduğu ortaya çıktı.

İlk renkli fotoğrafı o bastı

Maxwell’in gazların kinetik kuramı üzerindeki çalışmaları da ilgi çekiciydi. Uzun uğraşlar sonucu 1860’da gazların, her doğrultuda ve her hızda devinebilen, birbirleriyle ve gazın içinde bulunduğu kabın çeperiyle çarpışmaları tam esnek olan moleküllerden oluştuğunu açıkladı. Bu varsayımdan hareketle bir gazdaki moleküllerin hız dağılımını saptama sorununu çözdü. Böyle bir hesaplamayı olasılık ve istatistik yöntemlerini kullanarak yaptı. Modern fiziğin doğumuna öncülük eden Maxwell, fotoğrafçılığa da el attı. Görme yetisiyle ilgili araştırmalar yaparken kırmızı, yeşil ve mavi ışıkla resmi çekilen bir nesnenin rengini, olduğu gibi elde edebileceğini kanıtladı. 1861’de Londra Kraliyet Enstitüsü’nde yaptığı deneyde negatiflerden kırmızı, yeşil ve mavi filtrelerden beyaz perdeye yansıttığı, siyah beyaz üç diyapozitif elde etti. Daha sonra dünyanın ilk renkli fotoğrafını bastı. Şaşkınlıktan dona kalmış seyirci topluluğu görülmeye değerdi doğrusu.

Ünlü bilim adamı, bilimsel çalışmalardan fırsat buldukça özel hayatını da ihmal etmedi. Bazı bilim adamları gibi hayatını laboratuarda geçirmedi. 1858 Haziran ayında Katherine Mary Dewar ile nişanlandı. 1859’da da evlendi. Katherine ile birlikte otuz mutlu yıl geçirdi. Maxwell, 5 Kasım 1879’da yaşama veda etti. İskoçya’da bulunan Parton köyündeki kilise bahçesinde toprağa verildi.

 

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here