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James Clerk Maxwell


James Clerk Maxwell war ein schottischer Physiker und Mathematiker. Er wurde 1831 geboren und starb 1879. Schon in jungen Jahren zeigte er seine mathematischen Fähigkeiten. Im Alter von 15 Jahren verfasste er eine Arbeit, in der er eine Methode zum Nachzeichnen ovaler Kurven vorstellte, und sandte sie an die schottische Abteilung der Royal Society. Die Wissenschaftler, die für die Analyse zuständig waren, bezweifelten, dass dies von jemandem getan worden war, der so jung war.

Ein Jahr später lernte Maxwell den damals sehr alten Schotten Nicol kennen, der ein polarisiertes Lichterkennungsinstrument namens Nicol's Prisma erfunden hatte. Dank dieses Kontakts wäre Maxwell auch an Optik interessiert. Mit 19 Jahren studierte er Mathematik an der Universität von Cambridge. Sieben Jahre später zeigte sich theoretisch, dass Saturnringe aus festen Partikeln bestehen müssen, da sie, wenn sie aus Flüssigkeiten oder Gasen bestehen würden, keine Rotationsstabilität aufweisen würden.

Kurz darauf gelangte er durch mathematische Untersuchungen des Verhaltens von Gasen zu der theoretischen Schlussfolgerung, dass sich ihre Moleküle in alle Richtungen und mit allen möglichen Geschwindigkeiten bewegen, miteinander kollidieren und gegen Hindernisse stoßen. Es zeigte sich, dass sich die meisten von ihnen jedoch mit Zwischengeschwindigkeiten bewegen würden, was bedeutet, dass der beste Indikator für den inneren Bewegungszustand eines Gases die durchschnittliche Geschwindigkeit seiner Moleküle wäre. Dies ließ ihn den Schluss zu, dass eine Körpertemperatur in Bezug auf diese durchschnittliche Molekülgeschwindigkeit interpretiert werden konnte. Solche Schlussfolgerungen waren ausschlaggebend für die Abkehr von der alten Theorie der "Kalorienflüssigkeit", wonach Wärme eine Art Substanz sein würde, die vom heißesten zum kältesten Körper übertragen würde.

Mit 30 Jahren wurde Maxwell der erste Lehrstuhl für Experimentalphysik in Cambridge. Obwohl sein Wissen es ihm ermöglichte, war er von seiner Arbeit nicht begeistert, da er das Unterrichten nicht schätzte.

Ab 1864 widmete er sich der mathematischen Formulierung von Faradayschen Theorien des Magnetismus, um einfache Gleichungen zu erhalten, mit denen sowohl elektrische als auch magnetische Phänomene beschrieben werden konnten. Damit konnte theoretisch gezeigt werden, dass Elektrizität und Magnetismus im Wesentlichen ein und dasselbe sind und Maxwell mit seinen Formulierungen voraussagte, dass die Schwingung einer elektrischen Ladung ein Magnetfeld erzeugt. Bei dem Versuch, die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieses Feldes zu berechnen, war es überraschend, den ungefähren Wert von 300 000 000 m / s zu erhalten: Dies war die Lichtgeschwindigkeit selbst, die bereits von Fizeau und Foucault experimentell berechnet wurde!

Er dachte damals, dass dies kein Zufall sein könne. Im Gegenteil, Licht sei nichts anderes als elektromagnetische Strahlung. Wenn elektrische Ladungen mit irgendeiner Geschwindigkeit schwingen könnten, könnten sie darüber hinaus Strahlung aller Wellenlängen hervorrufen, wobei Licht nur eine bestimmte Art dieser Strahlung ist.

Es ist interessant festzustellen, dass all diese unveröffentlichten Schlussfolgerungen ausschließlich aus theoretischen Berechnungen und Überlegungen gewonnen wurden, ohne Experimente entwickeln zu können, um sie zu bestätigen. Bis dahin waren außer sichtbarem Licht nur Infrarot- und Ultraviolettstrahlung bekannt, aber Maxwell sagte voraus, dass es andere mit unterschiedlichen Wellenlängen gab, was später von Hertz bestätigt werden würde.

Maxwell glaubte jedoch, dass sich elektromagnetische Wellen nicht im Vakuum ausbreiteten, sondern die Vermittlung von Äther nutzten, einer Flüssigkeit, die im gesamten Universum, in Materie und in Räumen ohne Äther vorhanden sein würde. Diese Auffassung würde von den nachfolgenden Forschern abgelehnt.

In Cambridge veröffentlichte Maxwell Henry Cavendishs experimentelle Arbeit über Elektrizität, die im vorigen Jahrhundert durchgeführt wurde und noch unbekannt war. Zu seinen Ehren schuf er an dieser Universität das Cavendish Laboratory, in dem Jahre später wichtige Forschungen zur Radioaktivität stattfinden sollten. Maxwell starb wenige Tage vor seinem 48. Geburtstag. Er beschrieb sich als zutiefst religiös und sehr glücklich in der Ehe.

Literaturverzeichnis: Learning Physics, Scipione Publisher.