اا الحقيبة العلمية جيمس كلارك ماكسويل اا
* يشتهر الفيزيائي البريطاني جيمس كلارك ماكسويل بصياغته لمجموعة من أربع معادلات عبرت عن القوانين الأساسية للمغناطيسية والكهرباء.
- وقد أشبع هذان الموضوعان (وهما المغناطيسية والكهرباء) بحثاً وتدقيقاً قبل ماكسويل ولا يخفى أنهما وثيقا الارتباط أحدهما بالآخر ومع أن العلماء قبل ماكسويل كانوا قد اكتشفوا عدة قوانين للكهرباء والمغناطيسية لكن لم يكن هنالك أي نظرية موحدة شاملة.
- وأما ماكسويل فإنه وضع أربع معادلات قصيرة مصقولة، استطاع من خلالها أن يوضح بدقة العلاقة المتبادلة بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية وبهذا العمل نقل تلك الظواهر الطبيعية المعقدة إلى نظرية مفهومة، وقد طبقت معادلات ماكسويل طيلة القرن الماضي في العلوم النظرية والتطبيقية.
- وإن ميزة معادلات ماكسويل هي أنها معادلات عامة تناسب جميع الظروف والأحوال، وكان من الممكن اشتقاق معظم القوانين الكهربائية المعروفة من معادلات ماكسويل فضلاً عن عدد من النتائج الأخرى التي لم تكن معروفة قبله.
- إن أهم هذه النتائج الجديدة قد استنتجها ماكسويل بنفسه ومنها أن الاهتزازات الدورية في الحقل الكهراطيسي ممكنة الحدوث ومثل هذه الاهتزازات تدعى الأمواج الكهراطيسية التي إذا ابتدأت فإنها تمتد وتنتشر إلى الخارج خلال الفضاء وقد حسب ماكسويل سرعة هذه الأمواج الكهراطيسية فوجدها 300000 كيلومتر في الثانية، وهذه هي سرعة الضوء واستنتج من أن الضوء نفسه يتألف من أمواج كهراطيسية.
- وهكذا فمعادلات ماكسويل ليست القوانين الأساسية للكهرباء والمغناطيس فقط، ولكنها أيضاً القوانين الأساسية للبصريات. وبالحقيقة فإن جميع قوانين البصريات يمكن استنتاجها أيضاً من معادلات ماكسويل فضلاً عن كثير من الحقائق والعلاقات التي لم تكتشف في السابق.
- إن الضوء المرئي ليس الطابع الوحيد الممكن للإشعاع الكهراطيسي، فقد أظهرت معادلات ماكسويل أن هناك أمواجاً كهراطيسية أخرى تختلف عن الضوء المرئي في أطوال ذبذباتها وترددها.
- وقد أكد العالم هرتز هذه الاستنتاجات النظرية بشكل عملي، فقد استطاع أن ينتج ويكشف تلك الأمواج غير المرئية التي تنبأ ماكسويل بوجودها.
- وبعد بضعة سنوات أظهر ماركوني أن تلك الأمواج غير المرئية يمكن أن تستخدم في الاتصالات اللاسلكية عندما أصبح الراديو حقيقة واقعة وفي هذه الأيام نستخدمها في التلفزيون أيضاً. وإن الأشعة السينية وأشعة غامَّا والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية هي أمثلة أخرى عن الإشعاع الكهراطيسي وكل ذلك يمكن دراسته بسهولة استناداً لمعادلات ماكسويل.
- ومع أن شهرة ماكسويل الأولى تعتمد على مآثره المثيرة المذهلة في عالم الكهراطيسية والبصريات، غلا أن له إسهامات في كثير من مجالات العلوم كنظريات الفلك وديناميك الحرارة.
- وأن إحدى اهتماماته الخاصة نظرية نشاط الغازات، فقد استنتج ماكسويل أن الغازات لا تسير جميعها بنفس السرعة فبعض الجزيئات تسير بسرعة وبعضها ببطء. وبعضها بسرعة فائقة وقد استطاع ماكسويل صياغة نظرية تحدد عدد كسور الجزيئات لأي غاز يتحرك بسرعة معينة وهذه الصيغة تدعى (توزيع ماكسويل) هي من أوسع الصيغ العامة المستعملة في الوقت الحاضر ولها تطبيقات هامة في عدة فروع من العلوم.
- ولد ماكسويل في عام 1831 في أدنبره في اسكتلندا وكان نضجه العقلي مبكراً فعندما كان في الخامسة عشرة قدم ورقة علمية للجمعية الملكية في أدنبرة. وقد تخرج من كامبردج وقضى معظم حياته كأستاذ جامعي وتزوج ولكنه لم ينجب أطفالاً، ويعتبر أعظم فيزيائي نظري في الفترة الواقعة بين نيوتن وآينشتاين، ولكن إصابته بمرض السرطان أنهت حياته وهو في الثامنة والأربعين.
