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James Clerk Maxwell | Biografie & Fakten

James Clerk Maxwell (* 13. Juni 1831 in Edinburgh, Schottland; * 5. November 1879 in Cambridge , Cambridgeshire, England), schottischer Physiker, bekannt für seine Formulierung der elektromagnetischen Theorie. Er wird von den meisten modernen Physikern als der Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts angesehen, der den größten Einfluss auf die Physik des 20. Jahrhunderts hatte , und er wird mit eingestuftSir Isaac Newton undAlbert Einstein für die grundlegende Natur seiner Beiträge. 1931, anlässlich des 100. Geburtstages von Maxwell, beschrieb Einstein die Änderung der Vorstellung von Realität in der Physik, die sich aus Maxwells Arbeit ergab, als "die tiefgreifendste und fruchtbarste, die die Physik seit Newtons Zeiten erlebt hat".

Top Fragen

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Das Konzept von elektromagnetische Strahlung stammte von Maxwell und seinemFeldgleichungen, basierend aufMichael Faradays Beobachtungen der elektrischen und magnetischen Kraftlinien ebneten den Weg für Einsteins spezielle Relativitätstheorie, die die Äquivalenz von Masse und Energie festlegte . Maxwells Ideen leiteten auch die andere wichtige Innovation der Physik des 20. Jahrhunderts ein, die Quantentheorie . Seine Beschreibung der elektromagnetischen Strahlung führte (nach der klassischen Theorie) zur Entwicklung des letztendlich unbefriedigenden Gesetzes der Wärmestrahlung, das Max Plancks Formulierung der Quantenhypothese veranlasste - dh der Theorie, dass Strahlungswärmeenergie nur endlich emittiert wird Beträge oder Quanten . Die Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Strahlung und Materie,Ein wesentlicher Bestandteil der Planckschen Hypothese war wiederum eine zentrale Rolle bei der Entwicklung der Theorie der Struktur von Atomen und Molekülen.

Frühen Lebensjahren

Maxwell stammte aus einer komfortablen Mittelschicht. Der ursprüngliche Familienname war Clerk, der zusätzliche Nachname wurde von seinem Vater, der Anwalt war, hinzugefügt, nachdem er das Middlebie-Anwesen von Maxwell-Vorfahren geerbt hatte. James war ein Einzelkind. Seine Eltern hatten spät geheiratet und seine Mutter war bei seiner Geburt 40 Jahre alt. ( Siehe Anmerkung des Forschers: Maxwells Geburtsdatum .) Kurz darauf zog die Familie von Edinburgh nach Glenlair, dem Landhaus auf dem Middlebie-Anwesen.

Seine Mutter starb 1839 an Bauchkrebs, genau der Krankheit, der Maxwell genau im gleichen Alter erliegen sollte . Ein langweiliger und uninspirierter Tutor war engagiert, der behauptete, James lerne nur langsam, obwohl er in jungen Jahren eine lebhafte Neugier zeigte und ein phänomenales Gedächtnis hatte. Glücklicherweise wurde er von seiner Tante Jane Cay gerettet und ab 1841 an die Edinburgh Academy geschickt. Unter den anderen Schülern waren sein Biograf Lewis Campbell und sein Freund Peter Guthrie Tait .

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Maxwells Interessen reichten weit über den Lehrplan hinaus , und er achtete nicht besonders auf die Prüfungsleistung. Seine erste wissenschaftliche Arbeit, die im Alter von nur 14 Jahren veröffentlicht wurde, beschrieb eine verallgemeinerte Reihe von ovalen Kurven, die mit Stiften und Fäden in Analogie zu einer Ellipse verfolgt werden konnten . Diese Faszination für Geometrie und mechanische Modelle setzte sich während seiner gesamten Karriere fort und war eine große Hilfe für seine anschließende Forschung.

Mit 16 Jahren trat er in die Universität von Edinburgh ein , wo er unersättlich zu allen Themen las und zwei weitere wissenschaftliche Arbeiten veröffentlichte. 1850 ging er an die Universität von Cambridge , wo seine außergewöhnlichen Fähigkeiten anerkannt wurden. Sein Mathematiklehrer William Hopkins war ein bekannter „Wrangler Maker“ (ein Wrangler ist einer, der bei den Mathematikprüfungen in Cambridge erstklassige Auszeichnungen erhält), zu dessen Schülern Tait, George Gabriel (später Sir George) Stokes und William Thomson gehörten (später Baron Kelvin) , Arthur Cayleyund Edward John Routh. Von Maxwell soll Hopkins gesagt haben, dass er der außergewöhnlichste Mann war, den er jemals getroffen hatte, dass es ihm unmöglich schien, über irgendein physisches Thema falsch zu denken, aber dass er in der Analyse weitaus mangelhafter war. (Andere Zeitgenossen bezeugten ebenfalls Maxwells Präferenz für geometrische gegenüber analytischen Methoden.) Diese kluge Einschätzung wurde später durch mehrere wichtige von Maxwell vorgebrachte Formeln bestätigt, die aus fehlerhaften mathematischen Argumenten korrekte Ergebnisse erzielten.

In 1854 Maxwell was second wrangler and first Smith’s prizeman (the Smith’s Prize is a prestigious competitive award for an essay that incorporates original research). He was elected to a fellowship at Trinity, but, because his father’s health was deteriorating, he wished to return to Scotland. In 1856 he was appointed to the professorship of natural philosophy at Marischal College, Aberdeen, but before the appointment was announced his father died. This was a great personal loss, for Maxwell had had a close relationship with his father. In June 1858 Maxwell married Katherine Mary Dewar, daughter of the principal of Marischal College. The union was childless and was described by his biographer as a “married life…of unexampled devotion.”

In 1860 the University of Aberdeen was formed by a merger between King’s College and Marischal College, and Maxwell was declared redundant. He applied for a vacancy at the University of Edinburgh, but he was turned down in favour of his school friend Tait. He then was appointed to the professorship of natural philosophy at King’s College, London.

The next five years were undoubtedly the most fruitful of his career. During this period his two classic papers on the electromagnetic field were published, and his demonstration of colour photography took place. He was elected to the Royal Society in 1861. His theoretical and experimental work on the viscosity of gases also was undertaken during these years and culminated in a lecture to the Royal Society in 1866. He supervised the experimental determination of electrical units for the British Association for the Advancement of Science, and this work in measurement and standardization led to the establishment of the National Physical Laboratory. He also measured the ratio of electromagnetic and electrostatic units of electricity and confirmed that it was in satisfactory agreement with the velocity of light as predicted by his theory.