James Clerk Maxwell

[boxcigar]

(1831 -1879) Dünya tarihi bir bakıma büyük insanların tarihidir. Bilimtarihine de öyle bakabiliriz. Galileo, Newton, Darwin, Einstein..."bilim" dediğimiz görkemli yapının büyük mimarları! Adı bilim çevreleridışında pek duyulmayan J. C. Maxwell'in de onlar arasında yer aldığısöylenebilir.

Maxwell için 19. yüzyılın en büyük fizikçisi denmektedir. Aslında onutüm çağların sayılı bilim adamlarından biri saymak daha yerinde olur.Maxwell kısa süren yaşamında her biri onu unutulmaz yapan önemlibuluşlar ortaya koydu. Radyo, radar, televizyon vb. icatlara yol açanelektromanyetik ve ışık alanlarındaki devrimsel atılımlarının yanısıra, renk bileşimleri ile Satürn gezegeninin halkaları üzerindekiaçıklamaları, gazların kinetik teorisi ile enerji korunum ilişkisikonularındaki katkıları... çalışmaları arasında başlıcalarıdır.

Daha ondört yaşında iken, yetkin elips çizme yöntemine ilişkinmatematiksel buluşu Edinburg Kraliyet Akademisinde görüşülereködüllendirilmişti.

Maxwell, Faraday'ın "elektromanyetik indüksiyonu" diye bilinen buluşunuortaya koyduğu yıl dünyaya gelir. Bu ilginç rastlantının sonrakigelişmelerle nasıl bir anlam kazandığını göreceğiz. Seçkin bir aileninolanakları içinde büyüyen çocuk, yaşamının ilk yıllarında bile kendineözgü ilgileri ve bağımsız düşünebilme yeteneğiyle dikkat çekmekteydi.

Annesi kız kardeşine yazdığı bir mektupta iki yaşındaki oğlundanövgüyle söz eder: "Çok canlı, mutlu bir çocuk. ...En çok kapı, kilit,anahtar, zil gibi şeyler merakını çekmekte. Ağzından hiç eksik olmayansorusu, 'Anne, nasıl bir şeydir bu, göster bana.' Bir başka merakı da,kırlarda dolaştığımızda suların akışını, derelerin çizdiği yollarıizlemek!"

"Mutlu çocuk" yedi yaşında iken annesini yitirmenin mutsuzluğunu yaşar;ama öğrenme, araştırma tutkusuyla yeni ufuklara açılmaktan hiç birzaman geri kalmaz. Son derece duyarlı ve aydın bir kişiliği olanbabası, giydiği elbiseden oturduğu evine dek kullandığı hemen her şeyikendi elleriyle yapan "garip" bir insandı. Öyle ki, oğlu sekiz yaşındaokula başladığında, babasının özenle hazırladığı gösterişli giysiiçinde bir süre okul arkadaşlarının alay konusu olmuştu. Maxwell'inyaşam boyu süren çekingenlik ve dil tutukluğunda, belki de küçükyaşında başından geçen bu olayın etkisi olmuştur.

Maxwell'in başarısını üstün yetenek ve sezgi gücüne borçlu olduğuyadsınamaz; ama, bilimsel ilgilerinin gelişmesinde babasının payıbüyüktür. Baba üyesi olduğu Edinburg Kraliyet Akademisinintoplantılarına oğluyla birlikte katılıyordu. Bu arada çocuk genebabasının sağladığı olanakla her fırsatta Edinburg Gözlemevi'neuğrayarak gezegen ve yıldızların devinimlerini izlemekteydi. Bugözlemlerin ilerde Satürn gezegeninin halkaları üzerindekiödüllendirilen matematiksel çalışmasına zemin hazırladığı söylenebilir.

Bilim tarihinde 19. yüzyılın ilk yarısı özellikle elektrik, manyetizmave ışık konularındaki çalışmaların ön plana çıktığı bir dönemdir.Işığın dalgalar biçiminde ilerlediği görüşü yaygınlık kazanmış; ayrıca,kristal aracılığıyla istenen yönde kutuplaştırabileceği deneysel olarakgösterilmişti. Ne var ki, elektrik, manyetizma ve ışık arasındakibağıntı henüz yeterince bilinmediğinden bu olaylar bağımsız araştırmakonuları olarak ele alınmaktaydı. Maxwell'in 1850'de bu olaylarınilişkilerini belirlemesiyle fizikte bir bakıma Newton'unki çapında yenibir devrimin temeli atılmış oldu.

Newton'un gravitasyon kuramı, evreni mekanik bir modele indirgeyerekaçıklıyordu. Bu modelde, değişik büyüklükteki kütlesel nesnelerin,elektrik yükleri gibi, biribirini etkilediği temel varsayımdı. Faradaybir adım ileri giderek elektrik yüklerinin yalnız biribirini değilçevrelerini de etkilediği görüşüne ulaşır, "elektromanyetik güç alanı"dediği yeni bir kavram oluşturur. Ona göre bu alan uzayda diğerfiziksel nesnelerden bağımsız, kendine özgü bir gerçeklikti.

Değişen manyetik alanın bir iletkende elektrik ürettiğini saptayanFaraday, bu olayı "elektromanyetik indüksiyon" diye nitelemişti.Faraday'ın deneysel buluşlarıyla bir tür büyülenmiş olan Maxwell, dahaileri giderek, söz konusu etkinin yalnız iletkende değil, uzayda daoluştuğunu; üstelik, değişen elektrik alanın da manyetizma ürettiğinigösterir. 1873'de yayımlanan Elektrik ve Manyetizma Üzerine incelemeadlı kitabında ortaya koyduğu denklemlerden, elektrik ve manyetiketkilerin uzayda ışık hızıyla yol aldığı sonucu da çıkmaktaydı.

Işığın yapı ve niteliği bilim adamları için sürgit bir "bilmece" konusuolmuştu. Işık kimine göre dalgasal nitelikteydi, kimine göreparçacıklardan oluşmuştu. Maxwell ise ışığı uzayda dalgasal ilerleyenhızlı titreşimli bir elektro-manyetik alan diye niteliyordu. Her birideğişik titreşim frekansıyla ilerleyen değişik renklerin oluşturduğuışık, ona göre, elektromanyetik titreşimler skalasında yer alanolaylardan yalnızca biri olmalıydı. Işığın yanı sıra başkaelektromanyetik radyasyon formlarının varlığı da araştırılmalıydı.

Maxwell'in kuramsal olarak varsaydığı olaylar ölümünden az sonradeneysel olarak belirlenir. Hertz'in düşük frekanslı radyo dalgalarıile Röntgen'in yüksek frekanslı X-ışınları Maxwell'in öndeyişinidoğrulayan bulgulardır. Şimdi bildiğimiz gibi, radyasyon spektrumundakidalga sıralaması, bir uçta, radyo dalgalarından; öbür uçta, gamaışınlarına uzanan mikro-dalga, kızıl-altı, ışık, ultra-violet,X-ışınları gibi titreşim frekansı giderek yükselen formlarıiçermektedir.

Maxwell de Faraday gibi evreni dolduran son derece ince ve esnek birortamı varsayıyordu. Daha sonra vazgeçilen yerleşik görüşe göreelektromanyetik etkilerin dalgasal yayılımı ancak "esir" denen öyle birortamla olasıydı. Elektromanyetik dalgaları ilk sezinleyen Faradayolmuştur. Ancak ışığın tüm özelliklerim bu dalgalarla açıklayanmatematiksel kuramı Maxwell'e borçluyuz.

Maxwell'in bu amaçla formüle ettiği "vektör analizi" diye bilinenmatematiksel teknik ile çok sayıda olayı kapsayan ve şimdi "Maxwelldenklemleri" diye geçen dört denklem modern elektromanyetik kuramınözünü oluşturur. Bu denklemler, kuantum ve relativite teorileriyledalga mekaniğini gerektirmeyen olgular için bugün de geçerliğinisürdürmektedir.

Başlangıçta, Maxwell'in getirdiği kuramsal açıklamalara karşıçıkıldığını biliyoruz. Bir kez, denklemlerine dayalı öndeyileri olgusalolarak henüz yoklanıp doğrulanmamıştı. Sonra kuramı, ışığa özgü yansımave kırılma olaylarını açıklamada yetersiz görülüyordu. Ne var ki, buyetersizlikler çok geçmeden aşılır, elektromanyetik kuram açıklama gücüve doğrulanan öndeyileriyle yerleşik bir teori, bir "paradigma" konumukazanır.

Maxwell'in başarısı ne denli vurgulansa yeridir. Temelde kuramsal olançalışması daha sonra yol açtığı uygulamalı gelişmelerle göz kamaştırıcıbir önem kazanır. Maxwell bilim tarihinde sayılı devler arasında yeralmışsa, bunu çıkar gözetmeyen katıksız entellektüel çabasıylagerçekleştirmiştir.

Faraday içine doğduğu olumsuzlukları, öğrenme merakının sağladığıdirenç ve uğraşla aşarak bilimin öncüleri arasına katılmıştı. Maxwellise içine doğduğu varlığın çekici rehavetine düşmeksizin, bilimin uzunve yoğun uğraş gerektiren çetin yolunda kendini yüceltti.