物理学の分野では、彼はアインシュタインやニュートンと同じカテゴリーに分類されます。しかし、外の世界では彼の名前は知られていないことがよくあります：ジェームズ・クラーク・マックスウェル。彼は電気、磁気、光を理解する上で重要な一歩を踏み出しました。おそらく彼の勇敢な性格が、彼の名声が比較的限定的だった理由かもしれません。この優秀なスコットランド人は、ケニスリンクとの会話に非常に熱心であることが判明しました。
空に明るい稲妻があれば、電気が自然界で最も印象的な力の 1 つであることがすぐにわかります。長い間、人々は電気が何であるかを正確に知りませんでした。私たちが現在知っているスコットランド人のジェームス・クラーク・マックスウェル（1831 – 1879）のおかげです。彼は数学の方程式の中で、電気、磁気、光はすべて同じもの、つまり電磁場の表現であることを確立しました。今日私たちが電気のない世界を想像できなくなったのは主に彼のおかげです。
あまり知られていないが、彼は色覚、ガスの働き、土星の環などの他の分野でも成功を収めた。彼はまた、最初のカラー写真を制作し、名詩人でもありました。マクスウェルは温かく魅力的な性格を持ち、愛される人物でした。ケニスリンクは、その数学者と物理学者に「架空のインタビュー」を行いました。
さん マクスウェル事務員、お話できてうれしいです。あなたは、ハンサムヘッズシリーズで話を聞いた物理学者の中で群を抜いて最年少であることをご存知ですか？ 「そうですね、ありがとうございます 招待状のために。光栄に思います。どうやら私の仕事は必要な影響を与えているようです。なぜなら、私自身がそのような経験をしたことがないからです。電磁気学に関する私の研究は新たな分野を切り開くことになると思いますが、これが科学にどのような影響を与えるかは予測できません。」
電磁気学に関する方程式はマクスウェル方程式として知られていますが、これはマクスウェル方程式として知られていますが、ほとんど「クラーク方程式」と呼ばれていましたよね。 「そうです、私の父の名前はもともとジョン・クラークでした。しかし、彼はスコットランド南西部のミドルビー地域の土地の相続人であることが判明した。この地域はマクスウェル家の所有物であり、土地を引き継ぐ条件は彼がマクスウェルという名前を名乗ることでした。したがって、彼は名前をジョン・クラーク・マックスウェルに変更しました。こうして私はこの 2 つの姓を取得しました。」
あなたは幼少期の多くをミドルビーで過ごしましたね。成長するのに楽しい場所でしたかか？ 「はい、私の両親は小さいですが居心地の良い家、グレンレア ハウスを持っていました。 – グレンレアの町に建てられました。私たちは広大な土地の真ん中に農場を持っていました。見ること、発見することがたくさんありました。私は子供の頃からとても好奇心旺盛でした。
各デバイスがどのように機能するかを知りたかったのです。 「箱の作り方を見せてください! 』と私は叫びました。そして父はいつもそれを喜んで説明してくれました。私は動物も大好きで、特に飼っている犬とは深い絆を築きました。」
あなたの数学の才能はエディンバラアカデミーの小学校で発揮されました。学校生活はどうでしたか？ 「最初は慣れるのに少し時間がかかりました。私は新学期開始から1か月後に始めたので、すでにグループは形成されていました。いじめっ子のグループは私を「ダフティ」と呼びました なぜなら、私は農作業着を着ていたので、彼らの目に奇妙なアクセントがあったからです。まあ、それについては笑えるので、気にしませんでした。最初は学校でとても孤独でしたが、その後、ピーター・ガスリー・テイトやルイス・キャンベルと良い友達になりました。
学校の授業はそれほど面白いとは思えませんでした。それが楽しくなったのは、最高学年の5年生になってからでした。私たちは幾何学を教えられましたが、 それは非常に興味深いことがわかりました。 私は、ピンで固定された 2 本の糸の上でペンを回転させて、楕円を描く方法に魅了されました。私は楕円を描くためのより複雑な方法を探求し、その数学的説明をしました。父は私の作品を見て、すぐにエディンバラ大学のジェームス・フォーブス教授に見せました。とても印象的だったそうです。フォーブスによれば何が起こったのでしょうか？私は17世紀にルネ・デカルト（有名なフランスの哲学者、編集者）と同様の研究をしていました。彼らは、それが 15 歳の少年にとって非常に賢明だと考えたのです。」
ある意味これがあなたのプロとしてのキャリアの始まりでした。あなたはエディンバラでキャリアを続け、その後ケンブリッジでもキャリアを続けました。色とそれを私たちがどのように認識するかについてのあなたの興味は、勉強中に始まりました。どうしてそうなったのでしょうか？ 「子供の頃から私はすでに色に魅了されていました。私はかつてジョン叔父にウィリアム・ニコルの研究室に連れて行かれたことがあります。彼は光を偏光できるプリズムを作りました。これは、目に見える色に影響を与えました。 魅力的です! したがって、1849 年にジェームス (フォーブス編集者) から色を見る実験に参加するように頼まれたときは、うれしい驚きを感じました。
私たちは、色紙を置くことができるディスクを使用しました。ディスクを回すと、それらのピースがお互いにどんな色を与えるかを見ることができます。たとえば、どの色の組み合わせでグレーや白を作ることができるかを調べてみました。その後、ケンブリッジ大学を卒業した後も実験を続けました。私は今、緑、青、赤の組み合わせから他の色を作る方法を調べました。」
つまり、イギリス人のトーマス・ヤングが以前にやったのと同じように？ 「実際、彼とヘルムホルツは、私たちの目は色を赤、緑、青の原色の混合物として認識するという理論を開発しました。私は、赤、緑、青の光の量を調整できる一種のカラービューイングボックスを設計しました。これにより、原色に対する人々の感受性を測定することができました。たとえば、色覚異常は人によって異なり、色覚異常は赤や緑の色に対する感受性が低下する結果であることがわかりました。」
あなたは 1860 年にあなたの功績によりロンドン王立協会からラムフォードメダルを授与されました。しかし、おそらくもっと素晴らしい評価となったのは、次に撮ったカラー写真でしょう。 「私はトーマス・サットンにタータンチェック（キルトの製造にも使用されるスコットランドの布地）のリボンの写真を3枚撮ってもらいました。毎回、レンズの前に赤、緑、青などの異なるカラーフィルターを付けて撮影しました。 3 枚の写真を重ねて投影すると、カラー写真が得られます。私たちは 1861 年に王立研究所での講演でそれを発表しました。 彼らは驚きました。 ”
あなたは別の分野、天文学でも名を上げました。あなたは 1855 年に土星の環に焦点を当てました。なぜですか？ 「実に単純なことです。ケンブリッジ大学は、土星の環の安定性を最もよく説明した論文に対して 1855 年にアダムズ賞を受賞しました。私は卒業したばかりで、ケンブリッジでは好きなことをして時間を過ごすことができました。私は子供の頃からこのテーマに夢中でした。
最近の観察では、リングが常に同じ構造を持っているわけではないことが示されています。問題は、リングがどのような素材で作られているかということです。ピエール＝シモン・ラプラスは以前、もしリングが固体であれば、緩い同心のリングで構成されているはずだと述べた。私はこれを基にして、ニュートン力学を使用して、リングが巨大になるはずがないことを示しました。その場合、リングは惑星に向かって引っ張られる必要があるからです。また、気体や液体の輪も、その中で不安定な波が発生するため不可能でした。
私の解決策は、リングは小さくてばらばらの粒子で構成されていたということです。私は彼らを「レンガコウモリ」と呼びました。追加の証拠として、小さなボールを備えたホイールのモデルも作成しました。賞を受賞できて嬉しかったです！審査員の 1 人であるジョージ ビデル エアリー卿から、私の作品は「これまで見た物理学における数学の最も注目に値する応用の 1 つ」との素晴らしい褒め言葉をいただきました。」
土星の環にあるガスのエネルギーについて考えることでガス中の原子の速度についての新たな洞察が得られました。当時のあなたの最も有名な作品。それについて教えてください。 「私はドイツ人のルドルフ・クラウジウスの著作に出会いました。そこで彼は、気体中の粒子は互いに衝突すると述べています。衝突の量は、ガスの移動速度を大きく決定します。当時、誰もが気体の分子はすべて同じ速度を持つと考えていました。すべての分子が同じ頻度で衝突するわけではないため、そんなことはあり得ません。私の意見では、すべての分子の速度を正確に知ることは不可能でした。できることは、特定の速度を持つ分子の数に基づいて、一種の確率分布を作成することです。私はその分布のための公式を開発しました。」
Ludwig Bultzmann が研究を拡張したため、今日ではその公式が Maxwell-Boltzmann 分布として知られています。熱力学に統計の概念を持ち込んだので、センセーショナルな発見です。 「新しい道を進んでいることは分かっていましたが、それが物理学に何をもたらすかは分かりませんでした。それについては推測することしかできませんでした。熱力学の分野はまだ非常に新しく、「分子」の概念はまだ広く受け入れられていませんでした。しかし、私が正しい軌道に乗っていたと聞いてうれしいです。」
それでは電磁気について話しましょう。このアイデアはどのようにして生まれたのでしょうか？ 「私の時代には、多くの人が電気と磁気に関心を持っていました。これは、デンマークの物理学者ハンス・クリスチャン・エルステッドのおかげで、20 年代 (19 世紀) に作成されました。彼は近くの銅線に電流が流れるとコンパスの磁針が動くのを見た。これは、電気と磁気が相互に関係があるに違いないことを示す最初の兆候でした。
マイケル・ファラデーは、この作品にインスピレーションを受けた多くの人の一人です。彼自身も電気と磁気の実験を行い、特に、コイル内で動く磁石が電流を生成する効果、つまり「磁気誘導」を発見しました。私はロンドンのキングス・カレッジで教授として働き始めたとき、電磁気学の研究を始めました。ファラデーが見た効果についての説明は、私にとって非常に魅力的でした。」
それはどのような説明でしたか? 「私の時代の多くの人は、ニュートンが重力について説明したように、遠くに作用する力という観点から考えていました。一方、ファラデーは、力を私たちの空間の媒体を通して広がる場と見なしました。彼は、いわゆる力線、力線に沿って力を波として放出する電気的および磁気的ソースを使用して現象を説明しました。 。
私はファラデーに手紙で連絡を取ったが、私がファラデーより40歳も年下だったので、ファラデーはそれを注目に値すると感じた。次に、私は彼の磁場と磁力線の概念を 3 次元の数学的な磁場方程式に詳しく説明しました。学校の友人である Peter (Guthrie Tait 編) が、付属の複雑なベクトル代数を手伝ってくれました。そこで私は、現在知られている電気的および磁気的影響を説明するコレクションを完成させました。しかしその後、驚くべきものを発見しました…」
「アンペールの法則が完全ではないことが分かりました。この法則によれば、電流が流れるワイヤの周囲に円形の磁場が形成されます。この法則の方程式を他の方程式と比較すると、それらが完全に一致していないことに気づきました。対称にするために、 方程式に変位電流という追加の項を追加しました。 この項を追加すると、私の方程式は、変化する電界が磁界を生成することを示しています。 そうです。 それはまだ実験では実証されていませんが、それは時間の問題でしょう。」
方程式が対称になったので、それを使って何ができるでしょうか? 「はい、少しの代数を使えば、電場と磁場に関する 2 つのほぼ同一の方程式が得られます。これらの方程式の解は、電界と磁界の波です。しかし、ここで最も素晴らしいことが起こります。これらの波が伝わる速度を計算したところ、光の速度に非常に近い数値が得られたのです。
まったくの驚きです。私は光にはまったく興味がありませんでした。私は、光が電気や磁気と何らかの関係があるということを少しも疑ったことがありませんでした。そしてここで、それは私の方程式から外れました。私は光が電磁波であることを知っていました。実際、光、電気、磁気はすべて電磁場と言えます。
最後に少し詩を紹介しましょう。あなたは人生でたくさんの詩を書いてきました。素敵な詩で締めくくりませんか？ "もちろん。愛についての詩はどうでしょうか。これは、1858 年に私が妻のキャサリンのために書いた詩の一部です。
<ブロック引用>夜になると、私はこの孤独な部屋から陸や海を飛び越えて、暗闇を切り裂き、あなたと結ばれることを切望します。
<ブロック引用>そして、あなたは喜んで私に飛んでくれるでしょう、私はあなたのことをよく知っています、私の本当の妻です！ 私たちは、近くに住んでいないとき、私たちは人生の冠を失うと感じています。
<ブロック引用>それでも私はすぐに、真夜中に、何もかもが奇妙なところで会い、電車の轟音を響かせる飛行の最中に、あなたがそばにいてくれることを願っています。」
あなた自身も James Clerk Maxwell に質問してみませんか?どっちができるんだ！マクスウェルへのあなたの最も面白い質問、最もクレイジーな質問、または最も刺激的な質問に興味があります。 4 月 19 日までに、「Contest for Handsome Heads」と明記して [email protected] に送信してください。記事には最も独創的な質問を含め、可能な限り最善の回答を提供するよう努めます。オランダ物理学協会 (NNV) が提供する 42.50 ユーロ相当の美しい書籍「物理学の規範」を獲得するチャンスもあります。このコンテストの詳細については、 ここをご覧ください。