徹底的な無知の自覚こそが、科学における真の進歩の前奏曲である。
James Clerk Maxwellはスコットランドの数学物理学者でした。彼の最も注目すべき業績は、古典電磁放射理論を定式化し、電気、磁気、光を同じ現象の異なる現れとして初めて統一したことです。Maxwell方程式は物理学における「第2の大統一」と呼ばれており、第1の統一はIsaac Newtonによって実現されていました。
1865年に「電磁場の動力学的理論」を発表することで、Maxwellは電場と磁場が光の速度で移動する波として空間を伝播することを実証しました。彼は光が電気および磁気現象の原因である同じ媒質の波動であると提案しました。光と電気現象の統一は、彼が電波の存在を予測することにつながりました。Maxwellは現代の電気工学分野の創始者の一人でもあります。
彼はMaxwell–Boltzmann分布の開発を支援しました。これは気体の運動論の側面を説明するための統計的手段です。彼はまた1861年に最初の耐久性のあるカラー写真を発表したことで、また多くの橋のようなロッドとジョイントの骨組みトラスの剛性を分析した基礎的な仕事でも知られています。
彼の発見は現代物理学の時代をもたらし、特殊相対性理論と量子力学などの分野の基礎を築きました。多くの物理学者はMaxwellを19世紀の科学者の中で20世紀の物理学に最も影響を与えた人物と見なしています。彼の科学への貢献は、多くの人々によってIsaac NewtonおよびAlbert Einsteinのそれと同じ規模であると考えられています。ミレニアムポール（最も著名な100人の物理学者の調査）では、Maxwellは全時代を通じて3番目に偉大な物理学者に投票されました。NewtonとEinsteinのみに後れを取っていました。Maxwellの誕生日の百周年に、Einsteinはmaxwellの仕事を、「Newtonの時代以来、物理学が経験した最も深刻で最も実りある」ものと説明しました。1922年にEinsteinがCambridge大学を訪問したとき、彼のホストは彼にNewtonの肩の上に立っているので素晴らしいことを成し遂げたと言われました。Einsteinは「いいえ、違います。私はMaxwellの肩の上に立っています」と答えました。
人生
幼少期、1831年～1839年
James Clerk Maxwellは1831年6月13日にEdinburghのIndia Street 14番地で生まれました。父はMiddlebieのJohn Clerk Maxwell、母はRobert Hodshon Cayの娘でJohn Cayの妹のFrances Cayです。彼の誕生地は現在James Clerk Maxwell Foundationによって運営されている博物館を収容しています。彼の父はClerk家の経済的に恵まれた男性でした。Clerk of Penicuikの準男爵の保有者です。彼の父の兄は第6準男爵でした。彼は「John Clerk」として生まれていましたが、1793年に幼少期にMiddlebie庄園を相続した後、Maxwellを自分に付け加えました。これはDumfrieshireのMaxwell所有地です。Jamesは芸術家Jemima Blackburnの父の妹の娘と土木技師William Dyce Cayの母の兄の息子の両方の従兄弟でした。CayとMaxwellは親友でしたし、Maxwellが結婚するときCayは彼の親友として行動しました。
Maxwellの両親は30代後半で出会って結婚しました。彼が生まれたとき、彼の母は40歳近くでした。彼らは以前に一人の娘Elizabeth を失っていました。彼女は乳幼児期に死にました。
Maxwellが若い頃、彼の家族はKirkcudbrightshireのGlenlairに移りました。彼の両親はそこに1,500エーカー（610ハ）の庄園で建設しました。すべての兆候は、Maxwellが幼い頃から消えることのない好奇心を持っていたことを示唆しています。3歳までに、動いた、輝いた、または音を立てたすべてのものが質問を引き出しました：「それの様子は？」1834年に彼の父が彼の義理の姉Jane Cayに宛てた手紙に追加された一節では、彼の母はこの先天的な探究心を説明しました：
彼は非常に幸せな男であり、天気が穏やかになって以来、大きく改善されています。彼はドア、ロック、鍵などで大きな仕事をしていますし、「それがどのように機能するかを教えてください」は彼の口から決して出ません。彼はまた、流れの隠れた流路とベルワイヤーを調査し、水が池から壁を通ってどのように流れるかも調査しています....
教育、1839年～1847年
少年の可能性を認識して、Maxwellの母Francesは彼の初期教育に責任を持ちました。これはVictorian時代にはほぼ完全に家庭の女性の仕事でした。8歳で彼はMiltonの長い一節とPsalm 119全体（176節）を暗唱することができました。実際、聖書に関する彼の知識は既に詳細でした。彼は詩編からのほぼすべての引用に対して章と節を与えることができました。彼の母は腹部がんで病気になり、失敗した手術の後、1839年12月に8歳のときに亡くなりました。彼の教育はその後、彼の父と彼の父の義理の姉Janeに監督されました。両者は彼の人生で極めて重要な役割を果たしました。彼の正式な教育は、雇われた16歳の家庭教師の指導の下で、失敗に始まりました。Maxwellに指導するために雇われた若い男についてはほとんど知られていません。ただし、彼が若い男の子を厳しく扱い、遅いと気まぐれであることを非難したことを除いて。家庭教師は1841年11月に解雇されました。Jamesの父は1842年2月12日にRobert Davidsonの電気推進力と磁力の実演に彼を連れていきました。これは少年にとって深刻な影響を持つ経験でした。
Maxwellは著名なEdinburgh Academyに送られました。彼は学期中に彼の叔母Isabellaの家に滞在しました。この期間中、彼の描画への情熱は年上のいとこJemimaによって励まされました。10歳のMaxwell彼は彼の父の田舎の庄園で隔離された状態で育てられていたため、学校にうまく適応しませんでした。初年度は満杯でしたし、1年上の同級生と一緒に2年生に参加する必要がありました。彼の様式とGalloway方言は他の少年たちを素朴なものとして襲いました。学校の初日に手作りの靴とチュニックを着て到着したため、彼は「Daftie」という意地悪なニックネームを獲得しました。彼は決して呼び名を恨むようには見えず、何年も不平なく持ちこたえました。Academyでの社会的孤立は、彼が後に人生で注目すべき学者になるために似た年齢の2人の男の子Lewis CampbellとPeter Guthrie Taitに会ったときに終わりました。彼らは生涯の友人のままでした。
Maxwellは幼い頃から幾何学に魅了され、正式な指示を受ける前に正多面体を再発見しました。彼が2年目の学校の聖書伝記賞に勝利したにもかかわらず、彼の学問的な仕事は、13歳のとき、彼が学校の数学メダルと英語と詩の両方で最初の賞を獲得するまで気づかれませんでした。
Maxwellの関心は学校の教科書をはるかに超えており、彼は試験成績に特に注意を払いませんでした。彼は14歳で最初の科学論文を書きました。その中で、彼は糸の一部を使用して数学的な曲線を描く機械的手段、および楕円、デカルト卵形、および2つ以上の焦点を持つ関連曲線の特性を説明しました。1846年の作品「楕円曲線とそれ以上の複数の焦点を持つものの説明について」は、Maxwellが自分自身で作品を提示するには若すぎると見なされたため、Edinburgh大学の自然哲学の教授であるJames Forbesによって王立Edinburgh協会に提示されました。この作品は完全にはオリジナルではありませんでした。RenéDescartesも17世紀にそのような多焦点楕円の特性を検討していましたが、彼はそれらの構造を簡略化していました。
Edinburgh大学、1847年～1850年
Maxwellは1847年に16歳でAcademyを離れ、Edinburgh大学で講義に参加し始めました。彼はCambridge大学に参加する機会がありましたが、初めての学期の後、Edinburghで彼の学部研究の全コースを完了することに決めました。大学の学術スタッフには評判の高い名前が含まれていました。彼の初年度の家庭教師には、論理と形而上学について彼に講義したSir William Hamilton、数学についてのPhilip Kelland、自然哲学についてのJames Forbesが含まれていました。彼は大学での彼の講義を要求していると感じませんでしたし、したがって大学での自由な時間や特にGlenlairでの家への帰りの間、個人的な研究に身を浸すことができました。そこで彼は即興化学、電気、および磁気装置を使って実験することになりますが、彼の主な関心は偏光の特性に関するものでした。彼は形成されたゼラチンブロック、様々なストレスを受けたもの、そしてWilliam Nicolから与えられた一対の偏光プリズムで、ゼリー内で発展した色のかすれを見ました。この慣行を通じて、彼は光弾性を発見しました。これは物理的構造内の応力分布を決定する手段です。
18歳で、Maxwellはロイヤルソサエティオブエディンバラのトランザクションのために2つの論文を寄稿しました。これらの1つ「弾性固体の平衡について」は、後に彼の人生で重要な発見の基礎を築きました。これはせん断応力によって粘液液体で生じた一時的な二重屈折でした。彼の他の論文は「曲線のローリング」であり、Edinburgh Academyで書いた「楕円曲線」の論文と同様に、彼は再び自分自身を台座に立たせるには若すぎると見なされました。論文は代わりに彼の家庭教師Kellandによって王立協会に配信されました。
Cambridge大学、1850年～1856年
1850年10月に、既に成功した数学者である、Maxwellはスコットランドを離れてCambridge大学に向かいました。彼は最初にPeterhouseに参加しましたが、彼の最初の学期の終わりの前にTrinityに移りました。そこで彼はフェローシップを取得する方が簡単だと信じていました。Trinityで、彼はCambridge Apostlesとして知られているエリート秘密社会に選出されました。Maxwellの彼のキリスト教信仰と科学に対する知的理解は彼のCambridge年間急速に成長しました。彼は「使徒」に参加しました。知識エリートの排他的な討論協会です。そこで彼のエッセイを通じて、彼はこの理解を仕事を始めました。
今や私の大計画は、昔から考えられました、...何も故意に検査されないままにしません。固定信仰に奉献された聖地であってはいけません。肯定的であろうと否定的であろうと。すべての休閑地は起こされ、回転の規則的なシステムが従われます。...決して何かを隠さないでください。雑草であろうと、それが隠されていることを望むようには見えません。...もう一度、聖地の任意の区画への不法侵入の権利を主張します。どの男でも別にしました。...現在、キリスト教徒だけが実際にこれらの聖地を彼の土地から取り除くことができることを確信しています。...聖書のない聖書がいないと言っていません。多くは大抵の部分を持っていますし、誰もが何かを持っています。しかし、スコフゥの領土の広大で重要なトラクトがあります。パンテイスト、静主義者、形式主義者、教義的者、肉欲主義者など、公然と厳粛にタブーされています。...」
キリスト教-つまり、聖書の宗教-は、そのような任期での所有物を放棄する唯一のスキームまたは信念の形式です。ここだけですべてが自由です。あなたは世界の終わりまで飛ぶことができます。そして救いの著者以外の神は見つかりません。あなたは聖書を検索することができます。あなたの探索を止めるためのテキストを見つけることはできません。...
旧約聖書とモザイク法とユダヤ教は、通常、正統派によって「タブー」されていると想定されています。懐疑的な者たちは彼らを読んだという。そして、いくつかのウィットな異議を見つけました...多くの正統派のうち、それぞれが読まれていない状態で認める。そして、主題を幽霊のように閉じます。しかし、キャンドルが来てすべての幽霊とBugbearsを追い出します。光をたどりましょう。
Maxwellが彼のキリスト教信仰を「耕す」すべての程度。そして彼らを知的なテストに入れて、彼の著作からのみ不完全に判断することができます。しかし、特に彼の学部時代から、彼が彼の信仰を深く検討したという多くの証拠があります。確かに、聖書に関する彼の知識は注目すべき。そのため、聖書に対する彼の信頼は無知に基づいていませんでした。
彼の3年目の夏に、Maxwellは同級生G.W.H. Taylerの叔父Rev C.B. Taylerのサフォークの家で数日を過ごしました。家族が示す神の愛はMaxwellに感動を与えました。特に、彼は大臣と彼の妻による悪い健康から彼を世話されました。
Cambridgeに戻ると、Maxwellは最近のホストに、以下のような証言を含む、陽気で愛情のこもった手紙を書きます。
...私は誰もが私に設定できるどんな例よりも悪い能力を持っています。そして...もし私が逃げるなら、それは神の恵みだけで、部分的に科学で私自身を取り除くことで、より完全に社会で—しかし神に身を委ねることによってのみ完璧ではないのです...
1851年11月、Maxwellはその成功で知られるWilliam Hopkinsの下で研究しました。
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