Fizikteki Kırılma Noktalarından Biri: James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell, bilimin kırılma noktalarından biri… Birçok bilim insanını etkileyen dahi… James Clerk Maxwell için ne dense az kalacaktır. Maxwell’in çalışmaları, günümüzdeki birçok teknolojinin gelişmesini sağlamıştır. Ayrıca Einstein’in görelilik kuramı ve daha sonra kuantum kuramının gelişmesinde önemli bir paya sahiptir. Peki o zaman bilimi derinden etkileyen Maxwell kimdir?

1800’lü yılların başına gidelim. Takvim yaprakları 13 Haziran 1831’i gösterdiğinde İskoçya Edinburg’da bir çocuk dünyaya gelir. Adı, James Clerk Maxwell’dir. Benzersiz bir merak duygusuna sahip olan bu küçük çocuğun ileride bilim dünyasını derinden etkileyeceğini kimse bilemezdi. Muazzam bir sorgulama yeteneği vardı ve bu, daha sonraki çalışmalarında kendisine kılavuzluk etti.

Açığa çıkarılması gereken bir potansiyele sahip olan Maxwell’in eğitimiyle annesi Frances yakından ilgilendi. Ne yazık ki annesi karın kanserine yakalandı ve Maxwell henüz 8 yaşındayken Frances hayatını kaybetti. Annesinin ölümünden sonra ise Maxwell ile ilgilenme işini babası John Maxwell ve kardeşinin karısı Jane alacaktı. Eğitim almak için Edinburg Akademisine gönderilen Maxwell, akademideki ilk dönemlerinde geometriye muazzam bir ilgi duymuştur.

Bilim dünyasında ayrıcalıklı bir yere sahip olan Maxwell, ileride çok büyük işler başaracağını daha okul yıllarındayken göstermiştir. İlk bilimsel makalesini 14 yaşında yazan Maxwell, yazdığı makale ile Edinburg Üniversitesinde doğa felsefesi profesörü olarak çalışmalarını sürdüren James Forbes’in ilgisini çekmiştir ve Edinburg Üniversitesine gitmiştir. Edinburg Üniversitesinde eğitim alan ünlü bilim insanı, ardından Cambridge Üniversitesine gitti. Ve daha sonraları, bilimde bir devrim niteliğinde olan elektromanyetizmayı keşfetti.

Elektrik ve Manyetizma Aslında Aynı Şeymiş

James Clerk Maxwell’in en önemli çalışmalarından biri hiç şüphesiz ki klasik elektromanyetik teorisinde birbiriyle tamamen alakasız olarak görülen elektrik ve manyetizmanın aslında aynı şeyler olduğunu keşfetmesidir. Bunu da kendisine ait olan Maxwell denklemleriyle yapmıştır. Maxwell bize aslında elektrik ve manyetizmanın aynı şeyler olduğunu göstermiştir.

Daha önce Faraday tarafından öne sürülmüş olan elektrik ve manyetizmanın arasındaki bağlantıyı açıklamak isteyen Maxwell, bu alanda çok önemli çalışmalarda bulundu. Aslında fikrini matematiksel olarak geliştirmeye çalışırken kullandığı denklemler, elektrik ve manyetizmanın aynı şeyler olduğunu gösteriyordu ki bu, bilim adına çok özel bir buluştu.

20 değişkenli 20 diferansiyel denklem üzerinden elektromanyetizmayı anlatan Maxwell, aslında klasik elektromanyetik teoriyi sadeleştirmiş oldu. Fakat Maxwell’in keşifleri bununla da bitmiyordu. King’s Collage’de ders verdiği bir gün, elektromanyetik dalgaların hızını hesaplamak adına bir dizi çalışmada bulundu. Bu çalışma ile birlikte çok şaşırtıcı bir şekilde elektromanyetik dalgaların aslında ışık hızıyla eşit bir hıza sahip olduğunu buldu. Bu, insanlığın ilerlemesini sağlayacak bir keşifti. Aslında ışık da bir tür elektromanyetik dalgaydı. Günümüzde X ışınları, televizyon olmak üzere birçok keşif; Maxwell’in elektromanyetik denklemlerine dayanmaktadır.

Maxwell’in Renk Görüşü

Maxwell’in bilim dünyasındaki önemi sadece Maxwell Denklemlerine dayanmaz. Psikolojiye de büyük bir ilgi duyan Maxwell, aynı zamanda renk görüşü ile de bilim dünyasında kendisine özel bir yer edindi. Renkli görme çalışmalarına yönelen Maxwell; renk algısı, renk körlüğü ve renk teorisi üzerine yoğunlaştı.

Renklerin özellikleri ve renklerin kendisi, Maxwell’in çocukluk yıllarından beri ilgilendiği alanlar içerisinde yer alıyordu. Hatta 1855 yılında James Forbes tarafından icat edilen renk tekeri, Maxwell’in ilgisini oldukça fazla çekmişti. Tekerin özelliği kırmızı, mavi ve yeşil renklerden oluşmasıydı. Teker döndürüldüğünde renk spektrumu çoğalsa da Maxwell, bunun yetersiz olduğunu fark etti. Spektrumdaki her bir rengi oluşturabilmek adına her bir birincil rengin miktarları için matematiksel ifadeler kullanarak bu alanda önemli çalışmalarda bulundu.

Daha sonra bu alanda dikkat çeken çalışmalarda bulunan Maxwell, “Renk Üzerine Deneyler” adlı makalesini 1855 yılında Edinburg Kraliyet Cemiyetine sundu. Burada temel olarak beyaz ışığın mavi, yeşil ve kırmızı renklerden oluştuğunu gösterdi. Bunun yanı sıra renk kombinasyonunun ilkelerini de koyarak çok özel bir çalışmaya imza attı.

Satürn’ün Halkaları

Maxwell’in bilim dünyası adına yaptığı çalışmalar hız kesmeden devam ediyordu. Satürn halkalarıyla ilgilenen ve bu alanda çalışmalarda bulunan Maxwell, Satürn’ün halkalarının nasıl ve neden dengede kaldığını öğrenmek ve bu konuya açıklık getirmek için bir dizi çalışma içinde yer aldı. Yaptığı çalışmalar neticesinde Satürn’ün halkasında birbirinden bağımsız küçük parçacıklar olması gerektiği görüşüne vardı.

Yaptığı çalışmalarda ulaştığı sonuçlara “Satürn’ün Halkalarının Hareketinin Kararlılığı Üzerine” adlı makalesinde yer verdi. Satürn üzerine yaptığı çalışmaların doğruluğunu ise kendisi göremeyecekti. Fakat Maxwell’in ilgili makaleyi yazmasından tam 120 yıl sonra Voyager uzay aracı, Satürn’ün halkalarının gerçekten de Maxwell’in öne sürdüğü gibi olduğunu kanıtladı. Satürn’ün halkalarında pek çok bağımsız katı parçacık bulunuyordu. Fakat bu gözlemlerle bir yanlış fikir de ortaya çıkarılmış oldu: Satürn’ün halkaları bir gün yerçekimine yenik düşecekti.

Maxwell’in bilim dünyasındaki başarıları bunlarla sınırlı gibi görünse de aslında Maxwell daha da fazlasını yapmıştı. İnsan gözünün renkleri nasıl gördüğünü merak eden Maxwell, bu konuda da bir dizi çalışmada bulundu. Yaptığı çalışmalar sonucunda insan gözüne düşen ışığın birincil renk reseptörleri tarafından algılandığını; renklerin kırmızı, mavi ve yeşilin sentezi ile oluştuğunu ve ara renklerin oluşması için ana renklerin belirli bir oranda karıştırılması gerektiğini fark etti.

Ayrıca ilk renkli fotoğrafı bulan da yine Maxwell’di. Üç adet kurdele fotoğrafı alan ve bunları yeşil, mavi ve kırmızı filtrelerle duvara yansıtan Maxwell, bu noktada da çok önemli bir çalışmaya imza attı. Duvara bakan izleyiciler, çeşitli renklerden oluşan kurdele fotoğrafları görüyordu. Yani ilk renkli fotoğraf bulunmuştu.

James Clerk Maxwell, şüphesiz ki bilim dünyasının özel simalarından biriydi. Yaptığı çalışmalar ve ortaya koyduklarıyla ne kadar özel bir insan olduğunu da herkese gösterdi.