Maxwell’in bilim tarihindeki yeri

James Maxwell (G. J. Stodart tarafından fotoğraftan yapılmış gravür-Wikipedia)

Newton tarafından teorik fiziğin temellerinin  atılmasından sonra, fiziğin aksiyomatik temelindeki ya da fiziksel gerçeklikle ilgili kavramlarımızdaki en büyük değişim, Michael Faraday (1791-1867)’ın ve James Clark Maxwell (1831-1879)’in elektromanyetik olgular üzerine olan araştırmalarıyla ortaya çıktı [1].

Newton (1642-1727), sistemine matematiksel bir biçim vermek için hareket kanunlarını diferansiyel denklemler biçiminde kurmak zorunda olduğunu anlamıştı. Newton’ın diferansiyel ve integral hesap metodunu geliştirmesinin (Leibniz’den bağımsız olarak) altında yatan temel itici güç buydu. Fiziksel dünyanın (matematiksel olarak) tanımlanmasında, o güne kadar atılan en büyük adımın bu olduğunu söyleyebiliriz. Kısmi diferansiyel denklemlerin kullanılması, biçim değiştirebilen cisimler mekaniğinin formüle edilebilmesi için zorunluydu.

Kısmi diferansiyel denklemlerin doğuşu, fizikte etki alanı kavramının ve hesaplamalarının yolunu açmıştı. Ancak düşüncede fiziksel gerçeklik salt mekanik olmayı hala sürdürüyordu. Her fiziksel olgu bu matematiksel gelişmeden sonra da sadece kütlelerin (maddi parçacıkların) bir hareketi olarak yorumlanmaya çalışılıyor ve tasarlamanın başka bir biçimi hayal bile edilemiyordu [2].

İşte büyük entelektüel dönüşüm bir süre sonra bu noktada ortaya çıktı. Maxwell, elektromanyetik alan ve dalga kavramlarını geliştirerek fiziksel gerçeklik kavramındaki büyük değişimin ilk ve en önemli adımını attı. Maxwell’den sonra fiziksel gerçeklik, kısmi diferansiyel denklemlerle ifade edilen sürekli alanlarla temsil edilen bir olgu olarak da tasarlanmaya başladı.

Fiziksel gerçeklik olgusu ve kavramıyla ilgili bu değişim, bilim tarihinin en önemli dönüm noktalarından biridir. Daha sonraki bir buçuk asırda hem elektromanyetizma teorisi ve buna bağlı teknoloji büyük bir gelişme gösterdi hem de bu gelişmelerin sonuçları dünyayı ekonomik ve sosyal bakımdan daha önceki asırlardakilerle kıyaslanamayacak ölçüde köklü bir biçimde değiştirdi. Modern çağ gerçek anlamda elektromanyetizma teorisi ve teknolojisi çağıdır diyebiliriz.

Elektromanyetik dalga kavramını geliştiren ve ışığın da bir elektromanyetik dalga olduğunu ispatlayan Maxwell, alan denklemlerini, Faraday’ın elektrik ve manyetik kuvvet çizgileri gözlemlerine dayandırıyordu. Bu alan denklemleri, daha sonra Einstein’ın geliştirdiği özel görelilik kuramına temel oluşturmuş ve kuantum kuramının geliştirilmesinin yolunu açmıştır.

James C. Maxwell’in 1873 tarihinde yayınlanan “Elektrik ve Manyetizma üzerine Tezler” başlıklı kitabının 2. cildinde,  ışığın elektromanyetik teorisi bölümünden bir sayfa. (Google Books)

Maxwell, kuramının en kapsamlı açıklaması niteliğindeki Elektrik ve Manyetizma Üzerine Tezler (1873) adlı eserinin önsözünde, yaptığı şeyin Faraday’ın fiziksel düşüncelerini matematiksel bir yapıya dönüştürmek olduğunu belirtmiştir. Maxwell kitabında elektrik ve manyetik olguların birbirlerinden ayrı olgular olmadıklarını ve ışığı da kapsamı içine alan daha geniş olgunun değişik görünümlerinden ibaret olduklarını gösterdi [3].

Maxwell’in kuramı, elektromanyetik dalgaların laboratuvar ortamında elde edilebileceğini öngörüyordu. Bunu ilk olarak, Maxwell’in ölümünden sekiz yıl sonra, 1887’de Heinrich Hertz gerçekleştirdi. Bu gelişmenin ardından, teorik kökenleri Maxwell’in yazılarında bulunan çok sayıdaki uygulama, başta radyo sanayisi olmak üzere büyük elektrik-elektronik sanayisinin doğuşuyla sonuçlandı.

Einstein, Maxwell’in çalışmaları sonucunda fizikteki gerçeklik kavramlarında ortaya çıkan değişiklikleri, Newton döneminden sonra fiziğin kazandığı en köklü ve üretici deneyimler olarak tanımlamıştı. (Einstein’ın çalışma odasının duvarında Faraday ile Maxwell’in portrelerinin asılı olduğu biliniyor) [4].

Bilimsel gelişmeye çok önemli, kapsamlı ve yeni gelişmelere yol açıcı katkılarıyla Maxwell, belki ancak Newton ve Einstein ile eş düzeyde tutulabilecek olağanüstü bir simadır.

Bilime olan başka katkılarının yanı sıra elektromanyetizma kuramı ile Maxwell’in 20. yüzyıl fiziğine en büyük etkide bulunan 19. yüzyıl bilimcisi olduğu söylenebilir. 

Maxwell, kısa süren hastalığının ardından 5 Kasım 1879’da henüz 48 yaşındayken öldü. İskoçya’da Parton adlı köyde küçük bir kilisenin avlusuna gösterişsizce defnedildi.

Osman Bahadır

[1] Albert Einstein; Comment je vois le monde?, “L’influence de Maxwell sur l’evolution de la conception de la realite physique” (194-201), Flammarion, Paris, 1934, s. 194.
[2] a. g. e. , s. 197
[3] Mithat İdemen; Elektromagnetik Alan Teorisinin Temelleri, İTÜ Vakfı Yayınları, 4. Baskı, İstanbul, 2015, s. XIII.
[4] Malcolm S. Longair; “James Clerk Maxwell-Scotland’s Greatest Physicist”, The Scotsman, 15 Nisan 2006.

Önceki İçerikZeytin Ağacının Yaşı
Sonraki İçerikHiggs ve CERN (Alfa Yayınları)
Avatar photo

İTÜ Maden Fakültesi Petrol Mühendisliği Bölümü’nden mezun oldu. Boğaziçi Üniversitesi Tarih Bölümü’nden yüksek lisans derecesi aldı. Denis Diderot (Paris VII) Üniversitesi Bilimler ve Teknikler Tarihi ve Epistemoloji Bölümü’nden DEA derecesi aldı. 1991-1994 yılları arasında 30 sayı aylık Bilim Tarihi dergisini çıkardı. 2004-2011 yılları arasında İTÜ’de Bilim ve Teknoloji Tarihi dersi verdi. Bilim tarihi üzerine 18 kitabı yayınlandı.

Kitaplarından bazıları:  Bilim Cumhuriyetinden Manzaralar (2000), Cumhuriyetin İlk Bilim Dergileri ve Modernleşme (2001), Matematikte Bir Öncü Kerim Erim (2006), Türkiye’de Üniversite Anlayışının Gelişimi 1861-1961 (2007), Türkiye’de Temel Bilimlerde İlk Araştırmacılar (2007), Osmanlılardan Cumhuriyete Bilim (2012), Bilimde Öncü Kadınlar (2013), Osmanlılardan Cumhuriyete Sekülerleşme (2017), Osmanlılardan Cumhuriyete Elektrik (2020).