MAXWELL JAMES CLERK (1831 - 1879)
Nhà vật lý thiên tài người Anh đã tạo ra Điện động lực học vĩ mô cổ điển, soạn thảo bằng toán học thuần tuý một học thuyết mới về điện, từ và ánh sáng, trở thành nhà cách mạng trong vật lý học, tạo nên bức tranh điện động lực học thế giới, thay thế bức tranh cơ học thống trị từ thời Newton.
James Clerk Maxwell sinh ngày 13 - 06 – 1831 tại ngôi nhà số 14 đường Ấn Độ, thành phố Edinburg thuộc Scotland. Ông nội của Maxwell là thuyền trưởng, làm việc ở một công ty lớn Ấn Độ, nắm quyền điều hành thương mại nước Anh và đảm bảo những nhu cầu của Anh ở Ấn Độ. Cha của Maxwell là luật sư John Clerk Maxwell, tốt nghiệp Đại học Tổng hợp Edinburg, tham gia các hội nghị của Hội Hoàng gia Edinburg, tham gia các cuộc cách mạng kỹ thuật công nghiệp ở Anh. Mẹ của Maxwell mất sớm lúc cậu mới 8 tuổi.
Năm 10 tuổi, được cha gửi vào học ở Viện Hàn lâm Edinburg, ham hiểu biết, có khả năng toán học rất lớn, đặc biệt say mê môn hình học.
Maxwell James Clerk (1831 - 1879) | |
Năm 14 tuổi, viết bài báo đầu tay Về việc vẽ các đường cong Ôvan và các đường Ôvan nhiều tiêu điểm, được báo cáo và đăng tóm tắt trong tập công trình của Hội Hoàng gia Edinburg (tháng 4 - 1846).
Năm 1847 (16 tuổi) nhập học ở Đại học Tổng hợp Edinburg, được nhà toán học và vật lý nổi tiếng Hamilton W.(1805 - 1865) chăm sóc đặc biệt về toán học và logic học.
Năm 1854, tốt nghiệp xuất sắc Đại học Tổng hợp Cambridge, ở lại trường để chuẩn bị phong danh hiệu Giáo sư. Nghiên cứu tự lập về điện học. Đọc các công trình về điện của Faraday M. (1791 - 1867).
Năm 1856, được bầu làm Uỷ viên Hội Hoàng gia Edinburg.
Năm 1857, công bố công trình cơ bản đầu tiên về điện từ Về các đường sức Faraday (dày 56 trang toán học thuần túy).
Năm 1856 - 1859 viết, đăng công trình Về tính ổn định bền vững của vòng đai Saturn (hành tinh Sao Thổ). Công trình được đánh giá là kết quả ứng dụng toán học xuất sắc nhất trong vật lý học và được trao Giải thường Adam (1857).
Năm 1860, là Giáo sư vật lý Đại học Tổng hợp London. Nghiên cứu động học chất khí, thiết lập định luật phân bố thống kê các phân tử khí theo vận tốc mang tên gọi Phân bố Maxwell.
Năm 1861, khám phá bằng toán học sự biến đổi điện trường làm sinh ra dòng điện vô hình trong môi trường xung quanh, cả trong chân không nơi không có một điện tích nào chuyển động. Maxwell đặt tên nó là dòng điện dịch (displacement current) và đo được bằng đạo hàm theo thời gian của vectơ cảm ứng điện trường. Sự kiện phát minh dòng điện dịch là thành tựu lý thuyết quan trọng bậc nhất chuẩn bị cho sự ra đời học thuyết mới về điện từ và ánh sáng của Maxwell sau này.
Năm 1864, đưa ra khái niệm trường điện từ và công bố công trình Lý thuyết động lực học của trường điện từ, biểu diễn lý thuyết qua các phương trình vi phân đạo hàm riêng trong không - thời gian bốn chiều (ba chiều không gian một chiều thời gian). Từ đó đưa ra tiên đoán khoa học tài tình: phi tồn lại sóng điện từ tự do lan truyền trong không gian với vận tốc ánh sáng, đồng thời nêu ra thuyết điện từ của ánh sáng. Với công trình này, Maxwell trở thành nhà tiên tri ở tuổi 33.
Năm 1871, được phong chức Giáo sư bộ môn vật lý thực nghiệm và được bổ nhiệm là người tạo dựng, lãnh đạo đầu tiên phòng thí nghiệm mang tên cavendish H (1731 - 1810) ở Cambridge. Công bố công trình Lý thuyết nhiệt (in lần thứ tư năm 1875).
Năm 1873, công bố Luận văn về điện và từ và công trình Vật chất và chuyển động.
Công trình Luận văn về điện và từ là học thuyết mới về các hiện tượng điện từ và ánh sáng. Ở đó Maxwell đưa ra số liệu tính đại lượng áp suất của ánh sáng và trình bày những nguyên lý lý thuyết trừu tượng, khó hiểu, chưa có thực nghiệm nào chứng minh. Song, không một học thuyết khoa học mới nào lại cuốn hút. Thế giới bác học đương thời như học thuyết điện từ và ánh sáng Maxwell.
Ở Hà Lan có Loreptz H. (1853 - 1928) (Giải thưởng Nobel năm 1902) sớm am hiểu, sử dụng lý thuyết Maxwell để giải thích đúng đắn các hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng trên ranh giới hai môi trường trong suốt và làm nên luận án Tiến sĩ có ý nghĩa lịch sử sâu sắc Về lý thuyết phản xạ và khúc xạ (1875).
Ở Áo có Boltzmann L.(1844 - 1906) ứng dụng gi thuyết của Maxwell về áp suất ánh sáng đã tạo ra lý thuyết của định luật bức xạ nhiệt (1684).
Ở Nga có Lêbêdev P.N (1866 - 1912) đã làm được thí nghiệm chỉ rõ ánh sáng gây ra áp suất trên các vật rắn (1899) và dành được vinh quang thế giới. Tin lạ lan truyền nhanh tới Anh làm Huân tước Kelvin cảm kích viết thư gửi Tmiriazev K.A (1843 - 1920) (Thày dạy Lêbêdev) rằng: ''Ngài có biết không, suốt đời tôi đã giao tranh với Maxwell, không thể thừa nhận ánh sáng lại có áp suất như Maxwell tiên đoán… Nhưng thế rồi Lêbêdev của Ngài đã buộc tôi phải quy hàng trước những thí nghiệm khám phá tuyệt vời của anh ta”.
Đặc biệt ở Đức có Henrich Hertz (1857 - 1894) được Helmholz H.(1821 - 1894) giao cho nhiệm vụ lịch sử kiểm tra xác nhận sự tồn tại sóng điện từ lan truyền mà nhà tiên tri Maxwell đã tiên đoán lý thuyết. Sau 8 năm nghiên cứu, ngày 13 - 12 -1888 Hertz trình diễn kết quả khám phá ra sóng điện từ lan truyền vào không gian nhờ Vibrator thu phát dao động tự sáng chế tại Hội nghị Viện Hàn lâm khoa học Berlin. Cả hội nghị hân hoan, rộn rã như ngày hội khi hoàn của Học thuyết Maxwell trước chiến công bất tử của Hertz.
Học thuyết điện từ và ánh sáng của Maxwell được định rõ ở thời đại ông và kết thúc hoàn hảo, đến nỗi nửa thế kỷ sau, Albert Einstein hầu như đã đưa nguyên vẹn nó vào thuyết tương đối của mình mà không phải đính chính điểm gì. Theo lời Einstein: “Thuyết tương đối hẹp đã được kết tinh từ lý thuyết các hiện tượng điện từ Maxwelt - Lorentz… Thuyết tương đối hẹp là sự phát triển đơn giản của điện động lực học Maxwell – Lorentz”.
Những năm cuối đời, Maxwell gắn bó với việc tạo dựng phòng thí nghiệm Cavendish, biên soạn tuyển tập các công trình của Cavendish H về điện học, giảng dạy vật lý, thiết kế chế tạo nhiều loại máy, dụng cụ thí nghiệm, viết nhiều loại bài phổ biến khoa học cho sách kinh điển Encyclopaedia Britania (Bách khoa toàn thư tổng hợp, xuất bản ở London).
Tháng 10 - 1879, Maxwell hoàn thành tác phẩm Công trình của H. Cavendish - một đóng góp quan trọng của Maxwell trong lịch sử vật lý học và ông đã tôn tạo cho Cavendish cả một lâu đài khoa học trang nghiêm!...
James Clerk Maxwell qua đời vào ngày 5 tháng 11 năm 1879 tại Cambridge ở tuổi 48 tràn đầy sức sáng tạo.
Năm 1881, Hội Hoàng gia London phải mời nhà bác học vĩ đại người Đức Helmholtz H. sang giảng về Học thuyết Faraday - Maxwell. Trong các bài giảng nổi tiếng của mình, Helmholtz luôn luôn nhấn mạnh:''Cần phải có James Maxwell - con người với tư tưởng sâu xa và độc đáo đã nâng một lâu đài khoa học lên đúng tầm cao của tư duy hệ thống. Lâu đài ấy đã được Faraday hình dung rõ nét và vẽ ra trước mắt mọi người.
Những di sản tinh thần Maxwell để lại thật to lớn. Theo lời M.Planck (1858 - 1947) (Giải thưởng Nobel, 1918): "thành tựu của Maxwell thuộc về những chiến công tuyệt vời nhất, vĩ đại nhất của tinh thần nhân loại... Những di sản tinh thần của Maxwell để lại là của toàn thế giới”. Đối với vật lý học hiện đại, Albert Einstein còn nhấn mạnh vai trò của Học thuyết Maxwell rằng: ''Đã xảy ra một cuộc cách mạng to lớn mãi mãi gắn liền với tên tuổi Faraday, Maxwell và Hertz. Phần đóng góp quyết định trong cuộc cách mạng này thuộc về Maxwell”.
