فلسفه و تاریخ علم

مرد عجیب اسکاتلندی

ماکسول
نوشته شده توسط عرفان کسرایی

به مناسبت یکصد و هشتاد و پنجمین سالروز تولد ماکسول

همه روزه به سادگی از رادیو؛ تلویزیون؛ موبایل و مایکرویو و بسیاری از فناوری های دیگر استفاده می کنیم و تقریبا به یاد نمی آوریم که پشت این تکنولوژی های پیشرفته که برایمان کاملا عادی شده است چه نظریه های فیزیکی پیچیده ای پنهان شده است. ایده ها و نظریاتی که نه تنها در زمینه فیزیک نظری ؛ تحول بزرگی در فهم و دیدگاه ما از طبیعت ایجاد کرده است؛ بلکه با گذر زمان کاردبر عملی و تکنیکی نیز پیدا کرده و زندگی بشر را دگرگون کرده است. مثلا در زمینه فیزیک نظری ؛ شاید مشهورترین معادله فیزیک در جهان معادله نسبیت اینشتین باشد که حتی کسانی که موضوع آن را نمی دانند هم فرمالیسم آن را از حفظ داشته باشند. معادله مشهور E = mc² چند پارامتر مهم دارد. انرژی؛ جرم و سرعت نور. جالب است بدانیم که تا همین چند قرن پیش دانشمندان اساسا تفاوتی بین نیرو و انرژی قائل نبودند و تازه در اوایل قرن نوزده بود که به تریج مفهوم انرژی وارد مکانیک شد. در صورتبندی مفهوم جرم هم دانشمندان بسیاری سهم خود را ادا کرده اند؛ از لاوازیه گرفته تا نیوتن و بسیاری دیگر. اما سومین پارامتر معادله اینشتین یعنی سرعت نور؛ داستان پیچیده تری دارد. از گالیله گرفته تا رومر و بسیاری دیگر تلاش کرده بودند عدد دقیقی برای سرعت نور به دست آورند. در این بین نام دو نفر یعنی مایکل فارادی و جیمز کلرک ماکسول را نمی توان از قلم انداخت.
معمولا کارهای ماکسول را معادلات مشهور او در زمینه الکترومغناطیس و الکترودینامیک می شناسند. اما تاثیر ماکسول در توسعه فیزیک قرن نوزدهم در عمل به مراتب فراتر از اینها بوده است. کار ماکسول حتی در زمینه نظریه جنبشی گازها و ترمودینامیک نیز از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است.
جیمز کلارک ماکسول مانند بسیاری از نوابغ و دانشمندان آن دوره زندگی سخت و پیچیده ای را تجربه کرد. او در زمانی که تنها ۸ سال داشت مادرش را از دست داد و در همان سالها به آکادمی ادینبورگ راه یافت. در مدرسه نام او را Dafty گذاشتند ؛ دلیل این نام هم این بود که ماکسول در نخستین روز مدرسه؛ کفش عجیب دست ساز خودش را پوشیده بود. البته نامی که در مدرسه روی ماکسول گذاشته بودند چندان هم بی ربط نبود. ماکسول واقعا یکی از عجیب ترین شخصیت های تاریخ علم است  و معادلات مشهور او که نخستین بار در سال ۱۸۶۴ در انجمن سلطنتی منتشر شد گشاینده راه تازه ای در فیزیک بود که پیش از آن هرگز انتظار کشف آن نمی رفت. ماکسول قواعد الکتریسته و مغناطیس را با یکدیگر تلفیق کرد و پایه گذار درک جدیدی از الکترومغناطیس و مکانی موجی شد. او با امکاناتی که در اختیار داشت سرعت موج الکترومغناطیسی را ۳۱۰٫۷۴۰٫۰۰۰ m/s برآورد کرد و در سال ۱۸۶۴ نوشت:
این سرعت بسیار به سرعت نور نزدیک است؛ به طوری که دلیل محکمی به دست می دهد که نتیجه بگیریم خود نور(همچنین تابش گرمایی یا هر تابش دیگری) نیز یک موج الکترومغناطیسی است و می توان آن را بر اساس قوانین الکترومغناطیس در قالب موج در میدان الکترومغناطیسی فرمولبندی کرد.
نظریه ماکسول به صورت بنیادین درست بود. نظریه موجی بعدها توسط آزمایش های هاینریش هرتز  Heinrich Hertz تایید شد. این بحث ها در فیزیک بر سر  ماهیت نور پایهء تمام مناقشات بعدی فیزیک درقرن بیستم شد.   اگرچه ماکسول به وجود یک واسطه برای انتشار نور معتقد بود و در سال ۱۸۷۸ در خصوص لزوم وجود اتر برای انتشار نور نوشت که فضای ستاره ای خالی نیست و به قطعیت بسیار  از چیزی به نام اتر پر شده است. البته بعدها وجود اتر با  آزمایش مایکلسن- مورلی مردود شد و اساسا همین نظریه ها بود که سنگ بنای اصلی نسبیت خاص اینتشین را گذاشت. بی دلیل نیست که اینشتین در سال ۱۹۳۱ در یادداشتی به مناسبت صدمین سال تولد ماکسول نوشت:  کارهای ماکسول عمیق ترین و پرثمرترین چیزی است که فیزیک پس از نیوتن کشف کرده است.

درباره نویسنده

عرفان کسرایی

کسرایی، عضو انجمن فلسفه علم آلمان و پژوهشگر مطالعات علم و فناوری در دانشگاه کاسل است
زمینه های پژوهشی او عبارتند از:
-فلسفه فیزیک؛ منطق مدلسازی در ریاضیات مهندسی
-ارتباطات علم و جامعه شناسی شبه علم در ایران
-تاریخ فیزیک مدرن در قرن بیستم

دیدگاه شما چیست