DIASKEDASI.INFO

Η διασκέδαση On Line

  • TTGW ATHENS 2019 banner Kalokairi stin poli banner Burger Fest 2019 banner Afieroma ston Stelio Kazantzidi Evripideio Theatro banner

    Kazarma Music Festival banner

Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ, ήταν Σκωτσέζος Θεωρητικός Φυσικός, του οποίου οι ανακαλύψεις οδήγησαν στο ραντάρ, την έγχρωμη τηλεόραση και το κινητό τηλέφωνο

Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ, ήταν Σκωτσέζος Θεωρητικός Φυσικός, του οποίου οι ανακαλύψεις οδήγησαν στο ραντάρ, την έγχρωμη τηλεόραση και το κινητό τηλέφωνο. (James Clerk Maxwell, 13 Ιουνίου 1831 – 5 Νοεμβρίου 1879)

Το πιο επιφανές επίτευγμά του ήταν η διατύπωση μιας σειράς εξισώσεων που ένωσαν προηγουμένως άσχετες παρατηρήσεις, πειράματα και εξισώσεις ηλεκτρισμού, μαγνητισμού, και οπτικής σε μία συνεπή θεωρία. Η θεωρία του κλασικού ηλεκτρομαγνητισμού καταδεικνύει ότι ο ηλεκτρισμός, ο μαγνητισμός και το φως είναι όλα εκδηλώσεις του ίδιου φαινομένου, καλούμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Τα επιτεύγματα του Μαξγουελ που αφορούν τον ηλεκτρομαγνητισμό καλούνται "η δεύτερη σημαντικότερη ενοποίηση στη φυσική", μετά την πρώτη που συνειδητοποίησε ο Ισαάκ Νεύτων.

Young James Clerk MaxwellΟ Μάξγουελ έδειξε ότι το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο ταξιδεύουν στο χώρο σε μορφή κυμάτων με την ταχύτητα του φωτός το 1865, με την έκδοση της Δυναμικής θεωρίας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Ο Μάξγουελ πρότεινε ότι το φως ήταν στην πραγματικότητα κυματισμοί στο ίδιο μέσο που είναι η αιτία ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων. Η ενοποίηση φαινομένων φωτός και ηλεκτρισμού οδήγησε στην πρόβλεψη της ύπαρξης ραδιοκυμάτων.

Ο Μάξγουελ επίσης βοήθησε στην ανάπτυξη της κατανομής Μάξγουελ - Μπόλτζμαν, η οποία είναι ένα στατιστικό μέσο περιγραφής των όψεων της κινητικής θεωρίας των αερίων. Είναι επίσης γνωστός για την παρουσίαση της πρώτης ανθεκτικής έγχρωμης φωτογραφίας το 1861 και για την θεμελιώδη εργασία του στην δομική ακαμψία ράβδων και κοινών πλαισίων (δικτύωματα) όπως αυτά σε πολλές γέφυρες.

Οι ανακαλύψεις του βοήθησαν στην εισαγωγή της εποχής της μοντέρνας φυσικής, θέτοντας τα θεμέλια για τομείς όπως η ειδική θεωρία της σχετικότητας και η κβαντομηχανική. Πολλοί φυσικοί εκτιμούν τον Μάξγουελ ως τον φυσικό του 19ου αιώνα που είχε την μεγαλύτερη επίδραση στην φυσική του 20ου αιώνα, και η συνεισφορά του στην επιστήμη θεωρείται από πολλούς ίδιας σημασίας με αυτές των Ισαάκ Νεύτωνα και Άλμπερτ Αϊνστάιν. Στη δημοσκόπηση της χιλιετίας — μια επισκόπηση των 100 πιο επιφανών φυσικών - ο Μάξγουελ ψηφίστηκε ως ο τρίτος σπουδαιότερος φυσικός όλων των εποχών, πίσω μόνο από τον Νεύτωνα και τον Αϊνστάιν. Στην εκατονταετία από τα γενέθλια του Μάξγουελ, ο ίδιος ο Αϊνστάιν περιέγραψε εργασία του Μάξγουελ ως την "πιο βαθιά και πιο γόνιμη που συνάντησε η φυσική από την εποχή του Νεύτωνα". Ο Αινστάιν κρατούσε μια φωτογραφία του Μαξγουελ στον τοίχο μελέτης του, μαζί με αυτές των Μάικλ Φαραντέι και Νεύτωνα.

Ζωή
Πρώτα χρόνια, 1831-39
Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ γεννήθηκε στις 13 Ιουνίου 1831 στην οδό India 14, στο Εδιμβούργο, από τον Τζον Κλερκ, δικηγόρο, και τη Φράνσες Κέι. Ο Τζον Κλερκ Μάξγουελ ήταν εύπορος, της οικογένειας Κλερκ του Penicuik, κάτοχοι του τίτλου Βαρώνου των Κλέρκ του Penicuik: Ο αδερφός του πατέρα του ήταν ο Sir George Clerk, 6ος Βαρώνος. Είχε γεννηθεί σαν "Τζον Κλερκ", Προσθέτοντας το επώνυμο Μάξγουελ στο δικό του αφότου κληρονόμησε μία εξοχική κατοικία στο Μίντλμπι, Κιρκσαντμπραιτσαιρ από σχέσεις με την οικογένεια Μάξγουελ που ήταν και αυτοί ευγενείς. Ο Τζέιμς ήταν πρώτος ξάδερφος του αξιοσημείωτου καλλιτέχνη του 19ου αιώνα Τζεμάιμα Μπλάκμπερν.

Οι γονείς του Μάξγουελ δε παντρεύτηκαν μέχρι τα τριάντα τους, κάτι ασυνήθιστο για την τότε εποχή. Η μητέρα του ήταν σχεδόν σαράντα ετών όταν αυτός γεννήθηκε. Είχαν και μια κόρη, την Ελίζαμπεθ, που πέθανε σε νηπιακή ηλικία. Ονόμασαν το μόνο τους παιδί που επέζησε Τζέιμς, ένα όνομα που αρκούσε, όχι μόνο στον παππού του, αλλά και σε πολλούς άλλους προγόνους του.

Όταν ο Μάξγουελ ήταν νέος, η οικογένειά του μετακόμισε στον οίκο Γκλένλεαρ, το οποίο είχαν χτίσει οι γονείς του στρέμματα στην έκταση του Μίντελμπι. Όλες οι ενδείξεις δείχνουν ότι ο Μάξγουελ είχε μια άσβεστη περιέργεια από νεαρή ηλικία. Μέχρι την ηλικία των τριών, ότι κινούνταν, γυάλιζε, ή έκανε θόρυβο έφερνε την ερώτηση: "Σε τι χρησιμεύει αυτό?". Σε ένα εδάφιο που προστέθηκε σε ένα γράμμα από τον πατέρα του στην κουνιάδα του Τζέιν Κέι το 1834, η μητέρα του περιέγραφε την έμφυτη αίσθηση της περιέργειας:
"Είναι ένα πολύ χαρούμενο παιδί, και βελτιώθηκε πολύ όταν ο καιρός έγινε καλύτερος; τα πάει καλά με πόρτες, κλειδαριές, κλειδιά κλπ., και το "δείξε μου τι κάνει" δεν φεύγει ποτέ από το στόμα του. Επίσης εξερευνά την κρυφή πορεία των ρεμάτων και τον τρόπο με τον οποίο φτάνει από την λιμνούλα στον τοίχο".

Eκπαίδευση, 1839–47
Αναγνωρίζοντας τις δυνατότητες του νεαρού αγοριού, η μητέρα του Φράνσις ανέλαβε την ευθύνη για τα πρώτα στάδια της εκπαίδευσής του Τζέιμς, η οποία στην Βικτωριανή εποχή ήταν κυρίως η δουλειά της γυναίκας στο σπίτι. Ωστόσο αρρώστησε από καρκίνο της κοιλιακής χώρας, και μετά από μια ανεπιτυχή επέμβαση, πέθανε τον Δεκεμβρίου του 1839 όταν ο Μάξγουελ ήταν οκτώ ετών. Την εκπαίδευση του Τζέιμς επέβλεπε ο πατέρας του και και η κουνιάδα του Τζέιν, και οι δυο παίξανε κεντρικό ρόλο στη ζωή του. Η επίσημη εκπαίδευσή του ξεκίνησε ανεπιτυχώς υπό την καθοδήγηση ενός δεκαεξάχρονου δάσκαλου. Λίγα ξέρουμε για τον νεαρό άντρα που ο Τζον Μαξγουελ προσέλαβε για να εκπαιδεύει τον γιο του, εκτός ότι φερόταν στον Τζέιμς πολύ σκληρά, του φώναζε ότι ήταν πολύ αργός και δύστροπος. Ο Τζόν Μάξγουελ έδιωξε τον δάσκαλο τον Νοέμβρη του 1841, και μετά από πολύ σκέψη, έστειλε τον γιο του στην Ακαδημία του Εδιμβούργου. Κατά την διάρκεια της φοίτησης έμενε στο σπίτι της θείας του Ιζαμπέλα. Αυτή την περίοδο το πάθος του για την ζωγραφική ενθαρρύνθηκε από την ξαδέρφη του Τζεμάιμα, που ήταν και αυτή ταλαντούχα ζωγράφος.

Ο δεκάχρονος Μάξγουελ, που είχε μεγαλώσει στην απομόνωση στην εξοχική κατοικία του πατέρα του, δεν προσαρμόστηκε καλά στο σχολείο. Το πρώτο έτος ήταν γεμάτο, υποχρεώνοντάς τον να ξεκινήσει στο δεύτερο έτος με συμμαθητές ένα χρόνο μεγαλύτερους. Οι ιδιομορφίες του και η προφορά του Γκάλογουεϊ φαίνονταν στα άλλα παιδιά σαν αγροτικές, και πηγαίνοντας την πρώτη μέρα σχολείο φορώντας ένα ζευγάρι χειροποίητα παπούτσια, και μπλούζα του έδωσαν το παρατσούκλι "Daftie". Ο Μάξγουελ , ωστόσο, ποτέ δεν φάνηκε να αγανακτεί με το παρατσούκλι, φέροντάς το χωρίς παράπονο για χρόνια. Η κοινωνική απομόνωση στην ακαδημία τελείωσε όταν γνώρισε τους Λούις Κάμπελ και τον Πίτερ Γκούθρι Τέιτ, δύο αγόρια παρόμοιας ηλικίας που έγιναν σημαντικοί λόγιοι αργότερα στη ζωή τους. Παρέμειναν φίλοι για όλοι τους την ζωή.

Ο Μάξγουελ σε νεαρή ηλικία ήταν ενθουσιασμένος με την Γεωμετρία, ανακαλύπτοντας εκ νέου το κανονικό πολύεδρο πριν από κάποια επίσημη διδασκαλία. Το ταλέντο του ωστόσο, παραβλεπόταν, και παρά την νίκη του στο βραβείο βιογραφικής γραφής του σχολείου στο δεύτερο έτος του το ακαδημαϊκό του έργο παρέμεινε απαρατήρητο μέχρι, την ηλικία των 13, όταν και κέρδισε το μαθηματικό μετάλλιο του σχολείο και το πρώτο βραβείο στη λογοτεχνία και στην ποίηση.

Τα ενδιαφέροντα του Μάξγουελ επεκτείνονταν πέρα από τη διδακτέα ύλη, και δεν έδινε ιδιαίτερη προσοχή στις εξετάσεις απόδοσης. Έγραψε την πρώτη επιστημονική εργασία στα 14. Σε αυτήν περιέγραφε ένα μηχανικό μέσο για το σχηματισμό μαθηματικών καμπυλών με ένα κομμάτι νήματος, και τις ιδιότητες των ελλείψεων, των καρτεσιανών οβάλ, και σχετικών καμπυλών με πάνω από δύο εστίες. Η δουλειά του, Οβάλ Καμπύλες, παρουσιάστηκε στην βασιλική εταιρεία του Εδιμβούργου από τον Τζέιμς Φορμπς, που ήταν καθηγητής φυσικής φιλοσοφίας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου. Ο Μάξγουελ θεωρήθηκε πολύ νέος για την εργασία που παρουσιάστηκε. Η δουλειά δεν ήτανε εντελώς πρωτότυπη, αφού ο Καρτέσιος είχε επίσης εξετάσει τις ιδιότητες τέτοιων πολυεστιακών ελλείψεων τον 17ο αιώνα, αλλά ο Μάξγουελ απλοποίησε την κατασκευή τους.

Πανεπιστήμιο Εδιμβούργου, 1847–50James Clerk Maxwell
Ο Μάξγουελ άφησε την ακαδημία το 1847 στην ηλικία των 16 και ξεκίνησε να παρακολουθεί μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Εδιμβούργου. Είχε την ευκαιρία να παρακολουθήσει στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ μετά το πρώτο του εξάμηνο όμως αποφάσισε να ολοκληρώσει το πλήρες πρόγραμμα των προπτυχιακών σπουδών στο Εδιμβούργο. Το ακαδημαϊκό προσωπικό στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου περιλάμβανε μερικά ονόματα μεγάλης υπόληψης, και καθηγητές του την πρώτη χρονιά ήταν οι Σερ Ουίλλιαμ Χάμιλτον, ο οποίος τον δίδαξε Λογική και Μεταφυσική, Φίλιπ Κέλλαντ στα μαθηματικά, και Τζέιμς Φορμπς στη φυσική φιλοσοφία. Ο Μάξγουελ δεν έβρισκε τα μαθήματα στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου πολύ απαιτητικά και επομένως μπόρεσε να εμβαθύνει στην ιδιωτική μελέτη κατά τη διάρκεια του ελεύθερου χρόνου στο Πανεπιστήμιο, και ιδιαίτερα όταν γυρνούσε σπίτι στο Γκλένλεαρ. Εκεί έκανε πειράματα με αυτοσχέδιες χημικες, ηλεκτρικές, και μαγνητικές συσκευές, αλλά οι κύριες ανησυχίες του αφορούσαν τις ιδιότητες του πολωμένου φωτός. Κατασκεύαζε τεμάχια από ζελατίνη, και τα υπέβαλε σε διάφορες δοκιμασίες, και με ένα ζευγάρι πρισμάτων Νίκολ που του έδωσε ο διάσημος επιστήμονας Ουίλλιαμ Νίκολ θα έβλεπε τα πολύχρωμα κρόσσια που είχαν αναπτυχθεί μέσα στο ζελέ. Μέσω αυτού του πειράματος ο Μάγξουελ ανακάλυψε τη φωτοελαστικότητα, που είναι ένα μέσο προσδιορισμού κατανομής τάσεων στις φυσικές κατασκευές.

Στα 18 του, ο Μάξουελ συνέβαλε με δύο εργασίες στις συναλλαγές της βασιλικής εταιρείας του Εδιμβούργου. Μια από αυτές, η ισορροπία των στερεών ελαστικών, έθεσε τα θεμέλια για μια σημαντική ανακάλυψη αργότερα στη ζωή του, που ήταν η προσωρινή διπλή διάθλαση που παράγεται από τα ιξώδη υγρά μέσω διατμητικής τάσης. Η άλλη εργασία του ονομαζόταν καμπύλες τροχιάς, και όπως με την εργασία Οβάλ καμπύλες, ο Μάξγουελ θεωρήθηκε ξανά πολύ νέος για να ανέβει στο βήμα και να την παρουσιάσει μόνος του. Η εργασία παρουσιάστηκε στην βασιλική εταιρεία από το δάσκαλό του Κέλλαντ.

Πανεπιστήμιο Κέμπριτζ, 1850–56
Τον Οκτώβριο του 1850, ήδη πετυχημένος μαθηματικός, ο Μάξγουελ έφυγε από τη Σκωτία για το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ. Αρχικά παρακολούθησε στο Πίτερχάους, αλλά πριν το τέλος του εξαμήνου πήρε μεταγραφή στο Κολλέγιο Τρίνιτι, όπου πίστευε ήταν ευκολότερο να πάρει υποτροφία. Στο Τρίνιτι, εκλέχτηκε στην ελίτ μυστική κοινωνία γνωστή ως Απόστολοι του Κέμπριτζ. Το Νοέμβριο του 1851, ο Μάξγουελ μελέτησε υπό του Ουίλλιαμ Χόπκινς, του οποίου η καλλιέργεια της μαθηματικής ιδιοφυίας του έδωσε το παρατσούκλι "Senior Wrangler-maker". Ένα σημαντικό κομμάτι της μετάφρασης των εξισώσεων του Μάξγουελ που αφορούν στον ηλεκτρομαγνητισμό επιτεύχθηκε την περίοδό του στο Τρίνιτι.

Το 1854, ο Μάξγουελ αποφοίτησε από το Τρίνιτι με πτυχίο μαθηματικών. Είχε τη δεύτερη καλύτερη επίδοση στην εξέταση, μετά από τον Έντουαρντ Ρουθ, και επομένως κερδίζοντας τον τίτλο του δεύτερου Wrangler. Αργότερα ανακηρύχθηκε ίσος με τον Ρουθ, στην πιο συναρπαστική δοκιμασία τις εξέτασης του βραβείου Σμιθ. Αμέσως μόλις πήρε το πτυχίο του, ο Μάξγουελ διάβασε μια μυθιστορική νουβέλα στη φιλοσοφική κοινωνία του Κέμπριτζ με τίτλο Πάνω στη μεταμόρφωση των επιφανειών με την κάμψη. Αυτή είναι μία από τις λίγες αμιγώς μαθηματικές εργασίες που έγραψε, και έδειχνε το αυξανόμενο ανάστημα του Μάξγουελ ως μαθηματικό. Ο Μάξγουελ αποφάσισε να μείνει στο Τρίνιτι μετά την αποφοίτησή του και έκανε αίτηση για υποτροφία, μια διαδικασία που περίμενε να πάρει δύο χρόνια. Ξεχωρίζοντας από την επιτυχία του σαν διδάκτορας, θα ήταν ελεύθερος, εκτός από κάποια διδακτικά και εξεταστικά καθήκοντα, να κυνηγήσει τα επιστημονικά ενδιαφέροντα στον ελεύθερο χρόνο του.

Η φύση και η αντίληψη του χρώματος ήταν ένα τέτοιο ενδιαφέρον, και είχε ξεκινήσει στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου ενώ ήταν φοιτητής του Φορμπς. Ο Μάξγουελ πήρε τις χρωματιστές σβούρες που εφηύρε ο Φορμπς, και μπόρεσε να δείξει ότι το λευκό φως ήταν ανάμιξη κόκκινου, πράσινου και μπλε φωτός. Η εργασία του, Πειράματα στο χρώμα, όρισε τις αρχές του συνδυασμού χρωμάτων, και παρουσιάστηκε στη βασιλική εταιρεία του Εδιμβούργου το Μάρτιο του 1855. Ευτυχώς για τον Μάξγουελ αυτή τη φορά θα έκανε αυτός τη διάλεξη.

Ο Μάξγουελ έγινε υπότροφος του Τρίνιτι στις 10 Οκτωβρίου 1855 και του ζητήθηκε να ετοιμάσει διαλέξεις στην υδροστατική και στην οπτική, και να ορίσει γραπτά εξετάσεων. Ωστόσο, τον ερχόμενο Φεβρουάριο παροτρύνθηκε από τον Φορμπς να κάνει αίτηση για την πρόσφατα κενή θέση του προέδρου φυσικής φιλοσοφίας στο Κολλέγιο Μαρισάλ, στο Αμπερντίν. Ο πατέρας του τον βοήθησε στο έργο της προετοιμασίας των απαραίτητων συστάσεων, όμως πέθανε στις 2 Απριλίου, στο Γκλένλεαρ πριν κανείς μάθει το αποτέλεσμα του Μάξγουελ. Ο Μάξγουελ παρ όλα αυτά αποδέχτηκε την θέση στο Αμπερντίν αφήνοντας το Κέμπριτζ τον Νοέμβριο του 1856.

Πανεπιστήμιο Αμπερντίν, 1856–60
Ο 25-χρονος Μάξγουελ ήταν μιάμιση δεκαετία μικρότερος από κάθε άλλο καθηγητή στο Μάρισαλ, ωστόσο, ανέλαβε τις ευθύνες ως επικεφαλής του τμήματος, επιλέγοντας την διδακτέα ύλη και προετοιμάζοντας διαλέξεις. Αφοσιώθηκε και ο ίδιος σε διαλέξεις 15 ώρες την βδομάδα, συμπεριλαμβανομένης και μιας εβδομαδιαίας δωρεάν στο τοπικό κολλέγιο των εργατών. Ζούσε στο Άμπερντιν κατά την διάρκεια του ακαδημαϊκού εξαμήνου, και περνούσε τα καλοκαίρια στο Γκλένλεαρ, το οποίο κληρονόμησε από τον πατέρα του.

Επικέντρωσε την προσοχή του σε ένα πρόβλημα που ξέφευγε τους επιστήμονες για 200 χρόνια: την φύση των Δακτυλίων του Κρόνου. Ήταν άγνωστο πως μπορούν να μείνουν σταθεροί χωρίς να διαλυθούν, να φύγουν μακριά ή να συντριβούν στο Κρόνο. Το πρόβλημα είχε ιδιαίτερη απήχηση εκείνη την εποχή επειδή το Κολλέγιο Κέμπριτζ είχε επιλέξει αυτό το θέμα για το βραβείο Άνταμς του 1857. Ο Μάξγουελ αφιέρωσε 2 χρόνια μελετώντας το πρόβλημα, αποδεικνύοντας ότι ένα τακτικά σταθερός δακτύλιος δε μπορούσε να είναι σταθερός, και ένας δακτύλιος υγρού θα διαλυόταν σε σταγόνες λόγο δράσης των κυμάτων. Αφού τίποτα από αυτά δεν παρατηρήθηκε, ο Μάξγουελ συμπέρανε ότι οι δακτύλιοι αποτελούντα από πολυάριθμα μικρά σωματίδια τα οποία ονόμασε "τούβλα-νυχτερίδες", το καθένα από τα οποία κινούνταν ανεξάρτητα σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο. Του απονεμήθηκε το βραβείο Άνταμς των £130 το 1859 για την εργασία του Πάνω στη σταθερότητα των δακτυλίων του Κρόνου; ήταν η μόνη είσοδος που έκανε αρκετή πρόοδο για να μπορέσει υποβάλει συμμετοχή. Η δουλειά του ήταν τόσο λεπτομερής και πειστική ώστε όταν την διάβασε ο Τζορτζ Μπίντελ Άιρυ σχολίασε "είναι μια από τις πιο αξιοθαύμαστες εφαρμογές των μαθηματικών στη φυσική που έχω δει ποτέ". Θεωρούνταν η τελευταία σχετικά λέξη με το θέμα μέχρι οι απευθείας από τις πτήσεις του Βόγιατζερ τη δεκαετία του 1980 επιβεβαίωσαν την πρόβλεψη του Μάξγουελ. Ο Μάξγουελ επίσης θα προχωρούσε ώστε να διαψεύσει τη νεφελοειδή υπόθεση (που έλεγε ότι το ηλιακό σύστημα σχηματίστηκε από την προοδευτική συμπύκνωση ενός καθαρώς αέριου νεφελώματος), το οποίο ανάγκασε τους υποστηρικτές της θεωρίας να λάβουν υπόψιν τα πρόσθετα τμήματα των μικρών στερεών σωματιδίων.

Το 1857, ο Μάξγουελ έγινε φίλος με τον αιδεσιμότατο Ντάνιελ Ντιούαρ, που ήταν τότε ο διευθυντής του Μάρισαλ ; και, μέσω αυτού ο Μάξγουελ γνώρισε την κόρη του, Κάθριν Μαίρη Ντιούαρ. Αρραβωνιάστηκαν τον Φεβρουάριο του 1858, και παντρεύτηκαν στο Άμπερντιν στις 2 Ιουνίου το 1858. Στο αρχείο του γάμου, ο Μαξγουελ αναφέρεται ως καθηγητής φυσικής φιλοσοφίας στο κολλέγιο Μάρισαλ, στο Αμπερντίν. Σχετικά λίγα είναι γνωστά για την 7 χρόνια μεγαλύτερη του Μάξγουελ Κάθριν, αν και είναι γνωστό ότι βοηθούσε στο εργαστήριό του και δούλευε σε πειράματα στο ιξώδες. Ο βιογράφος και φίλος του Μάξγουελ, Λούις Κάμπελ, υιοθέτησε μια ασυνήθιστει εχεμύθεια στο θέμα της Κάθριν, περιγράφοντας τον έγγαμο βίο τους ως "πρωτοφανή αφοσίωση".

Το 1860, το κολλέγιο Μάρισαλ συγχωνεύθηκε με το Κολλέγιο Κινγκ για την δημιουργία του Πανεπιστημίου του Αμπερντίν. Δεν υπήρχε χώρος για δυο καθηγητές φυσικής φιλοσοφίας, και ο Μάξγουελ, παρά την επιστημονική του φήμη, απολύθηκε. Δεν κατάφερε να πάρει την πρόσφατα κενή θέση του Φορμπς στο Εδιμβούργο,την οποία κέρδιε ο Τέιτ. Ο Μάξγουελ πήρε τελικά την θέση του καθηγητή της φυσικής φιλοσοφίας στο Κολλέγιο Κινγκ του Λονδίνου. Αφού ανάρρωσε από έναν σχεδόν θανατηφόρο αγώνα κατά της ευλογιάς το καλοκαίρι του 1860, ο Μάξγουελ κατευθύνθηκε νότια στο Λονδίνο με την σύζυγο του Κάθριν.

Κινγκς Κόλλετζ, Λονδίνο, 1860–65
Η περίοδος του Μάξγουελ στο Κινγκ ήταν η πιο παραγωγική της καριέρας του. Του απονεμήθηκε το μετάλλιο Ράμφορντ της βασιλικής εταιρείας (Royal Society) το 1860 για την δουλειά του πάνω στο χρώμα, και αργότερα εκλέχτηκε στην Εταιρεία το 1861. Αυτή την περίοδο της ζωής του, παρουσίασε την πρώτη γρήγορη έγχρωμη φωτογραφία, ανέπτυξε περαιτέρω τις ιδέες του στο ιξώδες των αερίων, και πρότεινε ένα σύστημα καθορισμού των φυσικών ποσοτήτων - πλέον γνωστού ως διαστατική ανάλυση. Ο Μάξγουελ συχνά παρακολουθούσε διαλέξεις στο βασιλικό ίδρυμα, όπου ήρθε σε τακτική επαφή με τον Μάικλ Φαραντέι. Η σχέση των δυο ανδρών δε μπορεί να περιγραφεί ως στενή, καθώς ο Φαραντέι ήταν 40 χρόνια μεγαλύτερος του Μάξγουελ και έδειχνε σημάδια γήρατος. Ωστόσο σέβονταν πολύ ο ένας το ταλέντο του άλλου.

Αυτή η περίοδος είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτη για την πρόοδο του Μάξγουελ στους τομείς του ηλεκτρισμού και μαγνητισμού. Εξέτασε την φύση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στην διμερή εργασία του Περί των φυσικών γραμμών των δυνάμεων, που εκδόθηκε το 1861. Σε αυτήν παρείχε ένα εννοιολογικό μοντέλο για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή,που αποτελείται από μικροσκοπικά κινούμενα κύτταρα μαγνητικής ροής. Δύο ακόμα μέρη προστέθηκαν αργότερα και εκδόθηκαν στην ίδια εργασία στις αρχές του 1862. Στο πρώτο πρόσθετο, συζητούσε τη φύση της ηλεκτροστατικής και του ρεύματος μετατόπισης. Στο δεύτερο πρόσθετο, αντιμετώπισε την περιστροφή του επιπέδου της πόλωσης του φωτός σε ένα μαγνητικό πεδίο, ένα φαινόμενο που ανακαλύφθηκε από τον Φαραντέι, και είναι γνωστό ως το Αποτέλεσμα του Φαραντέι.

Μεταγενέστερα Χρόνια
Το 1865, ο Μάξγουελ παραιτήθηκε από τη θέση του στο Κολλέγιο Κινγκ του Λονδίνου και επέστρεψε στο Γκλένλεαρ με την Καθριν. Έγραψε ένα βιβλίο με τίτλο Θεωρία της Ζέστης (1871) και μια στοιχειώδη πραγματεία , Ύλη και Κίνηση (1876). Ο Μάξγουελ ήταν επίσης ο πρώτος που έκανε ρητή χρήση της διαστατικής ανάλυσης το 1871.

Το 1871, έγινε ο πρώτος καθηγητής Φυσικής Cavendish στο Κέμπριτζ. Ο Μάξγουελ τέθηκε επικεφαλής του Εργαστηρίου Cavendish , και επέβλεπε κάθε βήμα στη διαδικασία της δημιουργίας, της αγοράς και της συλλογής της συσκευής.Μία από τις τελευταίες μεγάλες συνεισφορές του Μάξγουελ στην επιστήμη ήταν η επεξεργασία (με άφθονες πρωτότυπες σημειώσεις) της έρευνας του Χένρι Κάβεντις, από τις οποίες φαίνεται ότι ο Κάβεντις ερεύνησε, μεταξύ άλλων, τέτοιες ερωτήσεις όπως η πυκνότητα της Γης και η σύνθεση του νερού.

Πέθανε στο Κέμπριτζ από καρκίνο στην κοιλιακή χώρα στις 5 Νοεμβρίου 1879 στην ηλικία των 48. Η μητέρα του είχε πεθάνει στην ίδια ηλικία από τον ίδιο τύπο καρκίνου.Ο Μάξγουελ θάφτηκε στην Εκκλησία του Πάρτον , κοντά στο Kάστρο Ντάγκλας στο Γκάλογουεη, κοντά στο μέρος που μεγάλωσε. Η εκτεταμένη βιογραφία Η Ζωή του Τζέημς Κλερκ Μάξγουελ, από τον πρώην συμμαθητή και δια βίου φίλο καθηγητή Λιούις Κάμπελ, εκδόθηκε το 1882. Τα Άπαντά του, συμπεριλαμβανομένων και σειρές άρθρων πάνω στις ιδιότητες της ύλης, όπως τα "Άτομο", "Έλξη", "Τριχοειδής Δράση", "Διάχυση", "Αιθέρας", κλπ., εκδόθηκαν σε δύο τόμους από την Πανεπιστημιακή Εφημερίδα του Κέμπριτζ το 1890.

Προσωπικότητα
Σαν μεγάλος εραστής της σκωτσέζικης ποίησης, ο Μάξγουελ αποστήθιζε ποιήματα ενώ έγραφε και δικά του. Το πιο γνωστό είναι το Άκαμπτο αγόρι τραγουδά, στενά βασισμένο στο Προέρχονται από τη σίκαλη του Ρόμπερτ Μπερνς, το οποίο προφανώς συνήθιζε να τραγουδά παίζοντας κιθάρα. Ξεκινά με τα λόγια.

Gin a body meet a body
Flyin' through the air.
Gin a body hit a body,
Will it fly? And where?
Μια συλλογή ποιημάτων του εκδόθηκε από τον φίλο του Λιούις Κάμπελ το 1882. Πολλές εκτιμήσεις για τον Μάξγουελ αναφέρουν ότι η αξιόλογη πνευματική του ποιότητα θα πρέπει να συνοδεύεται από κοινωνική αμηχανία.

Ο Ιβαν Τολστόι, συγγραφέας μιας εκ των βιογραφιών του Μάξγουελ,σημείωσε τη συχνότητα με την οποία επιστήμονες που γράφουν σύντομες βιογραφίες για τον Μάξγουελ παραλείπουν το θέμα του Χριστιανισμού.[εκκρεμεί παραπομπή] Ήταν Ευαγγελιστής Πρεσβυτεριανιστής και στα τελευταία του χρόνια "Γηραιός" της Εκκλησίας της Σκωτίας. Οι θρησκευτικές του πεποιθήσεις και οι σχετικές δραστηριότητές του έχουν αποτελέσει το επίκεντρο αρκετών εργασιών.Παρακολουθώντας τις λειτουργείες, τόσο της Εκκλησία της Σκωτίας (το θρήσκευμα του πατέρα του) όσο και της Επισκοπικής (το θρήσκευμα της μητέρας του) σαν παιδί, Ο Μάξγουελ υποβλήθηκε στον ευαγγελικό προσηλυτισμό τον Απρίλιο του 1853, το οποίο τον δέσμευσε σε μια αντιθετικιστική θέση.

James Clerk Maxwell-Katherine Maxwell-1869 PΕπιστημονική Κληρονομιά
Ηλεκτρομαγνητισμός
Ο Μάξγουελ είχε σπουδάσει και σχολιάσει για την ηλεκτρική ενέργεια και το μαγνητισμό, ήδη από το 1855, όταν η εργασία "πάνω στις γραμμές δύναμης του Φάραντεη" διαβάστηκε στην Φιλοσοφική Κοινωνία του Κέμπριτζ. Η εργασία παρουσίαζε ένα απλοποιημένο μοντέλο της δουλειάς του Φαραντέη, και πως τα δύο φαινόμενα σχετίζονταν. Μείωσε το σύνολο της τρέχουσας γνώσης σε ένα συνδεδεμένο σύνολο διαφορικών εξισώσεων με 20 εξισώσεις σε 20 μεταβλητές. Αυτή η δουλειά αργότερα δημοσιεύτηκε με τίτλο "Πάνω στις φυσικές γραμμές δύναμης" τον Μάρτιο του 1861.

Γύρω στο 1862, ενώ έδινε διαλέξεις στο Κολλέγιο Κινγκ, Ο Μάξγουελ υπολόγισε ότι η ταχύτητα της διάδοσης ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι περίπου εκείνη της ταχύτητας του φωτός. Θεώρησε ότι αυτό είναι κάτι περισσότερο από μια σύμπτωση, και σχολίασε "Μπορούμε να αποφύγουμε δύσκολα το συμπέρασμα ότι το φως συνίσταται στις εγκάρσιες κυματώσεις του ίδιου μέσου το οποίο είναι η αιτία των ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων".

Δουλεύοντας περαιτέρω σε αυτό το πρόβλημα, ο Μάξγουελ έδειξε ότι οι εξισώσεις προβλέπουν την ύπαρξη κυμάτων ταλάντωσης ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων που ταξιδεύουν μέσω κενού σε μια ταχύτητα που θα μπορούσε να προβλεφθεί από απλά ηλεκτρικά πειράματα; χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα για την εποχή δεδομένα, ο Μάξγουελ ανέπτυξε ταχύτητα 310,740,000 μέτρα/δευτερόλεπτο. Στην εργασία του το 1864, "Μια δυναμική θεωρία ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ", ο Μάξγουελ έγραψε, "Η συμφωνία των αποτελεσμάτων φαίνεται να δείχνει ότι το φως και ο μαγνητισμός είναι επιδράσεις της ίδιας ουσίας, και ότι το φως είναι μια ηλεκτρομαγνητική διαταραχή που διαδίδεται μέσω του πεδίου, σύμφωνα με τους ηλεκτρομαγνητικούς νόμους".

Οι διάσημες εξισώσεις του, στην μοντέρνα μορφή τεσσάρων μερικών διαφορικών εξισώσεων, πρωτοεμφανίστηκαν σε πλήρως ανεπτυγμένη μορφή στο βιβλίο του, Μια πραγματεία για την ηλεκτρική ενέργεια και το μαγνητισμό το 1873. Η περισσότερη από τη δουλειά έγινε από τον Μάξγουελ στο Γκλένλεαρ κατά τη διάρκεια της περιόδου μεταξύ της θέσης του στο Λονδίνο και την ανάληψη της θέσης του Κάβεντις. Ο Μάξγουελ εξέφρασε τον ηλεκτρομαγνητισμό σε αλγεβρικά τετράνια και έκανε την ηλεκτρομαγνητική πεδίο δυναμικού κεντρικό κομμάτι της θεωρίας του. Το 1881, ο Όλιβερ Χέβισαιντ αντικατέστησε ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δυναμικού του Μάξγουελ με ‘πεδία δύναμης’ ως κέντρο της ηλεκτρομαγνητικής θεωρίας. Ο Χέβισαιντe μείωσε την πολυπλοκότητα της θεωρίας του Μάξγουελ σε τέσσερεις διαφορικές εξισώσεις, γνωστών συλλογικά ως Νόμοι του Μάξγουελ ή Εξισώσεις του Μάξγουελ. Σύμφωνα με τον Χέβισαιντ, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο δυναμικού ήταν αυθαίρετο και έπρεπε να «δολοφονηθεί". Η χρήση των βαθμωτών και το δυναμικό του φορέα είναι πλέον πρότυπο για την επίλυση των εξισώσεων του Μάξγουελ.

Λίγα χρόνια αργότερα υπήρξε μια συζήτηση μεταξύ του Χέβισαιντ και του Πίτερ Γκούθρι Τέητ για τα σχετικά οφέλη της διανυσματικής ανάλυσης και των τετρανίων. Το αποτέλεσμα ήταν η συνειδητοποίηση ότι δεν υπήρχε ανάγκη για τις μεγαλύτερες φυσικές ιδέες που παρέχονται από τα τετράνια αν η θεωρία ήταν καθαρά τοπική, και η διανυσματική ανάλυση έγινε κοινός τόπος. Ο Μάξγουελ αποδείχτηκε σωστός, και η ποσοτική σύνδεσή του μεταξύ του φωτός και του ηλεκτρομαγνητισμού θεωρείται ένα από τα μεγάλα επιτεύγματα του 19ου αιώνα στη μαθηματική φυσική.

Ο Μάξγουελ εισήγαγε επίσης την έννοια του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε αντίθεση με τις δυναμικές γραμμές που περιέγραψε ο Φαραντέη. Με την κατανόηση της διάδοσης του ηλεκτρομαγνητισμού ως ένα πεδίο που εκπέμπεται από ενεργά σωματίδια, ο Μάξγουελ θα μπορούσε να προχωρήσει το έργο του σχετικά με το φως. Εκείνη την εποχή, o Mάξγουελ πίστευε ότι η διάδοση του φωτός που απαιτούσε ένα μέσο για τα κύματα, βαφτισμένου φωτοφόρος αιθέρας. Με τον καιρό, η ύπαρξη τέτοιου μέσου, που να διαπερνά όλο το χώρο και όμως προφανώς μη ανιχνεύσιμου με μηχανικά μέσα ,αποδείχθηκε αδύνατο να συμβιβαστεί με πειράματα, όπως το Πείραμα των Μάικελσον και Μόρλεϋ. Επιπλέον, φαινόταν να απαιτεί ένα πλαίσιο αναφοράς στο οποίο οι εξισώσεις ίσχυαν, με το δυσάρεστο αποτέλεσμα ότι οι εξισώσεις άλλαζαν μορφή για ένα κινούμενο παρατηρητή. Αυτές οι δυσκολίες ενέπνευσαν τον Άλμπερτ Αϊνστάιν να σχηματίσει τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας, και στη διαδικασία Αϊνστάιν διένειμε και την απαίτηση φωτοφόρου αιθέρα.

Χρωματική Ανάλυση
Ο Μάξγουελ συνέβαλε στο πεδίο της οπτικής και στη μελέτη της έγχρωμης όρασης, δημιουργώντας τα θεμέλια για έγχρωμες φωτογραφίες. Από το 1855 έως το 1872, δημοσίευσε κατά διαστήματα μια σειρά από πολύτιμες έρευνες σχετικά με την αντίληψη της θεωρίας του χρώματος, το χρώμα-τύφλωσης και το χρώμα, για την παλαιότερη από τις οποίες τιμήθηκε με το Μετάλιο Ράμφορντ. Τα μέσα που επινόησε για αυτές τις έρευνες ήταν απλά και εύκολα στη χρήση. Για παράδειγμα, οι Δίσκοι του Μάξγουελ χρησιμοποιήθηκαν για να συγκρίνουν ένα μεταβλητό μείγμα από τρία βασικά χρώματα με ένα δειγματικό χρώμα παρατηρώντας την κλώση "κορυφή χρώμα."

Στην πορεία της εργασίας του το 1885 πάνω στην αντίληψη του χρώματος , ο Μάξγουελ πρότεινε ότι αν τρεις μαύρο-άσπρες φωτογραφίες της σκηνής λαμβάνονταν μέσω κόκκινων, πράσινων και μπλε φίλτρων, και διαφανείς εκτυπώσεις των εικόνων προβάλλονταν σε μια οθόνη με τρεις προβολείς εξοπλισμένους με παρόμοια φίλτρα, όταν βρίσκονται επάνω στην οθόνη το αποτέλεσμα θα γίνει αντιληπτό από το ανθρώπινο μάτι ως πλήρης αναπαραγωγή όλων των χρωμάτων στη σκηνή.

Κατά τη διάρκεια μιας διάλεξης για τη θεωρία του χρώματος στο Βασιλικό Ίδρυμα το 1861, Ο Μάξγουελ παρουσίασε την πρώτη επίδειξη έγχρωμης φωτογραφίας στον κόσμο βασισμένη στην αρχή των τριών χρωμάτων ανάλυσης και σύνθεσης. Ο Τόμας Σάτον, εφευρέτης της κάμερας μονού φακού-ρεφλεξ, έκανε την φωτογράφηση. Φωτογράφησε μια κορδέλα από σκωτσέζικο ύφασμα τρεις φορές, μέσω κόκκινων, πράσινων και μπλε φίλτρων, καθώς και μια τέταρτη έκθεση μέσω κίτρινου φίλτρο, αλλά σύμφωνα με Μάξγουελ αυτή δεν χρησιμοποιήθηκε για την επίδειξη. Επειδή η φωτογραφική πλάκα του Σάτον στην πραγματικότητα δεν φίλτραρε το κόκκινο και ήταν ελάχιστα ευαίσθητη στο πράσινο , τα αποτελέσματα αυτού του πρωτοπόρου πειράματος απείχαν πολύ από το τέλειο . Παρατηρήθηκε στο δημοσιευμένο αρχείο της διάλεξης ότι "αν οι κόκκινες και πράσινες εικόνες είχαν φωτογραφηθεί πλήρως όπως οι μπλε" αυτή "θα ήταν μια πραγματική έγχρωμη εικόνα. Με την εύρεση φωτογραφικού υλικού πιο ευαίσθητου στις λιγότερο διαπλαστές ακτίνες, η αναπαράσταση των χρωμάτων των αντικειμένων θα μπορούσε να βελτιωθεί σε μεγάλο βαθμό. Ερευνητές το 1961 κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η φαινομενικά αδύνατη μερική επιτυχία της έκθεσης κόκκινου φίλτρου οφειλόταν το υπεριώδες φως. Μερικά κόκκινα χρώματα το αντανακλούν έντονα, το κόκκινο φίλτρο που χρησιμοποιήθηκε δεν το απέκλειε εντελώς, και οι πλάκες του Σάτον ήταν ευαίσθητες σε αυτό.

Ο σκοπός του Μάξγουελ δεν ήταν να παρουσιάσει μια μέθοδο έγχρωμης φωτογραφίας ,αλλά να περιγράψει τη βάση της ανθρώπινης αντίληψης του χρώματος και να δείξει ότι τα σωστά πρωταρχικά πρόσθετα δεν είναι τα κόκκινο, κίτρινο και μπλε, όπως διδασκόταν James Clerk Maxwell Edinburghμέχρι τότε,αλλά κόκκινο,πράσινο και μπλε . Οι τρεις φωτογραφικές πλάκες τώρα βρίσκονται σε ένα μικρό μουσείο στην οδό Ίντια 14 στο Εδιμβούργο,στο σπίτι όπου γεννήθηκε ο Μάξγουελ.

Κινητική Θεωρεία και Θερμοδυναμική
Ο Μάξγουελ ερεύνησε επίσης την κινητική θεωρία των αερίων. Καταγόμενη από τον Ντάνιελ Μπερνούλι, η θεωρεία αυτή προωθήθηκε από τους διαδοχικούς κόπους των Τζον Χέραπαθ, Τζον Τζέημς Γουότερστοουν, Τζέιμς Τζάουλ, και κυρίως του Ρούντολφ Κλαούσιους, σε τέτοιο βαθμό ώστε να θέσει γενική ακρίβεια πέρα από κάθε αμφιβολία; αλλά έλαβε τεράστια ανάπτυξη από τον Μάξγουελ, ο οποίος σε αυτόν τον τομέα εμφανίστηκε ως πειραματιστής (σχετικά με τους νόμους των αερίων τριβής) καθώς και ως μαθηματικός.

Το 1866, διατύπωσε στατιστικά, ανεξάρτητα από τον Λούντβιχ Μπόλτζμαν, την κινητική θεωρεία των αερίων των Μάξγουελ-Μπόλτζμαν. Ο τύπος του, γνωστός ως Διανομή του Μάξγουελ, δίνει το κλάσμα των μορίων του αερίου που κινούνται με καθορισμένη ταχύτητα σε κάθε δεδομένη θερμοκρασία. Στην Κινητική Θεωρία, θερμοκρασίες και θερμότητα περιλαμβάνουν μόνο μοριακή κίνηση. Η προσέγγιση αυτή γενίκευσε τους προηγουμένως συσταθείς νόμους της θερμοδυναμικής και εξήγησε τις υπάρχουσες παρατηρήσεις και πειράματα σε έναν καλύτερο τρόπο από ό,τι είχε επιτευχθεί προηγουμένως. Η δουλειά του Μάξγουελ στην Θερμοδυναμική τον οδήγησε να σχεδιάσει το πείραμα σκέψης γνωστό ως ο Δαίμονας του Μάξγουελ.

Το 1871, καθιέρωσε τις Θερμοδυναμικές σχέσεις του Μάξγουελ, οι οποίες είναι δηλώσεις ισότητας μεταξύ των δεύτερων παραγώγων των θερμοδυναμικών δυναμικών σε σχέση με διάφορες μεταβλητές θερμοδυναμικής. Το 1874, κατασκεύασε μια γύψινη οπτικοποίηση της θερμοδυναμικής ως έναν τρόπο για εξερεύνηση μετάβασης φάσης, βασισμένη στα γραφικές έγγραφα θερμοδυναμικής του Αμερικανού επιστήμονα Τζοσάια Γουίλαρντ Γκιμπς.

Θεωρία Ελέγχου
Ο Μάξγουελ δημοσίευσε μια εργασία "πάνω στους ρυθμιστές" στα πρακτικά της Βασιλικής Εταιρείας τόμος 16(1867-1868). Αυτή η εργασία θεωρείται κλασσική από τις πρώτες ημέρες της θεωρίας ελέγχου. Εδώ οι ρυθμιστές αναφέρονται στον ρυθμιστή ή στον φυγόκεντρο κυβερνήτη που χρησίμευε στη ρύθμιση της ατμομηχανής.