او ریاضیات نمی داند

 

جیمز کلارک مکسول

دو عدد پونز بردارید و آن ها را به فاصله 08/ 5 سانتی متری از یکدیگر در قطعه کاغذی فرو ببرید. بعد پاره نخی را به آن ببندید. حالا با نوک مدادی که به دو سرنخ بسته شده نخ را محکم بکشید و خطی رسم کنید. هنگامی که مکسول چهارده سال داشت این وسیله را اختراع کرد و موفق شد برای اولین بار بیضی کاملی رسم کند. پدرش به همراه او به انجمن سلطنتی ادینبورگ رفت تا هنگامی که این اختراع را می خوانند در آن جا حاضر باشد.
تنها به خاطر رسم بیضی کامل نبود که جیمز کلارک مکسول مشهور شد، بلکه بیشتر به سبب تحقیقات علمی و ریاضی او است که ارزش جهانی یافته است. کتاب تئوری دینامیکی میدان الکترومانیتیک در سال 1865 به چاپ رسید. چاپ این کتاب کلید حل بسیاری از مشکلات علمی و صنعتی بود در زمینه دستگاه هایی که با امواج الکترومانیتیک کار می کنند، مانند رادیو، تلویزیون، رادار و غیره. مقام علمی مکسول به عنوان فیزیک دان ریاضی همسان اینشتین و نیوتن است. مکسول، نابغه واقعی، در 13 نوامبر 1831 در شهر ادینبورگ اسکاتلند به دنیا آمد. خانواده او سرشناس و محترم بودند و به خاطر فضیلت و شخصیت خاص مورد احترام همه بودند. پدر جیمز در رشته حقوق کار می کرد ولی بیشتر به املاک کوچکی که از پدر به ارث برده بود می رسید و به تربیت تنها پسرش، جیمز توجه زیادی داشت. علاقه پسر به وسایل مکانیکی مورد تشویق پدر قرار گرفت.
جیمز از اوایل زندگی کنجکاوی بیشتری از خود نشان می داد و علاقه مند بود بداند که دستگاه های مکانیکی چگونه کار می کنند. مانند اغلب بچه های امروزی وسایل کوچک و مدل ابزار مکانیکی می ساخت. اما در آن زمان مغازه هایی برای خرید قطعات آن وسایل نبود و جیمز مجبور بود خود آن ها را بسازد.
جیمز نه ساله بود که مادرش درگذشت. پدرش به یاری عمه جیمز برای این که فقدان مادر ناراحتش نکند هر چه بیشتر به مراقبت او پرداختند. در سن ده سالگی جیمز را به آکادمی ادینبورگ فرستادند. او لباس هایی را که پدرش سفارش می داد به تن می کرد و کفش هایی بی قواره می پوشید. البته می توان تصور کرد که مکسول چه روزگار سختی را می گذرانید. جثه ضعیفی داشت و همه همکلاسانش می توانستند او را بغل کنند. این کار را هم می کردند، تا این که با هوش و ذکاوتش بر آن ها پیروز شد. با وجود این بچه ها او را جیمز کودن صدا می کردند.
جیمز در شانزده سالگی وارد دانشگاه ادینبورگ شد. چون قبلاً ریاضی دان بود به انواع کارها و تحقیقات علمی پرداخت. علاقه زیادی داشت که شعر بگوید و با این که اشعارش چندان خوب نبودند ولی در سراسر عمر از خواندن آن ها لذت می برد.
در سال 1850 مکسول اسکاتلند را ترک کرد و برای ادامه تحصیلات به کیمبریج رفت. در آن جا به راهنمایی ویلیام هاپکینز در ردیف دانشجویان ممتاز رشته ریاضی قرار گرفت که با هم در آن رشته رقابت می کردند. هاپکینز در مورد مکسول می گفت: «چنین به نظر می رسید که محال است مکسول درباره موضوعات فیزیکی به درستی فکر نکند.» ولی مسکول در مسابقه نفر دوم شد. مکسول به زودی به عضویت کلوپ اپاستل (حواریون) درآمد که از دوازده نفر از دانشجویان برجسته کیمبریج تشکیل شده بود.
او عقیده عجیبی درباره خواب و استراحت داشت و موجب ناراحتی دوستان هم خوابگاه خود می شد. او بیست و چهار ساعت را به دو قسمت خواب و بیداری تقسیم کرده بود و ساعات کارش از ساعت دو بعد از ظهر تا دو و سی دقیقه صبح بود و در راهروهای آسایشگاه به مطالعه و بالا و پایین رفتن مشغول می شد.
مکسول در سال 1854 درجه فارغ التحصیلی گرفت ولی مصمم شد در کالج ترینیتی کیمبریج به ادامه تحصیل بپردازد. او درباره رنگ ها مطالعاتی کرد و ثابت نمود که از ترکیب سه رنگ اصلی قرمز و آبی و سبز به طور صحیح می توان هر رنگ قابل تصوری را به وجود آورد. تحقیقات علمی او در این مورد زمینه کار تلویزیون رنگی را فراهم نمود و تمام رنگ های این دستگاه جدید از ترکیب رنگ های قرمز و آبی نیز به وجود می آید. تحقیقات او درباره رنگ ها سبب شد که مدال رامفرد را از طرف انجمن سلطنتی دریافت کند.
در این هنگام پدرش مریض بود و جیمز می خواست به اسکاتلند برود و از پدرش مواظبت کند. او کرسی استادی علوم کالج ماریشال در ناحیه آبردین را متصدی می شد که متأسفانه چند روز قبل از شروع به کار پدرش فوت کرد.
دانشجویان متوسط نمی توانستند چنان که باید و شاید از تعالیم استاد مکسول استفاده کنند ولی دانشجویان با استعداد می توانستند از تدریس او بهره بگیرند. ولی مکسول از مقام خود استفاده و بهره شایانی می برد. با دختر رئیس کالج ماریشال آشنا شد و ازدواج کرد. درباره این دختر به عمه اش نوشت: «او ریاضیات نمی داند و دارای علایقی است که به علم ریاضی ارتباطی ندارد.» این چندخط ساده می تواند گویای خلق خوش این نابغه بزرگ باشد.
مکسول مطالعات اصلی و مهمی درباره آنالیز ریاضی، حلقه های مریخ و نیز تئوری جنبشی گازها انجام داد. آنالیز ریاضی او و مدل فیزیکی او برای حرکت و برخورد گازها هنوز هم با وجود تحولات بزرگ در عالم علم مورد استفاده است. اما اختراعات او در زمینه تئوری الکتریسیته و مغناطیس سایر کارهای او را تحت الشعاع قرار داده است.
مکسول نظریه فاراده را درباره القای الکترومغناطیس سخت مورد توجه قرار داد. اساس این تئوری تولید الکتریسیته به وسیله مغناطیس بود. فاراده برای توجیه حوزه اطراف آهن ربا از اصطلاحات خطوط نیروها یا لوله های نیروها استفاده کرده بود. مکسول در مغزش مدل میدان مغناطیسی را مجسم کرد. مدل اساساً شامل استوانه های گردنده جداگانه ای بود که مثل بلبرینگ (شار) از هم جدا بودند. هنگامی که یکی از استوانه ها می چرخید حرکت آن به کره ها منتقل می شد و همگی می چرخیدند. مکسول با استفاده از این موضوع، چهار ایده ساده اساسی را بیان داشت:
1. خط نیروی مغناطیسی عبارت از خط بسته ای است که حلقه بدون انتهایی را تشکیل می دهد.
2. خط نیروی الکتریکی نیز خط بسته ای است که حلقه مانند است و روی خودش برگشت دارد.
3. تغییر میدان مغناطیسی تولید میدان الکتریکی می کند.
4. تغییر میدان الکتریکی تولید میدان مغناطیسی می کند.
فاراده ثابت کرده بود که با تغییر میدان مغناطیسی در هادی ایجاد جریان الکتریسیته می کند ولی مکسول چنین استنباط کرد که میدان مغناطیسی متغیر می تواند در فضا اثر الکتریکی ایجاد نماید و نیز تغییر در میدان الکتریکی اثر مغناطیسی به وجود می آورد. مکسول از این هم گام را فراتر نهاد و ثابت کرد که برای امواج الکتریکی و مغناطیسی مدتی وقت لازم است. او نشان داد که آن ها به سرعت نور حرکت می کنند و با هم منتقل می شوند.
ده سال بعد از مرگ مکسول هاینریش هرتس صحت نظریه الکترومغناطیسی مکسول را به وسیله نصب فرستنده و گیرنده رادیویی ثابت کرد. هفتاد و پنج سال بعد از مرگ مکسول مهندسان و آزمایشگران الکترونیکی، معادلات مکسول را به عنوان کلید درک دستگاه های رادار و امواج کوتاه مطالعه کردند. امروز همه می دانیم که مسکول ثابت کرده که تمام امواج الکترومغناطیسی از قوانین کلی پیروی می کنند اعم از این که امواج حرارتی یا رادیویی یا اشعه ایکس یا اشعه گاما باشد.
مکسول برای مدتی به دیار خود در گلنر رفت تا کارش را درباره نظریه الکترومغناطیس به انجام برساند. او کتاب های درسی در زمینه حرارت، ریاضیات و رنگ ها و فیزیک نوشت. او به همسایگانش علاقه مند بود و با بچه های آن ها بازی می کرد. گاهی به عنوان ممتحن به دانشگاه کیمبریج می رفت و اشعاری می سرود.
در سال 1871 به بزرگان دانشگاه کیمبریج فشار وارد آوردند که کرسی استادی فیزیک تجربی را ایجاد کنند تا مطالب نوین مورد علاقه در زمینه حرارت، الکتریسیته و مغناطیس در دانشگاه مورد مطالعه قرار گیرد. در این هنگام دیوک آو دونشر، رئیس دانشگاه و عضو خانواده هنری کوندیش، برای ساختن آزمایشگاه کوندیش کمک مالی کرد. مکسول را برای پذیرش کرسی فیزیک تجربی ترغیب نمودند تا نظارت بر تکمیل ساختمان و نصب لوازم آزمایشگاهی را نیز بر عهده گیرد.
مکسول به نوشتن مطالب مختلف ادامه داد و نیز کار ارزنده ای در زمینه تصحیح و چاپ نوشته های هنری کوندیش انجام داد و بعد از مدتی به او امکان داد افتخاراتی در زمینه الکتریسیته نصیبش گردد.
سال آخر عمر مکسول صرف نگهداری و پرستاری از زن علیلش شد؛ اگر چه خود او نیز رنجور بود. او گرچه از مرض مهلک خود، سرطان، اطلاع داشت ولی هرگز در این باره با دکترها مشورت نکرد و مرضش را به دوستانش نیز بروز نداد. این مرد مهربان و بذله گو، سرانجام دچار ناراحتی شد و در پنجم نوامبر 1879 پیش از رسیدن به چهل و هشت سالگی چشم از جهان فرو بست.
بشر هنوز از پیش بینی های علمی او چنان که باید استفاده نکرده است. اغلب کشفیاتی که هنوز انجام نشده در آینده به یاری استفاده از نبوغ جیمز کلارک مکسول تحقق خواهد یافت. معادلات ریاضی او کشف طیف رادیویی، اشعه ایکس و اشعه گاما را که منجر به فهم تئوری اتم می شدند پیش گویی کرده بود.
منبع: کان، فیلیپ؛ (1389) دانشمندان بزرگ، ترجمه سید مهدی امین و عباسعلی رضایی، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی