ریاضیات

دانشگاه ادینبورگ ، 1847-1847

کالج قدیمی ، دانشگاه ادینبورگ

ماکسول در سال 1847 در 16 سالگی آکادمی را ترک کرد و شروع به شرکت در کلاس های دانشگاه ادینبورگ کرد . [35] او فرصتی برای حضور در دانشگاه کمبریج داشت ، اما تصمیم گرفت پس از اولین دوره خود ، دوره کامل تحصیلات تکمیلی خود را در ادینبورگ بگذارد. اعضای دانشگاهی دانشگاه شامل برخی از افراد بسیار مورد توجه بودند. مدرسان سال اول وی شامل سر ویلیام همیلتون بود که وی را درمورد منطق و متافیزیک ، فیلیپ کلاند در ریاضیات و جیمز فوربس درباره فلسفه طبیعی سخنرانی می کردند . [12] او کلاسهای خود را در دانشگاه پیدا نکرد که خواستار آن باشد ،[36] و به همین دلیل توانست خود را در زمان تحصیل در دانشگاه و به ویژه هنگام بازگشت به خانه در گلنلر ، در مطالعه خصوصی غوطه ور کند. [37] در آنجا او با دستگاه های شیمیایی ، الکتریکی و مغناطیسی بداهه آزمایش می کند ، اما نگرانی های اصلی وی خواص نور قطبی را در نظر می گرفت . [38] او ساخته بلوک شکل از ژلاتین ، آنها را به مختلف در معرض تنش ، و با یک جفت از پلاریزه منشور توسط به او داده ویلیام نیکول ، مشاهده حاشیه های رنگی که در ژله توسعه یافته بود. [39] از طریق این عمل او فتوسلاستیک را کشف کرد، که وسیله ای برای تعیین توزیع استرس در ساختارهای بدنی است. [40]

در سن 18 سالگی ، ماکسول دو مقاله برای معاملات انجمن سلطنتی ادینبورگ کمک کرد . یکی از این، "در تعادل الاستیک شهادت امام رضا"، پایه و اساس یک کشف مهم در مراحل بعدی زندگی خود را، که به طور موقت شد گذاشته انکسار مضاعف تولید شده در چسبناک مایعات توسط تنش برشی . [41] مقاله دیگر او "منحنی های نورد" بود و درست مانند کاغذ "منحنی های بیضی" که در آکادمی ادینبورگ نوشته بود ، او دوباره خیلی جوان به نظر می رسید که در صندوق عقب بایستد تا خودش را ارائه کند. در عوض این مقاله توسط معلم خود کلاند به سلطنتی انجمن تحویل داده شد. [42]

دانشگاه کمبریج ، 1850-1850

ماکسول جوان در کالج ترینیتی ، کمبریج . او یکی از چرخ های رنگی خود را نگه می دارد .

در اکتبر 1850 ، در حال حاضر یک ریاضیدان برجسته ، ماکسول اسکاتلند را به سمت دانشگاه کمبریج ترک کرد . وی در ابتدا در پیترهاوس حضور یافت ، اما قبل از پایان دوره نخستین دوره خود به ترینیتی منتقل شد ، جایی که معتقد بود دستیابی به کمک هزینه تحصیلی آسانتر خواهد بود . [43] در تثلیث او به جامعه مخفی نخبگان معروف به رسولان کمبریج انتخاب شد . [44] درک فکری ماکسول از ایمان مسیحی و علم وی به سرعت در سالهای کمبریج رشد کرد. او به "رسولان" پیوست ، یک جامعه مناظره منحصر به فرد نخبگان روشنفکر ، جایی که از طریق مقاله های خود تلاش کرد تا این تفاهم را عملی کند.

اکنون برنامه بزرگ من ، که از قدیم تصور شده بود ، این است که اجازه ندهیم هیچ چیزی به طور عمدی مورد بررسی قرار نگیرد. هیچ چیز نباید در سرزمین مقدس تقدیم به ایمان ثابت شود ، چه مثبت و چه منفی. تمام زمین های یخ زده شخم زده می شود و یک سیستم منظم چرخش دنبال می شود. ... هرگز چیزی را پنهان نکنید ، چه علف هرز باشد و چه نه ، و نه به نظر می رسد که آرزو می کند آن را پنهان کند. ... باز هم من حق طاغوت را در مورد هر نقشه زمین مقدس که هر مردی از آن جدا کرده است ادعا می کنم. ... اکنون من اطمینان دارم که هیچ کس جز یک مسیحی نمی تواند سرزمین خود را از این مناطق مقدس پاک کند. ... من نمی گویم که هیچ مسیحی جاهایی از این نوع را محاصره نکرده است. بسیاری چیزهای زیادی دارند و هرکدام مواردی دارند. اما در قلمرو Scoffer ، Pantheist ، Quietist ، Formalist ، Dogmatist ، Sensualist و سایر موارد تراکت های گسترده و مهمی وجود دارد که آشکارا و بطور رسمی تابو می شوند. ... "

مسیحیت - یعنی دین کتاب مقدس - تنها طرح یا شکل اعتقادی است که هرگونه دارایی را در چنین تصدی می گیرد. در اینجا تنها همه رایگان است. شما ممکن است به انتهای جهان پرواز کنید و خدایی جز نویسنده نجات پیدا نکنید. شما ممکن است کتاب مقدس را جستجو کرده و متونی پیدا نکنید که بتواند در کاوشهای شما متوقف شود. ...

عهد عتیق و قانون موزائیک و یهودیت معمولاً توسط ارتدوکس "تابو" می شوند. بدبینان وانمود می كنند كه آنها را خوانده اند ، و اعتراض های شوخ طبعی خاصی را یافته اند ... كه بسیاری از افراد خوانده نشده ارتدوكس نیز اعتراف می كنند و موضوع را خالی از سكوت خاموش می كنند. اما یک شمع می آید تا همه ارواح و Bugbears ها را بیرون کند. بگذارید نور را دنبال کنیم. [45]

تا چه حد ماكسول اعتقادات مسیحی خود را "شخم زده" كرده و آنها را در معرض آزمایش روشنفكری قرار می دهد ، فقط به طور ناقص از نوشته های او قابل قضاوت است. اما شواهد زیادی وجود دارد ، به خصوص از روزهای کارشناسی وی ، که وی عمیقاً ایمان خود را بررسی کرده است. مطمئناً دانش او از کتاب مقدس قابل توجه بود ، بنابراین اعتماد وی به کتاب مقدس بر اساس جهل نبود.

در تابستان سال سوم خود ، ماکسول مدتی را در خانه Suffolk در Rev CB Tayler ، دایی یک همکلاسی ، GWH تایلر گذراند. عشق به خدا که توسط خانواده نشان داده شده بود ، ماکسول را تحت تأثیر قرار داد ، به ویژه پس از اینکه وی توسط وزیر و همسرش از سلامت بیمار برگشتند. [46]

در بازگشت به کمبریج ، ماکسول نامه ای دلباخته و محبت آمیز را به میزبان اخیر خود می نویسد که شامل شهادت زیر است. [45]

... من توانایی این را دارم که از هر نمونه ای شرورتر از آن باشم که انسان بتواند من را تعیین کند و ... اگر فرار کنم ، فقط به لطف خداست که به من کمک می کند تا از شر خودم ، جزئی از علم ، کاملتر در جامعه خلاص شوم. ، اما کاملاً خوب نیست ، مگر اینکه خود را به خدا متعهد سازم ...

در نوامبر 1851 ، مکسول تحت عنوان ویلیام هاپکینز تحصیل کرد ، که موفقیت وی در پرورش نبوغ ریاضی ، لقب " ارباب ارشد سازنده" را به دست آورده بود . [47]

در سال 1854 ، ماکسول با داشتن مدرک ریاضیات از ترینیتی فارغ التحصیل شد. او در امتحان نهایی رتبه دوم را بدست آورد و پشت سر ادوارد روت قرار گرفت و خودش عنوان Second Wrangler را به دست آورد. بعداً در مصیبت دقیق تر امتحان جایزه اسمیت با روت برابر شد . [48] بلافاصله پس از اخذ مدرک تحصیلی ، ماکسول مقاله خود "در مورد تغییر سطوح توسط خمش" را به انجمن فلسفی کمبریج خواند . [49] این یکی از معدود مقاله هایی است که او صرفاً ریاضی کرده بود و قدم رشد او را به عنوان ریاضیدان نشان می داد. [50]ماکسول پس از فارغ التحصیلی تصمیم به ماندن در ترینیتی گرفت و درخواست کمک هزینه تحصیلی را داد ، این روشی بود که او انتظار داشت دو سال طول بکشد. [51] با موفقیت به عنوان دانشجوی تحقیق و تفحص ، او فارغ از برخی از تدریس ها و امتحانات وظیفه ، آزادانه به دنبال منافع علمی در اوقات فراغت خود بود. [51]

ماهیت و ادراک رنگ از چنین علاقه هایی بود که وی در دانشگاه ادینبورگ در حالی که دانشجوی فوربس بود ، آغاز کرده بود. [52] با درپوش ریسمانه رنگی که توسط Forbes اختراع شد ، ماکسول توانست نشان دهد که نور سفید ناشی از ترکیبی از نور قرمز ، سبز و آبی خواهد بود. [52] مقاله او "آزمایشها بر روی رنگ" اصول ترکیب رنگ را ارائه داد و در مارس 1855 به انجمن سلطنتی ادینبورگ ارائه شد. [53] مکسول این بار توانست خودش را تحویل دهد. [53]

ماکسول در 10 اکتبر سال 1855 ، یکی از همکاران ترینیتی ساخته شد ، زودتر از این که این هنجار باشد ، [53] و از وی خواسته شد که سخنرانی هایی در مورد هیدرواستاتیک و نوری تهیه کند و مقالات معاینه را تنظیم کند. [54] در فوریه بعد ، وی از فوربس خواسته شد تا برای صندلی تازه خالی فلسفه طبیعی در کالج ماریشال ، ابردین درخواست کند . [55] [56] پدرش در کار تهیه منابع لازم به او کمک کرد ، اما در تاریخ 2 آوریل در گلنلر درگذشت ، قبل از اینکه یا نتیجه نامزدی ماکسول را بداند. [56] او استادی را در آببرین پذیرفت و در نوامبر 1856 کمبریج را ترک کرد. [54]

کالج ماریشال ، آبردین ، ​​1856-1860

ماکسول ثابت کرد که حلقه های زحل از تعداد زیادی ذره کوچک ساخته شده است.

ماکسول 25 ساله 15 سال جوان تر از هر استاد دیگری در مریشال بود. او خود را به مسئولیت های جدید خود به عنوان رئیس یک بخش ، طراحی برنامه درسی و تهیه سخنرانی درگیر کرد. [57] وی متعهد شد كه در هفته 15 ساعت سخنرانی كند ، از جمله یك سخنرانی هفتگی حرفه ای برای دانشكده مردان محلی محل كار. [57] وی در شش ماه از سال تحصیلی به همراه پسر عموی ویلیام دیس کی ، مهندس عمران اسکاتلند در آببرین زندگی کرد و تابستان ها را در گلنلر گذراند ، که وی از پدرش به ارث برده بود. [15]

جیمز و کاترین ماکسول ، 1869

وی توجه خود را به مشکلی که 200 سال از دانشمندان دور کرده بود متمرکز کرد: ماهیت حلقه های زحل . ناشناخته بود که چگونه آنها می توانند بدون شکسته شدن ، دور زدن یا سقوط به زحل پایدار بمانند. [58] مشکل در آن زمان طنین خاصی ایجاد کرد زیرا کالج سنت جان ، کمبریج آن را به عنوان مبحث جایزه آدامز 1857 انتخاب کرده بود . [59] ماکسول دو سال را به مطالعه این مشکل اختصاص داد ، اثبات کرد که یک حلقه جامد معمولی نمی تواند پایدار باشد ، در حالی که یک حلقه سیال با عمل موج مجبور می شود تا درون حباب ها شکسته شود. از آنجا که هیچ یک از این موارد مشاهده نشده بود ، او نتیجه گرفت که حلقه ها باید از تعداد زیادی ذره کوچک که او "خفاش های آجری" نامیده می شود تشکیل شود ، هر کدام به طور مستقل در حال چرخش زحل هستند.[59] ماکسول در سال 1859 به خاطر مقاله خود "در مورد ثبات حرکت حلقه های زحل" جایزه 130 پوند آدامز دریافت کرد. [60] او تنها شرکت کننده ای بود که به اندازه کافی پیش رفته است تا یک ورودی را ارسال کند. [61] کار او چنان مفصل و قانع کننده بود که وقتی جورج بیدل ایری آن را خواند ، اظهار داشت: "این یکی از برجسته ترین کاربردهای ریاضیات برای فیزیک است که من تا به حال دیده ام." [62] این سخنان نهایی در مورد این موضوع در نظر گرفته شد تا اینکه مشاهدات مستقیم توسطflybys Voyager از دهه 1980 تأیید پیش بینی ماکسول مبنی بر تشکیل حلقه ها از ذرات. [63] با این حال ، اکنون فهمیده شده است که ذرات حلقه به هیچ وجه پایدار نیستند ، که توسط گرانش روی زحل کشیده می شوند. انتظار می رود این حلقه ها در طی 300 میلیون سال آینده ناپدید شوند. [64]

در سال 1857 ماکسول با روحانی دانیل دووار که در آن زمان رئیس ماریشال بود ، دوست شد. [65] از طریق او ماکسول با دختر دیوار ، کاترین مری دیوار ملاقات کرد . آنها در فوریه سال 1858 مشغول به کار بودند و در 2 ژوئن 1858 در آبردین ازدواج کردند. در پرونده ازدواج ، ماکسول به عنوان استاد فلسفه طبیعی در کالج ماریشال ، ابردین ذکر شده است. [66] هفت سال ارشد ماکسول ، از نظر نسبتاً کمی از کاترین شناخته شده است ، اگرچه مشخص است که او در آزمایشگاه خود کمک کرده و در آزمایشات ویسکوزیته کار کرده است . [67] زندگی نامه نویس و دوست ماکسول ، لوئیس کمپبل ، یک انعطاف پذیری غیرقابل توصیف در مورد کاترین را اتخاذ کرد ، اگرچه زندگی زناشویی آنها را "یکی از فداکاری های غیر قابل توصیف" توصیف کرد.[68]

در سال 1860 کالج ماریشال با دانشگاه کالج کینگ همسایه برای تشکیل دانشگاه آبدرین ادغام شد . جایی برای دو استاد فلسفه طبیعی وجود نداشت ، بنابراین ماکسول علی رغم شهرت علمی خود ، خود را از کار اخراج کرد. او در درخواست صندلی اخیر مرخص شده Forbes در ادینبورگ ناموفق بود ، این پست به جای رفتن به تیمیت . در عوض ، ماکسول به ریاست فلسفه طبیعی در کالج کینگ ، لندن ، اعطا شد . [69] پس از بهبودی از یک دوره نزاع تقریباً کشنده آبله در 1860 ، او به همراه همسرش به لندن نقل مکان کرد. [70]