James Clerk Maxwell: Herrens gjerninger er store, alle som elsker dem, grunner på dem

Denne artikkelen er skrevet av Sverre Holm og gjengitt med velvillig tillatelse. Du finner den også på hans blogg. Tilleggsopplysninger er hentet fra hans bok. 

ARTIKKEL: James Clerk Maxwell kalles den største fysikeren mellom Newton og Einstein. Likevel er han mye mindre kjent enn dem. Han la grunnlaget for hele vår trådløse revolusjon med mobiltelefoner, trådløse nettverk, GPS og kringkasting. Det er tydelig fra Maxwells biografi at han hadde en levende og personlig kristen tro.

Kjerneelement, naturfag

• Naturvitenskaplige praksiser og tenkemåter

James Clerk Maxwell

Skotten James Clerk Maxwell (1831-1879) er en fysiker som ikke så mange har hørt om, men han regnes som den største fysikeren i tidsperioden mellom Newton og Einstein. Einstein syntes Maxwell var så viktig at Maxwells teorier er nevnt allerede i første linje i Einsteins artikkel om relativitetsteori fra 1905.

Maxwell la grunnlaget for hele vår trådløse revolusjon med mobiltelefoner, trådløse nettverk, GPS og kringkasting.

Maxwell så på det å utforske naturen som «å grunne på Herrens gjerninger» (Sal 111,2).

Maxwell var den første som beskrev radiobølger

I fysikk er det å lage overordnede teorier, slike som forener fenomener som man trodde var helt forskjellige, et viktig anliggende. Newton hadde forent kreftene i himmelen og på jorden da han i 1687 sa at den tyngdekraften som gjør at et eple faller til jorden, er den samme som den som gjør at planetene holder seg i bane rundt solen. Maxwells ligninger fra 1860-tallet sier at de fundamentale elektriske og magnetiske kreftene er to sider av samme sak. Dessuten viste han at det må eksistere en elektromagnetisk bølge som utbrer seg med 300 000 km pr sekund. Siden det var en hastighet som var kjent fra før i optikk, viste han dermed også at lys er en elektromagnetisk bølge. Slik forente han elektrisitet, magnetisme og optikk.

Hans ligninger viste altså at elektromagnetiske bølger skulle bre seg utover. Dette var lenge før noen hadde påvist slike bølger i praksis. En slik forutsigelse er en viktig test for at en vitenskapelig teori skal bli regnet som troverdig. I dette tilfellet viste forutsigelsen seg å stemme godt og det ble vist i de neste tiårene av forskere som Heinrich Hertz og Guglielmo Marconi. Særlig sistnevnte er kjent for utviklingen av radio og kanskje særlig for å være den første som viste at radiobølger kunne nå helt over Atlanteren. Det var i 1901.

Maxwells arbeider la dermed grunnlaget for vår trådløse revolusjon der radio, TV, mobiltelefoni, trådløse nettverk og GPS er sentrale.

Direktør for Cavendish-laboratoriet ved Cambridge universitet

Som førti-åring ble Maxwell den første direktøren for Cavendish-laboratoriet ved Cambridge universitet. Dette laboratoriet har gitt opphav til 29 nobelpriser.

Over døren til laboratoriet fikk han satt opp en inskripsjon på latin som sa «Magna opera Domini exquisita − in omnes voluntates ejus». Det er latin for «Herrens gjerninger er store, alle som elsker dem, grunner på dem» (Sal 111,2).

Da jeg besøkte det gamle Cavendish-laboratoriet for noen år siden og tok bildet, var det fortsatt lesbart. Da laboratoriet flyttet til nye lokaler i 1974 ble samme inskripsjon satt opp, men denne gangen på engelsk.

Teksten sier mye om hvordan Maxwell forente sin kristne tro med sin vitenskap.

Vitenskap og kristen tro

Maxwell hadde ved flere anledninger nettopp understreket betydningen av å integrere vitenskap med kristen tro. Det gjorde ham også skeptisk til å koble tolkning av Bibelen for tett til dagens rådende vitenskap. I en brevveksling med biskop Ellicot i 1876 skrev han:

Endringer i vitenskapelige hypoteser er naturlig nok mye raskere enn den i bibelske tolkninger, slik at hvis en tolkning er basert på en slik hypotese, gjør det at den vitenskapelige hypotesen holdes i live lenge etter at den burde begraves og glemmes.

Maxwell var også bevisst på begrensningene til vitenskap og i en tale i 1873 til the «British Association for the Advancement of Science» satte han to modeller for alle tings opphav mot hverandre:

Vitenskapen har ikke kompetanse til å resonnere omkring skapelsen av selve materien fra ingenting. Vi har nådd de ytterste grensene for våre resonnementer når vi innrømmer at fordi materie ikke kan være evig og selv-eksisterende, må den ha blitt skapt.

Biografi

Maxwell døde av kreft allerede som 48-åring, men så godt likt var han, at hans venner tre år senere ga ut en omfattende biografi på over 600 sider. De kalte ham for et av de mest sjarmerende og interessante mennesker som noen gang har levd. I biografien fortelles det at Maxwell tidlig viste spesielle evner og at han hadde en enorm tørst etter kunnskap. Som 8-åring kunne han gjengi hele Salme 119 i Bibelen, den lengste av dem alle, og han kunne sitere poeten Milton. Han leste mye og var god til å tegne, og lærte latin og gresk. Som 14-åring vant han en poesi-pris. Viktigere for hans videre karriere var nok at han samtidig vant en pris for sin første matematiske artikkel. Den handlet om hvordan å tegne perfekte ovaler.

Han studerte først i Edinburgh der han også gjorde eksperimenter i optikk og skrev et par artikler. Studiet inkluderte også filosofi og metafysikk. Han fortsatte matematikkstudiene ved Cambridge universitet. Der ble han medlem av en eksklusiv diskusjonsgruppe som ble kalt Apostlene ettersom det var 12 medlemmer. Det finnes referat av foredrag han holdt innen et bredt spektrum av temaer og dette bidro nok til hans utvikling som menneske og også til å gi troen hans et solid intellektuelt fundament.

Det var en ganske moden 23-årig Maxwell som skrev:

Lykkelig er det menneske som i det daglige arbeid kjenner sammenhengen med livets arbeid, og opplever en legemliggjøring av evighetens arbeid. Grunnlaget for hans tillit kan ikke rokkes, for han tar del i det uendelige.

Som 27-åring giftet han seg med Katherine Dewar, datter av en prest. De fikk ingen barn, men hun ble hans forskingsassistent og hjalp ham med eksperimenter innenfor bl.a. fargelære og gasser.

Maxwell ble etter hvert ansatt ved universitetet i Aberdeen i Skottland, og som 28-åring fikk han en pris for en artikkel som handlet om sammensetningen av Saturns ringer, de som Galilei først hadde oppdaget. Han viste at ringene ikke kunne være faste skiver, men måtte bestå av småstein.

Maxwell byttet siden til King’s College i London. Der gjorde han sin mest epokegjørende vitenskap basert på danske Hans Christian Ørsteds oppdagelse og den førti år eldre Michael Faradays eksperimenter.  Faraday, Maxwell, Kelvin, Rayleigh og Stokes var fem ruvende skikkelser i engelsk fysikk i det 18. århundre og alle var troende kristne. Maxwells arbeid ved King’s College ledet til det vi nå kaller Maxwells ligninger og som er det han er mest kjent for.

Undersøkelser av ligningene ledet til antakelsen om at radiobølger burde eksistere. Les mer om Maxwells ligninger.

Maxwells bønn

På slutten av sitt liv sa han: «Jeg har sett på de fleste filosofiske systemer, og jeg har sett at ingen vil fungere uten en Gud.»

I hans etterlatte notater fantes også en bønn som går slik:

Allmektige Gud, Du som har skapt mennesket i Ditt eget bilde, og gjort ham til en levende sjel så han skal søke Deg og ha herredømme over Dine skapninger, lær oss å studere Dine henders verk…

Det å «studere Dine henders verk» – vitenskapen – var hans store interesse. Han var også belest, både innen teologi og kirkehistorie, men engasjerte seg likevel ikke i teologiske spørsmål. I stedet sa han at han «ikke hadde noen nese for vranglære» og han forsøkte ikke å bruke sin innflytelse til å påvirke kirken i en brytningstid da det kom økende kritikk av Bibelen. Tatt i betraktning alt han likevel fikk gjort i løpet av sitt korte liv, er det jo forståelig.

Ved dødsleiet kom hans fredsommelighet samt hans tjenende og beskjedne sinn fram, da han med referanse til Bibelens kong David sa at «det eneste ønsket jeg har, er som David å tjene min egen generasjon etter Guds vilje, og deretter sovne inn».

Sverre Holm

Sverre Holm ble født i 1954 i Oslo. Han har utdanning fra NTNU i Trondheim, der han tok sin doktorgrad i 1982. Han har jobbet på NTNU og på Yarmouk-universitetet i Jordan (1984–1986).

Fra 1995 har han vært professor ved Universitet i Oslo, først ved Institutt for Informatikk og nå ved Fysisk Institutt.

Holm er i panelet for det populærvitenskapelige programmet Abels Tårn på NRK P2, der han har vært med omtrent en gang i semestret i mange år.

Flere ressurser fra Sverre Holm