חזרה לעמוד היסטוריה ראשי

ג'יימס קלרק מקסוול - James Clerk Maxwell

'יימס קלרק מקסוול (1831–1879) היה פיזיקאי ומתמטיקאי סקוטי, שעבודתו הניחה את התשתית התיאורטית המלאה לכל טכנולוגיית האלחוט המודרנית. אלברט איינשטיין תיאר את תרומתו של מקסוול כ"עמוקה והפורייה ביותר שחוותה הפיזיקה מאז ימיו של ניוטון".

למרות שמקסוול מעולם לא בנה מכשיר רדיו, לא שידר שדר אלחוטי ואפילו לא השתמש במילה "רדיו" (שכן הוא נפטר בגיל 48, שנים רבות לפני שהטכנולוגיה התממשה), פריצת הדרך המתמטית שלו היא שחיזתה את קיומם של גלי הרדיו.

החוליה החסרה: איחוד החשמל והמגנטיות

לפני מקסוול, מדענים כמו מייקל פאראדיי ידעו שחשמל ומגנטיות קשורים זה בזה באופן הדוק. פאראדיי גילה ששדה מגנטי משתנה יכול לייצר זרם חשמלי (השראה אלקטרומגנטית), אך תובנות אלו היו בעיקר תצפיתיות ונטולות מסגרת מתמטית מאוחדת.

• שדה חשמלי משתנה יוצר שדה מגנטי משתנה.
• השדה המגנטי המשתנה הזה יוצר בתורו שדה חשמלי משתנה נוסף.

הוא הבין שהמחזוריות הזו – שדה אחד שמוליד את השני באופן רציף – תיצור גל אלקטרומגנטי שמסוגל להתנתק מהמקור שלו ולנוע באופן עצמאי במרחב הריק, ללא צורך במוליכים או כבלים.

חישוב מהירות האור וחיזוי גלי הרדיו

כאשר מקסוול חישב את המהירות התיאורטית שבה הגלים האלקטרומגנטיים הללו אמורים לנוע, הוא הגיע למספר קבוע: בערך 300,000 קילומטרים בשנייה.

הוא זיהה מיד את המספר הזה – זו הייתה מהירות האור שנמדדה בניסויים באותה תקופה. במאמרו המהפכני משנת 1865, הוא הציג את המסקנה הנועזת:

"האור מורכב מתנודות רוחביות של אותו מדיום המהווה את הגורם לתופעות החשמליות והמגנטיות."

בכך מקסוול לא רק הסביר מהו אור, אלא הבין שהאור הנראה הוא רק חלק קטן מתוך ספקטרום רחב בהרבה של גלים אלקטרומגנטיים בלתי נראים. הוא חזה שאם נצליח לייצר תנודות חשמליות בתדרים נמוכים יותר, נפיק גלים בעלי אורך גל ארוך ובלתי נראה שיתנהגו בדיוק כמו אור. הגלים החזויים הללו הם מה שאנחנו מכנים היום גלי רדיו.

מהתיאוריה אל האוויר: שרשרת ההמצאה

מקסוול הלך לעולמו ב-1879, לפני שמישהו הצליח להוכיח באופן מעשי שהגלים שחזה אכן קיימים. הגאונות המתמטית שלו הניעה שרשרת תגובות מדעית בעשורים הבאים:

1887 (היינריך הרץ): הפיזיקאי הגרמני בנה מערכת ניסויית (מתנד ניצוץ) שנועדה לבחון את משוואות מקסוול. הוא הצליח לייצר ולקלוט את הגלים הבלתי נראים הללו ברחבי המעבדה שלו, והוכיח מעל לכל ספק שמקסוול צדק. (זו הסיבה שתדרי רדיו נמדדים ביחידות הרץ - Hz).

שנות ה-90 של המאה ה-19 (גוליילמו מרקוני וניקולה טסלה): ממציאים ומהנדסים לקחו את הציוד המעבדתי של הרץ, הגדילו את הקני מידה, הוסיפו אנטנות ומקלטים, והפכו את אותן תנודות אלקטרומגנטיות גולמיות למערכות מסחריות של טלגרפיה אלחוטית למרחקים ארוכים – וזו הייתה הולדת שידורי הרדיו המעשיים.

בלי הניסוח המתמטי של מקסוול, הממציאים הבאים לא היו יודעים מה הם מנסים לשדר, כיצד הגלים הללו מתנהגים במרחב, או כיצד לשלוט בהם כדי לשאת מידע.

Upper photo by Levent Simsek | Profile image source