Viele in der Physik Bewanderte finden, James Clerk Maxwell sollte in einem Atemzug mit den beiden Größten des Faches genannt werden, mit Newton, der vor, und Einstein, der nach ihm gelebt hat. 1831 in Edinburgh geboren, war er schon mit 25 Professor für Physik in Aberdeen und fünf Jahre später am King's College in London. Nach weiteren fünf Jahren begann er zuhause lebend mit seinem Hauptwerk, einer Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus.

Ein Vorläufer auf diesem Gebiet ist Michael Faraday, der mit dem berühmten Käfig, durch den man bei einem Gewitter sicherer in einem geschlossenen Auto als unter einem Baum ist. Eigentlich viel wichtiger für die Entwicklung der Elektrizitätslehre ist aber dessen Entdeckung der magnetischen Induktion, ohne die es heute z.B. keinen einzigen Elektromotor gäbe. Folgerichtig stammt nach der ersten Batterie von Volta der erste Dynamo von Faraday.

Interessant ist es, die Bezüge zu sehen, so geschehen ausdrücklich von Einstein auf Maxwell und von Maxwell auf Faraday. Letzterer hier als Auszug aus dem Brockhaus, 21. Auflage, unter dem entsprechenden Stichwort:

'[…] er fasst den ganzen Raum als Kraftfeld auf, in dem die Kraftlinien im allgemeinen gekrümmt sind; von einem Körper ausgehend, breiten sie sich nach allen Richtungen aus, wobei ihre Richtung von anderen Körpern abgelenkt wird.'

Maxwell beherrscht im Gegensatz zu Faraday die Mathematik und verfasst zu dem, was spätestens jetzt als elektrisches und als magnetisches Feld bezeichnet wird, seine ursprünglich 20, später auf 4 vereinfachten Gleichungen. Für ersteres soll eine Kugel mit einer bestimmten elektrischen Ladung versehen werden. Gesucht ist also die von der Kugel ausgehende Kraft auf eine andere, angenommen kleinere in einem gegebenen Abstand. Zusätzlich berücksichtigen die Maxwellschen Gleichungen die Richtungen des elektrischen Feldes und vorhandener Magnetfelder, sowie auch deren Beträge. Es gibt zwei ineinander überführbare Formen der Gleichungen, eine für die Berechnungen einzelner Punkte, die andere für Bereiche.

Um das noch etwas genauer zu erläutern, knüpfen wir hier an den bekannten Schulversuch mit den Eisenpfeilspänen an. Der ist natürlich nur zur Anschauung, auch weil er eine flächige Darstellung bietet. In Wirklichkeit muss man sich magnetische Felder einerseits und elektrische zwischen einer positiven und einer negativen Ladung andererseits räumlich vorstellen. Magnetische Felder wirken nur auf bestimmte Elemente wie z.B. Eisen, elektrische Felder nur auf Ladungen im Feld. Über deren Verhalten will man etwas erfahren. Eigentlich greift man einen quasi beliebig zu verkleinernden Raum aus dem elektrischen Feld heraus und schaut sich dort das Verhalten sogenannter Probeladungen an.

Auf diese Ladungen wirkt eine Kraft. Da genügt es nicht, diese absolut zu berechnen, denn zwei Kräfte, die z.B. senkrecht aufeinander wirken, darf man nicht dem Betrag nach addieren. Der Gewinn der Maxwellschen Gleichungen steckt also auch darin, die Kräfte, die auf Probeladungen an beliebigen Orten im elektrischen Feld wirken, nach X-, Y- und Z-Richtung mathematisch auseinander gedröselt und erst dann bezogen auf einen kleinen Raum bestimmt zu haben, was dort an positver minus negativer Ladung vorhanden ist und wohin sich diese bewegen. Wie wollen Sie denn ohne diese Grundlagen z.B. die Wicklungen eines Elektromotors und die damit anzusteuernden Ströme bestimmen?

Diese genaue Betrachtung elektrischer Felder führt direkt zu der Theorie der elektromagnetischen Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Maxwell schloss auf eine Verbindung des Lichts zu Elektromagnetismus, bis dato in der Physik als getrennt betrachtet. So ganz nebenbei tut sich hier die Grunderfindung zur Funktechnik hervor. Allerdings nahm Maxwell ein Medium als Grundlage für die Fortpflanzung von Wellen und nannte es Lichtäther. Die immer größer werdenden Widersprüche zum Wellencharakter des Lichts führten schließlich zu Einsteins spezieller Relativitätstheorie.

Das ist der Grund, warum Einstein gesagt haben soll, er stehe nicht so sehr auf den Schultern von Newton als vielmehr denen von Maxwell. Für die Kfz-Technik sind übrigens quasi nebenbei die Erfindung des Benzols durch Faraday und eine der wichtigsten Grundlagen der kinetischen Gastheorie durch Maxwell von Bedeutung. Von ihm stammt z.B. die Einsicht, dass sich bei Gasmolekülen die Temperatur in Form von Schwingungen manifestiert. Ach, ja, dann stammt von ihm noch, neben Erkenntnissen im Bereich Chemie, die Dreifarbenlehre, also dass jede Farbe aus den Grundfarben Rot, Grün und Blau zusammengesetzt ist,