James Maxwells leveår. James Clerk Maxwell - biografi

MAXWELL, James Clerk

Den engelske fysiker James Clerk Maxwell blev født i Edinburgh i familien af en skotsk adelsmand fra den adelige Clerk-familie. Han studerede først ved Edinburgh (1847-1850), derefter ved Cambridge (1850-1854) universiteter. I 1855 blev Maxwell medlem af Trinity Colleges råd i 1856-1860. var professor ved Marischal College, University of Aberdeen, og fra 1860 ledede han afdelingen for fysik og astronomi på King's College University of London. I 1865, på grund af en alvorlig sygdom, trak Maxwell sig fra afdelingen og slog sig ned på sin familieejendom Glenlare nær Edinburgh. Der fortsatte han med at studere naturvidenskab og skrev flere essays om fysik og matematik. I 1871 tog han en stol ved University of Cambridge eksperimentel fysik. Maxwell organiserede et forskningslaboratorium, som åbnede den 16. juni 1874 og fik navnet Cavendish til ære for Henry Cavendish.

Dig først videnskabeligt arbejde Maxwell gjorde dette, mens han stadig gik i skole, og fandt på en enkel måde at tegne ovale former på. Dette arbejde blev rapporteret på et møde i Royal Society og endda offentliggjort i dets Proceedings. Mens han var medlem af Council of Trinity College, var han engageret i eksperimenter med farveteori og fungerede som en fortsætter af Jungs teori og Helmholtz' teori om tre primære farver. I eksperimenter med farveblanding brugte Maxwell en speciel top, hvis skive var opdelt i sektorer, farvet i forskellige farver(Maxwell disk). Når toppen roterede hurtigt, smeltede farverne sammen: hvis skiven var malet på samme måde som spektrets farver, så den hvid ud; hvis den ene halvdel var malet rød og den anden halvdel gul, så den orange ud; blanding af blå og gul skabte et indtryk af grønt. I 1860 var Maxwell for sit arbejde med farveopfattelse og optik tildelt en medalje Rumfoord.

I 1857 Cambridge universitet udmeldt en konkurrence til bedre job om stabiliteten af Saturns ringe. Disse formationer blev opdaget af Galileo i begyndelsen af det 17. århundrede. og præsenterede et fantastisk naturmysterium: planeten syntes omgivet af tre kontinuerlige koncentriske ringe bestående af stof ukendt natur. Laplace beviste, at de ikke kan være solide. Efter at have brugt matematisk analyse, blev Maxwell overbevist om, at de ikke kunne være flydende, og kom til den konklusion, at en sådan struktur kun kunne være stabil, hvis den bestod af en sværm af ubeslægtede meteoritter. Stabiliteten af ringene er sikret af deres tiltrækning til Saturn og den gensidige bevægelse af planeten og meteoritter. For dette arbejde modtog Maxwell J. Adams-prisen.

Et af Maxwells første værker var hans kinetiske teori om gasser. I 1859 afgav videnskabsmanden en rapport på et møde i British Association, hvori han præsenterede fordelingen af molekyler efter hastighed (Maxwellian distribution). Maxwell udviklede ideerne fra sin forgænger i udviklingen af den kinetiske teori om gasser af Rudolf Clausius, som introducerede begrebet " mellemlængde frit løb." Maxwell gik ud fra ideen om en gas som et ensemble af mange ideelt elastiske bolde, der bevægede sig kaotisk i begrænset plads. Bolde (molekyler) kan opdeles i grupper efter hastighed, mens de er i stationær tilstand antallet af molekyler i hver gruppe forbliver konstant, selvom de kan bevæge sig ud af og ind i grupper. Af denne betragtning fulgte det, at "partikler fordeles efter hastighed efter samme lov, som observationsfejl er fordelt i teorien om metoden mindste kvadrater, dvs. ifølge Gaussisk statistik." Som en del af sin teori forklarede Maxwell Avogadros lov, diffusion, termisk ledningsevne, intern friktion (overførselsteori). I 1867 viste han statistisk karakter termodynamikkens anden lov.

I 1831, året hvor Maxwell blev født, udførte Michael Faraday de klassiske eksperimenter, der førte til hans opdagelse elektromagnetisk induktion. Maxwell begyndte at studere elektricitet og magnetisme omkring 20 år senere, da der var to synspunkter om karakteren af elektriske og magnetiske effekter. Forskere som A. M. Ampere og F. Neumann holdt sig til konceptet langdistancehandling, idet de overvejede elektromagnetiske kræfter som en analog gravitationel tiltrækning mellem to masser. Faraday var en tilhænger af ideen om kraftlinjer, der forbinder positive og negative elektriske ladninger eller nord og sydpoler magnet. Kraftlinjer fylder hele det omgivende rum (felt, i Faradays terminologi) og bestemmer elektriske og magnetiske interaktioner. Efter Faraday udviklede Maxwell en hydrodynamisk model af kraftlinjer og udtrykte de dengang kendte relationer mellem elektrodynamikken i et matematisk sprog svarende til Faradays mekaniske modeller. Hovedresultaterne af denne forskning afspejles i værket "Faraday's Lines of Force" (1857). I 1860-1865 Maxwell lavede en teori elektro magnetfelt, som han formulerede i form af et ligningssystem (Maxwells ligninger), der beskriver de grundlæggende love elektro magnetiske fænomener: 1. ligning udtrykte Faradays elektromagnetiske induktion; 2. - magnetoelektrisk induktion, opdaget af Maxwell og baseret på ideer om forskydningsstrømme; 3. - loven om bevarelse af elektricitet; 4. - vortex karakter af magnetfeltet.

Ved at fortsætte med at udvikle disse ideer kom Maxwell til den konklusion, at enhver ændring i de elektriske og magnetiske felter skulle forårsage ændringer i de kraftlinjer, der trænger ind i det omgivende rum, dvs. der skal være pulser (eller bølger), der forplanter sig i mediet. Udbredelseshastigheden af disse bølger (elektromagnetisk forstyrrelse) afhænger af mediets dielektriske og magnetiske permeabilitet og er lig med forholdet mellem den elektromagnetiske enhed og den elektrostatiske. Ifølge Maxwell og andre forskere er dette forhold 3·10 10 cm/s, hvilket er tæt på lysets hastighed målt syv år tidligere af den franske fysiker A. Fizeau. I oktober 1861 informerede Maxwell Faraday om sin opdagelse: lys er en elektromagnetisk forstyrrelse, der forplanter sig i et ikke-ledende medium, dvs. bred vifte elektromagnetiske bølger. Denne sidste fase af forskningen er skitseret i Maxwells arbejde " Dynamisk teori elektromagnetisk felt" (1864), og resultatet af hans arbejde med elektrodynamik blev opsummeret af den berømte "Afhandling om elektricitet og magnetisme" (1873).

Mange videnskabelige publikationer og magasiner i På det sidste udgive artikler om præstationer inden for fysik og moderne videnskabsmænd, og publikationer om fortidens fysikere er sjældne. Vi vil gerne rette op på denne situation og genkalde en af dem fremragende fysikere sidste århundrede James Clerk Maxwell. Det er berømt engelsk fysiker, far klassisk elektrodynamik, statistisk fysik og mange andre teorier, fysiske formler og opfindelser. Maxwell blev skaberen og den første direktør for Cavendish Laboratory.

Maxwell kom som bekendt fra Edinburgh og blev født i 1831 i en adelig familie, der havde familieforbindelse med det skotske efternavn Clerks Penicuik. Maxwell tilbragte sin barndom på Glenlare ejendom. James' forfædre var politikere, digtere, musikere og videnskabsmænd. Sandsynligvis er hans hang til videnskab arvet fra ham.

James blev opdraget uden en mor (siden hun døde, da han var 8 år gammel) af en far, der tog sig af drengen. Faderen ville have sin søn til at studere naturvidenskab. James blev straks forelsket i teknologi og udviklede hurtigt praktiske færdigheder. Lille Maxwell tog sine første lektioner derhjemme med udholdenhed, da han ikke kunne lide de barske undervisningsmetoder, som læreren brugte. Videre træning fandt sted i en aristokratisk skole, hvor drengen viste sig flot matematiske færdigheder. Maxwell kunne især lide geometri.

For mange store mennesker virkede geometri en fantastisk videnskab, og selv i en alder af 12 talte han om en geometri lærebog, som om det var en hellig bog. Maxwell elskede geometri såvel som andre videnskabelige lyskilder, men hans forhold til sine skolekammerater var dårlige. De fandt konstant på stødende øgenavne til ham, og en af grundene var hans latterlige tøj. Maxwells far blev betragtet som en excentriker og købte sin søn tøj, der fik ham til at smile.

Maxwell tjente allerede som barn store forhåbninger inden for det naturvidenskabelige område. I 1814 blev han sendt for at studere ved Edinburgh Grammar School, og i 1846 blev han tildelt en medalje for tjenester til matematik. Hans far var stolt af sin søn og fik mulighed for at præsentere et af sin søns videnskabelige værker for bestyrelsen for Edinburgh Academy of Sciences. Dette arbejde vedrørte matematiske beregninger af elliptiske figurer. På det tidspunkt havde dette værk titlen "Om at tegne ovaler og ovaler med mange fokuspunkter." Den blev skrevet i 1846 og udgivet til offentligheden i 1851.

Maxwell begyndte intensivt at studere fysik efter overførsel til University of Edinburgh. Calland, Forbes og andre blev hans lærere. De så straks James som høj intellektuelt potentiale og et ukontrollabelt ønske om at studere fysik. Før denne periode stødte Maxwell på visse grene af fysikken og studerede optik (han brugte meget tid på polarisering af lys og Newtons ringe). hjalp ham med dette kendt fysiker William Nicol, der engang opfandt prismet.

Selvfølgelig var Maxwell ikke fremmed for andre naturvidenskaber, og han Særlig opmærksomhed viet til studiet af filosofi, videnskabshistorie og æstetik.

I 1850 gik han ind i Cambridge, hvor Newton engang arbejdede, og i 1854 modtog han en akademisk grad. Herefter vedrørte hans forskning området elektricitet og elektriske installationer. Og i 1855 fik han medlemskab af Trinity Colleges råd.

Maxwells første betydningsfulde videnskabelige arbejde var On Faraday's Lines of Force, som udkom i 1855. Boltzmann sagde engang om Maxwells papir, at dette arbejde Det har dyb mening og viser, hvor målrettet den unge videnskabsmand griber videnskabeligt arbejde an. Boltzmann mente, at Maxwell ikke kun forstod naturvidenskabelige spørgsmål, men også gav særlige bidrag til teoretisk fysik. Maxwell skitserede i sin artikel alle tendenser i fysikkens udvikling i de næste par årtier. Senere kom Kirchhoff, Mach og andre til samme konklusion.

Hvordan blev Cavendish Laboratory dannet?

Efter at have afsluttet sine studier ved Cambridge blev James Maxwell her som lærer, og i 1860 blev han medlem af London Royal Society. Samtidig flyttede han til London, hvor han fik en stilling som leder af fysikafdelingen ved King's College, University of London. Han arbejdede i denne stilling i 5 år.

I 1871 vendte Maxwell tilbage til Cambridge og skabte det første laboratorium i England til forskning inden for fysik, som blev kaldt Cavendish Laboratory (til ære for Henry Cavendish). Udvikling af laboratoriet, som er blevet et rigtigt centrum videnskabelig undersøgelse, dedikerede Maxwell resten af sit liv.

Lidt er kendt om Maxwells liv, da han ikke førte optegnelser eller dagbøger. Han var en beskeden og genert mand. Maxwell døde i en alder af 48 af kræft.

Hvilken videnskabelig arv James Maxwell?

Maxwells videnskabelige aktivitet dækkede mange områder inden for fysik: teorien om elektromagnetiske fænomener, kinematisk teori om gasser, optik, elasticitetsteori og andre. Det første, der interesserede James Maxwell, var at studere og udføre forskning i farvesynets fysiologi og fysik.

Maxwell var den første til at opnå et farvebillede, som blev opnået gennem den samtidige projektion af det røde, grønne og blå område. Hermed Maxwell Endnu engang bevist for verden, at farvesyn er baseret på tre-komponent teorien. Denne opdagelse markerede begyndelsen på skabelsen af farvefotografier. I perioden fra 1857-1859 var Maxwell i stand til at studere stabiliteten af Saturns ringe. Hans teori antyder, at Saturns ringe kun vil være stabile under én betingelse - adskillelse af partikler eller kroppe fra hinanden.

Siden 1855 har Maxwell lagt særlig vægt på arbejde inden for elektrodynamik. Der er flere videnskabelige værker fra denne periode: "Om Faradays kraftlinjer", "Om fysiske kraftlinjer", "Afhandling om elektricitet og magnetisme" og "Dynamisk teori om det elektromagnetiske felt".

Maxwell og teorien om det elektromagnetiske felt.

Da Maxwell begyndte at studere elektriske og magnetiske fænomener, var mange af dem allerede blevet grundigt undersøgt. Var lavet Coulombs lov, Amperes lov, er det også blevet bevist, at magnetiske interaktioner er relateret til virkningen af elektriske ladninger. Mange videnskabsmænd på den tid var tilhængere af teorien om langdistancehandling, som siger, at interaktion sker øjeblikkeligt og i tomt rum.

Hovedrollen i teorien om kortdistanceinteraktion blev spillet af Michael Faradays forskning (30'erne) år XIXårhundrede). Faraday hævdede, at karakteren af elektrisk ladning var baseret på det omgivende elektriske felt. Feltet for en ladning er forbundet med den tilstødende i to retninger. Strømme interagerer ved hjælp af et magnetfelt. Magnetisk og elektriske felter ifølge Faraday er de beskrevet af ham i form af kraftlinjer, som er elastiske linjer i et hypotetisk medium - i æteren.

Maxwell støttede Faradays teori om eksistensen af elektromagnetiske felter, det vil sige, at han var tilhænger af nye processer omkring ladning og strøm.

Maxwells næste opdagelse var, at et vekslende elektrisk felt kan generere et magnetisk felt, der ligner en almindelig elektrisk strøm. Denne teori blev kaldt forskydningsstrømhypotesen. I yderligere adfærd Maxwell udtrykte elektromagnetiske felter i sine ligninger.

Reference. Maxwells ligninger er ligninger, der beskriver elektromagnetiske fænomener i forskellige miljøer og vakuumrum, og relaterer sig også til klassisk makroskopisk elektrodynamik. Det her logisk konklusion, lavet ud fra eksperimenter baseret på lovene for elektriske og magnetiske fænomener.
Hovedkonklusionen i Maxwells ligninger er endeligheden af udbredelsen af elektriske og magnetiske vekselvirkninger, som skelnede mellem teorien om kortrækkende virkning og teorien om langdistancevirkning. Hastighedskarakteristika nærmede sig lysets hastighed 300.000 km/s. Dette gav Maxwell grund til at argumentere for, at lys er et fænomen forbundet med virkningen af elektromagnetiske bølger.

Molekylær kinetisk teori om Maxwells gasser.

Maxwell bidrog til studiet af molekylær kinetisk teori (nu denne videnskab hedder statistisk mekanik). Maxwell var den første, der kom med ideen om den statistiske natur af naturlovene. Han skabte en lov for fordeling af molekyler efter hastighed, og han formåede også at beregne viskositeten af gasser i forhold til hastighedsindikatorer og gasmolekylers frie vej. Takket være Maxwells arbejde har vi også en række termodynamiske relationer.

Reference. Maxwells fordeling er en teori om hastighedsfordelingen af molekyler i et system under betingelser med termodynamisk ligevægt. Termodynamisk ligevægt er betingelsen fremadgående bevægelse molekyler beskrevet af den klassiske dynamiks love.

Maxwell havde mange videnskabelige værker, der blev offentliggjort: "The Theory of Heat", "Matter and Motion", "Elektricitet i elementær præsentation" og andre. Maxwell avancerede ikke kun videnskaben i perioden, men var også interesseret i dens historie. På et tidspunkt lykkedes det ham at udgive G. Cavendishs værker, som han supplerede med sine kommentarer.

Hvad husker verden om James Clerk Maxwell?

Maxwell førte aktivt arbejde om undersøgelse af elektromagnetiske felter. Hans teori om deres eksistens fik verdensomspændende anerkendelse kun et årti efter hans død.

Maxwell var den første til at klassificere stof og tildele hver deres egne love, som ikke kunne reduceres til Newtons mekaniklove.

Mange videnskabsmænd har skrevet om Maxwell. Fysiker R. Feynman sagde om ham, at Maxwell, der opdagede elektrodynamikkens love, så århundreder ud i fremtiden.

Epilog. James Clerk Maxwell døde den 5. november 1879 i Cambridge. Han blev begravet i en lille skotsk landsby nær hans yndlingskirke, som ikke ligger langt fra hans familieejendom.

MAXWELL, JAMES CLERK(Maxwell, James Clerk) (1831-1879), engelsk fysiker. Født den 13. juni 1831 i Edinburgh i familien af en skotsk adelsmand fra den adelige familie Clerks. Han studerede først ved Edinburgh (1847-1850), derefter ved Cambridge (1850-1854) universiteter. I 1855 blev han medlem af Trinity Colleges råd, i 1856–1860 var han professor ved Marischal College, University of Aberdeen, og fra 1860 ledede han afdelingen for fysik og astronomi ved King's College, University of London. I 1865 trak Maxwell sig på grund af en alvorlig sygdom fra stolen og bosatte sig i sin familiegods Glenlare nær Edinburgh. Han fortsatte med at studere naturvidenskab og skrev flere essays om fysik og matematik. I 1871 tog han stolen for eksperimentel fysik ved University of Cambridge. Han organiserede et forskningslaboratorium, som åbnede den 16. juni 1874 og fik navnet Cavendish - til ære for G. Cavendish.

Maxwell afsluttede sit første videnskabelige arbejde, mens han stadig gik i skole, og opfandt en enkel måde at tegne ovale former på. Dette arbejde blev rapporteret på et møde i Royal Society og endda offentliggjort i dets Proceedings. Mens han var medlem af Council of Trinity College, var han engageret i eksperimenter med farveteori og fungerede som en fortsætter af Jungs teori og Helmholtz' teori om tre primære farver. I eksperimenter med farveblanding brugte Maxwell en speciel top, hvis skive var opdelt i sektorer malet i forskellige farver (Maxwell disk). Når toppen roterede hurtigt, smeltede farverne sammen: hvis skiven var malet på samme måde som spektrets farver, så den hvid ud; hvis den ene halvdel var malet rød og den anden halvdel gul, så den orange ud; blanding af blå og gul skabte et indtryk af grønt. I 1860 blev Maxwell tildelt Rumford-medaljen for sit arbejde med farveopfattelse og optik.

I 1857 annoncerede Cambridge University en konkurrence om det bedste papir om stabiliteten af Saturns ringe. Disse formationer blev opdaget af Galileo i begyndelsen af det 17. århundrede. og præsenterede et fantastisk naturmysterium: planeten syntes omgivet af tre kontinuerlige koncentriske ringe, bestående af et stof af ukendt natur. Laplace beviste, at de ikke kan være solide. Efter at have foretaget en matematisk analyse blev Maxwell overbevist om, at de ikke kunne være flydende, og kom til den konklusion, at en sådan struktur kun kunne være stabil, hvis den bestod af en sværm af ubeslægtede meteoritter. Stabiliteten af ringene er sikret af deres tiltrækning til Saturn og den gensidige bevægelse af planeten og meteoritter. For dette arbejde modtog Maxwell J. Adams-prisen.

Et af Maxwells første værker var hans kinetiske teori om gasser. I 1859 afleverede videnskabsmanden en rapport på et møde i British Association, hvor han præsenterede fordelingen af molekyler efter hastighed (Maxwellian distribution). Maxwell udviklede sin forgængers ideer i udviklingen af den kinetiske teori om gasser af R. Clausius, som introducerede begrebet "gennemsnitlig fri vej". Maxwell gik ud fra ideen om en gas som et ensemble af mange ideelt elastiske bolde, der bevægede sig kaotisk i et lukket rum. Kugler (molekyler) kan opdeles i grupper efter hastighed, mens i stationær tilstand forbliver antallet af molekyler i hver gruppe konstant, selvom de kan forlade og gå ind i grupper. Af denne betragtning fulgte det, at ”partikler fordeles efter hastighed efter samme lov, som observationsfejl er fordelt i teorien om mindste kvadraters metode, dvs. ifølge Gaussisk statistik." Som en del af sin teori forklarede Maxwell Avogadros lov, diffusion, termisk ledningsevne, intern friktion (overførselsteori). I 1867 viste han den statistiske karakter af termodynamikkens anden lov ("Maxwells dæmon").

I 1831, året hvor Maxwell blev født, udførte M. Faraday klassiske eksperimenter, der førte ham til opdagelsen af elektromagnetisk induktion. Maxwell begyndte at studere elektricitet og magnetisme omkring 20 år senere, da der var to synspunkter om karakteren af elektriske og magnetiske effekter. Forskere som A. M. Ampere og F. Neumann holdt sig til begrebet langdistanceaktion og betragtede elektromagnetiske kræfter som analoge med tyngdekraftens tiltrækning mellem to masser. Faraday var en fortaler for ideen om kraftlinjer, der forbinder positive og negative elektriske ladninger eller nord- og sydpolerne af en magnet. Kraftlinjer fylder hele det omgivende rum (felt, i Faradays terminologi) og bestemmer elektriske og magnetiske vekselvirkninger. Efter Faraday udviklede Maxwell en hydrodynamisk model af kraftlinjer og udtrykte de dengang kendte relationer mellem elektrodynamikken i et matematisk sprog svarende til Faradays mekaniske modeller. Hovedresultaterne af denne undersøgelse afspejles i arbejdet Faradays kraftlinjer (Faradays kraftlinjer, 1857). I 1860-1865 skabte Maxwell teorien om det elektromagnetiske felt, som han formulerede i form af et system af ligninger (Maxwells ligninger), der beskriver de grundlæggende love for elektromagnetiske fænomener: 1. ligning udtrykte Faradays elektromagnetiske induktion; 2. - magnetoelektrisk induktion, opdaget af Maxwell og baseret på ideer om forskydningsstrømme; 3. – loven om bevarelse af elektricitet; 4. - vortex karakter af magnetfeltet.

Ved at fortsætte med at udvikle disse ideer kom Maxwell til den konklusion, at enhver ændring i de elektriske og magnetiske felter skulle forårsage ændringer i de kraftlinjer, der trænger ind i det omgivende rum, dvs. der skal være pulser (eller bølger), der forplanter sig i mediet. Udbredelseshastigheden af disse bølger (elektromagnetisk forstyrrelse) afhænger af mediets dielektriske og magnetiske permeabilitet og er lig med forholdet mellem den elektromagnetiske enhed og den elektrostatiske. Ifølge Maxwell og andre forskere er dette forhold 3 x 10 10 cm/s, hvilket er tæt på lysets hastighed målt syv år tidligere af den franske fysiker A. Fizeau. I oktober 1861 informerede Maxwell Faraday om sin opdagelse: lys er en elektromagnetisk forstyrrelse, der forplanter sig i et ikke-ledende medium, dvs. en type elektromagnetisk bølge. Denne sidste fase af forskningen er skitseret i Maxwells arbejde Dynamisk teori om elektromagnetisk felt (Afhandling om elektricitet og magnetisme, 1864), og resultatet af hans arbejde med elektrodynamik blev opsummeret af den berømte Afhandling om elektricitet og magnetisme (1873).

I de sidste år af sit liv var Maxwell engageret i at forberede sig til trykning og udgivelse af Cavendishs manuskriptarv. To store mængder udgivet i oktober 1879. Maxwell døde i Cambridge den 5. november 1879.

"... skete stort vendepunkt, som for altid er forbundet med navnene på Faraday, Maxwell, Hertz. Løvens andel i denne revolution tilhører Maxwell... Efter Maxwell fysisk virkelighed blev udtænkt i form af kontinuerlige felter, der ikke kan forklares mekanisk... Denne ændring i virkelighedsbegrebet er den mest dybtgående og frugtbare, som fysikken har oplevet siden Newtons tid."

Einstein

Aforismer og citater af James Maxwell.
”Når et fænomen kan beskrives som særlig situation et generelt princip, der gælder for andre fænomener, så siger de, at dette fænomen er blevet forklaret"

“...Til videnskabens udvikling, hver denne æra ikke kun at folk skal tænke generelt, men at de bør koncentrere deres tanker om den del af det store videnskabsområde, som er givet tid kræver udvikling"

"Af alle hypoteserne... vælg den, der ikke forstyrrer videre tænkning om de ting, der studeres"

"At udføre videnskabeligt arbejde fuldstændig korrekt gennem systematiske eksperimenter og nøjagtige demonstrationer kræver strategisk kunst."

“...Videnskabens historie er ikke begrænset til at opremse succesfuld forskning. Det skal fortælle os om mislykkede undersøgelser og forklare, hvorfor nogle af de mest dygtige mennesker kunne ikke finde nøglen til viden, og hvordan andres omdømme kun gav større støtte til de fejl, de faldt i."

"Nogen fantastisk person er en af slagsen. I den historiske procession af videnskabsmænd har hver af dem sin egen specifikke opgave og sin egen bestemt sted»

"Videnskabens egentlige arnested er ikke mængder af videnskabelige værker, men en persons levende sind, og for at fremme videnskaben er det nødvendigt at lede menneskelig tanke ind i den videnskabelige mainstream. Det kan lade sig gøre forskellige veje: annoncere en opdagelse, forsvare en paradoksal idé eller opfinde videnskabelig sætning eller opstilling af et system af doktrin"

Maxwell og teorien om det elektromagnetiske felt.
Maxwell studerede elektriske og magnetiske fænomener, da mange af dem allerede var godt forstået. Coulombs lov og Amperes lov blev skabt, og det blev også bevist, at magnetiske vekselvirkninger er relateret til virkningen af elektriske ladninger. Mange videnskabsmænd på den tid var tilhængere af teorien om langdistancehandling, som siger, at interaktion sker øjeblikkeligt og i tomt rum.

Hovedrollen i teorien om kortdistanceinteraktion blev spillet af Michael Faradays forskning (30'erne af det 19. århundrede). Faraday hævdede, at karakteren af elektrisk ladning var baseret på det omgivende elektriske felt. Feltet for en ladning er forbundet med den tilstødende i to retninger. Strømme interagerer ved hjælp af et magnetfelt. Faraday beskrev magnetiske og elektriske felter i form af kraftlinjer, som er elastiske linjer i et hypotetisk medium - æteren.

Maxwell forklarede Faradays ideer i matematisk form, noget som fysikken virkelig havde brug for. Med introduktionen af begrebet felt blev lovene i Coulomb og Ampere mere overbevisende og dybt meningsfulde. I begrebet elektromagnetisk induktion var Maxwell i stand til at overveje feltets egenskaber. Under påvirkning af et vekslende magnetfelt genereres et elektrisk felt med lukkede kraftlinjer i det tomme rum. Dette fænomen kaldes et elektrisk hvirvelfelt.
Maxwell viste, at et vekslende elektrisk felt kan generere et magnetisk felt, der ligner en almindelig elektrisk strøm. Denne teori blev kaldt forskydningsstrømhypotesen. Efterfølgende udtrykte Maxwell elektromagnetiske felters opførsel i sine ligninger.

Reference. Maxwells ligninger er ligninger, der beskriver elektromagnetiske fænomener i forskellige medier og vakuumrum, og relaterer sig også til klassisk makroskopisk elektrodynamik. Dette er en logisk konklusion udledt af eksperimenter baseret på lovene for elektriske og magnetiske fænomener.
Hovedkonklusionen i Maxwells ligninger er endeligheden af udbredelsen af elektriske og magnetiske vekselvirkninger, som skelnede mellem teorien om kortrækkende virkning og teorien om langdistancevirkning. Hastighedskarakteristika nærmede sig lysets hastighed 300.000 km/s. Dette gav Maxwell grund til at argumentere for, at lys er et fænomen forbundet med virkningen af elektromagnetiske bølger.

Molekylær kinetisk teori om Maxwells gasser.

Maxwell bidrog til studiet af molekylær kinetisk teori (i dag kaldes det statistisk mekanik). Han var den første, der kom med ideen om den statistiske natur af naturlovene. Maxwellskabt en lov for fordeling af molekyler efter hastighed, og han formåede også at beregne viskositeten af gasser i forhold til hastighedsindikatorer og gasmolekylers frie vej. Takket være Maxwells arbejde har vi en række termodynamiske relationer.

Reference. Maxwells fordeling er en teori om hastighedsfordelingen af molekyler i et system under betingelser med termodynamisk ligevægt. Termodynamisk ligevægt er en betingelse for den translationelle bevægelse af molekyler beskrevet af den klassiske dynamiks love.
Videnskabelige arbejder Maxwell: "Teori om varme", "Materie og bevægelse", "Elektricitet i elementær præsentation". Han var også interesseret i videnskabens historie. På et tidspunkt lykkedes det ham at udgive værker af Cavendish, somMaxwellJeg tilføjede mine kommentarer.
Maxwell arbejdede aktivt på studiet af elektromagnetiske felter. Hans teori om deres eksistens fik verdensomspændende anerkendelse kun et årti efter hans død.

Maxwell var den første til at klassificere stof og tildele hver deres egne love, som ikke kunne reduceres til Newtons mekaniklove.

Mange forskere har skrevet om det. Fysiker Feynman sagde om Maxwellsom opdagede elektrodynamikkens loveMaxwell, set gennem århundreder ind i fremtiden.

MAXWELL (Maxwell) James Clerk ( Ekspedient) (1831-79), engelsk fysiker, skaber af klassisk elektrodynamik, en af grundlæggerne af statistisk fysik, organisator og første direktør (fra 1871) af Cavendish Laboratory. Han udviklede M. Faradays ideer og skabte teorien om det elektromagnetiske felt (Maxwells ligninger); introducerede begrebet forskydningsstrøm, forudsagde eksistensen af elektromagnetiske bølger, fremsatte ideen elektromagnetisk natur Sveta. Installeret statistisk fordeling, opkaldt efter ham. Han studerede gassers viskositet, diffusion og varmeledningsevne. Viste, at Saturns ringe består af individuelle kroppe. Arbejder med farvesyn og kolorimetri (Maxwell disk), optik (Maxwell effekt), elasticitetsteori (Maxwells sætning, Maxwell-Cremona diagram), termodynamik, fysiks historie mv.

MAXWELL (Maxwell) James Clerk (13. juni 1831, Edinburgh, - 5. november 1879, Cambridge), engelsk fysiker, skaberen af klassisk elektrodynamik, en af grundlæggerne af statistisk fysik, grundlægger af en af verdens største videnskabelige centre sent 19. - tidligt 20. århundrede - Cavendish Laboratory; skabte teorien om det elektromagnetiske felt, forudsagde eksistensen af elektromagnetiske bølger, fremsatte ideen om lysets elektromagnetiske natur, etablerede den første statistisk lov- loven om fordeling af molekyler efter hastighed, opkaldt efter ham.

Familie. Studieår

Maxwell var den eneste søn af den skotske adelsmand og advokat John Clerk, som efter at have arvet boet efter en slægtninges kone, født Maxwell, tilføjede dette navn til sit efternavn. Efter fødslen af deres søn flyttede familien til det sydlige Skotland til deres egen ejendom, Glenlare ("Shelter in the Valley"), hvor drengen tilbragte sin barndom. I 1841 sendte James' far ham til en skole kaldet Edinburgh Academy. Her skrev Maxwell i en alder af 15 sin første videnskabelig artikel"Om at tegne ovaler." I 1847 kom han ind på University of Edinburgh, hvor han studerede i tre år, og i 1850 flyttede han til University of Cambridge, hvorfra han dimitterede i 1854. På dette tidspunkt var Maxwell en førsteklasses matematiker med fremragende udviklet intuition fysik.

Oprettelse af Cavendish Laboratory. Undervisningsarbejde

Efter sin eksamen fra universitetet blev Maxwell efterladt i Cambridge for pædagogisk arbejde. I 1856 modtog han en stilling som professor ved Marischal College ved University of Aberdeen (Skotland). I 1860 blev han valgt til medlem af Royal Society of London. Samme år flyttede han til London og accepterede et tilbud om at tiltræde stillingen som leder af afdelingen for fysik ved King's College, University of London, hvor han arbejdede indtil 1865.

Da han vendte tilbage til Cambridge University i 1871, organiserede og stod Maxwell i spidsen for Storbritanniens første specielt udstyrede laboratorium for fysiske eksperimenter, kendt som Cavendish Laboratory (opkaldt efter den engelske videnskabsmand G. Cavendish). Dannelsen af dette laboratorium, som ved overgangen til det 19.-20. århundrede. forvandlet til en af største centre verdensvidenskab, dedikeret Maxwell de sidste år eget liv.

Få fakta fra Maxwells liv er kendt. Genert, beskeden søgte han at bo alene; Jeg førte ikke dagbog. Maxwell giftede sig i 1858, men familieliv, tilsyneladende, viste sig uden held, forværrede hans usociabilitet og fremmedgjorde ham fra sine tidligere venner. Der er spekulationer om, at meget af det vigtige materiale om Maxwells liv gik tabt ved branden i hans Glenlare-hjem i 1929, 50 år efter hans død. Han døde af kræft i en alder af 48.

Videnskabelig aktivitet

Ekstraordinært bredt spændvidde videnskabelige interesser Maxwell dækkede teorien om elektromagnetiske fænomener, kinetisk teori gasser, optik, elasticitetsteori og meget mere. Et af hans første værker var forskning i fysiologi og fysik af farvesyn og kolorimetri, påbegyndt i 1852. I 1861 opnåede Maxwell først et farvebillede ved samtidig at projicere røde, grønne og blå lysbilleder på en skærm. Dette beviste gyldigheden af trekomponentteorien om syn og skitserede måder at skabe farvefotografering på. I sine værker 1857-59 studerede Maxwell teoretisk stabiliteten af Saturns ringe og viste, at Saturns ringe kun kan være stabile, hvis de består af partikler (legemer), der ikke er forbundet med hinanden.

I 1855 begyndte Maxwell en række af sine hovedværker om elektrodynamik. Artiklerne "Om Faradays kraftlinjer" (1855-56), "Om fysiske kraftlinjer" (1861-62) og "Dynamisk teori om det elektromagnetiske felt" (1869) blev publiceret. Forskningen blev afsluttet med udgivelsen af en monografi i to bind, "Treatise on Electricity and Magnetism" (1873).

Oprettelse af teorien om elektromagnetiske felter

Da Maxwell begyndte at forske i elektriske og magnetiske fænomener i 1855, var mange af dem allerede blevet grundigt undersøgt: Især lovene for interaktion mellem stationære elektriske ladninger (Coulombs lov) og strømme (Amperes lov) var blevet etableret; Det er blevet bevist, at magnetiske vekselvirkninger er vekselvirkninger af elektriske ladninger i bevægelse. Flertal videnskabsmænd af det tiden troede, at interaktion overføres øjeblikkeligt, direkte gennem tomhed (teori om lang rækkevidde handling).

En afgørende drejning til teorien om kortdistancehandling blev foretaget af M. Faraday i 30'erne. 19. århundrede Ifølge Faradays ideer, elektrisk ladning skaber et elektrisk felt i det omgivende rum. Feltet af en ladning virker på en anden, og omvendt. Samspillet mellem strømme udføres gennem et magnetfelt. Faraday beskrev fordelingen af elektriske og magnetiske felter i rummet ved hjælp af kraftlinjer, som efter hans opfattelse ligner almindelige elastiske linjer i et hypotetisk medium - verdensæteren.

Maxwell accepterede fuldt ud Faradays ideer om eksistensen af et elektromagnetisk felt, det vil sige om virkeligheden af processer i rummet nær ladninger og strømme. Han mente, at kroppen ikke kan handle, hvor den ikke eksisterer.

Det første Maxwell gjorde var at give Faradays ideer en streng matematisk form, så nødvendigt i fysik. Det viste sig, at med introduktionen af begrebet felt begyndte lovene i Coulomb og Ampere at blive udtrykt mest fuldstændigt, dybt og elegant. I fænomenet elektromagnetisk induktion så Maxwell en ny egenskab ved felter: Et vekslende magnetfelt genererer i det tomme rum et elektrisk felt med lukkede kraftlinjer (det såkaldte elektriske hvirvelfelt).

Det næste og sidste trin i opdagelsen af det elektromagnetiske felts grundlæggende egenskaber blev taget af Maxwell uden nogen afhængighed af eksperimentet. Han lavede et glimrende gæt på, at et vekslende elektrisk felt genererer et magnetisk felt, ligesom et normalt. elektricitet(forskydningsstrømhypotese). I 1869 blev alle de grundlæggende love for det elektromagnetiske felts opførsel etableret og formuleret i form af et system af fire ligninger, kaldet Maxwells ligninger.

En grundlæggende konklusion fulgte af Maxwells ligninger: endeligheden af udbredelseshastigheden elektromagnetiske interaktioner. Dette er det vigtigste, der adskiller teorien om kortdistancehandling fra teorien om langdistancehandling. Hastigheden viste sig at være lige hastighed lys i vakuum: 300.000 km/s. Heraf konkluderede Maxwell, at lys er en form for elektromagnetiske bølger.

Arbejder på den molekylære kinetiske teori om gasser

Maxwells rolle i udviklingen og etableringen af molekylær kinetisk teori er ekstremt vigtig ( moderne navn- statistisk mekanik). Maxwell var den første til at udtale sig om naturlovenes statistiske karakter. I 1866 opdagede han den første statistiske lov - loven om fordelingen af molekyler efter hastighed (Maxwell distribution). Derudover beregnede han viskositeten af gasser afhængig af molekylernes hastigheder og gennemsnitlige frie vej og udledte en række termodynamiske relationer.

Maxwell var en strålende popularisator af videnskaben. Han skrev en række artikler for Encyclopedia Britannica og populære bøger: "The Theory of Heat" (1870), "Matter and Motion" (1873), "Electricity in Elementary Exposition" (1881), som blev oversat til russisk; holdt foredrag og referater kl fysiske emner for et bredt publikum. Maxwell viste også stor interesse for videnskabens historie. I 1879 udgav han G. Cavendishs værker om elektricitet og forsynede dem med omfattende kommentarer.

Evaluering af Maxwells arbejde

Videnskabsmandens værker blev ikke værdsat af hans samtidige. Ideer om eksistensen af et elektromagnetisk felt virkede vilkårlige og ufrugtbare. Først efter at G. Hertz i 1886-89 eksperimentelt beviste eksistensen af elektromagnetiske bølger forudsagt af Maxwell, fik hans teori universel anerkendelse. Dette skete ti år efter Maxwells død.

Efter eksperimentel bekræftelse virkeligheden af det elektromagnetiske felt, blev der gjort en grundlæggende videnskabelig opdagelse: der er forskellige slags stof, og hver af dem har sine egne love, der ikke kan reduceres til Newtons mekaniske love. Maxwell selv var dog næppe klart klar over dette og forsøgte først at bygge mekaniske modeller elektromagnetiske fænomener.

Maxwell talte fremragende om Maxwells rolle i udviklingen af videnskab amerikansk fysiker R. Feynman: "I menneskehedens historie (hvis man ser på det, f.eks. ti tusinde år fra nu), vil den mest betydningsfulde begivenhed i det 19. århundrede uden tvivl være Maxwells opdagelse af elektrodynamikkens love på baggrund af dette vigtig videnskabelig opdagelse Borgerkrig i Amerika i samme årti vil ligne en provinsiel hændelse."

Maxwell er ikke begravet i Englands store mænds grav - Westminster Abbey - men i en beskeden grav ved siden af sin elskede kirke i en skotsk landsby, ikke langt fra familiens ejendom.