Scurtă biografie a lui James Maxwell. Biografia lui James Maxwell Post despre James Clerk Maxwell

„Nu există dorință mai naturală decât dorința de cunoaștere.” - M. Montaigne

MAXWELL, James Clerk (1831 - 1879)- fizician englez remarcabil. Cele mai remarcabile cercetări ale sale se referă la teoria cinetică a gazelor și a electricității; este creatorul teoriei câmpului electromagnetic și al teoriei electromagnetice a luminii.

Potrivit unui sondaj realizat în rândul oamenilor de știință de revista Physicist World, fizicianul James Clerk Maxwell a fost printre primii trei numiți: Maxwell, Newton, Einstein.

A lui pasiune pentru cercetare iar dobândirea de noi cunoștințe a fost nelimitată. Încă din tinerețe, Maxwell a decis să se dedice fizicii. Mentorul său Hopkins a scris: „A fost cel mai extraordinar om pe care l-am văzut vreodată.

Era organic incapabil să se gândească incorect la fizică. L-am crescut ca pe un mare geniu, cu toate excentricitățile lui și cu profeția că într-o zi va străluci în fizică - o profeție cu care colegii săi au fost ferm de acord”.

Odată, la susținerea unui examen pentru studenți absolvenți, profesorul și-a stabilit scopul de a elimina cât mai mulți studenți și a dat probleme care, în opinia sa, erau de nerezolvat. Cu toate acestea, Maxwell a făcut față acestei sarcini!

Așa a descoperit Maxwell celebrul distribuția vitezei moleculelor într-un gaz, ulterior numit după el (distribuția lui Maxwell), încă din anii de studii.

Din 1871, Maxwell a devenit profesor la Universitatea Cambridge.

În 1873, Maxwell a scris un fundamental în două volume „Tratat de electricitate și magnetism”în care a fost formulată celebra teorie maxwelliană a câmpului electromagnetic.

Maxwell a fost capabil să exprime legile câmpului electromagnetic sub forma unui sistem de 4 ecuații cu diferențe parțiale ( Ecuațiile lui Maxwell), de la care a urmat existența undelor electromagnetice teoria electromagnetismului a lui Maxwell a primit confirmare experimentală și a devenit baza clasică general acceptată a fizicii moderne.

Numeroase ea hobby-uri în alte ramuri ale fizicii au fost și foarte fructuoase: a inventat un blat, a cărui suprafață, vopsită în culori diferite, a format cele mai neașteptate combinații la rotire. Când s-au deplasat roșu și galben, s-a obținut culoarea portocalie, albastru și galben - verde, când toate culorile spectrului au fost amestecate, s-a obținut culoarea albă - acțiunea este opusă acțiunii prismei - „discul lui Maxwell”; a găsit un paradox termodinamic care îi bântuia pe fizicieni de mulți ani - „diavolul lui Maxwell”; el a introdus „distribuția Maxwell” și „statistica Maxwell–Boltzmann” în teoria cinetică; este „numărul Maxwell”.

În plus, el a scris un studiu elegant al stabilității inelelor lui Saturn, pentru care a primit o medalie academică și după care a devenit „liderul recunoscut al fizicienilor matematici”, Maxwell a creat multe mici capodopere într-o mare varietate de domenii - de la prima fotografie color din lume până la dezvoltarea unei metode pentru îndepărtarea radicală a petelor de grăsime de pe haine

Maxwell a scris o serie de articole pentru Encyclopedia Britannica, carti populare:„Teoria căldurii”, „Materie și mișcare”, „Electricitate în prezentarea elementară”, tradus în rusă.

Interesant, o formă de scriere a celei de-a doua legi a termodinamicii este: dp/dt = JCM. Partea stângă a acestei formule a fost adesea găsită în lucrările lui Maxwell, care erau departe de fizică, ca semnătură!

Dar principala amintire a lui Maxwell, probabil singura persoană din istoria științei în cinstea căreia există atât de multe nume, este „ecuațiile lui Maxwell”, „electrodinamica lui Maxwell”, „regula lui Maxwell”, „curentul lui Maxwell” și, în sfârșit, Fluxul magnetic al unității Maxwell în sistemul CGS.

Știați?

Despre planul înclinat

Studiind rularea unei mingi „de la deal la deal”, Galileo a sugerat că, în termeni moderni, viteza dobândită în timpul coborârii nu depinde de forma traseului pe care se mișcă corpul. Galileo, firește, nu știa că această situație decurge din legea conservării energiei, dar a anticipat această lege și a aplicat-o în cele mai simple cazuri de cădere a unui corp sau de mișcare pe un plan înclinat și în experimente cu un pendul.

(13.06.1831 - 05.11.1879)

((1831-1879), fizician englez, creator al electrodinamicii clasice, unul dintre fondatorii fizicii statistice. Născut la 13 iunie 1831 la Edinburgh în familia unui nobil scoțian din familia nobilă a Clerks. A studiat mai întâi la Edinburgh (1847-1850), apoi la Universitatea Cambridge (1850-1854). În 1855 a devenit membru al consiliului Trinity College, în 1856-1860 a fost profesor de filozofie naturală la Marischal College, Universitatea din Aberdeen, iar din 1860 a condus catedra de fizică și astronomie la King's College, Universitatea din Londra. În 1865, din cauza unei boli grave, Maxwell a demisionat din scaun și s-a stabilit pe moșia familiei lui Glenlare, lângă Edinburgh. Aici a continuat să studieze știința și a scris mai multe eseuri despre fizică și matematică.

În 1871, a fost înființată o catedra de fizică experimentală la Universitatea din Cambridge, pe care Maxwell a acceptat să o ocupe. Aici și-a asumat sarcina de a organiza un laborator de cercetare la departament, primul laborator fizic din Anglia. Fondurile pentru crearea sa au fost donate de Ducele de Devonshire, Lordul Cancelar al Universității, dar toată munca organizatorică a fost efectuată sub supravegherea și instrucțiunile lui Maxwell (în plus, a investit o mulțime de fonduri personale în ea). Laboratorul s-a deschis pe 16 iunie 1874 și a fost numit Cavendish - în onoarea remarcabilului om de știință englez de la sfârșitul secolului al XVIII-lea. G. Cavendish, căruia Ducele i-a fost nepot strănepot. Laboratorul a fost adaptat atât pentru lucrări științifice, cât și pentru demonstrații. Ulterior, a devenit unul dintre cele mai cunoscute laboratoare de fizică din lume.

În ultimii ani ai vieții sale, Maxwell și-a petrecut mult timp pregătindu-se pentru tipărirea și publicarea imensei moșteniri scrise de mână a lui Cavendish - lucrările sale teoretice și experimentale despre electricitate. Două volume mari au fost publicate în octombrie 1879. Maxwell a murit la Cambridge pe 5 noiembrie 1879. După o slujbă de înmormântare în capela Trinity College, a fost înmormântat în cimitirul familiei din Scoția.

Maxwell și-a finalizat prima lucrare științifică în timp ce era încă la școală: la vârsta de 15 ani, a venit cu o modalitate simplă de a desena forme ovale. Această lucrare a fost raportată la o reuniune a Societății Regale și chiar publicată în Proceedings. În timp ce era bursier la Trinity College, a experimentat cu teoria culorilor, acționând ca un continuator al teoriei lui Jung și al teoriei lui Helmholtz a celor trei culori primare. În experimentele sale privind amestecarea culorilor, Maxwell a folosit un blat special, al cărui disc a fost împărțit în sectoare pictate în diferite culori („discul Maxwell”). Când vârful s-a rotit rapid, culorile s-au îmbinat: dacă discul a fost vopsit în același mod ca și culorile spectrului, a apărut alb; dacă o jumătate din ea era vopsită în roșu și cealaltă jumătate în galben, părea portocaliu; amestecarea albastrului cu galbenul a creat impresia de verde. Diferite combinații de culori au produs nuanțe diferite. Ceva mai târziu, Maxwell a demonstrat cu succes acest dispozitiv la prelegerile sale de la Royal Society. În 1860, a primit medalia Rumford pentru munca sa privind percepția culorilor și optică.

În 1857, Universitatea Cambridge a anunțat un concurs pentru cea mai bună lucrare privind stabilitatea inelelor lui Saturn, la care Maxwell a decis să participe. Aceste formațiuni au fost descoperite de Galileo la începutul secolului al XVII-lea. și prezenta un mister uimitor al naturii: planeta părea înconjurată de trei inele concentrice continue, constând dintr-o substanță de natură necunoscută. Laplace a demonstrat că nu pot fi solide. După ce a efectuat o analiză matematică, Maxwell s-a convins că nu pot fi lichide și a ajuns la concluzia că o astfel de structură este stabilă doar dacă constă dintr-un roi de meteoriți neînrudiți. Stabilitatea inelelor este asigurată de atracția lor față de Saturn și de mișcarea reciprocă a planetei și meteoriților. Pentru această lucrare, Maxwell a primit premiul J. Adams și a devenit imediat un lider în fizica matematică.

Una dintre primele lucrări ale lui Maxwell care a adus cea mai semnificativă contribuție la știință a fost teoria lui cinetică a gazelor. În 1859, a prezentat un raport la o reuniune a Asociației Britanice în care a dedus distribuția moleculelor după viteză (distribuția Maxwelliană). Maxwell a dezvoltat ideile predecesorului său în dezvoltarea teoriei cinetice a gazelor de către R. Clausius, care a introdus conceptul de „cale liberă medie” (distanța medie parcursă de o moleculă de gaz între ciocnirea ei cu o altă moleculă). Maxwell a pornit de la ideea unui gaz ca un ansamblu de multe bile ideal elastice care se mișcă haotic într-un spațiu închis și suferă doar ciocniri elastice. Bilele (moleculele) pot fi împărțite în grupuri în funcție de viteză, în timp ce în stare staționară numărul de molecule din fiecare grup rămâne constant, deși pot ieși și intra în grupuri. Din această considerație a rezultat că „particulele sunt distribuite în funcție de viteză conform aceleiași legi conform căreia erorile de observație sunt distribuite în teoria celor mai mici pătrate, adică în conformitate cu statistica gaussiană”. Așa a intrat pentru prima dată statisticile în descrierea fenomenelor fizice. Ca parte a teoriei sale, Maxwell a explicat legea lui Avogadro, difuzia, conductivitatea termică, frecarea internă (teoria transferului).

În 1867, el a arătat natura statistică a celei de-a doua legi a termodinamicii („demonul lui Maxwell”). În 1831, anul în care s-a născut Maxwell, M. Faraday a condus experimente clasice care l-au condus la descoperirea inducției electromagnetice. Maxwell a început să studieze electricitatea și magnetismul aproximativ 20 de ani mai târziu, când existau două puncte de vedere asupra naturii efectelor electrice și magnetice. Oamenii de știință precum A.M Ampere și F. Neumann au aderat la conceptul de acțiune pe distanță lungă, considerând forțele electromagnetice ca un analog al atracției gravitaționale dintre două mase. Faraday a fost un susținător al ideii de linii de forță care conectează sarcini electrice pozitive și negative sau polii nord și sud ai unui magnet. Ele umplu întreg spațiul înconjurător (câmp, în terminologia lui Faraday) și determină interacțiuni electrice și magnetice. Maxwell a studiat lucrarea lui Faraday cu cea mai mare atenție și a dezvoltat idei de teren pentru aproape întreaga sa viață creativă.

În urma lui Faraday, el a dezvoltat un model hidrodinamic al liniilor de forță și a exprimat relațiile electrodinamice cunoscute atunci într-un limbaj matematic corespunzător modelelor mecanice ale lui Faraday. Principalele rezultate ale acestei cercetări sunt reflectate în lucrarea Faraday's Lines of Force, îndreptată către Faraday în 1857. În 1860-1865, Maxwell a creat teoria câmpului electromagnetic, pe care a formulat-o sub forma unui sistem de ecuații (ecuațiile lui Maxwell). ) descriind toate legile fenomenelor electromagnetice: 1-a ecuație exprimată inducția electromagnetică a lui Faraday; de ideile câmpului magnetic, Maxwell a ajuns la concluzia că orice modificare a câmpurilor electrice și magnetice ar trebui să provoace modificări ale liniilor de forță care pătrund în spațiul înconjurător, adică ar trebui să existe impulsuri (sau unde) care se propagă în mediu de propagare a acestor unde (perturbații electromagnetice) depinde de permeabilitatea dielectrică și magnetică a mediului și este egală cu raportul dintre unitatea electromagnetică de electricitate și cea electrostatică. Potrivit lui Maxwell și alți cercetători, acest raport este de 3x1010 cm/s, ceea ce este foarte apropiat de viteza luminii măsurată cu șapte ani mai devreme de fizicianul francez A. Fizeau.

În octombrie 1861, Maxwell l-a informat pe Faraday despre descoperirea sa: lumina este o perturbație electromagnetică care se propagă într-un mediu neconductor, adică. un tip de undă electromagnetică. Această etapă finală a fost reflectată în lucrarea lui Maxwell Dynamic Theory of the Electromagnetic Field (Tratat de electricitate și magnetism, 1864), iar rezultatul lucrării sale privind electrodinamică a fost rezumat de faimosul Tratat de electricitate și magnetism (1873). Problema experimentală și tehnică a obținerii și utilizării undelor electromagnetice într-un interval spectral larg, în care lumina vizibilă reprezintă doar o mică parte, a fost rezolvată cu succes de generațiile ulterioare de oameni de știință și ingineri. Aplicațiile teoriei lui Maxwell au oferit lumii toate tipurile de comunicații radio, inclusiv transmisii radio și televiziune, radare și ajutoare de navigație și mijloacele de a controla rachete și sateliți. 1831-1879), fizician englez, creator al electrodinamicii clasice, unul dintre fondatorii fizicii statistice.

James-Clerk MAXWELL

(13.6.1831, Edinburgh, - 5.11.1879, Cambridge)

James Clerk Maxwell - fizician englez, creator al electrodinamicii clasice, unul dintre fondatorii fizicii statistice, s-a născut la Edinburgh în 1831.
Maxwell este fiul unui nobil scoțian dintr-o familie nobilă de grefieri. A studiat la universitățile din Edinburgh (1847-50) și Cambridge (1850-54). Membru al Societății Regale din Londra (1860). Profesor la Marischal College, Aberdeen (1856-60), apoi la Universitatea din Londra (1860-65). Din 1871, Maxwell este profesor la Universitatea Cambridge. Acolo a fondat primul laborator de fizică special construit din Marea Britanie, Laboratorul Cavendish, al cărui director a fost din 1871.
Activitățile științifice ale lui Maxwell includ probleme de electromagnetism, teoria cinetică a gazelor, optică, teoria elasticitățiiși mult mai mult. Maxwell și-a încheiat prima lucrare, „Despre desenul ovalelor și pe ovale cu multe trucuri”, când nu avea încă 15 ani (1846, publicat în 1851). Unele dintre primele sale studii au fost lucrări despre fiziologia și fizica vederii culorilor și colorimetriei (1852-72). În 1861, Maxwell a demonstrat pentru prima dată o imagine color obținută din proiecția simultană a diapozitivelor roșii, verzi și albastre pe un ecran, demonstrând astfel validitatea teoriei cu trei componente a vederii culorilor și, în același timp, schițând modalități de a crea fotografii color. El a creat unul dintre primele instrumente pentru măsurarea cantitativă a culorii, numit discul Maxwell.
În 1857-59. Maxwell a efectuat un studiu teoretic al stabilității inelelor lui Saturn și a arătat că inelele lui Saturn pot fi stabile numai dacă constau din particule solide neînrudite.
În cercetările despre electricitate și magnetism (articole „Despre liniile de forță ale lui Faraday”, 1855-56; „Despre liniile fizice de forță”, 1861-62; „Teoria dinamică a câmpului electromagnetic”, 1864; fundamental în două volume „Tratat despre Electricity and Magnetism”, 1873) Maxwell a dezvoltat matematic punctele de vedere ale lui Michael Faraday cu privire la rolul mediului intermediar în interacțiunile electrice și magnetice. El a încercat (în urma lui Faraday) să interpreteze acest mediu ca pe un eter mondial care pătrunde atot, dar aceste încercări nu au avut succes.
Dezvoltarea ulterioară a fizicii a arătat că purtătorul interacțiunilor electromagnetice este câmp electromagnetic, a cărei teorie (în fizica clasică) a creat-o Maxwell. În această teorie, Maxwell a rezumat toate faptele electrodinamicii macroscopice cunoscute la acea vreme și a introdus pentru prima dată ideea unui curent de deplasare care generează un câmp magnetic ca un curent obișnuit (curent de conducere, sarcini electrice în mișcare). Maxwell a exprimat legile câmpului electromagnetic sub forma unui sistem de 4 ecuații cu diferențe parțiale ( Ecuațiile lui Maxwell).
Natura generală și cuprinzătoare a acestor ecuații s-a manifestat prin faptul că analiza lor a făcut posibilă prezicerea multor fenomene și modele necunoscute anterior.
Astfel, a rezultat din ele existența undelor electromagnetice, care mai târziu au fost descoperite experimental de G. Hertz. Studiind aceste ecuații, Maxwell a ajuns la concluzia despre natura electromagnetică a luminii (1865) și a arătat că viteza oricăror alte unde electromagnetice în vid este egală cu viteza luminii.
El a măsurat (cu o precizie mai mare decât W. Weber și F. Kohlrausch în 1856) raportul dintre unitatea electrostatică de sarcină și cea electromagnetică și a confirmat egalitatea acestuia cu viteza luminii. Teoria lui Maxwell a sugerat că undele electromagnetice produc presiune.
Presiunea ușoară a fost stabilită experimental în 1899 de către P. N. Lebedev.
Teoria electromagnetismului a lui Maxwell a primit o confirmare experimentală completă și a devenit baza clasică general acceptată a fizicii moderne. Rolul acestei teorii a fost descris clar de A. Einstein: „... aici a avut loc un mare punct de cotitură, care este pentru totdeauna asociat cu numele lui Faraday, Maxwell, Hertz. Partea leului în această revoluție îi aparține lui Maxwell... După Maxwell, realitatea fizică a fost concepută sub forma unor câmpuri continue care nu pot fi explicate mecanic... Această schimbare a conceptului de realitate este cea mai profundă și mai fructuoasă dintre cele pe care fizica. a experimentat încă de pe vremea lui Newton".
În studiile despre teoria cinetică moleculară a gazelor (articolele „Explications on the dynamic theory of gas”, 1860 și „Dynamic theory of gas”, 1866), Maxwell a fost primul care a rezolvat problema statistică a distribuției moleculelor de gaz ideal. prin viteza ( Distribuția Maxwell). Maxwell a calculat dependența vâscozității gazului de viteza și calea liberă medie a moleculelor (1860), calculând valoarea absolută a acestora din urmă și a derivat o serie de relații termodinamice importante (1860). S-a măsurat experimental coeficientul de vâscozitate al aerului uscat (1866). În 1873-74. Maxwell a descoperit fenomenul dublei refracții într-un flux ( Efectul Maxwell).
Maxwell a fost un important divulgator al științei. A scris o serie de articole pentru Encyclopedia Britannica, cărți populare precum „Theory of Heat” (1870), „Matter and Motion” (1873), „Electricity in Elementary Exposition” (1881), traduse în limba rusă. O contribuție importantă la istoria fizicii este publicarea de către Maxwell a manuscriselor lucrărilor lui G. Cavendish despre electricitate (1879) cu comentarii ample.

(1831-1879) Fizician englez, creator al teoriei câmpului electromagnetic

James Clerk Maxwell s-a născut în 1831 într-o familie nobilă bogată, aparținând familiei nobile și antice scoțiane de Clerks. Tatăl său, John Clerk, care a luat numele de familie Maxwell, era avocat. A avut un mare interes pentru istoria naturală, a fost un om cu interese culturale variate, un călător, un inventator și un om de știință. James și-a petrecut copilăria în Glenlare, o zonă pitorească situată la câțiva kilometri de Marea Irlandei.

Lui James îi plăcea să refacă lucruri, îmbunătățindu-le designul, mânuind, desenând și știa să tricoteze și să brodeze. Curiozitatea lui naturală și înclinația spre reflecție solitară au fost pe deplin înțelese de familia sa și mai ales de tatăl său. James a purtat prietenia cu tatăl său de-a lungul vieții și, ca adult, va spune că cel mai mare noroc în viață este să ai părinți buni și înțelepți. Băiatul și-a pierdut mama devreme: în 1839, aceasta a murit fără să fie supusă unei operații majore.

În 1841, la vârsta de 10 ani, James a intrat la Academia din Edinburgh, o instituție de învățământ secundar similară cu un gimnaziu clasic. Până în clasa a cincea a învățat fără prea mult interes și a fost foarte bolnav. În clasa a cincea, băiatul a devenit interesat de geometrie, a început să facă modele de corpuri geometrice și să vină cu propriile metode de rezolvare a problemelor. În 1846, când nu avea nici măcar 15 ani, a scris prima sa lucrare științifică - „Despre desenul ovalelor și pe ovale cu multe focare”, care a fost publicat ulterior în actele Societății Regale din Edinburgh. Această lucrare tinerească deschide o colecție în două volume de articole științifice ale lui Maxwell.

În 1847, fără să termine liceul, a intrat la Universitatea din Edinburgh. În acest moment, James a devenit interesat de experimente în optică, chimie, magnetism și a făcut multă fizică și matematică. În 1850, a prezentat o lucrare membrilor Societății Regale, „Despre echilibrul corpurilor elastice”, în care a demonstrat o teoremă binecunoscută numită „teorema lui Maxwell”.

În 1850, James s-a transferat la Universitatea din Cambridge, la faimosul Trinity College, unde a studiat cândva Isaac Newton. Un rol important în formarea viziunii științifice despre lume a tânărului l-a jucat comunicarea sa cu oamenii de știință din facultate, în primul rând cu George Stokes și William Thomson (Kelvin). Studiul minuțios al lucrării lui Michael Faraday asupra energiei electrice a arătat calea pentru propriile sale cercetări ulterioare.

În 1854, Maxwell a absolvit Universitatea Cambridge, primind al doilea premiu - Premiul Smith, acordat pentru câștigarea celui mai dificil examen de matematică. A pierdut primul premiu în fața lui Routh, un viitor mecanic și matematician faimos. Imediat după absolvire, și-a început cariera didactică la Trinity College. Maxwell ține prelegeri despre hidraulică și optică și conduce cercetări despre teoria culorilor. În 1855, a trimis un raport „Experimente asupra culorii” Societății Regale din Edinburgh și a dezvoltat teoria vederii culorilor. După cum au mărturisit contemporanii, James Maxwell nu a fost un profesor strălucit, dar și-a tratat responsabilitățile de predare cu multă conștiință. Adevărata lui pasiune a fost cercetarea științifică.

În acest moment, interesul său pentru problemele electricității și magnetismului se trezise, ​​iar în 1855-1856 și-a încheiat prima lucrare în acest domeniu - „Pe liniile de forță Faraday”. Ea subliniază deja principalele trăsături ale viitoarei sale mari lucrări. Din 1855, omul de știință este membru al Societății Regale din Edinburgh.

În 1856, profesorul J. Maxwell a plecat să lucreze la Departamentul de Filosofie Naturală de la Universitatea din Aberdeen din Scoția, unde a rămas până în 1860. În 1857, i-a trimis articolul său despre electromagnetism lui Michael Faraday, ceea ce l-a atins foarte mult. Faraday a fost uimit de puterea talentului tânărului om de știință. În această perioadă, Maxwell, în paralel cu problemele electromagnetismului, s-a angajat în rezolvarea problemelor științifice din alte domenii. El participă la competiția de la Universitatea Cambridge privind stabilitatea inelelor lui Saturn și depune o lucrare „Despre stabilitatea inelelor lui Saturn”, în care arată că inelele nu sunt solide sau lichide, ci sunt un roi de meteoriți. Această lucrare a fost numită una dintre aplicațiile remarcabile ale matematicii, iar omul de știință a primit un premiu onorific Adams.

James Maxwell este unul dintre creatorii teoriei cinetice a gazelor. În 1859, el a stabilit o lege statistică pentru distribuția moleculelor de gaz într-o stare de echilibru termic după viteză, numită distribuție Maxwell.

Din 1860 până în 1865, Maxwell a fost profesor de fizică la King's College, Universitatea din Londra. Aici și-a întâlnit prima dată idolul, Michael Faraday, care era deja bătrân și bolnav.

Alegerea lui J. Maxwell în 1861 ca membru al Societății Regale din Londra a recunoscut importanța lucrărilor sale științifice, printre care trebuie remarcate două articole importante despre electromagnetism: „On physical lines of force” (1861-1862) și „ Teoria dinamică a câmpului electromagnetic” (1864-1865). Ultima lucrare a conturat teoria câmpului electromagnetic, pe care a formulat-o sub forma unui sistem de mai multe ecuații - ecuațiile lui Maxwell, care exprimă toate legile de bază ale fenomenelor electromagnetice. De asemenea, oferă o idee despre lumină ca unde electromagnetice.

1 Teoria câmpului electromagnetic este cea mai mare realizare științifică a lui James Maxwell, a marcat începutul unei noi etape în fizică. Majoritatea oamenilor de știință au apreciat foarte mult teoria lui Maxwell, care a devenit unul dintre cei mai importanți fizicieni din lume.

În 1865, a avut un accident în timp ce călărea pe un cal. După ce a suferit o boală gravă, a părăsit departamentul de la Universitatea din Londra și s-a mutat în Glenlare natal, la moșia sa, unde timp de șase ani (până în 1871) a continuat cercetările despre teoria electromagnetismului și căldurii. Rezultatele muncii sale au fost publicate în 1871 în lucrarea „Theory of Heat”.

În 1871, pe cheltuiala descendentului celebrului om de știință englez din secolul al XVIII-lea Henry Cavendish - Duce de Cavendish - a fost înființat Departamentul de Fizică Experimentală la Universitatea din Cambridge, primul profesor al căruia a fost Maxwell. Împreună cu departamentul a preluat și laboratorul, a cărui construcție tocmai începuse sub supravegherea și conducerea sa. Acesta a fost viitorul celebru Laborator Cavendish - un centru științific și de cercetare care mai târziu a devenit faimos în întreaga lume. Pe 16 iunie 1874 a avut loc marea deschidere a Laboratorului Cavendish, pe care Maxwell l-a condus până la sfârșitul vieții sale. Ulterior, a fost condus de J. Rayleigh, D. D. Gomson, E. Rutherford, W. Bragg.

James Maxwell era un excelent manager de laborator și avea o autoritate indiscutabilă în rândul personalului. S-a remarcat prin mare simplitate, blândețe și sinceritate în comunicarea cu oamenii, a fost întotdeauna principial și activ, apreciat și iubit umorul.

În Cavendish, Maxwell a desfășurat o amplă activitate științifică și pedagogică. În 1873, a fost publicat „Tratatul său despre electricitate și magnetism”, care rezumă cercetările sale în acest domeniu și devenind punctul culminant al creativității sale științifice. El a dedicat opt ​​ani Tratatului și a dedicat ultimii cinci ani ai vieții sale procesării și publicării lucrărilor inedite ale lui Henry Cavendish, după care a primit numele laboratorului. Maxwell a publicat două volume mari de lucrări ale lui Cavendish cu comentariile sale în 1879.

Nu a arătat niciodată egoism sau sensibilitate, nu s-a străduit pentru faimă și a acceptat întotdeauna cu calm criticile adresate lui. Stăpânirea de sine și reținerea au fost întotdeauna tovarășii lui. Chiar și atunci când s-a îmbolnăvit grav și a experimentat dureri chinuitoare, a rămas echilibrat și calm. Omul de știință a înfruntat cu curaj cuvintele medicului că nu mai avea de trăit mai mult de o lună.

James Clerk Maxwell a murit pe 5 noiembrie 1879, de cancer, la vârsta de patruzeci și opt de ani. Medicul care l-a tratat scrie în memoriile sale că James a îndurat cu curaj boala. Avea o durere incredibilă, dar nimeni din jurul lui nu știa despre asta. Până la moarte, a gândit clar și clar, pe deplin conștient de moartea sa iminentă și păstrând un calm deplin.

James Clerk Maxwell (1831-79) - fizician englez, creator al electrodinamicii clasice, unul dintre fondatorii fizicii statistice, organizator și primul director (din 1871) al Laboratorului Cavendish, a prezis existența undelor electromagnetice, a propus ideea naturii electromagnetice a luminii, a stabilit prima lege statistică - legea distribuției moleculelor după viteză, numită după el.

Dezvoltând ideile lui Michael Faraday, el a creat teoria câmpului electromagnetic (ecuațiile lui Maxwell); a introdus conceptul de curent de deplasare, a prezis existența undelor electromagnetice și a prezentat ideea naturii electromagnetice a luminii. A stabilit o distribuție statistică numită după el. El a studiat vâscozitatea, difuzia și conductibilitatea termică a gazelor. Maxwell a arătat că inelele lui Saturn constau din corpuri separate. Lucrează viziunea culorilor și colorimetria (discul Maxwell), optică (efectul Maxwell), teoria elasticității (teorema lui Maxwell, diagrama Maxwell-Cremona), termodinamică, istoria fizicii etc.

Familie. Ani de studiu

James Maxwell s-a născut pe 13 iunie 1831, la Edinburgh. A fost singurul fiu al nobilului și avocatului scoțian John Clerk, care, după ce a moștenit moșia soției unei rude, născută Maxwell, a adăugat acest nume la numele său de familie. După nașterea fiului lor, familia s-a mutat în sudul Scoției, în propria moșie, Glenlar („Adăpost în vale”), unde băiatul și-a petrecut copilăria.

În 1841, tatăl lui James l-a trimis la o școală numită Academia din Edinburgh. Aici, la vârsta de 15 ani, Maxwell a scris primul său articol științific, „On Drawing Ovals”. În 1847 a intrat la Universitatea din Edinburgh, unde a studiat timp de trei ani, iar în 1850 s-a mutat la Universitatea din Cambridge, unde a absolvit în 1854. În acel moment, James Maxwell era un matematician de primă clasă, cu intuiția superb dezvoltată. a unui fizician.

Crearea Laboratorului Cavendish. Munca de predare

După ce a absolvit universitatea, James Maxwell a fost lăsat la Cambridge pentru munca de predare. În 1856 a primit un post de profesor la Marischal College de la Universitatea din Aberdeen (Scoția). În 1860 a fost ales membru al Societății Regale din Londra. În același an s-a mutat la Londra, acceptând oferta de a ocupa postul de șef al departamentului de fizică de la King's College, Universitatea din Londra, unde a lucrat până în 1865.

Întors la Universitatea Cambridge în 1871, Maxwell a organizat și a condus primul laborator special echipat pentru experimente fizice din Marea Britanie, cunoscut sub numele de Laboratorul Cavendish (numit după omul de știință englez Henry Cavendish). Formarea acestui laborator, care la începutul secolelor XIX-XX. transformat într-unul dintre cele mai mari centre ale științei mondiale, Maxwell și-a dedicat ultimii ani ai vieții.

În general, puține fapte din viața lui Maxwell sunt cunoscute. Timid și modest, a căutat să trăiască în singurătate și nu a ținut jurnale. În 1858, James Maxwell s-a căsătorit, dar viața sa de familie, aparent, nu a avut succes, i-a agravat nesociabilitatea și l-a înstrăinat de foștii săi prieteni. Există speculații că o mare parte din materialul important despre viața lui Maxwell a fost pierdut în incendiul din 1929 de la casa sa din Glenlare, la 50 de ani după moartea sa. A murit de cancer la vârsta de 48 de ani.

Activitate științifică

Sfera neobișnuit de largă de interese științifice a lui Maxwell acoperea teoria fenomenelor electromagnetice, teoria cinetică a gazelor, optică, teoria elasticității și multe altele. Una dintre primele sale lucrări a fost cercetarea privind fiziologia și fizica vederii culorilor și colorimetriei, începută în 1852. În 1861, James Maxwell a obținut pentru prima dată o imagine color proiectând simultan diapozitive roșii, verzi și albastre pe un ecran. Aceasta a dovedit validitatea teoriei cu trei componente a vederii și a subliniat modalități de a crea fotografii color. În lucrările sale 1857-59, Maxwell a studiat teoretic stabilitatea inelelor lui Saturn și a arătat că inelele lui Saturn pot fi stabile numai dacă constau din particule (corpi) care nu sunt conectate între ele.

În 1855 D. Maxwell a început o serie de lucrări principale despre electrodinamică. Au fost publicate articolele „Despre liniile de forță ale lui Faraday” (1855-56), „Despre liniile fizice de forță” (1861-62) și „Teoria dinamică a câmpului electromagnetic” (1869). Cercetarea a fost finalizată cu publicarea unei monografii în două volume, „Tratat de electricitate și magnetism” (1873).

Crearea teoriei câmpului electromagnetic

Când James Maxwell a început să cerceteze fenomenele electrice și magnetice în 1855, multe dintre ele fuseseră deja bine studiate: în special, au fost stabilite legile interacțiunii sarcinilor electrice staționare (legea lui Coulomb) și a curenților (legea lui Ampere); S-a dovedit că interacțiunile magnetice sunt interacțiuni ale sarcinilor electrice în mișcare. Majoritatea oamenilor de știință din acea vreme credeau că interacțiunea se transmite instantaneu, direct prin vid (teoria acțiunii pe distanță lungă).

O întorsătură decisivă către teoria acțiunii pe rază scurtă a fost făcută de Michael Faraday în anii 30. secolul al 19-lea Conform ideilor lui Faraday, o sarcină electrică creează un câmp electric în spațiul înconjurător. Câmpul unei sarcini acționează asupra alteia și invers. Interacțiunea curenților se realizează printr-un câmp magnetic. Faraday a descris distribuția câmpurilor electrice și magnetice în spațiu folosind linii de forță, care, în opinia sa, seamănă cu linii elastice obișnuite într-un mediu ipotetic - eterul mondial.

Maxwell a acceptat pe deplin ideile lui Faraday despre existența unui câmp electromagnetic, adică despre realitatea proceselor din spațiu lângă sarcini și curenți. El credea că corpul nu poate acționa acolo unde nu există.

Primul lucru pe care l-a făcut D.K Maxwell - a dat ideilor lui Faraday o formă matematică strictă, atât de necesară în fizică. S-a dovedit că odată cu introducerea conceptului de câmp, legile lui Coulomb și Ampere au început să fie exprimate cel mai complet, profund și elegant. În fenomenul inducției electromagnetice, Maxwell a văzut o nouă proprietate a câmpurilor: un câmp magnetic alternant generează în spațiul gol un câmp electric cu linii de forță închise (așa-numitul câmp electric vortex).

Următorul și ultimul pas în descoperirea proprietăților de bază ale câmpului electromagnetic a fost făcut de Maxwell fără să se bazeze pe experiment. El a făcut o presupunere strălucitoare că un câmp electric alternativ generează un câmp magnetic, la fel ca un curent electric obișnuit (ipoteza curentului de deplasare). Până în 1869, toate legile de bază ale comportamentului câmpului electromagnetic au fost stabilite și formulate sub forma unui sistem de patru ecuații, numit ecuații lui Maxwell.

Ecuațiile lui Maxwell sunt ecuațiile de bază ale electrodinamicii macroscopice clasice, care descriu fenomene electromagnetice în medii arbitrare și în vid. Ecuațiile lui Maxwell au fost obținute de J.C. Maxwell în anii 60. secolul al 19-lea ca urmare a generalizării legilor fenomenelor electrice şi magnetice constatate din experienţă.

O concluzie fundamentală a rezultat din ecuațiile lui Maxwell: caracterul finit al vitezei de propagare a interacțiunilor electromagnetice. Acesta este principalul lucru care distinge teoria acțiunii pe rază scurtă de acțiune de teoria acțiunii pe rază lungă. Viteza s-a dovedit a fi egală cu viteza luminii în vid: 300.000 km/s. Din aceasta, Maxwell a concluzionat că lumina este o formă de unde electromagnetice.

Lucrează pe teoria cinetică moleculară a gazelor

Rolul lui James Maxwell în dezvoltarea și stabilirea teoriei cinetice moleculare (denumirea modernă este mecanică statistică) este extrem de important. Maxwell a fost primul care a făcut o afirmație despre natura statistică a legilor naturii. În 1866 a descoperit prima lege statistică - legea distribuției moleculelor după viteză (distribuția Maxwell). În plus, el a calculat vâscozitatea gazelor în funcție de vitezele și calea liberă medie a moleculelor și a derivat o serie de relații termodinamice.

Distribuția lui Maxwell este distribuția vitezei moleculelor unui sistem într-o stare de echilibru termodinamic (cu condiția ca mișcarea de translație a moleculelor să fie descrisă de legile mecanicii clasice). Înființată de J.C. Maxwell în 1859.

Maxwell a fost un genial popularizator al științei. A scris o serie de articole pentru Encyclopedia Britannica și cărți populare: „The Theory of Heat” (1870), „Matter and Motion” (1873), „Electricity in Elementary Exposition” (1881), care au fost traduse în limba rusă; a susținut prelegeri și rapoarte pe teme fizice pentru un public larg. Maxwell a manifestat, de asemenea, un mare interes pentru istoria științei. În 1879 a publicat lucrările lui G. Cavendish despre electricitate, oferindu-le comentarii ample.

Evaluarea lucrării lui Maxwell

Lucrările omului de știință nu au fost apreciate de contemporanii săi. Ideile despre existența unui câmp electromagnetic păreau arbitrare și infructuoase. Abia după ce Heinrich Hertz a demonstrat experimental existența undelor electromagnetice prezise de Maxwell în 1886-89, teoria sa a câștigat acceptarea universală. Acest lucru s-a întâmplat la zece ani după moartea lui Maxwell.

După confirmarea experimentală a realității câmpului electromagnetic, a fost făcută o descoperire științifică fundamentală: există diferite tipuri de materie și fiecare dintre ele are propriile legi, care nu sunt reductibile la legile mecanicii lui Newton. Cu toate acestea, Maxwell însuși nu era clar conștient de acest lucru și la început a încercat să construiască modele mecanice ale fenomenelor electromagnetice.

Fizicianul american Richard Feynman a spus excelent despre rolul lui Maxwell în dezvoltarea științei: „În istoria omenirii (dacă te uiți la ea, să zicem, zece mii de ani mai târziu), cel mai semnificativ eveniment al secolului al XIX-lea va fi, fără îndoială, descoperirea lui Maxwell. a legilor electrodinamicii. Pe fundalul acestei importante descoperiri științifice, războiul civil american din același deceniu va arăta ca un incident provincial.

James Maxwell a murit 5 noiembrie 1879, Cambridge. El este înmormântat nu în mormântul marilor bărbați ai Angliei - Westminster Abbey - ci într-un mormânt modest de lângă biserica lui îndrăgita dintr-un sat scoțian, nu departe de moșia familiei.