Содержание

Краткая биография Джеймса Максвелла

Максвелл Джеймс Клерк (1831—1879), английский физик, создатель классической электродинамики, один из основателей статистической физики.

Родился 13 июня 1831 г. в Эдинбурге в семье шотландского дворянина. В десять лет поступил в Эдинбургскую академию, где стал первым учеником.

С 1847 г. учился в Эдинбургском университете (окончил его в 1850 г.). Здесь увлёкся опытами по химии, оптике, магнетизму, занимался математикой, физикой, механикой. Через три года для продолжения образования Джеймс перевёлся в Кембриджский Тринити-колледж и начал изучать электричество по книге М. Фарадея. Затем приступил к экспериментальным исследованиям по электричеству.

После успешного окончания колледжа (1854 г.) молодой учёный был приглашён на преподавательскую работу. Через два года он написал статью «О фарадеевых силовых линиях».

В это же время Максвелл разрабатывал кинетическую теорию газов. Он вывел закон, согласно которому молекулы газа распределяются по скоростям движения (распределение Максвелла).

В 1856—1860 гг. Максвелл — профессор Абердинского университета; в 1860— 1865 гг. он преподавал в Лондонском королевском колледже, где впервые встретился с Фарадеем. Именно в этот период создана его главная работа «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864— 1865 гг.), в которой обнаруженные им закономерности выражены в виде систем из четырёх дифференциальных уравнений (уравнения Максвелла). Учёный утверждал, что изменяющееся магнитное поле образует в окружающих телах и в вакууме вихревое электрическое поле, а оно, в свою очередь, вызывает появление магнитного поля.

Это открытие стало новым этапом в познании мира. А. Пуанкаре считал теорию Максвелла вершиной математической мысли. Максвелл предположил, что должны существовать электромагнитные волны и что скорость их распространения равна скорости света. Значит, свет есть разновидность электромагнитных волн. Он теоретически обосновал такое явление, как давление света.

В 1871 г. Максвелл стал первым профессором экспериментальной физики в Кембридже. Под его руководством была основана знаменитая Кавендишская лаборатория, которую он возглавлял до конца жизни. Усилиями Максвелла увидели свет два тома работ Г. Кавендиша — гениального физика, намного опередившего своё время.

Максвелл умер 5 ноября 1879 г., оставив после себя огромное научное наследие, которое до сих пор служит людям. Его поистине энциклопедический «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873 г.) посвящен памяти Фарадея.

Еще по теме:

Популярно:

Комментарии:

Максвелл, Джеймс Клерк, подробная биография

(1831-1879) английский физик, создатель теории электромагнитного поля

Джеймс Клерк Максвелл родился в 1831 году в состоятельной дворянской семье, принадлежавшей к знатному и старинному шотландскому роду Клерков. Его отец Джон Клерк, принявший фамилию Максвелл, был юристом. Он проявлял большой интерес к естествознанию, был человеком с разносторонними культурными интересами, путешественником, изобретателем и ученым. Детство Джеймса прошло в Гленлэре — живописном уголке, расположенном в нескольких милях от залива Ирландского моря.

Джеймс очень любил переделывать вещи, улучшая их конструкцию, мастерить, рисовать, умел вязать и вышивать. Его природная любознательность и склонность к уединенным размышлениям находили полное понимание у его родных и особенно у отца. Дружбу с отцом Джеймс пронес через всю жизнь, и, став взрослым, он скажет, что величайшая удача в жизни — иметь добрых и мудрых родителей. Мальчик рано потерял мать: в 1839 году она умерла, не перенеся тяжелой операции.

В 1841 году в возрасте 10 лет Джеймс поступает в Эдинбургскую академию — среднее учебное заведение типа классической гимназии. До пятого класса он учился без особого интереса, много болел. В пятом классе мальчик увлекся геометрией, начал мастерить модели геометрических тел и придумывать свои методы решения задач. В 1846 году, когда ему не было и 15 лет, он написал свою первую научную работу — «О черчении овалов и об овалах со многими фокусами», напечатанную впоследствии в трудах Эдинбургского королевского общества. Этой юношеской работой открывается двухтомное собрание научных статей Максвелла.

В 1847 году, не закончив гимназии, он поступил в Эдинбургский университет. К этому времени Джеймс увлекся опытами по оптике, химии, магнетизму, много занимался физикой и математикой. В 1850 году он выступил перед членами Королевского общества с докладом «О равновесии упругих тел», в котором доказал известную теорему, названную «теоремой Максвелла».

В 1850 году Джеймс перевелся в Кембриджский университет, в знаменитый Тринити-колледж, где в свое время учился Исаак Ньютон. Важную роль в формировании научного мировоззрения молодого человека сыграло его общение с учеными колледжа, в первую очередь с Джорджем Сто-ксом и Уильямом Томсоном (Кельвином). Кропотливое изучение работ Майкла Фарадея по электричеству указало путь его собственным дальнейшим исследованиям.

В 1854 году Максвелл закончил Кембриджский университет, получив вторую награду — премию Смита, присуждавшуюся за победу на труднейшем математическом экзамене. Первую награду он уступил Раусу — будущему известному механику и математику. Сразу же после окончания университета началась его преподавательская деятельность в Тринити-колледже. Максвелл читает лекции по гидравлике и оптике, занимается исследованиями по теории цвета. В 1855 году он посылает в Эдинбургское королевское общество доклад «Опыты по цвету», разрабатывает теорию цветного зрения. Как свидетельствовали современники, Джеймс Максвелл не был блестящим преподавателем, но относился к своим педагогическим обязанностям очень добросовестно. Его истинной страстью были научные исследования.

К этому времени у него пробудился интерес к проблемам электричества и магнетизма, и в 1855—1856 годах он закончил свою первую работу в этой области — «О фарадеевых силовых линиях». В ней уже намечаются основные черты его будущего великого труда. С 1855 года ученый состоит в Эдинбургском королевском обществе.

В 1856 году профессор Дж. Максвелл едет работать на кафедру натурфилософии Абердинского университета в Шотландии, где остается до 1860 года. В 1857 году он посылает свою статью по электромагнетизму Майклу Фарадею, очень тронувшую того. Фарадей поразился силе таланта молодого ученого. В этот период Максвелл параллельно с проблемами электромагнетизма занимается решением научных вопросов и в других областях. Он принимает участие в конкурсе Кембриджского университета, посвященном устойчивости колец Сатурна, и представляет на конкурс работу «Об устойчивости колец Сатурна», в которой показывает, что кольца не являются твердыми или жидкими, а представляют собой рой метеоритов. Эти работа была названа одним из замечательных приложений математики, а ученый получил почетную премию Адамса.

Джеймс Максвелл является одним из создателей кинетической теории газов. В 1859 году он установил статистический закон распределения молекул газа, находящегося в состоянии теплового равновесия, по скоростям, получивший название распределения Максвелла.

С 1860 по 1865 год Максвелл является профессором физики Кинге-Колледжа в Лондонском университете. Здесь он впервые встретился со своим кумиром — Майклом Фарадеем, который был уже стар и болен.

Избрание Дж. Максвелла в 1861 году членом Королевского общества в Лондоне стало признанием важности его научных трудов, среди которых следует отметить две важные статьи по электромагнетизму: «О физических силовых линиях» (1861—1862) и «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864—1865). В последней работе изложена теория электромагнитного поля, которую он сформулировал в виде системы нескольких уравнений — уравнений Максвелла, выражающих все основные закономерности электромагнитных явлений. Также в ней дается представление о свете как электромагнитных волнах.

1 еория электромагнитного поля является самым большим научным достижением Джеймса Максвелла, она ознаменовала собой начало нового этапа в физике. Большинство ученых исключительно высоко оценили теорию Максвелла, ставшего одним из ведущих физиков мира.

В 1865 году во время верховой езды с ним произошел несчастный случай. Перенеся тяжелое заболевание, он оставил кафедру в Лондонском университете и переехал в родной Гленлэр, в свое поместье, где на протяжении шести лет (до 1871 года) продолжал исследования по теории электромагнетизма и теплоты. Результаты его работы были опубликованы в 1871 году в труде «Теория теплоты».

В 1871 году на средства потомка известного английского ученого XVIII века Генри Кавендиша — герцога Кавенди-ша — была учреждена кафедра экспериментальной физики в Кембриджском университете, первым профессором которой был приглашен Максвелл. Вместе с кафедрой он принял и лабораторию, строительство которой только что началось под его наблюдением и руководством. Это была будущая знаменитая Кавендишская лаборатория — научный и исследовательский центр, прославившийся впоследствии на весь мир. 16 июня 1874 года состоялось торжественное открытие Кавендишской лаборатории, которую Максвелл возглавлял до конца своей жизни. Впоследствии ее возглавляли Дж. Рэлей, Д. Д. Гомсон, Э. Резерфорд, У. Брэгг.

Джеймс Максвелл был прекрасным руководителем лаборатории и имел непререкаемый авторитет среди сотрудников. Он отличался большой простотой, мягкостью и искренностью в общении с людьми, всегда был принципиален и активен, ценил и любил юмор.

В Кавендише Максвелл вел большую научную и педагогическую работу. В 1873 году выходит в свет его «Трактат об электричестве и магнетизме», подводящий итог его исследованиям в этой области и ставший вершиной его научного творчества. Восемь лет он отдал «Трактату», а последние пять лет жизни посвятил обработке и изданию неопубликованных трудов Генри Кавендиша, в честь которого была названа лаборатория. Два больших тома работ Кавендиша со своими комментариями Максвелл опубликовал в 1879 году.

Он никогда не проявлял себялюбия и обидчивости, не стремился к славе и всегда спокойно принимал критику в свой адрес. Его спутниками всегда были самообладание и выдержка. Даже когда он тяжело заболел и испытывал мучительные боли, он оставался уравновешенным и спокойным. Ученый мужественно встретил слова врача о том, что ему осталось жить не более месяца.

Джеймс Клерк Максвелл скончался 5 ноября 1879 года от рака в возрасте сорока восьми лет. Врач, лечивший его, пишет в своих воспоминаниях, что Джеймс мужественно переносил болезнь. Он испытывал невероятные боли, но никто из окружающих даже не догадывался об этом. До самой смерти он мыслил четко и ясно, прекрасно сознавая близкую кончину и сохраняя полное спокойствие.

МАКСВЕЛЛ, ДЖЕЙМС КЛЕРК | Энциклопедия Кругосвет

МАКСВЕЛЛ, ДЖЕЙМС КЛЕРК (Maxwell, James Clerk) (1831–1879), английский физик. Родился 13 июня 1831 в Эдинбурге в семье шотландского дворянина из знатного рода Клерков. Учился сначала в Эдинбургском (1847–1850), затем в Кембриджском (1850–1854) университетах. В 1855 стал членом совета Тринити-колледжа, в 1856–1860 был профессором Маришал-колледжа Абердинского университета, с 1860 возглавлял кафедру физики и астрономии в Кингз-колледже Лондонского университета. В 1865 в связи с серьезной болезнью Максвелл отказался от кафедры и поселился в своем родовом поместье Гленлэр близ Эдинбурга. Продолжал заниматься наукой, написал несколько сочинений по физике и математике. В 1871 в Кембриджском университете занял кафедру экспериментальной физики. Организовал научно-исследовательскую лабораторию, которая открылась 16 июня 1874 и была названа Кавендишской – в честь Г.Кавендиша.

Свою первую научную работу Максвелл выполнил еще в школе, придумав простой способ вычерчивания овальных фигур. Эта работа была доложена на заседании Королевского общества и даже опубликована в его «Трудах». В бытность членом совета Тринити-колледжа занимался экспериментами по теории цветов, выступая как продолжатель теории Юнга и теории трех основных цветов Гельмгольца. В экспериментах по смешиванию цветов Максвелл применил особый волчок, диск которого был разделен на секторы, окрашенные в разные цвета (диск Максвелла). При быстром вращении волчка цвета сливались: если диск был закрашен так, как расположены цвета спектра, он казался белым; если одну его половину закрашивали красным, а другую – желтым, он казался оранжевым; смешивание синего и желтого создавало впечатление зеленого. В 1860 за работы по восприятию цвета и оптике Максвелл был награжден медалью Румфорда.

В 1857 Кембриджский университет объявил конкурс на лучшую работу об устойчивости колец Сатурна. Эти образования были открыты Галилеем в начале 17 в. и представляли удивительную загадку природы: планета казалась окруженной тремя сплошными концентрическими кольцами, состоящими из вещества неизвестной природы. Лаплас доказал, что они не могут быть твердыми. Проведя математический анализ, Максвелл убедился, что они не могут быть и жидкими, и пришел к заключению, что подобная структура может быть устойчивой только в том случае, если состоит из роя не связанных между собой метеоритов. Устойчивость колец обеспечивается их притяжением к Сатурну и взаимным движением планеты и метеоритов. За эту работу Максвелл получил премию Дж.Адамса.

Одной из первых работ Максвелла стала его кинетическая теория газов. В 1859 ученый выступил на заседании Британской ассоциации с докладом, в котором привел распределение молекул по скоростям (максвелловское распределение). Максвелл развил представления своего предшественника в разработке кинетической теории газов Р.Клаузиуса, который ввел понятие «средней длины свободного пробега». Максвелл исходил из представления о газе как об ансамбле множества идеально упругих шариков, хаотически движущихся в замкнутом пространстве. Шарики (молекулы) можно разделить на группы по скоростям, при этом в стационарном состоянии число молекул в каждой группе остается постоянным, хотя они могут выходить из групп и входить в них. Из такого рассмотрения следовало, что «частицы распределяются по скоростям по такому же закону, по какому распределяются ошибки наблюдений в теории метода наименьших квадратов, т.е. в соответствии со статистикой Гаусса». В рамках своей теории Максвелл объяснил закон Авогадро, диффузию, теплопроводность, внутреннее трение (теория переноса). В 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики («демон Максвелла»).

В 1831, в год рождения Максвелла, М.Фарадей проводил классические эксперименты, которые привели его к открытию электромагнитной индукции. Максвелл приступил к исследованию электричества и магнетизма примерно 20 лет спустя, когда существовали два взгляда на природу электрических и магнитных эффектов. Такие ученые, как А.М.Ампер и Ф.Нейман, придерживались концепции дальнодействия, рассматривая электромагнитные силы как аналог гравитационного притяжения между двумя массами. Фарадей был приверженцем идеи силовых линий, которые соединяют положительный и отрицательный электрические заряды или северный и южный полюсы магнита. Силовые линии заполняют все окружающее пространство (поле, по терминологии Фарадея) и обусловливают электрические и магнитные взаимодействия. Следуя Фарадею, Максвелл разработал гидродинамическую модель силовых линий и выразил известные тогда соотношения электродинамики на математическом языке, соответствующем механическим моделям Фарадея. Основные результаты этого исследования отражены в работе Фарадеевы силовые линии (Faraday's Lines of Force, 1857). В 1860–1865 Максвелл создал теорию электромагнитного поля, которую сформулировал в виде системы уравнений (уравнения Максвелла), описывающих основные закономерности электромагнитных явлений: 1-е уравнение выражало электромагнитную индукцию Фарадея; 2-е – магнитоэлектрическую индукцию, открытую Максвеллом и основанную на представлениях о токах смещения; 3-е – закон сохранения количества электричества; 4-е – вихревой характер магнитного поля.

Продолжая развивать эти идеи, Максвелл пришел к выводу, что любые изменения электрического и магнитного полей должны вызывать изменения в силовых линиях, пронизывающих окружающее пространство, т.е. должны существовать импульсы (или волны), распространяющиеся в среде. Скорость распространения этих волн (электромагнитного возмущения) зависит от диэлектрической и магнитной проницаемости среды и равна отношению электромагнитной единицы к электростатической. По данным Максвелла и других исследователей, это отношение составляет 3Ч1010 см/с, что близко к скорости света, измеренной семью годами ранее французским физиком А.Физо. В октябре 1861 Максвелл сообщил Фарадею о своем открытии: свет – это электромагнитное возмущение, распространяющееся в непроводящей среде, т.е. разновидность электромагнитных волн. Этот завершающий этап исследований изложен в работе Максвелла Динамическая теория электромагнитного поля (Treatise on Electricity and Magnetism, 1864), а итог его работ по электродинамике подвел знаменитый Трактат об электричестве и магнетизме (1873).

Последние годы жизни Максвелл занимался подготовкой к печати и изданием рукописного наследия Кавендиша. Два больших тома вышли в октябре 1879. Умер Максвелл в Кембридже 5 ноября 1879.

Проверь себя!
Ответь на вопросы викторины «Физика»

Что такое изотоп, чему равно число Авогадро и что изучает наука реология?

Джеймс Клерк МАКСВЕЛЛ • James Clerk Maxwell • 1831–79

Шотландский физик, один из самых выдающихся теоретиков XIX столетия. Родился в Эдинбурге, происходит из старинного дворянского рода. Учился в Эдинбургском и Кембриджском университетах. Первую научную статью (о методе начертания идеального овала) опубликовал в возрасте 14 лет. Максвелл занимал должность профессора кафедры экспериментальной физики Кембриджского университета, когда в 48 лет безвременно скончался от рака.

Первым большим теоретическим исследованием Клерка Максвелла, как его часто именуют, стала работа по теории цвета и цветного зрения. Он первым показал, что вся гамма видимых цветов может быть получена путем смешения трех основных цветов — красного, желтого и синего; объяснил природу дальтонизма (дефекта зрения, приводящего к нарушению восприятия цветовой гаммы) врожденным или приобретенным дефектом рецепторов сетчатки глаза. Он первым изобрел реально работающий цветной фотоаппарат (с использованием тартановой ленты в качестве светочувствительного материала) и продемонстрировал его работу на собрании Лондонского королевского общества в 1861 году. Как бы между делом тщательно рассчитал возможную структуру колец Сатурна и доказал, что они не могут быть жидкими, как ранее считалось, а должны состоять из твердых частиц.

Максвелл внес важный вклад в развитие многих отраслей естествознания. Но, пожалуй, наиважнейшее его достижение состоит в развитии теории электромагнетизма и постановке ее на прочную математическую основу. Заниматься этим вопросом Максвелл начал в середине 1850-х годов. По иронии судьбы Максвелл твердо верил в существование светоносного эфира, и все свои уравнения выводил исходя из того, что эфир существует, и в нем возбуждаются электромагнитные волны, имеющие, как следствие, конечную скорость распространения. До результатов опыта Майкельсона—Морли, опровергающих теорию существования эфира, Максвелл не дожил. (Как не дожил он и до безоговорочного признания своей теории. Окончательно волновая природа света и правильность уравнений Максвелла были подтверждены опытами Герца лишь в 1888 году, а до того времени большинство физиков, включая самого Герца, с недоверием относились к столь смелой теории. — Примечание переводчика.) К счастью для него и для нас, теорию Максвелла этот опыт не отменил, поскольку уравнения Максвелла выполняются независимо от наличия или отсутствия эфира.

Наконец, Максвелл внес огромный вклад в становление статистической механики, найдя распределение молекул газа по скоростям, ставшее краеугольным камнем молекулярно-кинетической теории. Наконец, сам же Максвелл и подметил несовершенство этой теории, сформулировав парадокс, позже получивший название демона Максвелла.

Доклад Джеймс Клерк Максвелл 7, 9 класс по физике сообщение

Выдающийся математик, физик, механик шотландского происхождения. Основатель классической электродинамики, кинетической теории газов, автор принципа цветной фотографии, а также конструктор некоторых научных приборов и автор исследований в области оптики и математики.

Родился в семье дворянина и адвоката 13.06.1831 г в Эдинбурге. Детство Джеймс Максвелл провёл в поместье Гленлэр, в Южной Шотландии. В 10 лет, в 1841 г, поступил в Эдинбургскую академию, где в 15 лет написал статью «О черчении овалов». Учился в университете Эдинбурга, откуда перевёлся в Кембридж, успешно окончив его в 1854 г. Ещё во время учёбы увлекался точными науками и различными опытами по химии, магнетизму и оптике.

Уже в 25 лет Дж. Максвелл преподавал в Кембридже, затем в Абердинском университете Шотландии и в Лондонском университете, где был руководителем кафедры физики до 1865 г. После чего вернулся в Кембридж. В 1871 г основал и возглавил первую лабораторию для экспериментов в области физики имени Генри Кавендиша (английского физика и химика), которая впоследствии стала одним из важнейших центров мировой науки.

Обладая обширной сферой интересов, Дж. Максвелл проводил множество исследований в различных направлениях науки:

  • Работал над циклом работ по электродинамике, которые затем завершились выходом двухтомника «Трактат об электричестве и магнетизме».
  • В 1861 году Максвелл первым смог воспроизвести цветную фотографию.
  • Открыл первый статистический закон— закон о распределении молекул по скоростям.
  • Проводил исследования в области электромагнитной теории света.
  • В 1857 году получил премию Дж. Адамса выполнив работу об устойчивости колец Сатурна.
  • Сформулировал теорему Максвелла (о теории упругости).

Гениальный учёный в жизни был очень скромен и даже застенчив. Предпочитал уединение. Знал в совершенстве 6 языков, любил петь шотландские песни под гитару, на которой весьма неплохо играл. Известно также, что Дж. Максвелл имел в школе плохие отметки по арифметике, но затем познакомился с геометрией, и с этого момента началась его научно-исследовательская деятельность. За достижения в области науки был представлен ко многим наградам.

В честь талантливого шотландского ученого названы улицы и здания, награды и премии, и даже астрономические объекты. Например, кратер на Луне и горный массив на Венере.

В 1879 году, в возрасте 48 лет, Джеймс Клерк Максвелл ушёл из жизни, оставив потомкам большое научное наследие.

Вариант №2

Джеймс Максвелл родился в 1831 году в шотландском Эдинбурге. Его мать умерла, когда ему было всего 8 лет. Сначала для его обучения был нанят репетитор, но затем, в 1841 году, Максвелл был зачислен в Эдинбургскую академию. Здесь проявились его математические способности. Первую статью по геометрии он опубликовал в 14 лет. Затем были опубликованы еще две статьи. В 1850 году он перешел в Кембриджский университет, где проявил себя образцовым студентом и получил различные награды, в том числе премию Смита.

После окончания университета Максвелл начал исследовать две темы, которые стали главными в его жизни: цвет и магнетизм. В 1855 году были опубликованы две статьи: «Эксперименты на цвете, воспринимаемым глазом, с замечаниями о дальтонизме» и «О силовых линиях Фарадея». В том же году Максвелла избрали в члены Королевского общества Эдинбурга, а в следующем году он получил должность профессора естественной философии в Университете Абердина. Отец, с которым он был очень близок, умер незадолго до назначения, и Максвелл унаследовал семейное имение. В 1858 году состоялась его свадьба с Кэтрин Дьюар.

В Абердине Максвелл проводил исследования во многих областях, но особенно его интересовала природа колец Сатурна. Он потратил два года, пытаясь найти способ точного определения состав колец. В конце концов, используя чисто математические рассуждения, он сделал вывод, что кольца не могли быть устойчивыми, если бы они состояли из однородного твердого тела. Поэтому он пришел к заключению, что кольца должны быть сделаны из неизвестного числа несвязанных частиц. Теория Максвелла была доказана столетием спустя, когда космические зонды были отправлены на Сатурн. Это исследование привело к активизации работ в области тепла и кинетики газов, результатом которых стал «Закон распределения Максвелла-Больцмана».

В 1860 году Максвелл принял должность профессора в Королевском колледже в Лондоне. Пять лет, которые он здесь провел, считаются наиболее продуктивными. В это время он применил свои более ранние исследования цветового зрения и оптики к фотографии, создав первую в мире цветную фотографию. Максвелл продолжил работу с газами, кульминацией которой стал его важный трактат «О динамической теории газов» и добился значительных успехов в области электромагнетизма.

Именно электромагнитная теория Максвелла чаще всего упоминается в связи с его именем. Чтобы прийти к своей теории, Максвелл заимствовал и расширил идеи, ранее разработанные несколькими другими учеными, включая Майкла Фарадея, Уильяма Томсона и Карла Фридриха Гаусса. После попытки перевести экспериментальные результаты Фарадея на язык математики Максвелл пришел к системе уравнений, которые всесторонне описывают возникновение и взаимосвязь между электрическим и магнитным полями. Теория Максвелла оказала значительное влияние на общепринятое понимание физического мира.

Максвелл ушел из Королевского колледжа в 1865 году и переехал в дом в Шотландии, который достался ему от отца. Однако он оставался активным в лондонских академических кругах, возвращаясь в Англию по крайней мере один раз каждую весну и продолжая участвовать в математических экзаменах Кембриджского университета. Более того, Максвелл продолжал свою научную работу дома. В 1879 году он сильно заболел и умер 5 ноября того же года.

7, 9 класс по физике, кратко

Джеймс Клерк Максвелл

Популярные темы сообщений

  • Кометы

    С древних времен многих людей поражали необъяснимые явления, происходящие в ночном небе, к примеру, синие или красные линии, мгновенно исчезающие в темноте неба. Многие пытались найти ответы, об этих странных явлениях, но все они были

  • Тропическая пустыня

    Территория пустынь всегда отличалась повышенным атмосферным давлением, палящим солнцем и сильными ветрами. Эти места сложны для выживания, как животного, так и растительного мира. Настоящая жизнь тропической пустыни начинается

  • Город Кемерово

    Кемерово – город, который расположен на юго-западе Сибири и является столицей Кузбасса. Кемерово получил статус города в 1918 г. путём объединения с. Щеглово и д. Кемерово. В 2019 г. численность населения города составила 558 тысяч человек.

Джеймс Максвелл доклад по физике

Джеймс Максвелл Биография Содержание Эдинбург. 1831-1850.............. иен аннннни 3 Детство и школьные годы Первое открытие 2 Эдинбургский университет …………………………………………………….4 Оптико-механические исследования Кембридж . 1850-1856……………………………………………………………5 Занятия электричеством Абердин. 1856-1860………………………………………………………………7 Трактат о кольцах Сатурна Лондон – Гленлейр. 1860-1871………………………………………………….9 Первая цветная фотография Теория вероятностей Механическая модель Максвелла Электромагнитные волны и электромагнитная теория света Кембридж 1871-1879……………………………………………………………11 Кавендишская лаборатория Мировое признание Список использованной литературы………………………………………..13 Эдинбург. 1831-1850 Детство и школьные годы 13 июня 1831г. в Эдинбурге в доме номер 14 по улице Индии Франсез Кей, дочь эдинбургского судьи, после замужества – миссис Клерк Максвелл, родила сына Джеймса. В этот день во всем мире не произошло ничего сколько-нибудь значительного, еще не свершилось главное событие 1831 года. Но уже одиннадцать лет гениальный Фарадей пытается постичь тайны 2 Занятия электричеством Теперь уже никто не ставил под сомнение одаренность Джеймса. Он явно перерос уже Эдинбургский университет и, поэтому, осенью 1850 года поступил в Кембридж. В январе 1854 года Джеймс заканчивает с отличием университет со степнью бакалавра. Он решает остаться в Кембридже для подготовки к профессорскому званию. Теперь, когда не нужно готовиться к экзаменам, он получает долгожданную возможность тратить все свое время на эксперименты, продолжает свои исследования в области оптики. Особенно его интересует вопрос об основных цветах. Первая статья Максвелла называлась «Теория цветов в связи с цветовой слепотой» и была даже собственно не статьей, а письмом. Максвелл отправил его доктору Вильсону, а тот счел письмо настолько интересным, что позаботился об его публикации: поместил его целиком в свою книгу, посвященную цветовой слепоте. И все же Джеймса безотчетно влекут к себе тайны более глубокие, вещи куда более неочевидные, чем смешение цветов. Именно электричество в силу его интригующей непонятности, неизбежно, рано или поздно, должно было привлечь энергию его молодого ума. Джеймс довольно легко воспринял фундаментальные принципы напряженного электричества. Изучив теорию дальнодействия Ампера, он, несмотря на ее видимую неопровержимость, позволил себе в ней усомниться. Теория дальнодействия казалась несомненно справедливой, т.к. подтверждалась формальным сходством законов, математических выражений для, казалось бы, разных явлений – гравитационного и электрического взаимодействия. Но эта теория более математическая, нежели физическая, не убедила Джеймса, он все больше склонялся к фарадеевскому восприятию действием через посредство магнитных силовых линий, заполняющих пространство, к теории близкодействия. Пытаясь создать теорию, Максвелл решил использовать для исследования метод физических аналогий. Прежде всего, нужно было найти правильную аналогию. Максвелл всегда восхищался ,тогда еще только замеченной, аналогией существующей между вопросами притяжения электрически заряженных тел и вопросами установившейся теплопередачи. Это, а также фарадеевские идеи близкодействия, амперовское магнитное действие замкнутых проводников, Джеймс постепенно выстраивал в новую теорию, неожиданную и смелую. В Кембридже Джеймса назначают читать труднейшие главы курсов гидростатики и оптики наиболее способным студентам. Кроме того, от электрических теорий его отвлекает работа над книгой по оптике. Максвелл скоро приходит к выводу, что оптика больше не интересует его, как раньше, а лишь отвлекает от изучения электромагнитных явлений. Продолжая искать аналогию, Джеймс сравнивает силовые линии с течением какой-то несжимаемой жидкости. Теория трубок из гидродинамики позволила заменить силовые линии силовыми трубками, которые легко объясняли опыт Фарадея. В рамки теории Максвелла легко и просто укладывались понятия о сопротивлении, явления электростатики, 2 магнитостатики и электрического тока. Но в эту теорию пока никак не укладывалось открытое Фарадеем явление электромагнитной индукции. Джеймсу пришлось на некоторое время забросить свою теорию в связи с ухудшением состояния отца, требовавшего ухода. Когда же после смерти отца Джеймс вернулся в Кембридж, он из-за вероисповедания, не смог получить более высокую степень магистра. Поэтому в октябре 1856 года Джеймс Максвелл заступает на кафедру в Абердине. Абердин 1856-1860 Трактат о кольцах Сатурна Именно в Абердине была написана первая работа по электричеству – статья «О фарадеевских линиях силы», которая привела к обмену мнениями об электромагнитных явлениях с самим Фарадеем. Когда Джеймс приступил к занятиям в Абердине, у него в голове уже созрела новая задача, которую пока никто не мог решить, новое явление, которое подлежало объяснению. Это были Сатурновы кольца. Определить их физическую природу, определить за миллионы километров, без каких бы то ни было приборов, пользуясь только бумагой и пером, - это была задача как будто для него. Гипотеза твердого жесткого кольца отпала сразу. Жидкое кольцо распалось бы под влиянием возникших бы в нем гигантских волн – и в результате, по мысли Джеймса Клерка Максвелла, вокруг Сатурна скорее всего витает сонм мелких спутников – «кирпичных обломков», по его восприятию. За трактат, посвященный кольцам Сатурна, в 1857 году Джеймсу была присуждена премия Адамса, а сам он признан одним из самых авторитетных английских физиков-теоретиков. Рис.2 Сатурн. Фотография, сделанная с помощью 36-дюймового рефрактора в Ликской обсерватории. Рис.3 Механические модели, иллюстрирующие движение колец Сатурна. Рисунки из эссе Максвелла «О стабильности вращения колец Сатурна» 2 2 Кембридж 1871-1879 Кавендишская лаборатория В 1870 году герцог Девонширский заявил сенату университета о своем желании построить и оснастить физическую лабораторию. И возглавить ее должен был ученый с мировым именем. Этим ученым стал Джеймс Клерк Максвелл. В1871 году он начинает работу по оснащению знаменитой Кавендишской лаборатории. В эти годы наконец издается его «Трактат об электричестве и магнетизме». Более тысячи страниц, где Максвелл дает описание научных опытов, обзор всех, до тех пор созданных теорий электричества и магнетизма, а также «Основные уравнения электромагнитного поля». В целом в Англии не приняли основных идей «Трактата», даже друзья не поняли его. Идеи Максвелла подхватили молодые. Большое впечатление теория Максвелла произвела на русских ученых. Всем известна роль Умова, Столетова, Лебедева в развитии и укреплении Максвелловой теории. 16 июня 1874 года – день торжественного открытия Кавендишской лаборатории. Последующие годы ознаменовались се растущим признанием. Мировое признание В 1870 году Максвелл избран почетным доктором литературы Эдинбургского университета, в 1874 году – иностранным почетным членом Американской академии искусств и наук в Бостоне, в 1875 году – членом Американского философского общества в Филадельфии, а также становится почетным членом академий Нью-Йорка, Амстердама, Вены. Последующие пять лет Максвелл занимается редактированием и подготовкой к изданию двадцати пакетов манускриптов Генри Кавендиша. В 1877 году Максвелл почувствовал первые признаки болезни, а в мае 1879 года прочел своим студентам последнюю лекцию. 2 Список использованной литературы: «Жизнь замечательных людей» Вл. Карцев «Максвелл» Изд. Москва, «Молодая гвардия», 1974г. 2

Джеймс Клерк Максвелл (Реферат) - TopRef.ru

Джеймс Клерк Максвелл

(англ. James Clerk Maxwell) (13.06.1831, Эдинбург, - 5.11.1879, Кембридж)

Джеймс Клерк Максвелл - английский физик, создатель классической электродинамики, один из основателей статистической физики, организатор и первый директор (с 1871) Кавендишской лаборатории. Как и многие другие значительные английские естествоиспытатели XVIII...XIX веков, например крупные геологи Джеймс Хаттон и Чарлз Лайель, Джеймс Клерк Максвелл был шотландцем.

Он родился 13 июня 1831 года в Эдинбурге в семье помещика и дворянина. Происходил из знатной шотландской фамилии Клерков Пеникуик. Отец его, юрист по образованию, приняв фамилию Максвелл, жил в своем имении в Гленлэре, где и протекло детство Джеймса. Среди его предков можно найти политических деятелей, поэтов, музыкантов и ученых.

Отец Максвелла был глубоко образованным человеком с разносторонними интересами. Он редко покидал свое имение и профессиональной деятельностью (в качестве советника юстиции) занимался лишь от случая к случаю. Он принимал живое участие в индустриальном развитии страны, и, кроме того, его постоянным занятием были различные небольшие технические изобретения. После ранней смерти матери (она умерла, когда Джеймсу было 8 лет) отец заботливо воспитывал мальчика. На первом плане стояли занятия естественными науками. У Джеймса очень рано пробудился интерес к технике и развились практические навыки.

В согласии с национальными традициями и общественными условиями большое место в воспитании отводилось религиозным наставлениям в духе английского протестантизма. Детским годам был обязан Максвелл и своим удивительным знанием текста Библии и стихов из «Потерянного рая» Мильтона. В остальном маленький Джеймс рос и развивался среди детей служащих поместья и мелких крестьян, но, как подчеркивает биограф, «с духовными запросами члена правящего класса».

Первый опыт уроков на дому не привел к ожидаемому успеху. На жесткие воспитательные меры домашнего учителя мальчик отвечал упрямством и замкнутостью. В аристократической школе, которую он посещал впоследствии, Джеймс обратил на себя внимание благодаря большим математическим способностям. Особенно любил он геометрию. Об Эйнштейне вспоминают, что в 12 лет он восторгался «священной книжечкой по геометрии». Максвелл также слыл человеком не от мира сего. Он не мог наладить правильные отношения со своими школьными товарищами. Они дразнили его и давали ему прозвища. Не последнюю роль играла при этом одежда, которую его отец – он во многом был чудаком – заказывал для мальчика.

В 1841 г. Джеймс Максвелл отдан был в гимназию в Эдинбурге; к 1846 г. относится первая его ученая работа. В 14 лет Максвелл был награжден медалью за блестящие успехи в математике. Годом позже старший Максвелл представил Эдинбургской Академии наук, в заседаниях которой он иногда принимал участие в качестве гостя, первое научное произведение своего сына, после того как один знакомый ученый придал работе школьника соответствующую академическую форму. В сочинении рассматривался новый, ранее неизвестный математикам метод вычерчивания эллиптических фигур. Работа называлась «О черчении овалов и об овалах со многими фокусами» (1846, опубликована в 1851).

Перейдя в 1847 г. в эдинбургский университет, Максвелл, под руководством Келланда, Форбса и др., с жаром принялся за изучение физики и математики; его работы, относящиеся к этому времени, указывают уже на необыкновенные его способности. До этого он много занимался вопросами оптики, особенно поляризацией света и кольцами Ньютона. Им в основном руководил физик Вильям Николь, имя которого осталось жить в истории науки в названии призмы, данном в его честь.

В областях, не имеющих отношения к его предмету, Максвелл также старался получить прочные знания. Позднее, требуя, чтобы образование молодых естествоиспытателей не ограничивалось каким-либо специальным предметом, он опирался на собственный опыт. Для углубленного понимания проблем естествознания он считал необходимым изучение философии, истории науки и эстетики.

В 1850г. Максвелл поступил в Кембридж, где некогда работал Ньютон, а в 1854 году с академической степенью закончил его. После этого по совету Вильяма Томсона он начал вести частные исследования в области электричества.

В 1855 Максвелл стал членом совета Тринити-колледжа.

Первая большая работа Максвелла – «О фарадеевых силовых линиях» – появилась в 1855 году. Больцман, через 14 лет издавший это сочинение на немецком языке в «Оствальдовских классиках», подчеркнул в своих примечаниях, что уже эта первая статья Максвелла поразительно глубока по содержанию и дает представление о том, как планомерно подходил к работе молодой физик.

Больцман считал, что в области гносеологических вопросов естествознания влияние Максвелла было столь же определяющим, как и в теоретической физике. Все тенденции развития физики в последующие десятилетия были уже ясно обозначены в первой статье Максвелла и часто даже наглядно пояснялись теми же сравнениями. Они во многом совпадали со сформировавшимися позднее воззрениями Кирхгофа, Маха и Герца.

Уже в работе 1855 года Максвелл высказал мысль, которую он повторил в более поздних работах: силовые линии Фарадея следует представлять как тонкие трубочки с переменным сечением, по которым струится несжимаемая жидкость. Эту гидродинамическую модель электрического тока, исходящую из представлений Фарадея, Максвелл не считал, однако, отражением действительности, она должна была служить вспомогательным средством и облегчать новый подход к электродинамике путем применения механической аналогии.

Наряду с изучением электродинамики молодой ученый занимался также экспериментальными исследованиями физиологии цветового зрения. Одними из первых его исследований были работы по физиологии и физике цветного зрения и колориметрии (1852-72). В 1861 году Максвелл впервые демонстрировал цветное изображение, полученное от одновременного проецирования на экран красного, зелёного и синего диапозитивов, доказав этим справедливость трёхкомпонентной теории цветного зрения и одновременно наметив пути создания цветной фотографии. Он создал один из первых приборов для количественного измерения цвета, получившего название диска Максвелла.

Независимо от Гельмгольца, который в том же году в Кенигсберге сделал свой ставший знаменитым доклад «О зрении человека», Максвелл, который был моложе на десять лет, искал ответ на те же вопросы и пришел к сходным результатам. В бытность членом совета Тринити-колледжа занимался экспериментами по теории цветов, выступая как продолжатель теории Юнга и теории трех основных цветов Гельмгольца. В экспериментах по смешиванию цветов Максвелл применил особый волчок, диск которого был разделен на секторы, окрашенные в разные цвета (диск Максвелла). При быстром вращении волчка цвета сливались: если диск был закрашен так, как расположены цвета спектра, он казался белым; если одну его половину закрашивали красным, а другую — желтым, он казался оранжевым; смешивание синего и желтого создавало впечатление зеленого. В 1860 за работы по восприятию цвета и оптике Максвелл был награжден медалью Румфорда.

Его цветной волчок вскоре уже использовался Гельмгольцем при исследовании дальтоников, в ходе которых подтвердилась правильность взглядов Максвелла.

Чтобы показать противникам теории близкодействия, что он знаком с учением о силах дальнодействия и математически владеет им, Максвелл исследовал особенно трудный случай притяжения масс – загадку колец Сатурна.

В 1857 Кембриджский университет объявил конкурс на лучшую работу об устойчивости колец Сатурна. Эти образования были открыты Галилеем в начале 17 в. Он наблюдал их в расплывчатой форме, но только Гюйгенс описал их действительный вид. Они представляли удивительную загадку природы: планета казалась окруженной тремя сплошными концентрическими кольцами, состоящими из вещества неизвестной природы. Эти кольца были предметом спора исследователей; одни считали их твердыми, другие – жидкими. Лаплас доказал, что они не могут быть твердыми. Проведя математический анализ, Максвелл убедился, что они не могут быть и жидкими, и пришел к заключению, что подобная структура может быть устойчивой только в том случае, если состоит из роя не связанных между собой метеоритов. Устойчивость колец обеспечивается их притяжением к Сатурну и взаимным движением планеты и метеоритов. За эту работу Максвелл получил премию Дж. Адамса. Позднее спектроскопические исследования подтвердили это толкование.

Одной из первых работ Максвелла стала его кинетическая теория газов. В 1859 ученый выступил на заседании Британской ассоциации с докладом, в котором привел распределение молекул по скоростям (максвелловское распределение). Максвелл развил представления своего предшественника в разработке кинетической теории газов Р. Клаузиуса, который ввел понятие «средней длины свободного пробега». Максвелл исходил из представления о газе как об ансамбле множества идеально упругих шариков, хаотически движущихся в замкнутом пространстве. Шарики (молекулы) можно разделить на группы по скоростям, при этом в стационарном состоянии число молекул в каждой группе остается постоянным, хотя они могут выходить из групп и входить в них. Из такого рассмотрения следовало, что «частицы распределяются по скоростям по такому же закону, по какому распределяются ошибки наблюдений в теории метода наименьших квадратов, т. е. в соответствии со статистикой Гаусса». В рамках своей теории Максвелл объяснил закон Авогадро, диффузию, теплопроводность, внутреннее трение (теория переноса). В 1867 показал статистическую природу второго начала термодинамики («демон Максвелла»).

Кем был Джеймс Клерк Максвелл?

Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) был одним из величайших ученых, которые когда-либо жили. Ему мы обязаны самым значительным открытием нашего времени - теорией электромагнетизма. Его по праву называют отцом современной физики. Он также внес фундаментальный вклад в математику, астрономию и инженерию.

«Одна научная эпоха закончилась, а другая началась с Джеймсом Клерком Максвеллом.«

«Специальная теория относительности обязана своим происхождением уравнениям Максвелла для электромагнитного поля».

Альберт Эйнштейн

О Максвелле и его творчестве

13 июня 1831 года Джеймс Клерк Максвелл родился в Эдинбурге, на улице Индия, 14, доме, построенном для его отца в той части Эдинбурга. элегантный новый город в георгианском стиле, возникший после наполеоновских войн.Хотя семья переехала в свое поместье в Гленлер, недалеко от Дамфриса, вскоре после этого Дж. Эймс вернулся в Эдинбург, чтобы поступить в школу при Эдинбургской академии. Продолжил образование в Университеты Эдинбурга и Кембриджа. В 1856 году, в раннем возрасте 25 лет, он стал профессором физики в Маришальском колледже в Абердине. Оттуда он перешел сначала в Королевский колледж в Лондоне, а затем, в 1871 году, стал первым профессором Экспериментальной физики в Кембридже, где он руководил недавно созданной Кавендишской лабораторией.Именно в Кавендише в течение следующих пятидесяти лет большая часть современной физики продолжала развиваться благодаря вдохновению Максвелла.

Современные технологии в значительной степени проистекают из его понимания основных принципов Вселенной. Широкий спектр разработок в области электричества и электроники, включая радио, телевидение, радары и связь, происходят из открытия Максвеллом законов электромагнитного поля, которое не было синтезом того, что было известно ранее, а скорее фундаментальное изменение концепции, которое отошло от взглядов Ньютона и должно было сильно повлиять на современные научные и Индустриальная революция.

Узнайте больше о его работе и ее влиянии

Ключевые даты в его жизни и творчестве
1831 Родился 13 июня, 14 Индия Стрит
1833 Переехал в Glenlair
1841 Поступил в Эдинбургскую академию
1846 Первая статья Максвелла « Об описании овальные кривые и кривые с множеством фокусов » Proc Roy Soc Edinburgh, Vol.II
1847–50 Учился в Эдинбургском университете
1850 Поступил в колледж Питерхаус в Кембридже - после одного семестра перешел в Тринити-колледж
1854 Математические трипо - второй Wrangler и первый ( Равный) Лауреат премии Смита
1856–60 Назначенный профессор естественной философии в колледже Маришал, Абердин
1856 Избранный член Королевского общества Эдинбурга (FRSE) в возрасте 24
1857 Эссе на тему « «Стабильность колец Сатурна» получил премию Адамса, Кембриджский университет
1858 Брак с Кэтрин Мэри Дьюар 2 июня, Олд Мачар, Абердин
1860 Бумага «Иллюстрации динамического Теория газов » где получено распределение Максвелла-Больцмана для скоростей в газе. Королевский институт, первая демонстрация цветопередачи
1861 Избранный член Королевского общества (FRS) незадолго до 30-летия
1861/2 «На физических силовых линиях» , Phil.Mag. Тт. 21 и 23. Вычисляет, что электрические и магнитные эффекты распространяются со скоростью света, и утверждает, что «… мы едва ли можем избежать вывода о том, что свет состоит из поперечных волн одной и той же среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений».
1864 Известная устная презентация: «Динамическая теория электромагнитное поле », представленное Королевскому обществу, содержащее« Уравнения Максвелла »состояния «.. что у нас есть веские основания полагать, что сам свет (включая лучистое тепло и другие излучения, если таковые имеются) представляет собой электромагнитное возмущение в виде волн, распространяющихся …… согласно законам электромагнитного поля »
1865 Выше статья, « Динамическая теория электромагнитного поля », официально опубликовано в Phil. Пер. Рой. Soc., Vol. CLV, Лондон
1866 Бейкерская лекция Королевского общества: «О вязкости или внутреннем трении воздуха и других газов» , Phil.Пер. Рой. Soc. (Vol. CLVI) Лондон. Включает измерения, сделанные на его чердаке в Лондоне.
1868 «О методе прямого сравнения электростатической силы с электромагнитной; с примечанием по электромагнитной теории света », Phil. Пер. Рой. Soc. (Том CLVIII) Лондон, Включает в себя следствие определений электромагнитных и электростатических единиц электрического заряда, которое делает их соотношение равным скорости света
1868 «О регуляторах» , Proc.Рой. Soc. (Том XVI) Лондон. Первая математическая обработка обратной связи, ведущая к теории управления и кибернетике. Пер. Рой. Soc. Эдинбург Vol. 26. Это продолжение статьи Дж. Б. Эйри об эластичности привело к присуждению (см. Выше) медали RSE Keith Medal
1870 «На холмах и долинах» , Phil.Mag. Vol. 40. Ранний вклад в математику топологии
1870 Присужден доктор права (LLD), Эдинбургский университет
1870 Удостоен премии Хопкинса, Кембриджский университет
1870 Опубликован его учебник «Теория тепла»
1871 Руководил и основал Кавендишскую лабораторию в Кембридже в качестве первого профессора экспериментальной физики
1871 Вторая лекция по цвету в Королевском институте: «О цветовом зрении»
1873 Публикация его «Трактата об электричестве и магнетизме» , Oxford University Press
1874 Избранный иностранный почетный член Американской академии искусств и наук, Бостон
1875 Избранный член American Phil Общество офтальмологов Филадельфии
1875 Избранный член-корреспондент Королевского общества наук Геттингена
1876 Удостоен звания доктора гражданского права (DCL) Оксфордского университета
1876 Избран почетным членом , Нью-Йоркская академия наук
1877 Опубликована книга «Материя и движение»
1877 Избранный член Королевской академии наук Амстердама
1877 Избранный иностранный член-корреспондент, Математико- Класс естествознания Венской императорской академии наук
1878 Читает повторную лекцию в Кембридже: «Телефон»
1878 Медаль Вольта, доктор наук honoris causa , Университет Павии
18 79 Скончался от рака желудка 5 ноября в Кембридже.Похоронен в Партоне, Замок Дуглас, Галлоуэй.
2008 Статуя Эдинбурга открыта 25 ноября
Его замечательная семья

Вы можете задуматься о происхождении его гения и фактах что не менее двенадцати родственников Джеймса Клерка Максвелла ФРС, FRSE были членами Королевского общества Эдинбурга, или Королевское общество в Лондоне, или и то, и другое.

Со стороны отца:

  • Сэр Джон Клерк, FRS, прапрадед (1676-1755)
  • Сэр Джордж Клерк Максвелл, Франция, прадед (1715-84)
  • Секретарь Элдина, Франция, прапрадед (1728-1812)
  • Сэр Джон Клерк, FRSE, двоюродный дядя (1736-98)
  • Джон Клерк (лорд Элдин), FRSE, сын праправнука (1757-1832)
  • Сэр Джордж Клерк, FRS, FRSE, дядя (1787-1867)
  • Джон Клерк Максвелл, FRSE, отец (1790-1856)
  • Генри Клерк, ФРС, двоюродный брат (1821-1913)
  • Сэр Джон Клерк, FRSE, потомок сэра Джорджа Клерка (1917-2002)

Со стороны матери

  • Джон Кей, Франция, дядя (1790-1865)
  • Джеймс Веддерберн, Франция, дядя по браку (1782-1822)
  • Уильям Дайс Кей, FRSE, двоюродный брат (1838-1925)

Также примечательно, что Максвелл вырос в среде, где искусство практиковалось и ценилось.Его двоюродная сестра Джемайма Блэкберн (в девичестве Уэддерберн) сама была известной художницей, и наши знания о детстве юного Джеймса подкрепляются восхитительными акварельными красками, которые рисовала Джемайма. Его тетя, Джейн Кей, также была опытным художником, и две ее акварели (одна из которых изображает Максвелла в детстве) выставлены в Доме рождения, как и пастельный портрет Джейн и ее сестры Фрэнсис (матери Максвелла), сделанный их матерью. , Элизабет Кей. Это художественное влияние далее подтверждается тем фактом, что у шести родственников Максвелла были портреты, написанные известным шотландским художником-портретистом сэром Генри Реберном (1756-1823).Эти:

Со стороны матери

  • Фрэнсис Ходшон (миссис Джон Кей 1730-1804) - Галерея Тейт, Лондон (прабабушка)
  • Джейн Хаббах (миссис Джон Лидделл 1736-1805) - Художественная галерея Хантера, Глазго (еще одна прабабушка)
  • Роберт Ходшон Кей (1758-1810) - Музей изящных искусств, Хьюстон, США (дедушка)

Со стороны отца

  • Джон Клерк из Элдина (1728-1812) - Художественный музей Карриер, Манчестер, Нью-Гэмпшир, США (прадедушка)
  • Джон Клерк (лорд Элдин 1757-1832) - Шотландская национальная портретная галерея (сын праправнука = двоюродный брат дважды удален)
  • Сэр Джон Клерк FRSE (1736-1798) и леди Клерк - Национальная галерея Ирландии (дедушка)

Интересно поразмышлять о влиянии, которое эти художественные связи могли оказать на собственные работы Максвелла о свете и восприятии цвета.

Не только ученый, но и поэт!

Одна из удивительных черт Максвелла заключается в том, что он не только великий ученый, но и он тоже был поэт! Если вы хотите исследовать этот аспект его характера, загрузите оцифрованную версию Джеймса К. Раутио. биографии Кэмпбелла и Гарнета, которая включает в себя целый раздел его стихов.

Мемориалы и памятники культуры

Максвелла помнят по-разному. У него есть мемориалы в Шотландии и Вестминстерском аббатстве, его собственная панель на Великом гобелене Шотландии, бюсты и горгулья, внушительная статуя в ключевом месте в центре Эдинбурга, «появление» в пьесе об Эйнштейне...БОЛЕЕ

Еще цитаты о Максвелле

Иван Толстой в своей биографии Максвелла писал: «Значение Максвелла в истории научной мысли сравнимо с Эйнштейном (которого он вдохновил) и Ньютоном (влияние которого он ограничил)»

«Со времен Максвелла физическая реальность рассматривалась как представленная непрерывными полями, и не поддается какой-либо механической интерпретации. Это изменение в представлении о реальности является наиболее глубоким. и самое плодотворное, что испытала физика со времен Ньютона » Альберт Эйнштейн

Максвелл сказал в «Динамической теории электромагнитного поля», представленной Королевскому обществу в 1864 г .: : «У нас есть веские основания заключить, что сам свет, включая лучистое тепло и другое излучение, если таковое имеется, является электромагнитным возмущением в природе. форма волн, распространяющихся через электромагнитное поле в соответствии с электромагнитными законами.«

На что R V Jones прокомментировал: "Этот документ является первым указателем на существование излучения, отличного от света и тепла, и считается одним из величайших скачков, когда-либо совершенных в человеческой мысли ».

«Он достиг непревзойденного величия» Max Planck

"С точки зрения истории человечества - скажем, через десять тысяч лет - нет никаких сомнений в том, что самое значительное событие XIX века будет оценено как Открытие Максвеллом законов электродинамики » Ричард П. Фейнман

JCM Foundation - это благотворительная организация, основанная в Шотландии в 1977 году.(Зарегистрированная благотворительная организация SC015003)
Свяжитесь с нами. Политика конфиденциальности и файлы cookie.

Джеймс Клерк Максвелл: как он оказал глубокое влияние на современную физику

За пределами научных кругов шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) не очень известен, но его влияние на современную физику было глубоким. Его работа над электрическими и магнитными силами положила начало теории электромагнетизма, проложив путь Альберту Эйнштейну для развития своей теории относительности и нашего современного понимания гравитации.

Интересы Максвелла к физике были разнообразны. Помимо электромагнетизма, он также оказал значительное влияние на область термодинамики, используя революционный математический подход. Одной из самых интригующих особенностей его работы является мысленный эксперимент, известный как демон Максвелла, который, хотя и не обязательно демонический, обладает магической (теоретической) способностью: нарушать второй закон термодинамики.

В своей новой книге Двуличный демон профессора Максвелла (16 фунтов стерлингов.99, Icon Book), Брайан Клегг исследует жизнь Джеймса Клерка Максвелла и его вклад в физику, переплетаясь с отрывками из самого демона. Вот отрывок из последней главы книги, объясняющий наследие великого ученого и его влияние на будущее физики.


Глава 10. Наследие

Если бы вы спросили ученого конца девятнадцатого века, кого - из громких имен того века - ученые в будущем сочли бы ведущим британским физиком той эпохи, он, несомненно, ответил бы лордом Кельвином.Старого друга Максвелла Уильяма Томсона чествовали в свое время - реальность, которая нашла отражение в его повышении до Палаты лордов, первого ученого, удостоенного этой чести. 1 Конечно, нет никаких сомнений в том, что Кельвин проделал важную работу в области термодинамики, а также работал над многими практическими приложениями науки - его имя фигурирует в более чем 70 патентах того периода, и, как мы видели, он был ведущей фигурой. при прокладке трансатлантического кабеля.

Кельвин, а не Максвелл, оказался рядом с Исааком Ньютоном в Вестминстерском аббатстве, и Кельвин, у которого есть научное подразделение, названное в его честь.Вскоре после смерти Кельвина в 1907 году его статуи будут установлены как на его родине, в Белфасте, так и в городе Глазго, где он выполнял большую часть своей работы. В отличие от него, Максвелла похоронили на маленьком деревенском кладбище, и в его родной Шотландии не будет статуи, установленной в течение более 100 лет после его смерти.

Однако к первой половине двадцатого века картина изменилась. Хотя достижения Кельвина не преуменьшаются, теперь они кажутся гораздо менее значимыми в общей схеме вещей.Для сравнения: высокая оценка работы Максвелла по электромагнетизму, его вклад в статистическую механику и его трансформация подхода к теоретической физике сделали его гораздо более героем для современных физиков. Не зря говорят, что Эйнштейн сказал: «Не было бы современной физики без электромагнитных уравнений Максвелла; Я обязан Максвеллу больше, чем кому бы то ни было ».

Те, кто знал его лучше всего, с самого начала знали, что в Джеймсе Клерке Максвелле было что-то особенное.Его друг со школьной скамьи Питер Тейт написал о нем в журнале «Nature» в конце резюме работы Максвелла, предоставив панегирик, который будет хорошо стоять сегодня в связи с сопротивлением «тщеславной болтовне» и псевдонауке:

Я не могу адекватно выразить словами масштаб ущерба, который его ранняя смерть причинила не только его личным друзьям, Кембриджскому университету, всему научному миру, но также, и в особенности, причинам общего в смысле истинной науки и самой религии в наши дни тщеславного лепета, псевдонауки и материализма.

В широте вклада Максвелла было нечто особенное. Чарльз Коулсон, который в 1947 году занял то же место, что Максвелл занимал в Королевском колледже Лондона, заметил: «Едва ли есть хоть одна затронутая тема, которую он не изменил бы почти до неузнаваемости». Понимание Максвелла - его способность разрабатывать модели и математику для моделирования реальности, когда этот подход был новинкой. В буклете, составленном по случаю столетия со дня рождения Максвелла в 1931 году, английский физик Джеймс Джинс дал поразительное свидетельство этой интуитивной силы, описывая распределение Максвелла для скоростей молекул газа.Джинсы написали:

Максвелл путем ряда аргументов, которые, кажется, не имеют никакого отношения ни к молекулам, ни даже к динамике их движений, или к логике, или даже к обычному здравому смыслу, пришел к формуле, которая, согласно всем прецедентам и всему, правила научной философии должны были быть безнадежно неправильными. На самом деле, впоследствии было доказано, что это совершенно верно ... именно эта сила глубокой физической интуиции в сочетании с адекватной, хотя и не выдающейся математической техникой лежала в основе величия Максвелла.

Нередко попытки предоставить Максвеллу законное место в пантеоне физики поставить его в один ряд с Ньютоном и Эйнштейном (вероятно, добавив и Фарадея). И хотя нет никаких сомнений в том, что значительная часть работ Ньютона была связана с физикой, можно утверждать, что Ньютон был гораздо меньшим физиком, чем Максвелл.

Интересно сравнить каталоги библиотек Ньютона и Максвелла. Ньютон оставил после себя замечательные 2 2100 книг.Из них 109 были по физике и астрономии, 138 по алхимии, 126 по математике и 477 по теологии. 3 Для сравнения: более половины книг Максвелла были посвящены физике. Ньютон, вероятно, был прикладным математиком (когда он не работал алхимиком, теологом или работал на Монетном дворе). Максвелл, как и Эйнштейн, несомненно, был физиком.

Статуя Джеймса Клерка Максвелла, Эдинбург © Getty Images

Оглядываясь назад из двадцать первого века, Максвелл производит впечатление непривычно бесполезного для своего времени.Кто-то далек от стереотипного образа лишенного чувства юмора викторианского ученого. И теперь мы также можем оценить, насколько его работа по электромагнетизму помогла бы начать технологическую революцию.

Учитывая, насколько свежа была наука Максвелла, мы можем увидеть в некоторых из его более поздних работ и высказываний об очень современном подходе к научным вопросам. В 1873 году он произнес речь под названием «Рассуждения о молекулах» на собрании Британской ассоциации в Брэдфорде, небольшая часть которой идеально подходит для слов Максвелла.

На небесах мы открываем по их свету, и только по их свету, звезды настолько далеки друг от друга, что никакая материальная вещь не может переходить от одной к другой; 4 и все же этот свет, который является для нас единственным доказательством существования этих далеких миров, также говорит нам, что каждый из них состоит из молекул того же типа, что и те, которые мы находим на Земле. Например, молекула водорода, будь то на Сириусе или в Арктуре, совершает свои колебания в одно и то же время.

Таким образом, каждая молекула во вселенной несет на себе печать метрической системы 5 так же отчетливо, как метр Архива в Париже или двойной королевский локоть в храме Карнака.

Никакая теория эволюции не может быть построена для объяснения подобия молекул, поскольку эволюция обязательно подразумевает непрерывное изменение, и молекула неспособна к росту или распаду, генерации или разрушению.

Ни один из процессов Природы с момента ее зарождения не произвел ни малейшего различия в свойствах какой-либо молекулы.

В этом месте Максвелл отклоняется от современной науки, предполагая, что молекулы должны были быть сделаны из чего-то, учитывая их идентичную природу, но что не было процесса, который мог бы сделать так, что «мы можем назвать естественным». Теперь мы знаем, что существуют совершенно естественные процессы обмена вещества и энергии, которые могут объяснить создание материи, но когда Максвелл писал, эта наука была еще на 23 года вперед со специальной теорией относительности Эйнштейна. (И специальная теория не появилась бы без работ Максвелла.Тем не менее, до этого момента, допуская некоторые изменения в языке, мы могли бы так же легко слушать Брайана Кокса или Нила де Грасса Тайсона, расширяющегося в чудесах вселенной, как и викторианца. Видение Максвелла было далеко от полумистических извилин ранней физики, недостаток, который остался с ним даже тогда, когда Ньютон и его последователи начали включать некоторые математические науки.

На протяжении всей этой книги незначительная часть произведений Максвелла - демон - играл значительную роль.Я хотел, чтобы демон высказал свое мнение, потому что он так хорошо отражает способность Максвелла бросать вызов тому, как его коллеги думают о вещах, использовать новые интересные подходы к моделированию и привносить немного юмора в то, что может быть очень откровенным. наука. Максвелл, кажется, был не только великим ученым, но и замечательным человеком, человеком, с которым, должно быть, было приятно дружить.

Максвелл и его демон заслуживают того, чтобы их помнили, пока наука влияет на нашу жизнь.


1 Кстати, часто говорят, что Исаак Ньютон был первым человеком, удостоенным рыцарского звания за свой вклад в науку. Я даже слышал, как это утверждалось в непревзойденном источнике знаний, программе BBC Pointless TV викторины. Но на самом деле Ньютон был посвящен в рыцари за хорошую работу на Королевском монетном дворе, где его энтузиазм в отношении поимки тех, кто подрезал края монет для продажи металла (и за то, что их повесили, вытащили и четвертовали) был легендарным. Человеком моего демонического сердца был Ньютон.

2 Особенно для того периода, когда книги были дорогой редкостью.

3 Который Ньютон считал наукой.

4 Как ни странно, Максвелл ошибался, говоря это, но по правильной причине. В то время считалось, что Вселенная намного меньше, чем мы знаем сейчас, но она также считалась настолько моложе, что предполагалось, что не было времени, чтобы что-либо добраться из одной крайности Вселенной в другую. .Текущая теория Большого взрыва фиксирует это с помощью Вселенной, которая расширялась так быстро во время фазы инфляции, что в самом начале крайности наблюдаемой Вселенной все еще могли находиться в прямом физическом контакте.

5 Под «метрической системой» Максвелл подразумевал не современное использование системы с основанием 10, а просто систему измерения.

Двуличный демон профессора Максвелла Брайана Клегга уже доступен (16,99 фунтов стерлингов, Icon Book)


Следите за Science Focus в Twitter, Facebook, Instagram и Flipboard

Джеймс Клерк Максвелл: величайший физик, о котором вы никогда не слышали - The Science Show

Джеймс Клерк Максвелл ликвидировал разрыв между классической механикой и теорией относительности Эйнштейна.

Изображение:

Зеленый Кабинет / Flickr / CC BY-SA 2.0

Джеймс Клерк Максвелл ликвидировал разрыв между классической механикой и теорией относительности Эйнштейна.

Изображение:

Зеленый Кабинет / Flickr / CC BY-SA 2.0

Хотя он был опубликован в научных журналах в 14 лет и почитался Альбертом Эйнштейном, имя Джеймса Клерка Максвелла сегодня малоизвестно. The Science Show рассказывает о его жизни в день 150-летия его теории электромагнетизма.

Альберт Эйнштейн однажды сказал: «Я стою не на плечах Ньютона, а на плечах Джеймса Клерка Максвелла».

Но не верьте Эйнштейну на слово - в 1999 году в ходе опроса Physics World было опрошено более 100 выдающихся физиков, кто из физиков был величайшим из когда-либо существовавших.

Джеймс Клерк Максвелл занял третье место после Эйнштейна и Ньютона. Галилей, этот молодой хулиган, занял шестое место. Ричард Фейнман, сравнительно отстающий, седьмой.

В каждом экране компьютера и мобильного телефона используются те же принципы, которые Максвелл провозгласил в своих замечательных работах 1860-х годов.

Почему Максвелл был таким значительным?

«До времен Максвелла каждый имел дело с механическим миром», - говорит Малкольм Лонгэр, заслуженный профессор естественной философии в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета.

«Максвелл создал мост между механистической моделью и моделью, которую мы используем в 21 веке».

Максвелл, если послушать Лонгэра и других физиков, заложил основы современного общества своими работами в области теории цвета, термодинамики, физики и математики.

«Каждый мобильный телефон, каждый экран телевизора используют те же принципы, которые Максвелл провозгласил в своих великих документах 1860-х годов».

Так почему о Максвелле в значительной степени забыли?

«Настоящая фундаментальная причина в том, что его вклад непонятен непрофессионалам», - говорит Лонгэр.

Немного предыстории: Джеймс Клерк Максвелл родился в 1831 году в Эдинбурге в семье достаточно обеспеченных родителей.

Биографии мальчика упоминают его потрясающий интеллект и память - сообщалось, что в возрасте восьми лет он мог цитировать большие отрывки из Мильтона, а также 119-й псалом (самый длинный в Библии) целиком.

Первая научная статья Максвелла - о создании сложных геометрических форм с помощью простых инструкций - была зачитана Королевскому обществу Эдинбурга. Ему было 14 лет. Общество не принимало материалы от несовершеннолетних, поэтому статью пришлось подавать от его имени.

Он отправился в Кембридж, чтобы получить высшее образование, и впоследствии получил премию Смита, присуждаемую студенту, показавшему лучшую успеваемость в серии экзаменов по математике и физике. Он стал членом Тринити в 23 года.Его отец умер в следующем году.

Подробнее: Как любитель разгадал загадку, ставшую в тупик Дарвина

Максвелл всегда интересовался цветом и светом и начал серьезно изучать их, когда был в Тринити. В основном он хотел знать, почему смешивание разных цветов света дает разные результаты по сравнению с смешиванием разных цветов краски.

Он был в этом не одинок; Предыдущая работа Янга и Гельмгольца предполагала, что человеческий глаз содержит три цветовых рецептора, хотя точная смесь цветов, на которую они реагируют, еще не была продемонстрирована.

Эксперименты Максвелла проецировали изображение через три фильтра - красный, зеленый и синий. Затем эти проекторы были настроены Максвеллом для отображения цветного изображения. «Цветовой треугольник Максвелла», как он стал известен, лег в основу диаграммы цветности, выпущенной в 1931 году Международной комиссией по освещению, международным руководящим органом по вопросам цвета.

Максвелл был также закоренелым поэтом с вызывающе причудливым чувством юмора - когда он переехал в Абердин на должность натурфилософа, он, как говорили, заметил: «Здесь не понимают никаких шуток.Я не делал ни одного уже два месяца ».

Но Максвелла больше всего помнят за его теорию электромагнетизма.

Эйнштейн охарактеризовал теорию электромагнитного излучения Максвелла как «самую глубокую и плодотворную со времен Ньютона».

«Это просто потрясающе», - говорит Лонгэр. Он создал набор математических уравнений, описывающих, как классические электромагнитные поля, токи и напряжения связаны вместе в одной красивой симметричной структуре.'

Уравнения Максвелла описывают, как заряды и токи могут создавать электрические и магнитные поля, влияя на поведение частиц внутри.

Такие теории электромагнетизма также объясняли, как свет перемещался в вакууме без помощи такой полезной среды, как эфир. Сейчас это может показаться загадочным открытием, но в то время эта концепция была революционной.

«Когда следующее поколение овладело идеей полей, это стало нормальным языком физики и привело к великим открытиям Эйнштейна в области общей теории относительности и так далее, - говорит Лонгэр.

Максвелл должен был умереть в относительно молодом возрасте 48 лет. Через десять лет после своей смерти Герц окончательно доказал то, что предполагал Максвелл.

Сейчас исполняется 150 лет со дня публикации теорий Максвелла, и Малкольм Лонгэр полон решимости воздать должное научному наследию Максвелла - своими трудами и своей ролью в Кембридже.

«Это не только потому, что я шотландец», - насмешливо замечает Лонгэр. «У меня нет сомнений в том, что он находится на одном уровне с Ньютоном и Эйнштейном в значении их вклада в понимание того, как устроен мир.

«Без их работ у нас не было бы той цивилизации, которая есть у нас, у нас не было бы всей электронной промышленности, у нас не было бы нашей способности понимать, как устроен мир, и что мы должны делать, чтобы это сделать. лучше и сохранить для будущих поколений ».

Научное шоу дает австралийцам уникальную возможность взглянуть на последние научные исследования и дискуссии, от физики крикета до биоритмов премьер-министра.

Джеймс Клерк Максвелл: Создатель волн

[Это эссе, которым сайт Фонда Джеймса Клерка Максвелла любезно поделился с читателями викторианской сети, основано на докладе, сделанном на конференции Математическое наследие Шотландии: Нейпир - клерку Максвеллу состоялась в Королевском обществе Эдинбурга 20/21 июля 1995 года.GPL отредактировала его для The Victorian Web и добавила линки.]

Введение

Отличительной чертой великих физиков является то, что они меняют наше восприятие работы Природы. Эти изменения в восприятии часто удивительны даже для их создателей, идут вразрез с общепринятой мудростью того времени и часто наталкиваются на значительное сопротивление их принятию. Однако, как только их объяснительная сила, предсказательная способность и экспериментальная демонстрация становятся очевидными, аргументы в пользу их принятия становятся непреодолимыми.Новые теории, в свою очередь, становятся воспринимаемой мудростью, и будущие поколения задаются вопросом, почему кто-то мог сомневаться в их истинности, и не могут представить себе, что в то время, когда были созданы новые теории, существовали конкурирующие теории, соперничающие за принятие.

Джеймс Клерк Максвелл и Майкл Фарадей были великими физиками. Истина теории электромагнитных явлений Фарадея / Максвелла, а именно то, что они описываются электрическими и магнитными полями, распространяющимися в пространстве с конечной скоростью и управляемыми определенными математическими уравнениями, изменила наше восприятие мира.В настоящее время эта теория принята повсеместно, и забыто, что во времена альтернативной теории, которую я назову `` немецкой теорией '' Вебера, Неймана, Римана и Лоренца, были влиятельные защитники, основанные на теории действия на расстоянии. , физическая гипотеза, совершенно чуждая теории Фарадея / Максвелла. Вы заметите, что я назвал эту теорию теорией Фарадея / Максвелла, а не просто теорией Максвелла. Я уверен, что Максвелл одобрил бы это и, возможно, пожелал бы этого сам, поскольку он подчеркивал свой долг перед Фарадеем.Исаак Ньютон сказал: «Если я видел дальше, чем другие люди, то это потому, что я стоял на плечах гигантов». Максвелл был бы первым, кто признал бы, что он стоит на плечах Фарадея. Действительно, Максвелл написал в своей статье 1864 года «Динамическая теория электромагнитного поля», которая является одной из двух или трех величайших работ, когда-либо написанных по физике, и в которой впервые изложены знаменитые «уравнения Максвелла»:

Концепция распространения поперечных магнитных возмущений в ущерб нормальным четко изложена профессором Фарадеем в его «Мысли о лучевых колебаниях».Электромагнитная теория света, предложенная им, по сути совпадает с теорией, которую я начал развивать в этой статье, за исключением того, что в 1846 году не было данных для расчета скорости распространения.

Слова «предложенные им» оправдывают наименование «теории электромагнетизма» «теорией Фарадея / Максвелла». Из-за всеобщего признания «теории Фарадея / Максвелла» легко недооценить смелость Фарадея и Максвелла, выдвинувших свои идеи о том, что электромагнитные возмущения распространялись через гипотетическую эфирную среду - «эфир», природа которого была неизвестна.

В физике хорошо известны случаи, когда ученые крайне неохотно публиковали свои идеи из-за страха вызвать неодобрение со стороны своих коллег-ученых. Достаточно вспомнить первоначальную осторожность Эйнштейна при изложении его теории о том, что присутствие материи искажает саму геометрию пространства. Эйнштейн опубликовал свою теорию, и у нас есть «Общая теория относительности», но мы не можем оставить это краткое упоминание Эйнштейна, не вспомнив знаменитый случай «космологической постоянной».Эйнштейн добавил к своим уравнениям общей теории относительности дополнительный член, содержащий «космологическую постоянную», с единственной целью и с той единственной целью, что эти уравнения допускают установление вселенной в устойчивом состоянии, которое он воспринимал как истинное состояние природы. В глубине души он, возможно, чувствовал, что у него должна хватить смелости опустить этот термин, но расширяющаяся вселенная, к которой он правильно вела, была слишком новой (и, возможно, пугающей!), Чтобы он мог ее созерцать, и он нашел убежище в более тихих водах мира. устойчивое состояние'.Когда доводы в пользу расширяющейся Вселенной стали очевидными, Эйнштейн назвал добавление космологической постоянной «величайшей ошибкой в ​​моей жизни». В более позднее время мы можем зафиксировать первоначальное сопротивление предположению Стивена Хокинга о том, что «черные дыры», которые, как ранее считалось, поглощали все, что попадало в их среду, на самом деле были телами, имеющими температуру и энтропию и в конечном итоге взорвавшиеся. Эти примеры служат лишь для того, чтобы подчеркнуть смелость Фарадея и Максвелла в выдвижении своей новой теории.

Многие комментаторы отмечали контраст между непритязательной и довольно застенчивой натурой Максвелла в социальных контактах с людьми и его смелым и творческим воображением в физике. Объяснение может заключаться в том, что неуверенность Максвелла в социальных контактах распространялась только на тех, кого он плохо знал - для друзей он был самым восхитительным и очаровательным товарищем и не прочь высказывать необычные или поразительные взгляды. Ясно, что «Муза физики» с юных лет была личным другом Максвелла, в компании которого Максвелл без колебаний выражал свои первоначальные мысли.

Место клерка Максвелла

Поскольку эта конференция посвящена «математическому наследию Шотландии», для Шотландии важно признать и признать подходящее место для одного из своих величайших сыновей. Клерк Максвелл, несомненно, величайший ученый Шотландии, но мы вправе задать вопрос о том, в каком месте Максвелл находится в мировом рейтинге, поскольку, например, величайшие композиторы Шотландии могут не занимать высоких позиций в мире. Однако ясный ответ заключается в том, что Максвелл принадлежит к классу Моцарта на самом верху, наряду с Ньютоном, Эйнштейном, Пастером, Галилеем, Дарвином, Коперником, Лавуазье и Фарадеем.

Составление рейтинговых таблиц великих людей часто встречает академическое презрение, но, поскольку знаменитый математик Дж. Х. Харди любил ранжировать игроков в крикет, людей Тринити (которым был Клерк Максвелл) и даже математиков в «Первых одиннадцати», я не делаю ничего. извинения за это. Кажется вполне разумным поставить семь человек в первый отдел теоретической физики, а именно Коперника в 15 веке, Галилея в 16 веке, Ньютона в 17 веке, Фарадея и клерка Максвелла в 19 веке и Эйнштейна в 20 веке и, возможно, Гейзенберг также перейдет в ту же лигу.Я не извиняюсь за то, что считаю Фарадея физиком-теоретиком, а также физиком-экспериментатором. Помимо проведения замечательных экспериментов, Фарадей предложил теории, объясняющие результаты. Сам Максвелл сказал: «То, как сам Фарадей использовал свою идею силовых линий для координации явлений магнитно-электрической индукции, показывает, что в действительности он был математиком очень высокого уровня». Я думаю, что вместо слова «математик» мы бы заменили слово «физик-теоретик».

Каждый из великих физиков-теоретиков произвел революцию и привнес новое восприятие физического мира, как показано в следующей таблице.

Революция, совершенная Клерком Максвеллом и Фарадеем, заключалась в том, что электрические и магнитные явления лучше всего объяснялись не теорией, основанной на мгновенной передаче сил, действующих на расстоянии, а распространением электрических и магнитных полей, распространяющихся со скоростью света. Кроме того, они выдвинули гипотезу, что свет и лучистое тепло были проявлениями этих электромагнитных волн и что могут быть другие типы излучения.Истинность теории раскрывается нам каждый день через радио, телевидение, рентгеновские лучи, лазеры и т. Д.

Максвелл и Фарадей, если бы они вернулись сегодня, наверняка удивились бы необычайному разнообразию электромагнитного спектра и тому применению, которое он нашел в современном мире.

Жизнь и происхождение

Оценивая одного из величайших сынов Шотландии, мы обязаны знать о самом человеке немного больше, чем мы могли бы знать о других ученых сопоставимого уровня - например, Пастере.Если мы узнаем, что Пастер посещал ту или иную школу во Франции или посещал тот или иной университет, это может мало что значить для нас с точки зрения нашего собственного опыта или способности визуализировать обстоятельства дела. С клерком Максвеллом все иначе. Мы можем представить, как он спускается с улицы Хериот-Роу, 31, где он останавливался со своей тетей Изабеллой Веддерберн (урожденная Клерк), в Эдинбургскую академию. Мы можем представить, как он посещает лекцию в этом Королевском обществе Эдинбурга или слушает лекции сэра Уильяма Гамильтона в Эдинбургском университете.В холле этого Королевского общества Эдинбурга мы можем увидеть оригинальную рукопись статьи Максвелла о механическом методе описания «овальных кривых», представленную Обществу профессором Форбсом, когда Максвеллу было четырнадцать. Работа Максвелла «О теории кривых качения» была представлена ​​Королевскому обществу Эдинбурга, когда ему было восемнадцать, а его статья «О равновесии упругих тел» была представлена, когда ему было девятнадцать. Таким образом, перед отъездом в Кембридж Максвелл опубликовал три важных статьи.Существует история, рассказанная профессором Томпсоном, впоследствии магистром Тринити-колледжа в Кембридже [изображение Тринити], о том, как Максвелл использовал эти документы с большим эффектом, когда он пожелал, после одного семестра в Кембридже, перейти из Петерхаус-колледжа в Тринити-колледж. . Максвелл обратился к доктору Томпсону, который тогда был наставником Тринити-колледжа. На собеседовании с доктором Томпсоном Максвелл казался застенчивым и застенчивым, но вскоре удивил доктора Томпсона, выпустив пачку из трех опубликованных статей, в которых говорилось: «Возможно, они могут показать вам, что я не могу поступить в ваш колледж."Максвелл явно был уверен в своих интеллектуальных силах.

Нам известно, что клерк Максвелл не так хорошо известен в Великобритании или даже в своей родной стране Шотландии, как следовало бы. Также удивительно, что ни в одной из биографий клерка Максвелла не упоминается, насколько это кажется заслуживающим внимания, удивительное семейное происхождение клерка Максвелла. Клерк Максвелл был со стороны своего отца одним из клерков Пеникуика, а со стороны матери был Кей Нортумберленда.Семья Клерков за поколения до Клерка Максвелла произвела людей с такими выдающимися способностями в самых разных областях, что использовать слово «гений» вполне уместно. Действительно, сам сэр Вальтер Скотт хвалил «наследственный гений» семьи Клерков. Стоит перечислить членов семьи Клерков и членов семьи Кей, которые были либо членами Королевского общества в Лондоне, либо членами Королевского общества Эдинбурга.

Довольно удивительно, что в генеалогическом древе до 1882 года записаны четыре члена Лондонского королевского общества и десять членов Королевского общества Эдинбурга.С такой родословной, возможно, неудивительно, что Клерк Максвелл был чем-то особенным!

В ходе этого короткого выступления я могу только разжечь ваш аппетит, кратко взглянув на замечательную семью клерков. Если вы хотите узнать больше, могу я отослать вас к статье в Бюллетене Института математики и ее приложений (том 28, номера 1/2 января / февраль 1992 г.).

Сэр Джон Клерк, FRS, FSA, 2-й баронет, был прапрадедом Джеймса Клерка Максвелла и был чрезвычайно талантлив - его описал Уильям Стакели, ученый и антиквар, как «великий гений Севера».Его таланты охватывали широкий диапазон, и он был признан самым информированным меценатом Шотландии и лидером своего поколения в области культуры. Он был антикваром, архитектором, историком, поэтом, ученым, музыкантом, композитором, меценатом, знатоком, путешественником, писателем и литератором, удивительным кругом достижений - действительно, он был чем-то вроде виртуоза в смысле человека, желающего и все будет знать. Он помог основать Философское общество в Эдинбурге, которое впоследствии стало Эдинбургским Королевским обществом.

Что касается его музыкальных достижений, сэр Джон был очень одаренным композитором и клавесинистом, который во время своего Большого турне по Европе учился у Корелли в Риме и произвел на него большое впечатление. Несмотря на то, что его музыкальный потенциал невелик, сэр Джон Клерк признан одним из лучших композиторов Шотландии. Джон Персер в своей книге «Музыка Шотландии» описывает Клерка следующим образом: «Клерк зарекомендовал себя как композитор, хорошо умеющий обращаться с музыкальным лингва-франка Европы не только с не по годам развитой компетентностью, но и с личными убеждениями и чувством, которые поднимают его намного выше обычного. ".Произведения Клерка исполнялись на Эдинбургском международном фестивале, на фестивале в Глазго Мэйфест и в других знаменательных случаях, последним из которых стал вечер музыки, поэзии и искусства под названием «Поколения гения», который проходил 13 июня на улице Индии, 14 (место рождения Максвелла). 1995 год, 165 лет со дня рождения Максвелла.

Доктор Роберт Клерк, дядя сэра Джона Клерка, FRS, FSA, упомянутого выше, был известным эдинбургским хирургом и членом Королевского колледжа хирургов. Его сын, д-р.Джон Клерк был выдающимся врачом и президентом Королевского колледжа врачей с 1740 по 1744 год. Он проявлял активный интерес к планированию, строительству и управлению Королевской больницей Эдинбурга.

Джон Клерк из Элдина, Франция, был прадедом клерка Максвелла и имеет ряд претензий на известность, но одной из самых замечательных является его книга под названием «Эссе по военно-морской тактике». Это была научная критика военно-морской тактики, которая отстаивала оригинальную тактику «разрезания линии», то есть идти прямо в линию вражеских кораблей и атаковать тыловые корабли этой линии всеми силами атакующего флота.Это была тактика, успешно примененная Нельсоном при Трафальгаре. Было необычно, что Клерк опубликовал такую ​​книгу, поскольку он был наземником, который никогда не был в море, но, как сказал профессор Плейфэр, профессор естественной философии в Эдинбургском университете, «Автор« Военно-морской тактики »был одним из тех людей, которые силой своего собственного гения внесли большие улучшения в профессии, не являющиеся собственно их собственными ". В Джоне Клерке из Элдина можно увидеть в высшей степени оригинальный и творческий ум того типа, который позже проявится в самом Клерке Максвелле.

Джон Клерк, лорд Элдин, Франция, сын Джона Клерка из Элдина, которого я только что описал, был величайшим защитником своего времени и прославился за силу своего интеллекта и остроту ума. Что касается остроты его ума, я не могу удержаться от того, чтобы рассказать следующую историю. Клерк с сильным шотландским акцентом вел дело в Палате лордов перед лорд-канцлером. Дело касалось права продолжать пользоваться ручьем на мельнице. Как сказал Клерк, «вода промывалась таким образом сорок лет, на самом деле никто не знает, как долго и почему его клиент должен быть лишен воды».Лорд-канцлер надменно сказал: «Скажите мне, мистер Клерк, вы пишете слово вода с двумя буквами?» Клерк ответил: «Нет, милорд, но вы пишете слово« манеры »с тэнами».

Сэр Джордж Клерк, FRS, FRSE, был дядей Максвелла и сделал выдающуюся политическую карьеру в качестве лорда адмиралтейства, заместителя министра внутренних дел, министра финансов и вице-президента Совета по торговле. Он проявлял значительный интерес к науке и был с 1862 года до своей смерти в 1867 году президентом Зоологического общества в то время, когда бушевали ожесточенные дебаты по дарвиновской «теории эволюции».Несомненно, ему потребовались все его политические навыки, чтобы разрешить ожесточенные споры. Интересно отметить, что в 1845 году он был также мастером монетного двора, и сам Исаак Ньютон занимал эту должность в течение 28 лет.

Дед клерка Максвелла со стороны матери, то есть со стороны острова Кей, был выдающимся юристом, судьей Высокого адмиралтейского суда в Эдинбурге и близким другом сэра Вальтера Скотта. Существует множество свидетельств математических способностей со стороны Кея в семье, например, Джон Кей, FRSE, который был любимым дядей клерка Максвелла, был шерифом Линлитгоу около 43 лет.Записано, что он с энтузиазмом относился к приобретению научных знаний (ему очень нравилось посещать собрания Эдинбургского королевского общества, членом которого он был), и, хотя он не был специально обучен математике, был чрезвычайно искусен в арифметике и любил расчет как добровольное занятие. Уильям Дайс Кей, FRSE, MICE был двоюродным братом Джеймса Клерка Максвелла. Он учился в Эдинбургском университете, где в 1856 году получил высшую математическую премию - Золотую медаль Стрейтона.Уильям Кей объяснил это отличным обучением, которое он получил от своего двоюродного брата, сказав: «Его обучение и пример [Максвелла] оказали хорошее влияние, поскольку я получил высшие призы в моих классах». Между 1856 и 1858 годами он обучался инженерии в Белфаст с братом лорда Кельвина, Джеймсом Томсоном, изобретательность которого Джеймс Клерк Максвелл однажды охарактеризовал как «вполне равную уровню его брата». В 1872 году он был избран членом Института инженеров-строителей, а в 1882 году членом Королевской Общество Эдинбурга.Более того, Чарльз Хоуп Кей, брат Уильяма, был шестым Рэнглером в Кембриджском математическом трипосе в 1864 году. В том же году Чарльзу Хоупу Кею клерк Максвелл написал: «У меня также есть на плаву документ с электромагнитной теорией света. , которые, пока я не убежден в обратном, я считаю великими орудиями ". Это один из редких случаев, когда клерк Максвелл высказывал мнение о своей работе. В 1864 году Чарльз был на последнем курсе в Кембридже и, следовательно, был в состоянии кое-что понять в значении того, что говорил его кузен.Уильям и Чарльз Кей вместе со своей сестрой Элизабет, красивой и очень умной девушкой, были любимыми кузенами Максвелла.

Научная работа

Теперь я хотел бы перейти к научной работе Максвелла. Его собрание сочинений содержит около 101 научных работ. Однако если мы посмотрим на основные научные статьи, объем которых превышает 15 страниц, и исключим пояснительные статьи, то обнаружим, что имеется 16 основных статей, подпадающих под следующие заголовки:

Интересно отметить, что Максвелл рано повзрослел как физик и, за исключением двух более поздних работ по теории газов, уже опубликовал свои основные работы к концу тридцатилетия.

Я хотел бы обсудить первый вклад Максвелла в электромагнетизм.

Теория электромагнетизма

Клерк Максвелл обладал великолепной способностью превращать физические явления в математические формы. Это ясно видно из его мастерского анализа стабильности колец Сатурна и из его анализа статистического поведения молекул в газе. Однако величайшей демонстрацией этой способности является «Теория электромагнетизма», потому что Максвеллу пришлось не только преобразовать фактически проведенные эксперименты в математическую форму, но и выдвинуть гипотезу о результате эксперимента, который не был проведен. и который не мог быть осуществлен, потому что он был за пределами технических возможностей ученых конца 19 века.Именно здесь творческая сторона ума Максвелла проявляется с большим эффектом.

Стоит изучить историю электромагнетизма, чтобы понять, как вклад Максвелла вписывается в историю предмета. В таблице ниже показано историческое развитие предмета в XIX веке, начиная с батареи Вольта незадолго до начала XIX века и заканчивая первыми радиосигналами, посланными через Атлантику Маркони сразу после конца XIX века. .

Стоит отметить четыре статьи, которые Максвелл написал об электричестве и магнетизме, и указать возраст, в котором он их написал, и количество страниц в каждой. Первые три статьи хорошо известны, они привели к статье 1864 года, в которой впервые были представлены «уравнения Максвелла». Также представляет интерес статья 1868 года, озаглавленная «О методе прямого сравнения электростатической и электромагнитной силы: с примечанием к электромагнитной теории света» - действительно, заметка по электромагнитной теории света особенно интересна, и я дам комментарии. об этом позже.

Статьи по электричеству и магнетизму

Ранее мы отмечали, что именно Фарадей первоначально предположил, что свет может быть электромагнитной волной, но интересно исследовать фактическую формулировку, используемую Максвеллом в его статьях, в качестве теоретического доказательства этого. В своей статье 1862 года «О физических силовых линиях» Максвелл пишет:

Скорость поперечных волн в нашей гипотетической среде, вычисленная из электромагнитных экспериментов Кольрауша и Вебера, настолько точно согласуется со скоростью света, вычисленной из оптических экспериментов Физо, что мы едва ли можем избежать вывода о том, что свет состоит из поперечных волн. той же среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений.

В статье Максвелла «Динамическая теория электромагнитного поля» 1864 года мы находим, что «скорость (электромагнитных волн) настолько близка к скорости света, что кажется, что у нас есть веские основания заключить, что сам свет (включая лучистое тепло и другие излучения, если таковые имеются) представляет собой электромагнитное возмущение в виде волн, распространяющихся через электромагнитное поле в соответствии с электромагнитными законами ".

Очевидно, что в 1868 году, несмотря на более ранние работы Максвелла, «немецкая теория» электрических и магнитных явлений все еще занимала видное место с «новыми» теориями Фарадея и Максвелла, которые все еще боролись за признание в физическом сообществе и все еще далеки от того, чтобы вытеснить теорию. «Немецкая теория».Кажется весьма вероятным, что это вызвало у Максвелла определенное разочарование, и в 1868 году он изложил четыре предпосылки, от которых зависела его электромагнитная теория. Можно не сомневаться, что он сделал это для того, чтобы максимально упростить теорию и чтобы это ясное изложение теории вызвало убеждение среди его коллег. Четыре основных посылки, от которых зависела теория электромагнетизма, были изложены Максвеллом следующим образом: -

(i) Если нарисована замкнутая кривая, охватывающая электрический ток, то интеграл напряженности магнитного поля, взятый вокруг замкнутой кривой, равен току, умноженному на 4 * (Эрстед / Ампер).

(ii) Если проводящая цепь охватывает несколько линий магнитной силы и если по какой-либо причине количество этих линий уменьшается, электродвижущая сила будет действовать по цепи, общая сумма которых будет равна уменьшение количества линий магнитной силы в единицу времени (Фарадея).

(iii) Когда на диэлектрик действует электродвижущая сила, он испытывает то, что мы называем электрической поляризацией. Внутри диэлектрика происходит смещение электричества, пропорциональное электродвижущей силе в каждой точке (Фарадей).

(iv) Когда электрическое смещение увеличивается или уменьшается, эффект эквивалентен действию электрического тока (Максвелл).

Максвелл более подробно объясняет предпосылку (iv):

Согласно этой точке зрения, ток, возникающий при разряде конденсатора, представляет собой замкнутую цепь и может отслеживаться внутри самого диэлектрика с помощью должным образом сконструированного гальванометра. Я не знаю, что это было сделано для того, чтобы эта часть теории, хотя и являлась естественным следствием первой, не была подтверждена прямым экспериментом.Несомненно, эксперимент будет очень деликатным и трудным.

Основываясь на этих четырех предпосылках, Максвелл затем приступил к выводу волнового уравнения для электромагнитного поля, показывающего, что на основе известных фундаментальных электрических и магнитных постоянных скорость этих электромагнитных волн в гипотетической эфирной среде была равна скорости известная скорость света, измеренная Физо.

В конце 1870-х годов стало ясно, что Максвелл был снова несколько разочарован тем, что научное сообщество не уделяло достаточного внимания сравнению немецкой теории с теорией Фарадея / Максвелла, и, возможно, именно это послужило мотивацией для Максвелла к созданию своего знаменитого учебника. Трактат об электричестве и магнетизме 1873 года.Во введении к своей книге Максвелл объясняет

Большой прогресс был достигнут в области электротехники, главным образом в Германии, приверженцами теории действия на расстоянии. . . . Электромагнитные рассуждения Вебера, Римана, Дж. и К. Неймана, Лоренца и др. основаны на теории действия на расстоянии. . . . Однако эти физические гипотезы совершенно чужды моему взгляду на вещи. . . . Чрезвычайно важно сравнивать эти два метода.. . . Поэтому я выступал в роли адвоката, а не судьи.

Учитывая, что Максвелл писал свою знаменитую книгу как защитник новой теории, примечательно, что его книга сегодня стоит почти как учебник, хотя и несколько старомодный, изложения предмета. Конечно, только в «Началах» Ньютона можно найти еще один пример того, как новый предмет рассматривается его создателем с уверенностью, которая так замечательно выдержала течение времени.

Динамическая теория газов

В таблице ниже показаны шесть статей Максвелла по динамической теории газов.Документы разделены на четыре основных и еще два второстепенных. Интересно, что статьи 3 и 4 в таблице появились почти в конце его жизни, примерно через 13 лет после его более ранней статьи «О динамической теории газов».

В первой статье, опубликованной Максвеллом, предполагалось, что молекулы газа представляют собой идеально упругие сферы. На основе этого предположения Максвелл установил распределение вероятностей для скорости молекул - знаменитое «Распределение Максвелла» - установил закон Бойля, установив, что если два газа свободно смешиваются в сосуде, средняя кинетическая энергия двух типов молекул равна равны и показали довольно поразительный результат: внутреннее трение (вязкость) газа (а) не зависит от плотности газа и (б) пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры (но см. ниже).Он также установил некоторые довольно интересные статистические данные, а именно, что при температуре 60 ° F средняя скорость молекул воздуха составляет 1000 миль в час, среднее расстояние между столкновениями составляет 2 микрона (2 миллионных дюйма) и существует 8 миллиардов столкновений молекул. секунда - несколько поразительная цифра, которую сложно представить!

Далее в статье было установлено, что если бы молекулы не были идеально упругими сферами, а были бы телами любой формы, то после множества столкновений средняя кинетическая энергия движения по каждой из трех осей была бы одинаковой и равной средней кинетической энергии. энергия вращения вокруг каждой из трех главных осей каждой молекулы (Закон равнораспределения энергии).

В статье также отмечены две проблемы теории. Первый касался удельной теплоемкости газа. Есть две удельные теплоты газа, а именно удельная теплоемкость при постоянном давлении и удельная теплоемкость при постоянном объеме. Было известно, что это соотношение составляет 1,408. На основе модели идеально упругих сфер, сфер, обладающих только поступательной энергией, предсказанное отношение было 1,667, а на основе молекул, являющихся телами с поступательной и вращательной энергией, предсказанное отношение было 1.333, все еще далеко от экспериментальной 1.408, хотя и несколько ближе. Элегантный эксперимент Максвелла установил, что (а) вязкость газа действительно не зависит от плотности, но (б) вязкость пропорциональна абсолютной температуре, а не квадратному корню из температуры, как указано выше. Последний пункт был второй проблемой теории Максвелла.

В своей второй статье «О динамической теории газов» Максвелл модифицировал свою теорию и предположил, что молекулы отталкиваются друг от друга с силой, обратно пропорциональной пятой степени расстояния.Это чудесным образом дало вязкость газа, пропорциональную абсолютной температуре! Эта статья снова установила газовые законы и установила закон Дальтона относительно смесей газов, закон Грэма о диффузии газов и закон Гей-Люссака, а также ряд других важных результатов.

Расхождение в значениях удельной теплоемкости не было устранено до тех пор, пока квантовая теория не предоставила объяснение.

Триггером для третьей статьи Максвелла «О напряжениях в разреженных газах, возникающих из-за неравенства температур», несомненно, послужил радиометр, продемонстрированный Круксом.В радиометре крыльчатка была установлена ​​в откачиваемой трубе (разреженный газ). Стороны гребного колеса были окрашены в черный и белый цвета с противоположных сторон. Лопастное колесо повернулось, указывая на то, что в разреженном газе действуют силы из-за неравенства температуры. Работа Максвелла должна была прояснить природу этих сил. Объяснение, согласно Максвеллу, заключалось в том, что газ, контактирующий с поверхностью твердого тела, должен скользить по ней от более холодных частей к более горячим, чтобы создать касательное напряжение.

Его четвертая статья, вдохновленная работами Больцмана, использовала очень обобщенный подход к свойствам динамических систем и применял статистические методы для рассмотрения вероятности того, что система находится в определенном состоянии.

Цветное зрение

В качестве предыстории к работе Максвелла над цветом мы можем вспомнить различные вехи в исследовании света и цвета.

1666 Ньютон
призма разделяет свет на цвета радуги
если эксперимент поменять местами, цвета объединяются в белый свет
свет представляет собой луч «корпускул» (фотонов)
1678 Гюйгенс
свет - это волна
1801 Томас Янг
продемонстрировал интерференцию света
рассчитал длины волн цветов
цвет проистекает от трех типов рецепторов в глазах, чувствительных к красному, синему и зеленому (трихроматическая теория)

Максвелл признал, что эксперименты с цветом должны оцениваться по тому, что они рассказывали нам о глазу, поскольку цвет, по сути, был физиологической реакцией глаза на падающую длину волны.

Знаменитый цветной верх Максвелла, а затем его цветная коробка, прямым экспериментом подтвердили трихроматическую теорию, создав уравнения цвета. Этот подход впервые показал, как цвета могут быть связаны друг с другом количественно. Например, приведенное ниже уравнение показывает, как можно комбинировать красный, синий и зеленый, которые использовал Максвелл, для получения белого света. Цветной волчок по сути представлял собой вращающийся волчок, на котором были размещены цвета в секторах круга, а окружность была разделена на 100 единиц.Когда верхняя часть вращалась, цвета сливались в третий цвет. Количественной мерой цвета был размер сектора, занятого этим цветом, измеренный количеством единиц сектора на окружности. Это привело к уравнениям типа, показанного ниже, где коэффициент - это количество единиц цвета.

37 (красный) + 27 (синий) + 36 (зеленый) = 27 (белый) + 72 (черный)

Используя эти уравнения, Максвелл показал, как другие цвета могут быть представлены как комбинации трех основных цветов (в соответствии с трехцветной теорией) и нанесены на треугольную диаграмму, как было предложено Ньютоном.Максвелл использовал эти методы, чтобы показать, что дальтонизм - это отсутствие чувствительности к красному оттенку.

Знаменитая цветная проекция (на экран) тартановой ленты Максвелла 1861 года, которая описывается, не совсем точно, как первая цветная фотография, возникла в результате его попытки продемонстрировать трихроматическую теорию.

Я сожалею, что у меня нет времени обсуждать мастерский анализ Максвеллом динамической устойчивости колец Сатурна, который показал, что кольца должны быть разъединенными частицами, а не твердыми или жидкими, или его вклад в термодинамику, где интригующее маленькое существо Первым появляется Демон Максвелла.Существует также система из четырех уравнений термодинамики, известных как уравнения термодинамики Максвелла.

Если мы добавим к обсуждаемым статьям статьи о каркасных структурах и взаимных диаграммах и статью по теории управления («О регуляторах»), которая положила начало науке кибернетики, мы увидим необычайную универсальность Максвелла. Максвелл действительно был «всеведущим» в физике, и было сказано, что почти невозможно упомянуть какой-либо аспект физики или даже опубликованную статью, с которой Максвелл не был знаком.

Человек Максвелл

В заключение я хотел бы сказать кое-что о человеке Максвелле. Он был скромным и непритязательным, но при этом обладал превосходным интеллектом, в огромных способностях которого он, должно быть, осознавал себя. Он был щедрым по отношению к другим и никогда не завидовал их работе. Есть много примеров его доброты. Упомяну только об одном. Чарльз Робертсон, академик и студент в то же время, что и Максвелл в Тринити, поранил глаза и не мог читать с легкостью.Как позже писал Чарльз Робертсон, «Он [Максвелл] часто находил меня сидящим в моих комнатах с закрытыми глазами, неспособным подготовить лекции на следующий день, и часто уделял час своего времени отдыха, чтобы прочитать мне некоторые из книг ... работа, которую я хотел закончить ».

Я не могу закончить этот разговор, не упомянув великолепную память Максвелла, его знакомство с Библией и английской литературой, а также его собственные замечательные способности стихосложения. В возрасте восьми лет он мог процитировать все 176 стихов 119-го псалма.На протяжении всей своей жизни он с удовольствием читал дословно обширные отрывки из Библии и из английской литературы, особенно из Шекспира. В некрологе Максвелла, опубликованном в Proceedings of the Royal Society, говорится, что он «почти так же хорошо относился к студентам, изучающим философию и теологию, как и физику. это была литература его собственной страны, его знакомство с которой, и особенно с английской поэзией, было одинаково замечательно как по размеру, так и по точности, и по широкому диапазону его симпатий ».

Сила Максвелла как поэта очевидна из стихов, опубликованных в биографии Максвелла Льюисом Кэмпбеллом и Уильямом Гарнеттом. Как сказал Питер Гатри Тейт, профессор естественной философии в Эдинбургском университете, «ранние навыки стихосложения в последующие годы развились в настоящий поэтический талант. восхищение. Ни один из ныне живущих людей не проявил большей способности конденсировать всю суть вопроса в несколько ясных и компактных предложений, чем Максвелл демонстрирует в своих стихах ».

В связи со смертью Максвелла многие дани отмечали его независимость ума, природную проницательность, честность цели и сущностную христианскую доброту. У Шотландии есть все основания гордиться этим великим человеком и великим ученым.

Приложения

1. Книги, опубликованные Максвеллом

Теория тепла. 1871.

Трактат об электричестве и магнетизме. 2 тт. 1873.

Материя и движение. 1876.

Электрические исследования Достопочтенного.Генри Кавендиш (1771-81). 1879.

Элементарный трактат об электричестве. 1881 г. (опубликовано после смерти Максвелла)

Отчеты Комитета по электрическим стандартам (Максвелл был членом Комитета). 1873.

2. Максвелл в роли Кембриджского экзаменатора

  • Математические трипо 1866, 67, 69, 70, 73
  • Премия Смита 1879
  • Тренинг по естественным наукам 1873, 74


Викторианский
Интернет


Наука


Физика


Джеймс К.
Максвелл

Последнее изменение 24 марта 2006 г.

Аудиокнига недоступна | Audible.com

  • Evvie Drake: более чем

  • Роман
  • К: Линда Холмс
  • Рассказывает: Джулия Уилан, Линда Холмс
  • Продолжительность: 9 часов 6 минут
  • Несокращенный

В сонном приморском городке в штате Мэн недавно овдовевшая Эвелет «Эвви» Дрейк редко покидает свой большой, мучительно пустой дом почти через год после гибели ее мужа в автокатастрофе.Все в городе, даже ее лучший друг Энди, думают, что горе держит ее внутри, а Эвви не поправляет их. Тем временем в Нью-Йорке Дин Тенни, бывший питчер Высшей лиги и лучший друг детства Энди, борется с тем, что несчастные спортсмены, живущие в своих худших кошмарах, называют «ура»: он больше не может бросать прямо, и, что еще хуже, он не может понять почему.

  • 3 из 5 звезд
  • Что-то заставляло меня слушать....

  • К Каролина Девушка на 10-12-19

Джеймс Клерк Мавелл: Биография »Электронные заметки

- краткое изложение жизни Джеймса Клерка. Максвелл подробно описывает жизнь и открытие уравнений Максвелла, которые определяют электромагнитное излучение в терминах уравнений поля.

Джеймс Максвелл, возможно, один из самых важных ученых девятнадцатого века. Многие ученые ставят его рядом с такими именами, как Альберт Эйнштейн и сэр Исаак Ньютон. Это связано с тем, что его революционная работа по определению электромагнитного излучения в терминах его уравнений поля стала основой для многих других, над которыми они развили свою работу. Это привело к открытию и пониманию радиоволн и развитию радио и беспроводных технологий, которые являются неотъемлемой частью современного мира.Действительно, важность его работы настолько велика, что Альберт Эйнштейн описал ее как «наиболее глубокую и плодотворную из всех, что когда-либо испытывала физика со времен Ньютона».

Сегодня инженеры РФ знают имя Максвелла благодаря его уравнениям. Кто-то мог бы записать его уравнения или манипулировать им, но очень немногие люди многое знали бы о самом человеке.

Ранние годы Максвелла

Джеймс Клерк Максвелл был единственным ребенком, родившимся в комфортной средней семье по адресу 14 Индия-стрит в Эдинбурге 13 -го июня 1831 года.Его родители Джон и Фрэнсис поженились в 1826 году, и после рождения сына они переехали в «Гленэр», недавно построенный дом в семейном поместье в сельском Кирккадбрайтшире, которое было унаследовано семьей.

Даже с раннего возраста Максвелл проявлял большой интерес ко всему, что его окружало. Он расспрашивает окружающих и постоянно спрашивает: «Что это за дела? По-видимому, он не удовлетворился расплывчатым ответом и будет настаивать на своем вопросе, пока не будет дан удовлетворительный ответ.

К сожалению, мать Джеймса умерла в 1839 году от рака брюшной полости. Она, очевидно, испытывала сильную боль, потому что, когда Максвеллу сказали, что «она сейчас на небесах», он, как сообщается, заметил: «Я так рад, что она больше не будет испытывать боли».

План его родителей состоял в том, что они должны обучать молодого Джеймса дома, пока ему не исполнится 13 лет, а затем он поступит в Эдинбургский университет. Однако смерть его матери означала, что потребовались другие планы. Первоначально учить его наняли 16-летнего мальчика.Это не сработало, и его тетя, Джейн Кей, помогала ему, присматривая за ним, так что в 1841 году он смог поступить в Эдинбургскую академию. Однако он часто навещал своего отца, с которым очень сблизился.

Во время учебы в Академии его сначала думали, что он застенчивый, тупой и немного эксцентричный. У него не было друзей, и он проводил большую часть своего свободного времени за чтением, рисованием необычных диаграмм и изготовлением механических моделей. В результате он получил прозвище «Дафти», от которого не пытался избавиться.Однако он удивил многих, когда в возрасте четырнадцати лет опубликовал свою первую научную статью в трудах Королевского общества Эдинбурга. Статья касалась эллипсов, и хотя Декарт ранее освещал эту тему, для четырнадцатилетнего подростка это было замечательным достижением.

Максвелл в университете

Затем, когда ему было шестнадцать, отец записал его в Эдинбургский университет. Он провел здесь три года, попеременно то в Гленэр, то в Эдинбурге.В университете он изучал множество тем, от поляризованного света и стереоскопа до гальванизма, кривых качения и сжатия твердых тел. Ему был представлен еще один документ, хотя он был прочитан для него с учетом его возраста.

Максвелл должен был принять решение о своей карьере. От него ожидали, что он будет следовать за своим отцом в закон, но, как сказал Максвелл, он чувствовал, что призван изучать «другой вид права». Таким образом, через три года после поступления в Эдинбургский университет Максвелл переехал в Кембридж.Ему было трудно, потому что это означало бросить отца. Были также опасения по поводу его хрупкого здоровья.

Тем не менее он переехал в Кембридж в 1850 году. Его наставник заметил, что у него есть масса знаний, которые действительно огромны для такого молодого человека, но находятся в состоянии серьезного расстройства. Он провел время в Кембридже в Тринити-колледже, где, как он считал, будет легче получить стипендию! Здесь он изучал математику и после трех лет, которые он называл очень приятной и очень укрепляющей работой, в январе 1854 г. сел на свой трипос и занял второе место.

Первые открытия

Максвелл остался в Кембридже и провел время, работая над расширением теорий Фарадея об электричестве и силовых линиях магнитного поля. Документ под названием «О силовых линиях Фарадея» был зачитан Кембриджскому философскому обществу в двух частях в 1855 и 1856 годах. Он показал, что несколько относительно простых математических уравнений могут описывать электрические и магнитные поля и взаимодействие между ними. .

Пока Максвелл добивался этих главных достижений и наслаждался своим временем, в 1856 году его отец заболел.Максвелл хотел быть с ним, и поэтому он переехал в Шотландию, чтобы занять должность профессора естественной философии в колледже Маришаль в Абердине. Однако сразу после принятия должности отец Максвелла умер. Тем не менее Максвелл все же занял этот пост и приступил к работе в ноябре 1856 года.

Немного позже Колледж Святого Иоанна в Кембридже объявил, что предметом приза Адама должно быть движение колец Сатурна. Максвелл и его друг говорили о них, когда они были в Эдинбургской академии, и его очень заинтересовал приз.Соответственно, большая часть его первых двух лет исследований в Абердине была посвящена этой теме. В своем анализе он показал, что кольца могут существовать только в том случае, если они состоят из мелких твердых частиц, и этот факт подтвердился более ста лет спустя, когда космический корабль «Вояджер» исследовал их. Неудивительно, что исследования Максвелла принесли ему премию Адама.

Во время своего пребывания в Абердине Максвелл познакомился с Кэтрин Дьюар, и они поженились в 1859 году. Хотя у пары никогда не было детей, их отношения были очень близкими, и, как говорили, это был брак «беспримерной преданности».«

Брак для Максвелла

Кэтрин была дочерью директора колледжа, но, несмотря на это, когда Маришаль и Королевский колледж были объединены в Абердинский университет, Максвеллу не удалось сохранить свой пост. В результате он успешно подал заявку на вакантную должность профессора естественной философии в Королевском колледже Лондона и занял эту должность в 1860 году.

Максвелл занимал этот пост в Kings в течение шести лет, и именно во время его пребывания здесь он провел свою самую важную работу по дальнейшим исследованиям свойств электромагнитных полей, которые он постулировал.Он обнаружил, что они движутся примерно с той же скоростью, что и свет, и предположил, что свет на самом деле является электромагнитной волной. Он также опубликовал две классические статьи на эту тему.

Однако он не ограничился своими исследованиями электромагнитной теорией. Он провел работу по исследованию кинетической теории газов, и в результате функция вероятности носит его имя. Эта работа привела к тому, что он прочитал лекцию в Королевском обществе в 1866 году. Ранее он был избран в общество в 1861 году.

Находясь в Лондоне, у него также была возможность познакомиться с Фарадеем и познакомиться с ним. Пример их дружбы был показан, когда Максвелл присутствовал на одной из лекций Фарадея. Когда плотность толпы, покидающей лекционный зал, не позволяла Максвеллу выбраться, Фарадей, говоря о своей работе по газам, сказал: «Хо, Максвелл, ты не можешь выбраться? будь собой! "

В Королевском колледже

В 1865 году Максвелл оставил свою профессуру в Kings и удалился в свое родовое имение в Гленэр.Большую часть времени он проводил здесь, и он расширил дом в соответствии с планом, составленным его отцом. Однако он все еще поддерживал некоторые связи с Королевским колледжем, поскольку он служил внешним экзаменатором, возвращаясь каждую весну. Весной и летом 1867 года он также совершил поездку по Италии со своей женой. Однако он был занят своей научной деятельностью, написав крупный труд под названием «Трактат об электричестве и магнетизме». Именно в этом томе сформулированы его четыре уравнения. Работа, признанная одним из величайших научных текстов и имеющая предисловие, в котором Максвелл заявляет, что его главная цель состояла в том, чтобы преобразовать физические идеи Фарадея в математическую форму, которая служила бы объяснением того, как они возникли.Один из выводов работы заключался в том, что существует форма электромагнитной волны, и что он «едва ли мог избежать вывода о том, что свет состоит из одних и тех же волн одной и той же среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений».

Несмотря на то, что Максвелл был на «пенсии», Кембриджский университет обратился к нему с предложением стать первым Кавендишским профессором физики. С некоторой неохотой он принял этот пост в марте 1871 года. Однако вскоре он с удовольствием приступил к своим новым обязанностям.В рамках своих обязанностей Максвелл смог основать новую физическую лабораторию, которая должна была называться лабораторией Кавендиша. Максвелл стремился сделать этот центр всемирно известным, и его энтузиазм был так велик, что он даже помог в проектировании лаборатории.

В Кембридже Максвелл обучал лишь нескольких студентов, но они были самого высокого уровня. Одним из них был Эмброуз (позже сэр Амброуз) Флеминг, изобретатель диодного клапана и профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Позже он заметил, что у Максвелла было слишком много знаний и слишком много оригинальности, чтобы проявить себя наилучшим образом в элементарном обучении.Добавление того, что для тех, кто мог следовать его учению, было удовольствием.

Последние дни Максвелла

Несколько лет спустя во время пасхального семестра 1879 года Максвелл заболел. Его здоровье всегда было несколько хрупким, и два года назад у него были проблемы с пищеварением, но он решил их игнорировать. Теперь его здоровье резко ухудшилось. Несмотря на это, он продолжал читать лекции до конца семестра. По окончании срока он вернулся на лето в Glenair с женой, которая тоже была больна.Его здоровье неуклонно ухудшалось, и, несмотря на перенесенную боль, он оставался очень бодрым. После лета он вернулся в Кембридж, почти не в состоянии ходить, и, наконец, скончался 5 -го ноября года.

Похоже, Максвелл страдал от рака брюшной полости, точно такой же болезни, как и его мать в том же возрасте. Его доктор прокомментировал: «Никто никогда не встречал смерть более сознательно или спокойно».

За свою жизнь Максвелл достиг значительного успеха.Его главный вклад, несомненно, заключается в его теории электромагнитного поля и полученных в результате уравнений. Однако он внес значительный вклад во многие другие области науки, включая термодинамику и кинетическую теорию газов. Он также изучил ранние формы цветной фотографии, разработав несколько экспериментов, чтобы показать, что это может работать. Он внес вклад в то, что сегодня известно как теория информации, и многое другое.

В личной жизни он, как известно, обладал острым чувством юмора, часто подшучивал над людьми и дразнил их.Однажды он озорно разъяснил разницу между Цельсием и Фаренгейтом группе выдающихся ученых.

При жизни Джеймс Кларк Максвелл внес значительный вклад в развитие нашего понимания многих аспектов науки. Однако Максвелл не получил общественных почестей и был тихо похоронен на небольшом кладбище в Партоне в Шотландии.

Более известные ученые в области электроники и радио:
Volta Ампер Армстронг Appleton Бэббидж Bardeen Браттейн Эдисон Фарадей R A Fessenden Флеминг Хевисайд Герц Ом Эрстед Гаусс Хеди Ламарр Домик Маркони Максвелл Морс H J Раунд Шокли Тесла
Вернуться в меню истории.. .

Джеймс Клерк Максвелл - Academic Kids

Джеймс Клерк Максвелл - Academic Kids

От академических детей

В Википедии нет статьи с таким точным названием.
  • Если вы создавали эту страницу за последние несколько минут, а она еще не появилась, она может не отображаться из-за задержки в обновлении базы данных. Попробуйте очистку ( https: // academickids.com: 443 / encyclopedia / index.php? title = James_clerk_maxwell & action = purge ), в противном случае подождите и проверьте еще раз, прежде чем пытаться воссоздать страницу.
  • Если вы ранее создавали статью под этим заголовком, она могла быть удалена. Просматривайте кандидатов на скорейшее удаление по возможным причинам.
Навигация

Академическое детское меню

  • Искусство и культура
    • Art ( http: // www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Art )
    • Архитектура ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Architecture )
    • культур ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Cultures )
    • Музыка ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Music )
    • Музыкальные инструменты ( http://academickids.com/encyclopedia/index.php/List_of_musical_instruments )
  • Биографии ( http: // www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Biographies )
  • Клипарт ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Clipart )
  • География ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Geography )
    • Страны мира ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Countries )
    • Карты ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Maps )
    • Флаги ( http: // www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Flags )
    • Континенты ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Continents )
  • История ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/History )
    • Древние цивилизации ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Ancient_Civilizations )
    • Industrial Revolution ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php / Industrial_Revolution )
    • Средневековье ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Middle_Ages )
    • Предыстория ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Prehistory )
    • Ренессанс ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Renaissance )
    • Хронология ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Timelines )
    • США ( http: // www.academickids.com/encyclopedia/index.php/United_States )
    • Войны ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Wars )
    • Всемирная история ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/History_of_the_world )
  • Человеческое тело ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Human_Body )
  • Mathematics ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php / Математика )
  • Ссылка ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Reference )
  • Наука ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Science )
    • Животные ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Animals )
    • Авиация ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Aviation )
    • Динозавры ( http: //www.academickids.ru / энциклопедия / index.php / Динозавры )
    • Земля ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Earth )
    • Изобретения ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Inventions )
    • Physical Science ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Physical_Science )
    • Растения ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Plants )
    • Ученые ( http: // www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Scientists )
  • Социальные исследования ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Social_Studies )
    • Антропология ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Anthropology )
    • Экономика ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Economics )
    • Правительство ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Government )
    • Религия ( http: // www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Religion )
    • Праздники ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Holidays )
  • Космос и астрономия
    • Солнечная система ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Solar_System )
    • планет ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Planets )
  • Sports ( http: //www.academickids.ru / энциклопедия / index.php / Sports )
  • Хронология ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Timelines )
  • Погода
  • ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Weather )
  • Штаты США ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/US_States )

Информация

    Домашняя страница
  • ( http://academickids.com/encyclopedia/index.php )
  • Свяжитесь с нами ( http://www.academickids.com/encyclopedia/index.php/Contactus )

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *