Содержание

Читать "Статьи и речи" - Максвелл Джеймс Клерк - Страница 90

Теория электромагнетизма имела большую историю и до Максвелла. «Постепенное разгадывание законов электромагнетизма в течение последних полутора веков,— писал У. Брэгг,— является одним из самых удивительных достижений науки во все времена. Путь был длинным и трудным, хотя сами по себе основные принципы не трудны».

Изучение электромагнетизма началось в XVIII в. Максвелл отмечает: «Кавендиш, Кулон и Пуассон — основатели точной науки об электричестве и магнетизме». (К ним следовало бы ещё причислить и Вольта). В 1819 г. Эрстед открыл действие тока на магнитную стрелку, показав таким образом, что электрический ток создаёт вокруг себя магнитное поле. До этого не знали, что между электричеством и магнетизмом ость какая-то связь. Ампер установил, что провод с током обладает всеми свойствами магнита и «исследовал математические законы механического взаимодействия между электрическими токами» (Максвелл). Араго открыл способность тока намагничивать железо. Дэви объяснил, почему железные опилки, рассыпанные на листе картона, сквозь который, перпендикулярно к нему, проходит провод с током, располагаются вокруг провода по концентрическим кругам. Взаимодействие электричества и магнетизма таило в себе нечто необыкновенное. Учёный мир был взбудоражен.

Увлечение опытами по электромагнетизму становится модой.

Заинтересовался этими опытами и ассистент Дэви, Майкл Фарадей.

К своим опытам, составившим в науке эпоху, он приступил в 1821 г., но только через десять лет добился успеха — открыл электромагнитную индукцию.

Открытия Фарадея, Ленца, Ома обогатили науку. После изобретения телеграфа Роберт Оуэн писал: «Возможность передавать мысли людей на расстояние 200 тысяч миль в секунду представляет собой самое чудесное открытие в летописи всех народов». Но не было теории, в которой бы математически разрабатывались принципы электродинамики и удобной для практических целей, а жизнь её требовала. В объяснении притяжения и отталкивания электрических зарядов и магнитных полюсов господствовал так называемый принцип дальнодействия (actio in distans). Взаимное притяжение тел, удалённых подчас на огромные расстояния да ещё разделённых непроводящей средой, казалось чем-то нереальным. Чтобы как-то найти объяснение, пространство заполнили вещественной средой — эфиром. При этом считалось, что действие и всемирного тяготения, и магнитоэлектрических сил распространяется мгновенно и без участия промежуточной среды. Все тогдашние теории (например, теория Неймана, Вебера, Грассмана и др.) базировались на принципе дальнодействия.

И лишь один Фарадей, отрицавший этот принцип, шёл против течения. В теории Фарадея главное внимание было обращено на пространство, которым разделены взаимодействующие заряды или магнитные массы. Молодой Максвелл напишет потом Фарадею: «Вы — первый человек, которому пришла в голову идея о действии тел на расстоянии через посредство окружающей среды». Дж. Дж. Томсон замечает: «Фарадей был глубоко убеждён в аксиоме или, если хотите, в догме, что материя не может действовать там, где её нет». Поэтому существование эфира — упругой, непроводящей среды — он принимал. Через неё-то (быстро, но не мгновенно) и распространяется электрическое действие — последовательно от точки к точке — так что имеет место

близкодействие. Пространство, участвующее в передаче электрического действия, Фарадей назвал электрическим полем; оно пронизано потоками электрических и магнитных сил — силовых линий. Силовые линии окружают электрические заряды и магнитные полюсы. «Фарадей,— писал Максвелл,— своим умным глазом увидел силовые линии, пересекающие пространство...» Они сделали это пространство чем-то живым и вполне реальным. Фарадей считал, что понятие о силовых линиях должно раскрыть загадку природы взаимодействия магнетизма и электричества.

Теория Фарадея, однако, не была проста. Гельмгольц, например, вспоминает, как он «часами просиживал, застрявши на описании силовых линий, их числа и напряжения...» Фарадей не владел математическим методом и не делал поэтому попыток им воспользоваться. Он считал, что самые сложные вопросы можно изложить просто, не прибегая к «языку иероглифов». (Эйнштейн потом скажет о нём: «ум, который никогда не погрязал в формулах»), И что же получилось? В то время как теории адептов дальнодействия были блестяще математически обоснованы, гениальные фарадеевы «Экспериментальные исследования по электричеству», изложенные на языке «житейской логики», казались чем-то прикладным и пребывали вне «высокой науки». Открытия Фарадея использовались на практике очень широко, но к ним, однако же, относились свысока, иронически сомневались — а можно ли вообще под его теорию подвести математическую базу? Роберт Милликэн писал: «Когда Фарадей подтвердил своя гениальные физические идеи гениальнейшими открытиями в области электромагнетизма, он этим не завоевал своим идеям даже минимального признания. Формалисты школы Ампера — Вебера, подобно современным формалистам школы Маха — Авенариуса, с тайным, а иногда и с явным презрением смотрели на «грубые материальные» силовые линии и трубки, порождённые плебейской фантазией переплётчика и лабораторного сторожа Фарадея».

Вот почему молодой Максвелл имел все основания заявить: «Современное состояние учения об электричестве представляется особенно неблагоприятным для теоретической разработки».

В этот решающий момент Максвелл и начал сражение за теорию Фарадея. Что же он сделал? Образно Милликэн определил это так: «облёк плебейски обнажённое тело фарадеевских представлений в аристократические одежды математики». Известный советский физик Т. П. Кравец это же самое выразил в других словах: «Если мы теперь освоились с системой воззрений Фарадея, если его

электромагнитное поле стало одним из наших основных знаний, если его система превратилась в стройную теорию и получила адекватное математическое выражение, то это заслуга Максвелла и только Максвелла».

В искусных руках Максвелла математика оказалась могучим средством. Раньше других это понял. Фарадей. Прочитав присланную ему статью «О фарадеевых силовых линиях», великий физик в марте 1857 г. писал Максвеллу: «Сначала я даже испугался, когда увидел такую математическую силу, применённую к вопросу, но потом изумился, видя, что вопрос выдерживает это столь хорошо». Для Максвелла математика никогда не была самоцелью, и не наслаждения он искал в математических тонкостях, а орудие познания. «Насколько возможно,— писал он,— я буду избегать вопросов, которые хотя и могут явиться предметом полезных упражнений для математиков, но не в состоянии расширить наших научных знаний». Вместе с тем Максвелл безоговорочно берет под защиту фарадеевский метод: «Может быть, для науки является счастливым обстоятельством то, что Фарадей не был собственно математиком, хотя он был в совершенстве знаком с понятиями пространства, времени и силы. Поэтому он не пытался углубляться в интересные, но чисто математические исследования, которых требовали его открытия. Он был далёк от того, чтобы облечь свои результаты в математические формулы, либо в те, которые одобрялись современными ему математиками, либо в те, которые могли дать основание новым начинаниям. Благодаря этому он получил досуг, который требовался ему для работы, соответствующей его духовному направлению, смог согласовать идеи с открытыми им фактами и создать если не технический, то естественный язык для выражения своих результатов».

Максвелл решительно опровергает версию о якобы «антиматематичности фарадеевского мышления». Он писал: «...по мере того, как я подвигался вперёд» в изучении Фарадея, «я замечал, что его способ понимания явлений также был по своей природе математическим, хотя он и не был представлен в обычной математической форме. Я убедился, что его идеи могут быть выражены в виде обычных математических формул, и эти формулы вполне сравнимы с формулами профессиональных математиков...» Более того, говорит Максвелл: «Способ, который Фарадей использовал для своих силовых линий при координировании явлений электромагнитной индукции, показывает, что он был математиком высокого порядка и таким, у которого математики будущего смогут перенять ценные и плодотворные методы». Он, писал Максвелл, «сообщил этой концепции силовых линий такую ясность и точность, каковые математикам удалось сообщить своим формулам».

Джеймс максвелл создатель теории электромагнитного поля. Джеймс Кларк Максвелл: ученый и его демон

"Нет стремления более естественного, чем стремление к знанию. " - М.Монтень

МАКСВЕЛЛ, Джеймс Клерк (1831 - 1879) - выдающийся английский физик. Его наиболее замечательные исследования относятся к кинетической теории газов и электричеству; является создателем теории электромагнитного поля и электромагнитной теории света.

Согласно опросу, проведенному среди ученых журналом "Физик уолд", физик Джеймс Клерк Максвелл вошел в первую тройку названных: Максвелл, Ньютон, Эйнштейн.

Его страсть к исследованиям и приобретению новых знаний была беспредельна. С юности Максвелл решил посвятить себя физике. Его наставник Гопкинс писал: «Это был самый экстраординарный человек, которого я когда-либо видел.

Он органически был неспособен думать о физике неверно. Я растил его как великого гения, со всей его эксцентричностью и пророчеством о том, что он в один прекрасный день будет сиять в физике – пророчеством, с которым убежденно были согласны и его коллеги-студенты».

Однажды при приеме экзамена у аспирантов профессор поставил цель отсеять как можно больше студентов и давал неразрешимые, по его мнению, задачи. Однако, Максвелл с такой задачей справился!

Так Максвелл открыл знаменитое распределение молекул по скоростям в газе, впоследствии названное его именем (распределение Максвелла), еще в годы своей учебы.

С 1871 года Максвелл становится профессором Кембриджского университета.

В 1873 году Максвелл пишет двухтомный фундаментальный «Трактат об электричестве и магнетизме», в котором сформулирована знаменитая максвелловская теория электромагнитного поля.

Максвелл сумел выразить законы электромагнитного поля в виде системы 4 дифференциальных уравнений в частных производных (уравнения Максвелла ), из которых следовало существование электромагнитных волн Теория электромагнетизма Максвелла получила опытное подтверждение и стала общепризнанной классической основой современной физики.

Многочисленные его увлечения другими отраслями физики были тоже очень плодотворны: он изобрел волчок, поверхность которого, окрашенная в разные цвета, при вращении образовывала самые неожиданные сочетания. При смещении красного и желтого получался оранжевый цвет, синего и желтого – зеленый, при смешении всех цветов спектра получался белый цвет – действие, обратное действию призмы – «диск Максвелла»; он нашел термодинамический парадокс, много лет не дававший покоя физикам – «дьявол Максвелла»; в кинетическую теорию были введены им «распределение Максвелла» и «статистика Максвелла – Больцмана»; есть «число Максвелла».

Кроме того, его перу принадлежит изящное исследование об устойчивости колец Сатурна, за которое ему была присуждена академическая медаль и после которого он становится «признанным лидером математических физиков". Максвелл создал множество небольших шедевров в самых разнообразных областях – от осуществления первой в мире цветной фотографии до разработки способа радикального выведения с одежды жировых пятен

Максвелл написал ряд статей для Британской энциклопедии, популярные книги: "Теория теплоты", "Материя и движение", "Электричество в элементарном изложении", переведённые на русский язык.

Интересно, что одна из форм записи второго начала термодинамики: dp/dt = JCM. Левая часть этой формулы часто встречалась в произведениях Максвелла, далеких от физики, в качестве подписи!

Но главная память о Максвелле, вероятно, единственном в истории науки человеке, в честь которого имеется столько названий, – это «уравнения Максвелла», «электродинамика Максвелла», «правило Максвелла», «ток Максвелла» и, наконец, –максвелл– единица магнитного потока в системе CGS.

Знаете ли вы?

О наклонной плоскости

Исследуя перекатывание шара «с горки на горку», Галилей предположил, что, говоря современным языком, приобретаемая при спуске скорость не зависит от формы пути, по которому движется тело. Галилей, естественно, не знал, что такое положение вытекает из закона сохранения энергии, однако он этот закон предчувствовал и применял в простейших случаях падения тела или движения по наклонной плоскости и в опытах с маятником.

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 3Ч 10 10 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.

(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.

Джеймс Клерк Максвелл (James Clerk Maxwell, 1831–1879) - выдающийся деятель шотландского Просвещения, многое сделавший для актуализации наследия кельтов, которые взаимодействовали с пространством с позиции цвета и света. Максвелл внес неоценимый вклад в понимание античных культур. Кроме того, его труды по электродинамике являются основой учения о развитии и управлении сознанием человека посредством электромагнитных волн.

Максвелл создал важнейшую систему теории света, которая опередила на тот момент и даже сегодня опережает возможности человека переживать цвет. Он научно доказал важность понимания именно восьми частотных характеристик цвета, которые определяют возможности нашего сознания. Особенно важно отметить его изучение восьмого цвета - белого, который он показал как фигуру, состоящую из частотных характеристик красного, зеленого и фиолетовых цветов. Это значит, что три цвета, определяющие самый низкий, самый высокий и средний частотные показатели, образуют белый цвет.

По сути, он создал великую теорию Геометрии цвета, которая так и не стала востребована обществом для развития человека, а ушла в научную плоскость - работу с различными частотными колебаниями. А ведь белый цвет - это, по сути, равнобедренный треугольник, обладающий центром вращения (он же точка смешения трех цветов). По аналогичной схеме работает и наше тело, если понимать его как треугольник (но это только если понимать его как треугольник). Если воссоздать в теле подобную точку смешения, то мы сможем получить наивысшую частотную характеристику, связанную с белым цветом. Это не просто электромагнитный эффект, а возможность проживания нашего духа.

Так мы изменяем поведение молекулярных связей внутри нашего тела и можем противопоставить себя магнитному полю. Но самое главное состоит в том, что Максвелл показал поступательность этого движения, то есть наращивание, где можно доказать безграничность развития нашего тела и сознания. И известное правило буравчика, которое мы изучаем, технически несет в себе совсем иное концептуальное осмысление.

Увы, великие знания Максвелла до сих пор преподаются и трактуются неверно. А ведь здесь объясняется возможность понимания, вернее, восприятия физического состояния оси как органа, который наделен электрическими показателями с особой частотой.

Наличие этой оси позволяет человеку сместить все свои энергетические характеристики, создать внутренний «волчок», что, кстати, Максвелл доказал не только посредством своей теории цветов, но и опытом с бросанием кошки вниз (ее способность приземляться на четыре лапы).

Но почему именно цвет столь важен для нас в этой связи? Потому что цветовая реакция на мозг затмила все другие реакции в нашем теле. Не научившись воспринимать цвет и правильно реагировать на него, мы все равно будем зависеть от этой реакции, и она будет мешать всем остальным восприятиям. Цвет - основа нашего зрения, а зрение - основа нашего духа, то есть дух человека питается в первую очередь цветом. Самое важное - разобраться с тремя цветами - красный, зеленый и фиолетовый (синий).

Понятно, что Максвелл не углубился в то, что он выявил, но важно то, что он это обозначил, так как именно здесь закладывается опора образования человека и развития его качества наблюдения. Что бы мы ни делали, мы зависим от цвета - и в месте, где мы живем, и в одежде, которую носим. И даже в пище, которую мы едим. Это реальная система, обладающая физическими показателями и соответствующей силой. Так что этот великий шотландец не только дал человечеству ключи к познанию природы, но и объяснил идею тартана (расцветки клеток ткани у шотландских семейств и организаций), клановости шотландцев, где скрыта комбинация развития клана. Тартан - это формула, которая имеет свои частотные показатели.

Джеймс Максвелл - физик, который первым сформулировал основы классической электродинамики. Их применяют до сих пор. Известно знаменитое уравнение Максвелла, именно он ввел в эту науку такие понятия, как ток смещения, электромагнитное поле, предсказал электромагнитные волны, природу и давление света, сделал множество других важных открытий.

Детство физика

Физик Максвелл родился в XIX веке, в 1831 году. Он появился на свет в шотландском Эдинбурге. Герой нашей статьи происходил из рода Клерков, его отец владел фамильным имением в Южной Шотландии. В 1826 году он нашел себе супругу по имени Фрэнсис Кей, они сыграли свадьбу, а через 5 лет у них родился Джеймс.

В младенчестве Максвелл с родителями переехал в имение Миддлби, здесь он и провел детство, которое было сильно омрачено смертью матери от рака. Еще в первые годы жизни он активно интересовался окружающим миром, увлекался поэзией, его окружали так называемые "научные игрушки". Например, предшественник кинематографа "магический диск".

В 10-летнем возрасте он начал заниматься с домашним учителем, но это оказалось неэффективным, тогда в 1841 году он переехал в Эдинбург к своей тете. Здесь он начал посещать Эдинбургскую академию, в которой упор делался на классическое образование.

Учеба в Эдинбургском университете

В 1847 году будущий физик Джеймс Максвелл начинает учиться в Тут он изучал труды по физике, магнетизму и философии, ставил многочисленные лабораторные опыты. Больше всего его интересовали механические свойства материалов. Он их исследовал с помощью поляризованного света. Такая возможность у физика Максвелла появилась после того, как его коллега Уильям Николь подарил ему два собственноручно собранных поляризационных прибора.

В то время он изготавливал большое количество моделей из желатина, подвергал их деформациям, следил за цветными картинами в поляризованном свете. Сравнивая свои опыты с теоретическими изысканиями, Максвелл вывел много новых закономерностей и проверил старые. В то время результаты этой работы были чрезвычайно важны для строительной механики.

Максвелл в Кембридже

В 1850 году Максвелл желает продолжить образование, хотя отец и не в восторге от этой затеи. Ученый отправляется в Кембридж. Там он поступает в недорогой колледж Питерхаус. Имевшаяся там учебная программа не удовлетворяла Джеймса, к тому же учеба в Питерхаусе не давала никаких перспектив.

Только в конце первого семестра ему удалось убедить отца и перевестись в более престижный Тринити-колледж. Через два года он становится стипендиатом, получает отдельную комнату.

При этом Максвелл практически не занимается научной деятельностью, больше читает и посещает лекции видных ученых своего времени, пишет стихи, участвует в интеллектуальной жизни университета. Герой нашей статьи много общается с новыми людьми, за счет этого компенсирует природную застенчивость.

Интересным был распорядок дня Максвелла. С 7 утра до 5 вечера он трудился, затем засыпал. Снова вставал в 21.30, читал, а с двух до полтретьего ночи занимался бегом прямо в коридорах общежития. После этого снова ложился, чтобы проспать до самого утра.

Работы по электричеству

Во время пребывания в Кембридже физик Максвелл всерьез увлекается проблемами электричества. Он исследует магнитных и электрических эффектов.

К тому времени Майкл Фарадей выдвинул теорию электромагнитной индукции, силовых линий, способных соединять отрицательный и положительный электрические заряды. Однако такая концепция действия на расстоянии не нравилась Максвелла, интуиция ему подсказывала, что где-то есть противоречия. Поэтому он решил построить математическую теорию, которая объединила бы результаты, полученные сторонниками дальнодействия, и представление Фарадея. Он использовал метод аналогии и применил результаты, которых ранее добился Уильямом Томсоном при анализе процессов теплопередачи в твердом теле. Так он впервые дал аргументированное математическое обоснование тому, как идет передача электрического действия в определенной среде.

Цветные снимки

В 1856 году Максвелл отправляется в Абердин, где вскоре женится. В июне 1860 году на съезде Британской ассоциации, который проходит в Оксфорде, герой нашей статьи делает важный доклад о своих исследования в области теории цветов, подкрепляя их конкретными экспериментами с помощью цветового ящика. В том же году его награждают медалью за работу над соединением оптики и цветов.

В 1861 году он предоставляет в Королевском институте неопровержимые доказательства верности своей теории - это цветная фотография, над которой он работал еще с 1855 года. Такого в мире еще никто не делал. Негативы он снял через несколько фильтров - синий, зеленый и красный. Освещая негативы через те же фильтры, ему удается получить цветное изображение.

Уравнение Максвелла

Сильное влияние в биографии Джеймса Клерка Максвелла на него оказали и Томсон. В результате он приходит к заключению, что магнетизм обладает вихревой природой, а электрический ток - поступательной. Он создает механическую модель, чтобы наглядно все продемонстрировать.

В результате ток смещения привел к знаменитому уравнению непрерывности, которое до сих пор используется для электрического заряда. По мнению современников, это открытие стало самым значимым вкладом Максвелла в современную физику.

Последние годы жизни

Последние годы своей жизни Максвелл провел в Кембридже на различных административных должностях, становился президентом философского общества. Вместе с учениками исследовал распространение волн в кристаллах.

Сотрудники, которые с ним работали, неоднократно отмечали, что он был максимально прост в общении, всецело отдавался исследованиям, имел уникальную способность проникать в суть самой проблемы, был очень проницательным, при этом адекватно реагировал на критику, никогда не стремился стать знаменитым, но в то же время был способен на весьма утонченный сарказм.

Первые симптомы серьезного заболевания у него проявились в 1877 году, когда Максвеллу исполнилось всего 46 лет. Он все чаще стал задыхаться, ему трудно было есть и проглатывать пищу, возникали сильные боли.

Уже через два года ему было совсем тяжело читать лекции, выступать на публике, он очень быстро уставал. Врачи отмечали, что его состояние постоянно ухудшалось. Диагноз медиков был неутешителен - рак брюшной полости. В конце года, окончательно ослабев, он вернулся из Гленлэра в Кембридж. Облегчить его страдания пытался доктор Джеймс Паджет, известный в то время.

В ноябре 1879 году Максвелл умер. Гроб с его телом перевезли из Кембриджа в фамильное имение, похоронив рядом с родителями на небольшом деревенском кладбище в Партоне.

Олимпиада в честь Максвелла

Память о Максвелле сохранилась в названиях улиц, зданий, астрономических объектов, наград и благотворительных фондов. Также ежегодно в Москве проходит олимпиада по физике имени Максвелла.

Она проходит для учеников с 7 по 11 классы включительно. Для школьников 7-8 классов результаты олимпиады Максвелла по физике являются заменой регионального и Всероссийского этапа олимпиады школьников по физике.

Чтобы участвовать в региональном этапе, нужно получить достаточное количество баллов на предварительном отборе. Региональный и финальный этапы олимпиады Максвелла по физике проходят в два этапа. Один из них теоретический, а второй - экспериментальный.

Интересно, что задания олимпиады Максвелла по физике на всех этапах совпадают по уровню сложности с испытаниями финальных этапов Всероссийской олимпиады школьников.

Гилен Максвелл: боевая подруга Джеффри Эпштейна

На деле «бизнес» заключался прежде всего в том, чтобы делать Джеффри Эпштейна счастливым. У него было много общего с ее отцом: скромное происхождение, огромное состояние, добытое загадочными способами, и даже слухи о связях с «Моссадом» и другими разведслужбами. Как и Роберт Максвелл, Эпштейн связал свою жизнь с женщиной более высокого статуса. В то время на Манхэттене бурлила светская жизнь и по вечерам завязывались близкие личные контакты. «Она была в эпицентре всего этого, – рассказывает инвестиционный банкир Юан Релли, который знал Гилен и в Лондоне, и в Нью-Йорке. – Она дружила со всеми, у нее была внушительная телефонная книжка».

Эти связи оказались очень существенны для Эпштейна. «Гилен помогла ему стать тем, кем он стал, – считает одна из жертв финансиста. – У него были деньги, но он не знал, что с ними делать. Она научила его». Эпштейн построил на своем ранчо в Нью-Мексико, занимавшем четыре с половиной гектара, особняк площадью две тысячи квадратных метров, назвал его «Ранчо Зорро» и хвастал, что по сравнению с ним его нью-йоркский дом «выглядит как сарай». Он также купил остров в составе Виргинских островов величиной в двадцать девять гектаров и восьмисотметровый дом в Париже, где, как говорят, была отдельная комната для массажа. Максвелл делила с Эпштейном постель в каждой из его резиденций, пока не перешла в статус «лучшего друга», как он назвал ее в интервью Vanity Fair («Когда отношения заканчиваются, герлфренд становится другом, при этом ее статус повышается, а не понижается»).

Вскоре Максвелл стала обладательницей собственной спальни в пятиэтажном особняке в Верхнем Ист-Сайде. Там прислуживала постоянно проживавшая пара – экономка и водитель. Еще было два секретаря: один для нее, один для Джеффри. Кроме того, Гилен был выделен гигантский бюджет на управление всеми шестью владениями Эпштейна. Она нашла способ вернуть себе тот образ жизни, которого лишилась после смерти отца.

Она носила кольцо с большим бриллиантом, которое ей подарил Эпштейн, и называла его обручальным. «Она говорила что-то типа того, будто она единственная женщина, с которой Эпштейн спит, – рассказывает одна из жертв Эпштейна. – Я знаю, что она смертельно хотела выйти за него замуж. Она сделала бы для него что угодно, он в ее глазах превосходил все и вся». «Гилен была одним из первых обладателей мобильного телефона и очень демонстративно клала его на стол во время ланча», – вспоминает британский писатель и телеведущий Кристофер Мейсон. Однажды, когда к Максвелл на чай зашла подруга, телефон зазвонил. «Это Джеффри, – сказала Гилен, закончив разговор. – Он простудился и хочет, чтобы я нашла лучший в Нью-Йорке куриный суп и привезла ему». «Гилен, у него огромный штат людей, – сказала подруга. – Он не может послать кого-нибудь?» – «Нет-нет, – ответила Максвелл. – Это должна сделать я».

Каждые несколько дней ее телефон звонил. Эпштейн осведомлялся, какая погода в Палм-Бич, Нью-Мексико, на Виргинских островах, в Париже. Безотказная Максвелл изучала прогноз погоды, предупреждала пилотов, чтобы они подготовили самолет для вылета туда, где небо было наиболее чистым, и они летели. Максвелл командовала армиями персонала, обслуживавшего многочисленные резиденции, и была при этом почти так же требовательна и высокомерна, как ее отец. «Она обращалась к людям «милочка», «поросеночек», «козявочка», – рассказывает одна из жертв. – Ты чувствовал себя полным ничтожеством».

Ей необходимо было всех строить, потому что один неверный шаг вызывал у Эпштейна бурю гнева – он был одним из немногих людей, которые могли довести Максвелл до слез. «Он орал на нее по телефону, – вспоминает одна из жертв, – а она заливалась слезами». Женщина, у которой когда-то было все, что можно купить за деньги, но которая все это потеряла из-за мужчины, снова могла купаться в роскоши.

Чтобы сохранить это, от нее требовалось только одно – давать чудовищу все, что оно пожелает. А ему хотелось все больше и больше женщин, причем помоложе. Их Максвелл разыскивала повсюду: в спа, массажных салонах, на вечеринках. А когда находила, приглашала на «чай» в особняк Эпштейна. «Как только в Нью-Йорке появлялась новая интересная и хорошенькая девушка в возрасте от двадцати до тридцати, Гилен тут же знакомилась с ней и приглашала на чай с Джеффри», – рассказывает инвестиционный банкир Юан Релли.

Чаепития вскоре сменились ужинами, а статус гостей неуклонно повышался. «Все это производило впечатление какого-то угара, – вспоминает писатель Кристофер Мейсон. – Мне кажется, среди моих знакомых не было никого, кто бы не знал ее. Когда бы ты ее ни увидел, она все время была по дороге на встречу с кем-то вроде Билла Клинтона». Ее нью-йоркский особняк превратился в социальный хаб. За ужином на восемьдесят персон собирались члены кланов Кеннеди и Рокфеллеров, «спрыснутые необходимым количеством графинь и миллиардеров», как писала The Times в 2011-м. Максвелл превратилась в «современную гейшу, чей чертог был заполнен самыми богатыми людьми на свете. Cреди них были хорошие, а были и плохие – и они считали, что закон на них не распространяется». Однажды на Рождество один очень большой миллиардер закатил очень большую вечеринку в своих очень больших апартаментах. Откуда ни возьмись появилась Максвелл, просканировала помещение, и взгляд ее остановился на двух юных сестрах. «О боже, ты только посмотри на этих девочек! – ахнула Гилен, обращаясь к подруге. – Я и представить себе не могла, что они такие красотки. Ты можешь представить им меня?» – «Гилен, зачем тебе с ними знакомиться? – спросила подруга. – Не хочешь ли лучше пообщаться с их родителями?» – «Я хочу познакомиться с ними, потому что Джеффри был бы рад с ними встретиться», – объяснила Максвелл. «Тут-то я поняла, что дело нечисто», – рассказывает подруга.

Максвелл последовательно отрицала, что знакомилась с несовершеннолетними девочками, чтобы потом свести их с Эпштейном. Надо сказать, попытки дистанцироваться она начала задолго до того, как тот попал в тюрьму. В начале двухтысячных она проводила время в Калифорнии с мужчиной гораздо более богатым, чем Эпштейн, – с бизнесменом Тедом Уэйтом, который жил в Ла-Хойе, в особняке с семью спальнями и четырнадцатью ванными комнатами. Они отдыхали на семидесятитрехметровой яхте Plan B, которую Гилен помогла ему купить. Яхта была оснащена вертолетной площадкой, джакузи, лифтом, тренажерным залом и бортовой субмариной (Максвелл вскоре получила лицензию на управление ею). «После того как она стала его девушкой, мистер Уэйт обрился налысо, начал носить тонированные очки и стал двойником Джейсона Стэтема», – писала The New York Times.

Забытый пророк

Александр Семенов

Оливер Хевисайд пользовался большим уважением среди ученых своего времени, но сейчас его имя почти забыто. Вряд ли кто-то сможет объяснить почему. Предложенные Хевисайдом методы оказались очень эффективными, и авторы учебников стали широко использовать их для объяснения фундаментальных теорий, придуманных другими исследователями. Как слова хорошей песни становятся народными... Например, многие полагают, что векторы для описания сил первым применил Исаак Ньютон, а на самом деле это был Хевисайд. Странно, как в памяти людской стираются имена наиболее оригинальных и талантливых представителей рода человеческого...

Хевисайд развил теорию электромагниного поля Джеймса Клерка Максвелла, открыл принцип передачи сигнала на дальние расстояния, он высказал идеи, предвосхитившие появление телевидения, радиосвязи и некоторых аспектов теории относительности Эйнштейна. Стоит вспомнить это имя в наши дни, когда более всего не хватает талантливых и оригинальных людей, а бал правят бойкие посредственности.

Оливер Хевисайд родился в одной из лондонских трущоб, у него не было университетского образования. За исключением шести лет работы в телеграфной компании он был безработным. Однако благодаря своему таланту и целеустремленности Хевисайд стал одним из ведущих физиков викторианской эпохи.

Младший из четырех сыновей резчика по дереву, едва сводившего концы с концами, Оливер вполне мог стать одним из диккенсовских персонажей. Он родился в 1850 г. неподалеку от фабрики, на которой когда-то работал Диккенс. Переболев скарлатиной в детстве, Хевисайд почти потерял слух. Из-за этого он рос одиноким, неуживчивым и саркастичным человеком. Спустя годы Хевисайд вспоминал о своей юности с большой горечью, говоря, что она "навсегда деформировала" его жизнь.

Тем не менее учился он в школе хорошо: окончил пятым из 500 претендентов на сдачу экзаменов в колледж в 1865 г. Хуже всего его результаты были по евклидовой геометрии. "Самое худшее - это евклидова геометрия, - писал Хэвисайд впоследствии. - Поразительно, что молодые люди должны забивать себе голову всякими логическими вывертами и пытаться понять доказательство одного очевидного факта посредством другого, в равной степени... очевидного, ощущая в себе зарождающуюся неприязнь к математике, вместо того, чтобы изучать геометрию, один из наиболее важных и фундаментальных предметов".

Не имея ни средств, ни желания получать дальнейшее академическое образование, в шестнадцатилетнем возрасте Хевисайд оставил школу, самостоятельно выучил азбуку Морзе и в 18 лет отправился в Данию, где устроился работать в телеграфной компании. Это была его первая и последняя оплачиваемая работа...

Получить ее Хевисайду помог его дядя Чарльз Уитстон, который был женат на сестре матери Оливера. Его имя знают все, кто мало-мальски знаком с электричеством: "мостик Уитстона" - это устройство для измерения электрического сопротивления. Чарльз Уитстон был дружен с Уильямом Томсоном (позднее лордом Кельвином) и Майклом Фарадеем. Вероятно, ему не составило большого труда подыскать работу своему племяннику, тем более что Оливер выучил датский и немецкий языки.

Хевисайд быстро освоил специальность телеграфиста и наладчика телеграфных аппаратов и начал продвигаться по службе. В 1871 г. он вернулся в Англию и стал главным оператором в бюро телеграфной компании, параллельно с основной работой усиленно занимаясь самообразованием. В 1872 и 1873 гг. он впервые опубликовал две статьи по электричеству. В первой использовалась только алгебра, тогда как во второй (ее отметил Максвелл во втором издании своего "Трактата об электричестве и магнетизме") уже применялся математический анализ.

Возможно под воздействием замечательного трактата Максвелла в 1874 г. Хевисайд принимает решение оставить телеграфную компанию и полностью посвятить себя научной работе (пожилым человеком в 1918 г. он пишет: "Я увидел, что теория обладает великой, величайшей и удивительной по своим возможностям силой... Мне потребовалось несколько лет, прежде чем я постиг то, что мог. Затем я отложил труд Максвелла в сторону и пошел своим путем. И продвигался уже гораздо быстрее"). Решительный шаг для 24-летнего человека, не имевшего независимых средств к существованию. Он никогда не менял своего решения, что весьма тревожило его семью. Но его любили и выполняли все капризы и прихоти: поднос с едой оставляли у дверей его комнаты, которые обычно были плотно закрыты. За этими дверьми Хевисайд проводил за работой все ночи и большую часть дня при свете коптящих масляных ламп. По словам его знакомого, в комнате от них становилось "жарче, чем в аду".

Максвелл умер в 1879 г. в возрасте 48 лет, за девять лет до того, как гениальный немецкий Генрих Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн в пространстве. Сразу же после этого Оливер Лодж обнаружил электромагнитные волны в металлическом проводнике. Только после этого теория Максвелла стала общепринятой. Но Хэвисайду подтверждения теории Максвелла были не нужны, он считал ее "очевидной истиной" уже в силу одной ее математической структуры. Тем не менее он значительно упростил 20 уравнений Максвелла с 20 переменными, сведя их к двум уравнениям с двумя переменными - векторами электрического и магнитного поля. Большую часть теоретической работы Хевисайд провел с Герцем, но последний в своей книге отмечал, что "г-ну Хевисайду принадлежит приоритет".

В течение ряда лет уравнения электродинамики в новой форме назывались уравнениями Герца - Хевисайда, молодой Эйнштейн называл их уравнениями Максвелла - Герца, а сегодня эти уравнения носят имя только Максвелла. Так проходит земная слава... А в свое время Джордж Фрэнсис Фитцжеральд из Тринити-колледж в Дублине писал, что "трактат Максвелла загроможден остатками блестяще выбранных им рубежей атаки, окопавшихся лагерей и следами боев. Оливер Хевисайд очистил его от всего этого, выбрал прямой маршрут, проложил широкую дорогу, а также обследовал значительную часть сельской местности".

Методы Хевисайда были не менее важны, чем его результаты. Он научил физиков мира оперировать векторами. Над векторами могут выполняться арифметические действия, а также дифференциальные операции. Действия над векторами не всегда просты: векторное произведение двух векторов зависит от порядка их перемножения. У векторного исчисления были и противники. Шотландский физик Питер Тейт, друг Максвелла и Кельвина активно боролся с векторами и пропагандировал кватернионы - четверки чисел. Векторы трудно завоевывали сознание людей, но постепенно они стали так широко применяться в математике и физике, что имена тех, кто их придумал, стерлись из памяти людской.

Метод математического анализа, предложенный Хевисайдом также не получил одобрения со стороны научных журналов. Рецензенты отклоняли его работы из-за отсутствия строгости доказательств. Хевисайд признавал этот недостаток, но говорил: "Ну и что с того? Разве должен я отказываться от обеда лишь потому, что не понимаю, как происходит процесс пищеварения?"

Следующее важное развитие теории Максвелла относится к 1884 г., когда Хевисайд и Джон Генри Пойнтинг независимо друг от друга ввели понятие вектора плотности потока электромагнитной энергии. Пойнтинг опубликовал результаты первым, и вектор (совершенно заслуженно!) носит его имя.

Опираясь на теорию Максвелла, Хевисайд пришел к таким неожиданным выводам, о которых его предшественник и не мечтал. С типичной для него научной смелостью он стал размышлять, что будет происходить с заряженными частицами, когда они превысят скорость света. Не одна его записная книжка испещрена расчетами поведения таких сверхсветовых частиц.

Как самолет порождает ударную волну звука, превышая его скорость, так и электромагнитное поле отрывается от частицы, когда она превышает скорость света. Невозможно ведь превзойти скорость света в вакууме, а в среде она меньше, вот частицы и обгоняют свет, если их хорошенько разогнать. Мягкое голубое свечение мог наблюдать любой, кого допустили бы к бассейну ядерного реактора: там его создают электроны, вылетающие их активной зоны реактора. Это излучение носит имя российских физиков Вавилова и Черенкова, за его открытие им в 1958 г. была присуждена Нобелевская премия (вместе еще с двумя советскими теоретиками И. Е. Таммом и И. М. Франком).

Большинство своих работ Хевисайд публиковал в журнале "Электрик", рассчитанном на инженеров-электриков, но его читали и многие известные ученые, поэтому научная элита была вполне осведомлена о том, что представлял собой Хевисайд как ученый. В 1899 г. Томсон при вступлении в должность президента Института инженеров-электриков назвал Хевисайда "авторитетом". Позднее в том же году Лодж, представляя Хевисайда читателям журнала "Нейчур", сказал о нем, что этот ученый в своих "выдающихся исследованиях электромагнитных волн продвинулся вперед дальше, чем это доступно пониманию в настоящее время". Спустя два года Хевисайд был избран членом Лондонского королевского общества, его кандидатуру поддержали такие знаменитости, как Томсон, Лодж, Фитцжеральд и Пойнтинг. За 17 лет Хевисайд превратился из безвестного телеграфиста в мировую знаменитость.

Но были у Хевисайда и противники. Самый ярый - Уильям Г. Прис - технический эксперт Главного почтового управления Великобритании. Он называл себя "практическим человеком" и пренебрежительно относился к теоретикам и математическим идеям.

Любопытно, что даже в 80-х годах позапрошлого столетия возникали горячие споры о фундаментальных основах теории электричества. Разработка оборудования для линий дальней связи велась быстрыми темпами, но без опоры на теорию. Единственным математическим обоснованием был анализ потока электроэнергии очень низкой частоты в длинных проводниках, который Томсон провел за 30 лет до этого. Теория хорошо работала при передаче нескольких слов в минуту, но была совершенно непригодной для больших скоростей, необходимых для передачи разговора по телефону.

Одна из основных проблем дальней связи по кабелю состоит в задержке передаваемого сигнала из-за накопления его энергии в магнитном поле линии. Время, за которое магнитное поле берет и отдает энергию, ограничивает максимальную скорость передачи сигналов. При этом происходит и потеря энергии - ослабление сигнала. А в атмосфере радиоволны рассеиваются слабо - вот почему радиосвязь между континентами появилась намного раньше кабельной телефонной связи.

Прис не понимал всех этих явлений и считал дальнюю проводную связь невозможной. "В моем офисе есть один телефонный аппарат, - сказал Прис однажды, - но он больше для бутафории, поскольку я им не пользуюсь, да и не хочу пользоваться. Если мне нужно что-то сообщить в другую комнату, то я могу сделать это... через посыльного". В 1877 г. Прис опубликовал статью, где подсчитал максимальную длину кабеля для телефонной связи без искажений - эта работа задержала развитие дальней связи в Великобритании на 20 лет. Интересно, что прекрасно работавшая телефонная линия Бостон - Чикаго была "запрещена" выводами Приса.

Хевисайд выступил против Приса в том же журнале уже через три месяца. К сожалению, его работа содержала не только математические выводы, но и язвительные замечания: Приса он называл не иначе как "лжеученый". В работе Хевисайд предложил сделать из медного провода катушку, которая еще более увеличивает индуктивность участка кабеля, но устраняет искажения. Прис, естественно, наложил вето на это устройство и лишь через 10 лет его запатентовал Майкл Пупин из Колумбийского университета.

В следующем "публичном споре" Хевисайд был более сдержан, поскольку ему оппонировал его друг Томсон, уже ставший к тому времени лордом Кельвином. Спор возник относительно возраста Земли. Кельвин оценил его в 98 млн. лет, предположив, что тепло в недрах Земли распространяется в направлении ее поверхности через все геологические слои с одинаковой скоростью. Это значительно короче того периода, который по теории Дарвина необходим для возникновения сложных организмов. Возникло противоречие. Хевисайд предположил, что тепло по-разному идет через кору Земли и ее внутренние части. Это сразу повысило возраст до 300 млн. лет. Хоть и неправильный по современным воззрениям результат, но ближе к истинному положению дел. Это была последняя опубликованная работа Хевисайда, имя его исчезло из рубрики писем в редакцию, а в 1908 г. он переехал в город Торки на южном побережье Англии.

Звание члена Лондонского королевского общества и другие заслуги Хевисайда ничего не значили для его соседей, среди которых он сделался посмешищем. С годами у Хевисайда крепло чувство, что он гоним обществом. Писатель Беверли Николс, выросший в доме по соседству с домом Хевисайда, вспоминал о нем, как о чудаке и отшельнике, который подписывал свои письма странными буквами W.O.R.M. - "червяк" по-английски. Свою мебель он заменил гранитными глыбами, между которыми расхаживал угрюмый и неряшливый. Только ногти его всегда были ухожены и покрыты красным лаком.

Умер Хевисайд в феврале 1925 г. из-за ушибов, когда свалился с лестницы. Похоронен он в родительской могиле, и имя на его могильном камне заросло травой. Но когда вы будете в очередной раз звонить по междугороднему телефону и услышите громкий и четкий голос на другом конце, вспомните имя этого талантливого и необычного человека, подарившего вам эту возможность.

Электромагнитная теория. Максвелл

Электромагнитная теория. Максвелл

А что есть то, что движется?

Ф.Капра

 

Приблизительно к 1860 г. трудами Неймана, Вебера, Гельмгольца электродинамика уже считалась наукой окончательно систематизированной. Были созданы теоретические основы практических применений, к которым уже приступили. Но плавный ход развития нарушил молодой шотландский физик Джемс Клерк Максвелл (1831-1879). В непонятных современникам идеях Фарадея Максвелл увидел мощный метод исследования от общего к частному. Он начал с поляризации диэлектриков и токов смещения.

Вебер, а также Кирхгоф нашли скорость распространения электромагнитной индукции по проводу. Она оказалась близкой к скорости света. Этот вывод был сделан экспериментально и теоретически.

Как и в первой работе 1864 г., Максвелл исходит из своих уравнений и приходит к выводу, что в пустоте поперечные волны токов смещения распространяются с той же скоростью, что и свет. И это является подтверждением электромагнитной природы света.

Следствия теории Максвелла: наличие светового давления, взаимная ортогональность двух поляризованных волн: электрической и магнитной. По Максвеллу, “электромагнитное поле - это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии”. Этой средой является эфир, пронизывающий все тела.

Поскольку впоследствии, в ХХ в., от гипотезы эфира отказались, а ответа на вопрос о том, что же колеблется в электромагнитных колебаниях, так и не получили, пришлось электромагнитное поле принять в качестве постулата, в качестве отдельной сущности (формы материи).

Основная гипотеза Максвелла при выводе уравнений - это гипотеза о токе смещения. Этот ток тоже создает магнитное поле. Над проверкой гипотезы Максвелла много работал Г. Герц. После его работ начали признавать и теорию Максвелла. Основной труд Максвелла - “Трактат об электричестве и магнетизме” (1873). Год выхода этого труда - это также год работы над трансатлантическим кабелем и год открытия фотопроводимости.

Существенным подтверждением электромагнитной теории света были опыты по измерению светового давления П.Н. Лебедева (1866-1912) в лаборатории Московского университета. К 20-м гг. нашего века был сокращен интервал между инфракрасным светом и радиоволнами: 400 мкм и 1.8 мм соответственно. Предварительное сообщение об измерении светового давления Лебедевым появилось в 1900 г., а публикация - в 1901. По этому поводу В. Томсон (лорд Кельвин) сказал: “Вы, может быть, знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами”.

Триумфом теории Максвелла было использование радиоволн для связи. Эта идея была высказана еще Герцем, который открыл электромагнитные волны. Но впервые реализовал радиосвязь А.С.Попов (1859-1906) в 1895-1896 гг. В 1896 г. им была принята первая в мире радиограмма из двух слов: “Генрих Герц” (с расстояния в 250 м). В том же 1996 г. Гульельмо Маркони взял патент на приемо-передающее устройство, работающее на радиоволнах. Впоследствии он  получил за это Нобелевскую премию. 

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

  • Коррозия металлов

    Коррозия (от лат. сorrodere – разрушать, разъедать, corrosion - разъедание) – реакция, выражающаяся в разрушении материалов, вызываемая воздействием окружающей среды. Для металлов чаще всего в повседневной жизни используется термин «ржавление».

  • Дерево Черемуха

    Черемуха это очень распространенное дерево в центральной полосе России. Высота этого дерева варьируется от пяти до десяти метров. В нижней части ствола веток намного меньше, чем на кроне. Это связано в том, что черемуха теплолюбивое растение,

  • Марина Ивановна Цветаева – великая советская поэтесса. Ее творчество относят к Серебряному веку российской литературы.

Максвелл – Деньги – Коммерсантъ

Журнал "Коммерсантъ Деньги" №5 от

&nbspМаксвелл

Пожиратель чужих газет

       Роберт Максвелл — человек ростом сто девяносто сантиметров и весом сто десять килограммов — называл себя "Капитан Боб". Он сменил пять имен и несколько стран. Тайна его смерти в ноябре 1991 года на траверзе Канарских островов так и не раскрыта. Недаром сам он любил повторять: "Чем больше секретов человек унесет в могилу, тем больше он преуспел в жизни".
       
В двадцать один год он узнал свое имя и женился
       Наш герой родился 10 июня 1923 года в Слатинской Доле — нищей деревушке на границе Румынии и Чехии. Его отец Меншель Хох и мать Ханна, урожденная Шлемович, имели двух сыновей и пять дочерей. Деревня жила контрабандой, детей отправляли учиться к реббе. Дети мечтали уехать куда угодно, к черту, в Америку.
       Его звали Абрахам Ладжби Хох. От отца он унаследовал рост и фамилию, которую в империи Франца-Иосифа евреям давали "на глаз": Hoch — высокий. Когда в шестнадцать лет Абрахам отправился на заработки в Будапешт, он решил сменить имя. И когда он прочел на сигаретной пачке имя "Ян Лесли дю Моррье", оно так ему понравилось, что он сделал его своим и поступил в качестве носильщика в английскую армию.
       Это было в 1941. Но что делал Ян Лесли дю Моррье в первые три года мировой войны — тайна. В разное время, по разным поводам, он уверял разных биографов, что боролся с Гитлером в Чехии, а может, в Греции и если не в Болгарии, то во Франции. Был, кажется, в плену. Похоже, что бежал. Через Турцию попал в Палестину. И абсолютно точно известно, что на египетском пароходе он прибыл в Ливерпуль, чтобы отправиться на фронт.
       Благодаря хорошему немецкому он становится шифровальщиком полковой разведки. Он силен, красив, отлично стреляет, занимается спортом — играет в футбол и выигрывает чемпионат по борьбе. Он любим окружающими и многое для этого делает. Он хочет стать англичанином, джентльменом. Он называет себя Лесли Джонс.
       В июне 1944 капрал 59-го дивизиона Джонс чудом уцелел под огнем на песчаном пляже Нормандии. В июле он стал сержантом. В сентябре 1944 его подразделение вошло в Париж.
       В двадцать один год он узнал, что потерял родителей. Отец был расстрелян, мать и три сестры исчезли в Аушвице. Две сестры, Брама и Сильвия, спаслись в Будапеште. В семье он остался старшим.
       В тяжелую для союзников зиму 1944/45 он храбро воевал и заслужил Военный крест, который вручил ему в начале марта сам маршал Монтгомери. А генерал Картье-Юрстон переименовал Лесли Джонса в Роберта Максвелла — "поверь мне, это звучит по-шотландски".
       Меж тем в Париже Роберт Максвелл познакомился с переводчицей Элизабет Мейнар — девушкой столь же красивой, сколь и богатой, дочкой лионского фабриканта шелка. Пятнадцатого марта он обвенчался с двадцатитрехлетней Бетти, потратив последние деньги на ее подвенечное платье.
       
Первое дело
       В конце 1945 Роберт Максвелл получил чин капитана и отличное место в союзной администрации. Поскольку он говорил на многих языках, он работал в английской контрразведке, а заодно курировал всю берлинскую прессу.
       Именно в оккупированном Берлине он начал выпускать свою первую газету "Der Telegraf". За несколько недель тираж достиг 260 тысяч, и Максвелл решил, что он обязан стать издателем.
       Издательская фирма, основанная им в Лондоне, имела начальный капитал в 100 английских фунтов. Зато другой капитал издательства просто не поддавался учету.
       Накануне первой оккупационной зимы Максвелл познакомился в Берлине со знаменитым до войны издателем научной литературы Фердинандом Шпрингером. В 1942 нацисты заставили его уйти из издательства — он управлял делом из-за кулис, через своего приятеля-австрийца, имевшего незапятнанную родословную. Как только союзники сбросили на Берлин первые бомбы, Шпрингер сумел укрыть в надежном месте книги, рукописи, архивы.
       Все, что делали во время войны и перед войной германские ученые, лежало в этих архивах в виде подготовленных к печати книг, статей, научных рефератов. Новые военные технологии, за которыми охотились союзники, соседствовали здесь с фундаментальными работами по биологии, истории, археологии. Это был настоящий клад, которым предусмотрительный Шпрингер, увы, не мог воспользоваться сам.
       Зато Максвелл был не только свободен от ограничений, сковывавших немецкую инициативу в послевоенной Германии. Он занимал видный пост в Контрольной комиссии. Даже демобилизовавшись, он этот пост не оставил и продолжал жить вместе с милой Бетти в Берлине.
       Он был занят важным делом — отправкой рукописей и книг Шпрингера в Англию, а также множеством неважных — мелкими рискованными спекуляциями, которые доставляли ему не только оборотные средства, но и сугубо эстетическое наслаждение. Так, зарабатывая и развлекаясь, он со своим английским партнером, немецким эмигрантом Вермоном Бакстером, сделал свою фирму ведущим распространителем научной литературы в Европе. В 1949 она стала знаменитым издательством Pergamon Press.
       Недоброжелатели шептали, впрочем, что будущий доктор honoris causa нескольких университетов (в том числе и московского) сам чтением не увлекался и книг дома не держал.
       
Кит-убийца
       "Тех, кого он хотел соблазнить и кто был ему необходим, он имел во всех смыслах этого слова", — пишет Жан Ко, корреспондент Paris Match. "Он и врагов коллекционировал, как другие собирают марки" (Guardian). Он сумел очаровать одновременно Брежнева, Чаушеску и Мао, издав свою знаменитую серию биографий "Мировые лидеры".
       Статистика его издательских побед по обилию жертв напоминает осады городов времен Столетней войны. Максвелл жестоко расправлялся с теми, кто пытался сопротивляться, а в захваченных газетах устраивал беспощадные чистки сотрудников. В 1980 он купил British Printing Corporation и немедленно уволил 7000 человек из 13000.
       В 1984 он сделал свое лучшее приобретение — четвертую по значению в Европе газету Daily Mirror, с четырехмиллионным тиражом. Он прикупил к ней Sunday Mirror и People, походя уволив 2000 человек. После победы над I.b.m Publication и издательской группой Airlines Guide он атаковал знаменитый нью-йоркский издательский дом McMillan, захватил и перестроил Daily News и The European. Для собственного удовольствия он также начал коллекционировать футбольные клубы.
       Максвелла почти суеверно боялись. Только Роберт Мэрдок сумел противостоять ему в борьбе за Sun и News of World в 1968 и за Times в 1981. Перед смертью Максвелл подал в суд на журналистов Мэрдока, обвинивших его в связях с "Моссад". По всей вероятности, процесс он был должен выиграть.
       Когда Максвелл был в зените, его фирма Maxwell Foundation имела от 51 до 68 процентов акций в Maxwell Communications, Mirror Group Newspapers. Он владел Robert Maxwell Group Ltd., газетами и издательствами в Соединенных Штатах, Австралии, Восточной Европе. Его состояние оценивалось в 10 миллиардов. Долги оказались равны четырем.
       
В шестьдесят четыре он сошел с ума
       Так недавно заявила в интервью его жена Элизабет. Статьи о нем вообще пестрят преувеличениями. Его рост завышают на несколько сантиметров, его вес на десяток килограммов, его долги на несколько миллиардов долларов, ему приписывают изуверскую жестокость и дьявольское обаяние. Его считают агентом по крайней мере трех разведок. И даже высоту мостика яхты, с которого он упал в воду, перегнувшись через слишком маленькие для гиганта перила, называют... 60 метров. Описания в духе Рабле.
       Пристрастному автору легко сделать его героем водевиля. Кроме немецкого и английского Максвелл одинаково бегло и одинаково плохо владел французским, чешским, польским, русским, болгарским, румынским, венгерским и ивритом, равно как и идишем.
       В его кабинете висела огромная карта мира, а на столе теснились бесчисленные телефоны, к которым он бросался поминутно, чтобы отдать приказ на одном из европейских языков. Только его секретарша Энн Дов знала, что эти телефоны не подключены к линии.
       Она же рассказала еще один анекдот про своего шефа. Когда она посетила Максвелла в больнице перед опасной операцией, ей пришлось дожидаться в очереди раввинов, пасторов, кюре — священников всех конфессий, которых больной принимал одного за другим. Чтобы выяснить, сделка с каким из богов сулит ему наибольшие дивиденды.
       Он был типичным парвеню. Соблазняя очередную секретаршу, он обещал ей машину и квартиру, но потом отправлял домой на автобусе. Секретаршам он не нравился. Зато Венди Лай, автор бестселлера "Что делает женщину привлекательной в постели", собирая материал для книги, встретилась с Максвеллом в Женеве и весьма высоко оценила его достоинства.
       
А в шестьдесят восемь упал за борт собственной яхты
       Последнее путешествие Максвелла закончилось 5 ноября 1991 года. Яхта королевских размеров, его любимая "Леди Гислен" находилась вблизи Канарских островов — как всякий уроженец холодной Европы, Максвелл любил тропики.
       На заре в 4 часа 25 минут он поднялся на мостик. Десять минут спустя позвонил и велел выключить кондиционер. Наутро капитан Гас Ранкин обнаружил пустую каюту. Четырнадцать часов спустя обнаженное тело нашли в море.
       Заключение медиков: "естественная смерть, вызванная сердечным припадком или сосудистым кризом". Его личный доктор отверг такую возможность: у его пациента было прекрасное сердце (и большое, заметили журналисты). Жена и сын прилетели на военную базу в Лас-Пальмасе опознать тело.
       Пресса обсуждала варианты
       Максвелла убили? Он знал слишком много и о многих. Не исключалась ссора с кем-то из матросов — характер у Кита-убийцы был чудовищный. К тому же, кроме капитана Ранкина, весь экипаж был набран за шесть месяцев до несчастья. Полиция внимательно проверила каждого из тринадцати матросов. Безрезультатно.
       Заговорили о самоубийстве. Тяжелые финансовые затруднения. Растраты. Черные счета. Боязнь разоблачений. Вспомнили, как однажды за ужином принц Чарльз рассказал Максвеллу весь сценарий его исчезновения в духе "сугубо английского убийства" с нахождением тела двойника. Его жизнь была застрахована на 20 миллионов фунтов стерлингов. Но и этот вариант казался невероятным — самоубийство, пусть и инсценированное, один из худших способов выйти из игры.
       Количество грязи, вылитой на поверженного гиганта, не поддается никакому описанию.
       Жена Элизабет заперла его пятидесятитрехкомнатный дом в Оксфорде. Его мебель была продана с Christie`s. Его похоронили в Иерусалиме на масличной горе.
       
Агент трех разведок — герой мюзикла
       Американский журналист Сеймур Херш обвинил его в том, что он является агентом "Моссад". Другой, Том Бауэр, утверждал, что Максвелл — штатный агент КГБ.
       Он (якобы) подписал в Берлине обещание сотрудничать с НКВД. И (говорят) выполнил некую миссию в Британии в мае 1968. От него не потребовали взорвать Биг Бен, но он, член Палаты депутатов, многое сделал, чтобы осуждение Пражской весны в парламенте не было столь единодушным.
       Очевидно, его считали агентом потому, что Максвелл издавал в Pergamon Press труды Брежнева, Андропова, Кадара, Живкова, Хонеккера, Чаушеску. Кто мог предположить бескорыстие в издателе произведения "Мир — бесценное достояние народов"?
       Однако выгода была иного сорта. Обязавшись издавать классиков тиражами в 50 тысяч, он печатал несколько сотен представительских экземпляров. Чистый заработок. Разница оседала в его карманах.
       Но если он и был мошенником, то в высшей степени неотразимым. Всюду его принимали как своего. Он был большим другом Советского Союза, некто вроде английского Хаммера, и не стеснялся приезжать к Михаилу Сергеевичу в Кремль в яркой баскетбольной шапочке.
       Он вообще любил наряжаться, охотно позировал фотографам в экзотических нарядах, носил ярко-красные галстуки и цветные рубашки. Лондонское общество не могло ему простить появление в наряде великого визиря на дне рождения миллиардера Форбса. Правда, день рождения праздновался в Мараккеше.
       Он был слишком ярким персонажем на скучной лондонской сцене, чтобы о нем так быстро забыли.
       Совсем недавно продюсер Ивэн Стидман решил поставить музыкальный спектакль, содержание которого охарактеризовал так: "портрет шарлатана, плута и обманщика". Главным героем мюзикла "Максвелл: музыкальное ревю" был, естественно, Роберт Максвелл.
       Однако лучшее театральное представление, которым и была жизнь Лесли Ладжби Хоха, уже завершилось. Остались лишь невольно восхищенные отзывы финансовых ревизоров. Один из них сказал: "Это был великий актер, я не мог себе даже представить, какой тонкий спектакль разыгрывался перед нами долгие годы".
       
       Никто не знает, что скажут о Максвелле завтра
       
       АЛЕКСЕЙ ТАРХАНОВ
       

Комментарии

Эдинбург | География, история и достопримечательности

Эдинбург , гэльский Дун-Эйданн , столица Шотландии, расположена на юго-востоке Шотландии с центром около южного берега залива Ферт-оф-Форт, рукава Северного моря, который протекает на запад в Шотландскую низменность. Город и его ближайшие окрестности составляют независимую муниципальную территорию. Город и большая часть муниципальной территории, включая оживленный порт Лейт на заливе Ферт-оф-Форт, находятся в историческом графстве Мидлотиан, но муниципальная территория также включает территорию на северо-западе, вокруг Южного Куинсферри, в историческом графстве Западный Лотиан.

Британская викторина

Викторина по странам и столицам

Насколько хорошо вы знаете столицы мира? В этой викторине вам будут представлены названия 195 столиц. Вам нужно будет сопоставить их с их странами.

Физически Эдинбург - город мрачной театральности, во многом благодаря его расположению среди скал и холмов, а также его высоким зданиям и шпилям из темного камня.Эдинбург был военным оплотом, столицей независимой страны и центром интеллектуальной деятельности. Несмотря на то, что он неоднократно переживал превратности судьбы, город всегда обновлялся. Сегодня это резиденция шотландского парламента и исполнительной власти Шотландии, и он остается крупным центром финансов, права, туризма, образования и культуры. Площадь районного совета, 102 квадратных мили (264 квадратных км). Поп. (2001) город, 431 393; муниципальный район - 476 626 человек; (2011) город, 459 366; муниципальный район, 482640.

Характер города

Хотя между 1856 и 1920 годами Эдинбург поглотил окрестные деревни и порты Ферт-оф-Форт, его эстетическое и политическое сердце по-прежнему находится в небольшом историческом центре, включающем Старый город и Новый город. Старый город, застроенный в средние века, когда страх перед нападением был постоянным, ютится высоко на Замковой скале, откуда открывается вид на окружающую равнину. Новый город, напротив, раскинулся великолепной чередой улиц, полумесяцев и террас.Средневековый Старый город и Новый город в неоклассическом стиле были внесены в список Всемирного наследия ЮНЕСКО в 1995 году.

Эдинбург, Шотландия.

© Hemera / Thinkstock

«Это изобилие эксцентричности, эта мечта о каменной кладке и живом камне - не пустяковая сцена в театре», - писал Роберт Луи Стивенсон, шотландский писатель, эссеист и поэт XIX века, родившийся в Новом городе, « но город в мире реальности ». Контрасты, которые делают Эдинбург уникальным, также делают его типично шотландским, поскольку, несмотря на его сдержанный внешний вид, это также город, способный к большой теплоте и даже веселью.Исторически сложилось так, что его граждане также были способны на большие страсти, особенно в вопросах королевских или религиозных. Например, в 1561 году толпа, подстрекаемая пламенным протестантским проповедником Джоном Ноксом, попыталась ворваться в частную часовню во дворце Холируд, где Мария, королева Шотландии (1542–1567 гг.), Недавно вернувшаяся из Франции, посещала римскую церковь. Католическая месса. В 1637 году бунт в соборе Сент-Джайлс в знак протеста против новой служебной книжки спровоцировал шотландское восстание против Карла I и ускорил войну Трех Королевств, которая охватила всю Британию в 1640-х годах и закончилась казнью Чарльза (). см. Bishops 'Wars; English Civil Wars).В 1736 году бург чуть не утратил свою королевскую хартию после линчевания Джона Портеуса, капитана городской стражи. Беспорядки и линчевание в Портеусе были типом жестов насилия, характерных для истории большинства старых городов. Но даже в этот момент безумной страсти город проявлял свой сложный характер: нуждаясь в подвешенной веревке, толпа напала на магазин и купила его.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Город, издавна известный своей непреклонной респектабельностью - когда в 1876 году сады Вест-Принсес-стрит были переданы широкой публике, курение было запрещено - Эдинбург одновременно поддерживал захватывающий преисподнюю грубости и пьянства.Поэт, юрист или романист, обладающий достаточными знаниями, мог бы преуспеть в насилии в обоих мирах. Совершенно очевидно, что это сделал Уильям Броди, член респектабельного общества - дьякон Инкорпорации Райтов и Масонов и член городского совета, - который по ночам был вдохновителем банды грабителей. Броди был осужден и повешен в 1788 году за свои преступления, и его двойная жизнь, как полагают, была частью вдохновения Стивенсона Странная история доктора Джекила и мистера Хайда (1886). Brodie’s Close, трактир на Королевской Миле в Эдинбурге, назван в его честь.Таких «эдинбургских персонажей» было немало в период расцвета неоклассицизма XVIII и XIX веков, известный как эпоха Августа, когда городские авторы, критики, издатели, учителя, врачи и ученые составляли интеллектуальную элиту мирового влияния. С последующим возвратом города к более провинциальной роли такие известные чудаки практически исчезли.

Блейк Эрлих Арчи Рул Тернбулл Майкл Линч

Пейзаж

Городской участок

Эдинбург занимает около 7 миль (11 км) северного склона между холмами Пентленд и широким устьем залива Ферт-оф-Форт, где он сливается с некогда независимым морским портом Лейт.Этот склон пересекают надвиги лавы. Одно из них, под названием «Престол Артура», центральное место в королевском парке, находится на высоте 823 футов (251 метр) и возвышается на юго-восточном фланге города. Долины между этими поразительными холмами были глубоко вымыты ледниками в эпоху плейстоцена. Эдинбург был построен на вершине и вокруг этих препятствий, так что чем ближе вы подходите к центру города, тем более впечатляющим становится сопоставление естественной и искусственной среды с каменными террасами, противостоящими стремительному натиску.

В центре города находится Замковая скала Старого города, пробка из черного базальта, закрывающая жерло потухшего вулкана. Он находится на высоте 250 футов (76 метров) над дном долины и венчает знаменитый Эдинбургский замок, который каждую ночь тонко освещен прожекторами и будоражит даже привычных горожан. Когда-то ледниковый лед тек с запада и вокруг склонов Касл-Рок, откладывая накопившиеся обломки боковой морены к востоку от скалы, создавая образование утеса и хвоста. Вдоль гребня этого хвоста и вниз по его крутым склонам Старый город строился с XII века.

Примерно в 180 метрах к северу от Касл-Рок, через долину, которая сейчас является Садами Принцесс-стрит, находится Новый город, район, который планировался и строился последовательно между 1767 и 1833 годами. интернациональный вкус Просвещения и съемочная площадка. Вначале его дизайн был чрезмерно регулярным, но в более поздних разработках - как это видно на западном конце Принсес-стрит - уделялось больше внимания естественным контурам и смягчалось оформление прямого угла с помощью кривых и полумесяцев.Северо-западная граница Нового города примерно проходит по линии единственного значительного ручья Эдинбурга, Уотер оф Лейт. Кратковременное течение ручья от Пентлендса к морю обеспечивало энергией мельницы ряда деревень - Далри, Дин, Стокбридж, Сильвермиллс и Кэнонмиллс, - которые с начала 17 века пережили значительный рост. Эти деревни, которые возникли в основном как промышленные центры с бумажными и текстильными фабриками, теперь встроены в матрицу города 19-го века, предлагая модные бижутерии.

Открытий - Джеймс Клерк Максвелл - Зал славы науки

Открытий

Джеймс Максвелл был экспертом в нескольких различных областях науки:

Он проделал выдающуюся работу во всех областях.

Электромагнетизм

Максвелл наиболее известен своими исследованиями в области электромагнитного излучения, объединяющими науки об электричестве, магнетизме и оптике.

Электричество проходит через многие металлы из-за движения электронов между атомами металла.Движущиеся электроны также создают магнитное поле, сила которого зависит от количества движущихся электронов.

Электромагниты объединяют электричество и магнетизм в одном устройстве, а колеблющиеся движения электронов создают электромагнитные волны.

Максвелл увидел аналогии между скоростями распространения электромагнитных волн и света и разработал четыре важных математических уравнения, которые формулировали эти и другие отношения между электричеством и магнетизмом.

Некоторые результаты Максвелла послужили поводом для исследования Альберта Эйнштейна в области теории относительности . Эйнштейн сказал: «Одна научная эпоха закончилась, а другая началась с Джеймса Клерка Максвелла».

Астрономия: Кольца Сатурна

В 1856 году, в возрасте 25 лет, Максвелл начал работу над другой областью исследований - составом колец Сатурна.

Во времена Максвелла многие астрономы полагали, что кольца состоят из жидкости, в то время как Максвелл полагал, что они состоят из небольших тел, вращающихся вокруг своей оси.

Чтобы показать аудитории, что небольшие вращающиеся тела могут казаться жидкими, Максвелл разработал модель. Это был «динамический волчок» с маленькими шарами, изображающими тела.

Когда волчок вращался быстро, можно было увидеть то, что выглядело как движение волн.

Движение газов: кинетическая теория газов

Максвелл вместе с австрийским физиком Людвигом Больцманом разработал теорию, названную «распределением Максвелла-Больцмана».

Это позволило определять скорости молекул в газе при различных температурах. Максвелл описал гипотетическую ситуацию, когда газы в контейнере можно разделить на две части. Была горячая сторона, где молекулы движутся быстро, и холодная сторона, где молекулы движутся медленно.

Крошечный воображаемый «демон» у люка будет управлять потоком молекул между ними, производя постоянный источник энергии. Это сработало бы только в том случае, если бы демон был достаточно умен, чтобы различать скорости молекул газа, не требуя для себя энергии.

Оптика: смешивание цветов света

Максвелл хотел знать, почему смешивание разных цветов света дает другой результат, чем смешивание одних и тех же цветов краски.

Например:

  • Смешивание синей и желтой краски дает зеленый
  • Смешивание синего и желтого свет дает розовый.

Его объяснение зависело от того, почему мы видим вещи определенного цвета.

Солнечный свет хоть и выглядит белым, но содержит весь спектр цветов радуги. Когда он ударяется о такой объект, как трава, поглощается весь спектр, кроме зеленого, который отражается обратно в глаза.

Если вы смешиваете свет, с другой стороны, вы добавляете световые лучи вместе - это другой процесс с разными результатами.

Некоторые эксперименты Максвелла проводились с использованием устройства, которое он сам сделал - «цветной коробки», содержащей стеклянные призмы и линзы.

Оптика: первая цветная фотография

Максвелл обнаружил, что цветные фотографии можно формировать с помощью красного, зеленого и синего фильтров.

В 1861 году Максвелл представил первую в мире цветную фотографию - тартановую ленту.

Были сделаны три снимка, каждый раз с разными цветными фильтрами на объективе.

Максвелл проявил изображения, а затем спроецировал их на экран с помощью трех разных проекторов.Каждый использовал один и тот же цветной фильтр для создания своего изображения. Три изображения сформировали полноцветное изображение.

Эти три фотопластинки сейчас хранятся в небольшом музее на улице Индия, 14 в Эдинбурге, в доме, где родился Максвелл.

Вернуться к началу

молекулярных выражений: наука, оптика и вы - хронология


Джеймс Клерк Максвелл

(1831-1879)

Джеймс Клерк Максвелл был одним из величайших ученых девятнадцатого века.Он наиболее известен формулировкой теории электромагнетизма и установлением связи между светом и электромагнитными волнами. Он также внес значительный вклад в области физики, математики, астрономии и инженерии. Многие считают его отцом современной физики.

Максвелл родился в Эдинбурге, Шотландия, в 1831 году. Несмотря на то, что большая часть его формального высшего образования проходила в Лондоне, он всегда возвращался в свой семейный дом на холмах Шотландии.В детстве Максвелл увлекался геометрией и механическими моделями. Когда ему было всего 14 лет, он опубликовал свою первую научную статью по математике овальных кривых и эллипсов, которые он начертил булавками и нитками. Максвелл продолжал публиковать статьи на самые разные темы. К ним относятся математика человеческого восприятия цветов, кинетическая теория газов, динамика волчка, теории мыльных пузырей и многие другие.

Раннее образование Максвелла проходило в Эдинбургской академии и Эдинбургском университете.В 1850 году он продолжил обучение в Кембриджском университете, а по окончании Кембриджа Максвелл стал профессором естественной философии в Маришальском колледже в Абердине до 1860 года. Затем он переехал в Лондон, чтобы стать профессором естественной философии и астрономии в Королевском колледже. Колледж. В 1865 году отец Максвелла умер, и он вернулся в семейный дом в Шотландии, чтобы посвятить свое время исследованиям. В 1871 году он стал первым профессором экспериментальной физики в Кембридже, где в 1874 году основал всемирно известную Кавендишскую лабораторию.

Находясь в Абердине, Максвелл столкнулся с проблемой присуждения премии Адамса 1857 года: движением колец Сатурна. Раньше он думал и строил теории о природе колец, когда ему было всего 16 лет. Он решил побороться за приз, и следующие два года были потрачены на разработку теории, объясняющей физический состав колец. Наконец, он смог продемонстрировать с помощью чисто математических рассуждений, что стабильность колец может быть достигнута только в том случае, если они состоят из множества мелких частиц.Его теория принесла ему премию, и, что более важно, почти сто лет спустя космический зонд «Вояджер-1» подтвердил его теорию.

Большая часть современных технологий была разработана на основе основных принципов электромагнетизма, сформулированных Максвеллом. Область электроники, включая телефон, радио, телевидение и радары, возникла из его открытий и формулировок. В то время как Максвелл в значительной степени полагался на предыдущие открытия об электричестве и магнетизме, он также сделал значительный скачок в объединении теорий магнетизма, электричества и света.Его революционная работа привела к развитию квантовой физики в начале 1900-х годов и теории относительности Эйнштейна.

Максвелл начал свою работу в области электромагнетизма с расширения теорий Майкла Фарадея об электричестве и магнитных силовых линиях. Затем он начал видеть связь между подходами Фарадея, Реймана и Гаусса. В результате он смог вывести одну из самых элегантных теорий, которые когда-либо были сформулированы. Используя четыре уравнения, он описал и количественно оценил взаимосвязь между электричеством, магнетизмом и распространением электромагнитных волн.Уравнения теперь известны как уравнения Максвелла.

Одним из первых шагов, которые Максвелл сделал с уравнениями, было вычисление скорости электромагнитной волны и обнаружение, что скорость электромагнитной волны почти идентична скорости света. Основываясь на этом открытии, он первым предположил, что свет является электромагнитной волной. В 1862 году Максвелл писал:

.

«Вряд ли можно избежать вывода о том, что свет состоит из поперечных волн одной и той же среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений."

Это было выдающееся достижение, поскольку оно объединяет теории не только электричества и магнетизма, но и оптики. Электричество, магнетизм и свет теперь можно рассматривать как аспекты одного явления: электромагнитных волн.

Максвелл также описал термодинамические свойства молекул газа, используя статистическую механику. Его улучшения кинетической теории газов включали показ того, что температура и тепло вызываются только движением молекул.Хотя Максвелл не был автором кинетической теории, он был первым, кто применил вероятность и статистику для описания изменений температуры на молекулярном уровне. Его теория до сих пор широко используется учеными в качестве модели для разреженных газов и плазмы.

Максвелл также внес свой вклад в развитие цветной фотографии. Его анализ восприятия цвета привел к изобретению трехцветного процесса. Используя красный, зеленый и синий фильтры, он создал первую цветную фотографию.Трехцветный процесс - основа современной цветной фотографии.

Особый дар Максвелла заключался в применении математических рассуждений при решении сложных теоретических задач. Электромагнитные уравнения Максвелла - прекрасные примеры того, как математика может быть использована для относительно простых и элегантных объяснений сложных загадок Вселенной. Ричард Фейнман писал о Максвелле:

«Если посмотреть на историю человечества, скажем, через десять тысяч лет, не может быть никаких сомнений в том, что самое значительное событие девятнадцатого века будет оценено как открытие Максвеллом законов электродинамики. ."

Максвелл продолжал свою работу в Кавендишской лаборатории, пока болезнь не вынудила его уйти в отставку в 1879 году. Он вернулся в Шотландию и вскоре умер. Его похоронили с небольшой церемонией на небольшом кладбище в деревне Партон в Шотландии.

НАЗАД К ПИОНЕРАМ В ОПТИКЕ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2021, автор - Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды.Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт обслуживается нашим

Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение 13 ноября 2015 г., 14:19
Счетчик доступа с 24 декабря 1999 г .: 113737
Посетите сайты наших партнеров в сфере образования:

О компании Maxwell

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.

Альберт Эйнштейн сказал: «Специальная теория относительности обязана своим происхождением уравнениям Максвелла для электромагнитного поля».
Эйнштейн также сказал: «Со времен Максвелла физическая реальность рассматривалась как представленная непрерывными полями и не поддающаяся какой-либо механической интерпретации.Это изменение в представлении о реальности является наиболее глубоким и наиболее плодотворным, которое физика пережила со времен Ньютона »

Иван Толстой в своей биографии Максвелла писал: « Значение Максвелла в истории науки. Мысль сопоставима с мыслью Эйнштейна (которого он вдохновил) и с мыслью Ньютона (чье влияние он ограничил) »

Максвелл сказал в« Динамической теории электромагнитного поля », представленной Королевскому обществу в 1864 году: « У нас есть веские основания заключить, что сам свет - включая лучистое тепло и другое излучение, если таковое имеется - представляет собой электромагнитное возмущение в форме волн, распространяющихся через электромагнитное поле в соответствии с электромагнитными законами.

, на который профессор Р. В. Джонс прокомментировал: «Эта статья 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» Макс Планк

«С точки зрения истории человечества - скажем, через десять тысяч лет - не может быть никаких сомнений в том, что наиболее знаменательное событие 19 века будет оценено как открытие Максвеллом законов электродинамики » Ричард П. Фейнман

Узнайте больше о Максвелле и его влиянии на наш мир.

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

Также в этом разделе веб-сайта у нас есть страница о Партоне в Галлоуэе, последнем пристанище JCM.

Максвелл и Герц

Ученые и электромагнитные волны:


Максвелл и Герц

Около 150 лет назад, Джеймс Клерк Максвелл , англичанин. ученый, разработал научную теорию для объяснения электромагнитных волны.Он заметил, что электрические и магнитные поля могут соединяются вместе, образуя электромагнитные волны. Ни электрический поле (например, статика, которая образуется, когда вы теряете ногу о ковер), ни магнитное поле (например, то, которое удерживает магнит на ваш холодильник) отправятся куда угодно сами по себе. Но Максвелл обнаружил, что ИЗМЕНЕНИЕ магнитного поля вызывает ИЗМЕНЕНИЕ электрическое поле и наоборот.


Джеймс Клерк Максвелл

Электромагнитная волна существует, когда изменяющееся магнитное поле вызывает изменяющееся электрическое поле, которое затем вызывает другое изменение магнитного поле и так далее навсегда.В отличие от СТАТИЧЕСКОГО поля, волна существовать не может. если он не движется. После создания электромагнитная волна будет продолжаться вечно, если оно не поглощено материей.

Генрих Герц , немецкий физик, применил теории Максвелла на производство и прием радиоволн. В единица частоты радиоволны - один цикл за второй - назван герц, в честь Генриха Герц.

Герц доказал существование радиоволн в конце 1880-х годов.Он два стержня служили приемником, а искровой разрядник - приемником. усики. Там, где поднимались волны, прыгала искра. Герц показал в своих экспериментах, что эти сигналы обладают всеми свойства электромагнитных волн.


Генрих Герц

С помощью этого генератора Герц решил две проблемы. Первый, время волн Максвелла. Он продемонстрировал в бетоне, что Максвелл только предположил - что скорость радио волны равнялись скорости света! (Это доказало, что радиоволны были форма света!) Во-вторых, Герц узнал, как сделать электрические и магнитные поля отделяются от провода и уходят на свободу, как волны Максвелла.


Вернуться к "Что такое электромагнитные волны?"

Уравнения Максвелла: предсказание и наблюдение электромагнитных волн

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Переформулируйте уравнения Максвелла.

Рис. 1. Джеймс Клерк Максвелл, физик 19-го века, разработал теорию, объясняющую взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, и правильно предсказал, что видимый свет вызывается электромагнитными волнами.(кредит: Г. Дж. Стодарт)

Шотландец Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) считается величайшим физиком-теоретиком XIX века. (См. Рис. 1.) Хотя он умер молодым, Максвелл не только сформулировал полную электромагнитную теорию, представленную уравнениями Максвелла , он также разработал кинетическую теорию газов и внес значительный вклад в понимание цветового зрения и природы Сатурна. кольца.

Максвелл объединил всю работу, проделанную блестящими физиками, такими как Эрстед, Кулон, Гаусс и Фарадей, и добавил свои собственные идеи для разработки всеобъемлющей теории электромагнетизма.Уравнения Максвелла здесь перефразированы словами, потому что их математическая формулировка выходит за рамки этого текста. Однако уравнения показывают, как простые математические утверждения могут элегантно объединять и выражать множество концепций - почему математика является языком науки.

Уравнения Максвелла

  1. Линии электрического поля берут начало от положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами. Электрическое поле определяется как сила, приходящаяся на единицу заряда испытательного заряда, а сила силы связана с электрической постоянной ε 0 , также известной как диэлектрическая проницаемость свободного пространства.Из первого уравнения Максвелла мы получаем особую форму закона Кулона, известную как закон Гаусса для электричества.
  2. Линии магнитного поля непрерывны, не имеют ни начала, ни конца. О существовании магнитных монополей не известно. Сила магнитной силы связана с магнитной постоянной μ 0 , также известной как проницаемость свободного пространства. Это второе из уравнений Максвелла известно как закон Гаусса для магнетизма.
  3. Изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) и, следовательно, электрическое поле.Направление ЭДС противодействует изменению. Эта треть уравнений Максвелла является законом индукции Фарадея и включает в себя закон Ленца.
  4. Магнитные поля создаются движущимися зарядами или изменяющимися электрическими полями. Эта четвертая часть уравнений Максвелла включает закон Ампера и добавляет еще один источник магнетизма - изменение электрических полей.

Уравнения Максвелла охватывают основные законы электричества и магнетизма. Что не так очевидно, так это симметрия, которую Максвелл ввел в свою математическую систему.Особенно важно его добавление к гипотезе о том, что изменяющиеся электрические поля создают магнитные поля. Это в точности аналогично (и симметрично) закону индукции Фарадея и подозревалось в течение некоторого времени, но прекрасно вписывается в уравнения Максвелла.

Симметрия проявляется в самых разных ситуациях. В современных исследованиях симметрия играет важную роль в поисках субатомных частиц с использованием массивных многонациональных ускорителей частиц, таких как новый Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе.

Налаживание связей: объединение сил

Полная и симметричная теория Максвелла показала, что электрические и магнитные силы не отдельные, а разные проявления одного и того же - электромагнитной силы. Это классическое объединение сил - одна из причин нынешних попыток объединить четыре основные силы в природе - гравитационное, электрическое, сильное и слабое ядерные взаимодействия.

Поскольку изменяющиеся электрические поля создают относительно слабые магнитные поля, их было нелегко обнаружить во время гипотезы Максвелла.Однако Максвелл понял, что колеблющиеся заряды, как в цепях переменного тока, создают изменяющиеся электрические поля. Он предсказал, что эти изменяющиеся поля будут распространяться от источника, как волны, создаваемые прыгающей рыбой в озере.

Волны, предсказанные Максвеллом, будут состоять из колеблющихся электрических и магнитных полей, определяемых как электромагнитная волна (ЭМ волна). Электромагнитные волны будут способны воздействовать на заряды на большом расстоянии от их источника, и, таким образом, их можно будет обнаружить.8 \ text {m / s} \\ [/ latex]

- скорость света. Фактически, Максвелл пришел к выводу, что свет - это электромагнитная волна с такой длиной волны, что ее можно обнаружить глазом.

Должны существовать другие длины волн - еще неизвестно, существуют ли они. Если так, теория Максвелла и его замечательные предсказания подтвердятся, что станет величайшим триумфом физики со времен Ньютона. Экспериментальная проверка произошла через несколько лет, но не раньше смерти Максвелла.

Наблюдения Герца

Немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) был первым, кто генерировал и обнаруживал определенные типы электромагнитных волн в лаборатории.Начиная с 1887 года, он провел серию экспериментов, которые не только подтвердили существование электромагнитных волн, но и подтвердили, что они движутся со скоростью света.

Герц использовал схему AC RLC (резистор-индуктор-конденсатор), которая резонирует на известной частоте [латекс] f_0 = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ [/ латекс] и подключила его к проволочной петле, как показано на рисунке 2. Высокое напряжение, индуцированное через зазор в петле, вызывало искры, которые были видимым свидетельством наличия тока в цепи и помогали генерировать электромагнитные волны.

Через лабораторию Герц подключил еще один контур к другому контуру RLC , который можно было настроить (как циферблат на радио) на ту же резонансную частоту, что и первый, и, таким образом, можно было заставить принимать электромагнитные волны. В этой петле также был зазор, в котором возникали искры, что давало твердое свидетельство приема электромагнитных волн.

Рис. 2. Устройство, которое Герц использовал в 1887 году для генерации и обнаружения электромагнитных волн. Схема RLC , подключенная к первому контуру, вызвала искры через разрыв в проводном контуре и генерировала электромагнитные волны.Искры в щели во второй петле, расположенной напротив лаборатории, свидетельствовали о том, что волны были приняты.

Герц также изучал картины отражения, преломления и интерференции генерируемых им электромагнитных волн, проверяя их волновой характер. Он смог определить длину волны по интерференционным картинам и, зная их частоту, мог вычислить скорость распространения, используя уравнение v = (скорость - или скорость - равна частоте, умноженной на длину волны).Таким образом, Герц смог доказать, что электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Единица измерения частоты в системе СИ, герц (1 Гц = 1 цикл / сек), названа в его честь.

Сводка раздела

  • Электромагнитные волны состоят из колеблющихся электрических и магнитных полей и распространяются со скоростью света c . Их предсказал Максвелл, который также показал, что
    [латекс] \ displaystyle {c} = \ frac {1} {\ sqrt {{\ mu} _ {0} {\ epsilon} _ {0}}} \\ [ / латекс],
    , где μ 0 - проницаемость свободного пространства, а ε 0 - диэлектрическая проницаемость свободного пространства.
  • Предсказание Максвелла об электромагнитных волнах стало результатом его формулировки полной и симметричной теории электричества и магнетизма, известной как уравнения Максвелла.
  • Эти четыре уравнения перефразированы в этом тексте, а не представлены в числовом виде, и охватывают основные законы электричества и магнетизма. Первый - это закон Гаусса для электричества, второй - закон Гаусса для магнетизма, третий - закон индукции Фарадея, включая закон Ленца, и четвертый - закон Ампера в симметричной формулировке, который добавляет еще один источник магнетизма - изменение электрических полей.

Задачи и упражнения

  1. Убедитесь, что правильное значение скорости света c получается, когда числовые значения проницаемости и диэлектрической проницаемости свободного пространства (μ 0 и ε 0 ) вводятся в уравнение [латекс] c = \ гидроразрыв {1} {\ sqrt {{\ mu} _ {0} {\ epsilon} _ {0}}} \\ [/ latex].
  2. Покажите, что, когда вводятся единицы СИ для μ 0 и ε 0 , единицы, заданные правой частью уравнения в приведенной выше задаче, равны м / с.

Глоссарий

электромагнитные волны: излучение в виде волн электрической и магнитной энергии

Уравнения Максвелла: набор из четырех уравнений, составляющих полную, всеобъемлющую теорию электромагнетизма

Цепь RLC: электрическая цепь, которая включает резистор, конденсатор и катушку индуктивности

герц: единица СИ, обозначающая частоту электромагнитной волны в циклах в секунду

скорость света: в вакууме, например в космосе, скорость света постоянна 3 × 10 8 м / с

электродвижущая сила (ЭДС): энергии, вырабатываемой на единицу заряда, получаемой из источника, производящего электрический ток

линий электрического поля: шаблон воображаемых линий, которые проходят между источником электрического тока и заряженными объектами в окружающей области, со стрелками, направленными от положительно заряженных объектов и к отрицательно заряженным объектам.Чем больше линий в узоре, тем сильнее электрическое поле в этой области

линий магнитного поля: образ непрерывных воображаемых линий, которые выходят из противоположных магнитных полюсов и входят в них. Плотность линий указывает величину магнитного поля

.

уравнений Максвелла | Институт физики

Как четыре уравнения создали современный мир

Телефон в кармане или свет в спальне. Электромобили на дороге или самая большая машина в мире - Большой адронный коллайдер.Если вы спрашиваете, как они работают, и продолжаете задавать вопросы «почему», как ребенок, вы всегда будете в конце концов приходить к уравнениям Максвелла.

Их нельзя наклеивать на столько футболок, сколько E = mc 2 . И они могут использовать незнакомые математические обозначения. Но всего четыре уравнения описывают взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. И так же, как и знаменитое уравнение Альберта Эйнштейна, их простота скрывает глубокое и мощное понимание природы Вселенной - понимание, которое мы с тех пор использовали для поддержки инноваций в современном мире.

Подсказки по ссылкам

Чтобы понять, насколько большое влияние уравнения Максвелла оказали на общество, нам понадобится небольшой исторический контекст.

Когда Максвелл опубликовал свои уравнения в 1865 году, не было ни машин, ни телефонов, ничего, что мы вообще классифицировали бы как технологию. Электричество и магнетизм были лабораторными диковинками. И для большинства они были двумя не связанными друг с другом странными невидимыми силами, управляемыми отдельными законами физики. Но с тех пор, как датский ученый Ганс Кристиан Орстед в 1820 году открыл первую связь между электричеством и магнетизмом, все больше и больше ученых начали исследовать их глубокую связь.

Первым из них был французский физик Андре-Мари Ампер. Он видел демонстрацию экспериментов Эрстеда, в которых магнитная стрелка перемещалась под действием электрического тока поблизости. Это взволновало Ампера, и он начал серию своих экспериментов, которые вскоре привели к математическому закону, связывающему магнитное поле с электрическим током, который его создает.

Между тем Майкл Фарадей обнаружил обратный эффект. Он показал, что магнитное поле может вызвать электрический ток в проводе.Перемещая магнит ближе или дальше от цепи, он мог индуцировать ток - эффект, который теперь называется электромагнитной индукцией. На основе этого и других представлений об электричестве и магнетизме Фарадей изобрел первый электродвигатель, первый электрический трансформатор, первый электрический генератор и первую динамо-машину.

Наиболее фундаментальные работы Фарадея, однако, также наименее известны. Хотя Фарадей не был подготовленным математиком, он был прекрасным визуализатором. Он представил идею силовых линий, позже названных линиями поля, чтобы понять, как невидимые электрические и магнитные эффекты связаны друг с другом.Позже это обеспечило Максвеллу основу для развития электромагнетизма.

Фарадей также первым установил связь между электричеством, магнетизмом и светом. Во время типично гениального и сложного эксперимента в 1845 году он показал, что сильное магнитное поле может изменить поляризацию светового луча. Магнитная сила и свет были связаны.

Да будет свет

К тому времени, когда Максвелл появился на сцене в 1855 году, Фарадей, Ампер и их предшественники разработали различные законы и теории, объясняющие связь между электричеством и магнетизмом.Но ничто не связывало эти идеи вместе. Итак, в течение 10 лет Максвелл приступил к математическому описанию силовых линий Фарадея, чтобы учесть все наблюдаемые электрические и магнитные эффекты. Или, иначе говоря, он построил теорию электромагнитных полей.

Теория объединит установленные законы электричества и магнетизма с выводами Фарадея и Ампера о связи между ними.

Ранняя работа заключалась в переводе картинок и описаний Максвелла в твердую математику.Но через некоторое время начала формироваться связная теория. За это время Максвелл внес поправку в закон Ампера - четвертое из уравнений Максвелла - для того, чтобы правильно описать ток, протекающий через электрический конденсатор. Исправление завершило основную физику теории. Но вскоре он понял, что это имеет огромное значение.

Электромагнитные поля, которые он вычислял, были средой для волн, как рябь на поверхности пруда. И уравнения показали, что эти волны распространяются с постоянной скоростью.Подводя итог, можно сказать, что скорость была примерно 300 000 км с -1 , иначе известная как скорость света. Максвелл доказал, что свет - это электромагнитная волна.

В 1865 году Максвелл написал уравнение для описания этих электромагнитных волн. Уравнение показало, что разные длины волн света кажутся нам разными цветами. Но что еще более важно, он показал, что существует целый спектр невидимых волн, из которых видимый нам свет составляет лишь небольшую часть.

В 1888 году, за год до смерти Максвелла, немецкий физик Генрих Рудольф Герц открыл радиоволны.Это окончательно подтвердило теорию Максвелла, доказав существование невидимых электромагнитных волн.

Семя современного мира

Уравнения Максвелла и их доказательство Герца открыли шлюзы для современных технологий. К 1910 году был открыт весь электромагнитный спектр, и впереди лежал мир интересных приложений.

Например, Мария Кюри изобрела, построила и эксплуатировала первые радиологические машины - машины, содержащие рентгеновский аппарат и оборудование для темной комнаты.Эти «маленькие Кюри» помогли армейским хирургам Первой мировой войны спасти солдатские жизни.

Радиоволны

Hertz также нашли применение в беспроводных телеграфах, радио и, позднее, даже в МРТ для получения трехмерных изображений человеческого тела. В другом эксперименте Герц открыл микроволны, которые сегодня используются в радарах, беспроводных компьютерных сетях и спутниковой связи, при приготовлении пищи в микроволновых печах.

Фактически, уравнения Максвелла позволили использовать практически все современные электрические, электронные и фотонные технологии.И сегодня они по-прежнему используются инженерами-электриками для разработки любых электрических и электронных устройств, которые только можно вообразить.

Но уравнения Максвелла также углубили наше понимание Вселенной двумя важными способами.

Во-первых, открытие электромагнитного спектра позволило нам взглянуть на Вселенную во всей ее красе. Телескопы, чувствительные к различным частям спектра, видят происходящие события, невидимые невооруженным глазом, такие как остатки взрывной смерти массивной звезды или покрытая облаками поверхность Венеры.

Во-вторых, уравнения Максвелла предлагают лучший способ выразить физический закон. Теория описывала все известные эффекты электромагнетизма, но была полностью независима от какого-либо механического механизма. Вместо этого он рассматривал поле как фундаментальную величину, которая могла существовать независимо. Это - наряду с установленным Максвеллом фактом, что скорость света является фундаментальной константой - в конечном итоге дало Эйнштейну инструменты для написания 10 уравнений поля, представляющих его общую теорию относительности.

Стандартная модель физики элементарных частиц также обязана Максвеллу. Основа Стандартной модели - квантовая теория поля - может прослеживать свои корни до полей в уравнениях Максвелла.

И попытки объединить теорию относительности с квантовой механикой в ​​так называемой Теории Всего можно сопоставить также с Фарадеем и Максвеллом. Они твердо верили, что все фундаментальные силы каким-то образом связаны друг с другом - первый намек на то, что однажды мы сможем найти единый набор уравнений, управляющих всеми законами Вселенной.

Проверьте свои знания

Q. Сколько существует уравнений Максвелла?

A. Хотя сегодня их всего четыре, Максвелл фактически вывел 20 уравнений в 1865 году. Позже Оливер Хевисайд значительно упростил их. Используя векторные обозначения, он понял, что 12 уравнений можно свести к четырем - четырем уравнениям, которые мы видим сегодня. Остальные восемь уравнений, относящихся к схемному анализу, стали отдельной областью исследования.

Q. Получил ли Максвелл Нобелевскую премию по физике?

A.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *