James Clerk Maxwell - biografie. Biografia lui James Maxwell

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

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

Familial. Ani de studiu

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

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

Crearea Laboratorului Cavendish. Munca de predare

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

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

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

Activitati stiintifice

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

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

Crearea teoriei câmpului electromagnetic

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

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

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

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

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

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

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

Lucrează pe teoria cinetică moleculară a gazelor

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

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

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

Evaluarea lucrării lui Maxwell

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

După confirmarea experimentală a realității câmpului electromagnetic, s-a făcut o descoperire științifică fundamentală: există diverse tipuri materie și fiecare dintre ele are propriile sale legi, care nu se pot reduce la legile mecanicii lui Newton. Cu toate acestea, Maxwell însuși nu era clar conștient de acest lucru și la început a încercat să construiască modele mecanice ale fenomenelor electromagnetice.

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

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

Javascript este dezactivat în browserul dvs.
Pentru a efectua calcule, trebuie să activați controalele ActiveX!

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

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

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

În 1841, la vârsta de 10 ani, James a intrat la Academia din Edinburgh - secundar institutie de invatamant tip de gimnaziu clasic. Până în clasa a cincea a învățat fără interes deosebit, a fost foarte bolnav. În clasa a cincea, băiatul a devenit interesat de geometrie și a început să facă modele corpuri geometriceși veniți cu propriile metode de rezolvare a problemelor. În 1846, când nu avea nici măcar 15 ani, a scris primul munca stiintifica- „Despre desenul ovalelor și pe ovale cu multe focare”, publicat ulterior în actele Societății Regale din Edinburgh. Această lucrare tinerească deschide o colecție în două volume articole științifice Maxwell.

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

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

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

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

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

James Maxwell este unul dintre creatorii teoriei cinetice a gazelor. În 1859, el a stabilit legea statistică a distribuției moleculelor de gaz într-un stat echilibru termic, în funcție de viteze, numită distribuție Maxwell.

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

Alegerea lui J. Maxwell în 1861 ca membru al Societății Regale din Londra a fost o recunoaștere a importanței sale lucrări științifice, printre care se remarcă două articole importante despre electromagnetism: „Despre liniile fizice de forță” (1861-1862) și „Teoria dinamică a câmpului electromagnetic” (1864-1865). ÎN ultimul loc de muncă a conturat teoria câmpului electromagnetic, pe care a formulat-o sub forma unui sistem de mai multe ecuații - ecuațiile lui Maxwell, exprimând toate legile de bază ale fenomenelor electromagnetice. De asemenea, oferă o idee despre lumină ca unde electromagnetice.

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

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

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

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

La Cavendish, Maxwell a condus o mare activitate științifică și munca pedagogică. În 1873, a fost publicat „Tratatul său despre electricitate și magnetism”, care rezumă cercetările sale în acest domeniu și devenind apogeul său. creativitatea științifică. El a dedicat opt ​​ani Tratatului și a dedicat ultimii cinci ani ai vieții sale procesării și publicării lucrărilor inedite ale lui Henry Cavendish, după care a primit numele laboratorului. Două volume mari Maxwell a publicat lucrările lui Cavendish cu comentariile sale în 1879.

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

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

(13.06.1831 - 05.11.1879)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Maxwell, James Clerk - matematician și fizician englez de origine scoțiană. Fondator al electrodinamicii clasice moderne, teoria cinetică a gazelor. Am petrecut o serie cercetare importantăîn termodinamică, fizică moleculară. Creatorul teoriei cantitative a culorilor a pus bazele principiilor fotografiei color.

Biografie

James Clerk Maxwell s-a născut pe 13 iunie 1831 în capitala scoțiană Edinburgh. Tatăl, John Clerk Maxwell. Era membru al baroului și deținea o proprietate în Scoția de Sud. Mama, Frances Kay, era fiica unui judecător de la Curtea Amiralității.

Mama lui James a murit când el avea opt ani. Tatăl meu a trebuit să-l crească singur. De-a lungul vieții, James a păstrat sentimente foarte calde pentru tatăl său, care a avut întotdeauna grijă de el.

Când a venit timpul ca James să primească o educație, profesorii au fost invitați inițial la el acasă. Cu toate acestea, acești profesori erau ignoranți și nepoliticoși, iar alții nu puteau fi găsiți. Prin urmare, tatăl a decis să-și trimită fiul la Academia din Edinburgh.

La început, tânărul Maxwell era destul de precaut să studieze la academie, dar treptat s-a implicat. Lecțiile au trezit în el un interes real, atenție deosebită M-a atras geometria. Această știință a devenit baza pe care tot viitorul realizările științifice Maxwell.

Maxwell a dat academiei un imn de despărțire, care a fost ulterior cântat cu plăcere de mai mult de o generație de studenți. James intră apoi la Universitatea din Edinburgh. Aici explorează teoria elasticității, rezultatele acestei lucrări sunt foarte apreciate de specialiști.

În 1850, Maxwell a plecat la Cambridge, în ciuda nemulțumirii tatălui său cu această decizie. Mai întâi studiază la St. College. Peter, apoi se mută la Trinity College. Pur și simplu i-a uimit pe profesori cu cunoștințele sale și a ocupat locul doi la absolvire. După ce și-a primit diploma de licență, Maxwell a rămas la Trinity College pentru a lucra ca profesor. În această perioadă, el a studiat problema culorilor, geometriei și electricității. În 1854, într-o scrisoare către unul dintre prietenii săi

James și-a anunțat intenția de a „ataca electricitatea”. Acest lucru a avut succes - în curând a fost publicată lucrarea „On Faraday Lines of Force”, una dintre cele mai mari trei lucrări ale lui Maxwell. Lucrarea principală Această perioadă a vieții omului de știință este crearea teoriei culorilor. El a demonstrat experimental cum se amestecă culorile. Aceste studii au stat ulterior la baza fotografiei color.

În 1856, Maxwell a devenit profesor de filozofie naturală la Colegiul Aberdeen Marischal. El, de fapt, a creat aici de la zero departamentul de fizică. În 1858, Maxwell s-a căsătorit cu Catherine Mary Dewar, care era fiica șefului Colegiului Marischal.

În această perioadă, omul de știință s-a angajat în calcularea mișcării inelelor lui Saturn, publicând un tratat „Despre stabilitatea mișcării inelelor lui Saturn”. Această lucrare a devenit mai târziu un clasic.

În același timp, Maxwell s-a concentrat pe teoria cinetică a gazelor. În iunie 1860, a dat un raport pe această temă la întâlnirea Asociației Britanice de la Oxford.

În același 1860, Maxwell a trebuit să-și ia rămas bun de la funcția de profesor de la Marischal College. Curând după aceasta, a fost invitat la King's College pentru a ocupa funcția de profesor în departamentul de filosofie naturală.

Pe 17 mai 1861, omul de știință a făcut prima demonstrație din lume fotografie color. O sută de ani mai târziu, compania Kodak a dovedit că Maxwell a fost pur și simplu norocos la acea vreme - era imposibil să obțină imagini verzi și roșii folosind metoda lui, aceste culori au fost formate întâmplător; Cu toate acestea, principiile erau încă corecte, deși cu erori minore.

După aceasta, Maxwell se concentrează pe studiul electromagnetismului. Sunt publicate lucrările „Despre liniile fizice de forță” și „Teoria dinamică a câmpului electromagnetic”. Din acel moment și până la sfârșitul vieții, omul de știință a lucrat la problemele măsurătorilor electrice.

În 1865, sănătatea lui Maxwell s-a deteriorat și în anul viitor pleacă din Londra pentru moșia lui Glenlar. În 1867 a plecat în Italia pentru a-și îmbunătăți sănătatea. În această perioadă au fost publicate cărțile „Teoria căldurii” și „Teoria căldurii”.

În 1871, Maxwell a devenit profesor la Universitatea Cambridge. Doi ani mai târziu, omul de știință își încheie opera întregii sale vieți - Tratatul în două volume despre electricitate și magnetism. Apoi au fost publicate cărțile „Materia și mișcarea”,

Din 1874 până în 1879, Maxwell a procesat lucrările lui Henry Cavendish, care i-au fost prezentate solemn de către Ducele de Devonshire.

Până în acest moment, sănătatea lui se deteriora foarte mult. În curând a fost pus un diagnostic de cancer. La 5 noiembrie 1879, James Clerk Maxwell a murit. Trupul său a fost îngropat în satul Parton, lângă părinții săi.

Principalele realizări ale lui Maxwell

• În timpul vieții lui Maxwell, multe dintre lucrările sale nu au fost apreciate în mod corespunzător, dar apoi opera sa și-a luat locul cuvenit în istoria științei.
• Cercetările în domeniul teoriei câmpului electromagnetic a devenit baza ideii de câmp în fizica secolului al XX-lea. Acest lucru a fost subliniat de mulți oameni de știință, inclusiv Leopold Infeld, Albert Einstein și Rudolf Peierls.
• Contribuție la teoria cinetică moleculară.
• Dezvoltarea metodelor statistice care au contribuit la dezvoltarea mecanicii statistice. A fost inventat termenul de „mecanică statistică”.
• Crearea teoriei culorii. Teoria electromagnetică a luminii.
• Dezvoltarea teoriei dinamice a gazelor.

Date importante din biografia lui Maxwell

• 13 iunie 1831 - la Edinburgh.
• 1841 – admiterea la Academia din Edinburgh.
• 1846 - prima lucrare științifică „Despre proprietățile ovalelor și curbelor cu multe focare”.
• 1847 – admiterea la Universitatea din Edinburgh.
• 1850 – raport „Despre echilibrul corpurilor elastice”. Admiterea la Universitatea Cambridge.
• 1854 – absolvirea facultății. Începutul activității profesorale.
• 1856 - moartea tatălui. Maxwell devine membru al Societății Regale din Edinburgh.
• 1857 - lucrare „Despre liniile de forță ale lui Faraday”.
• 1858 - s-a căsătorit cu Katherine Mary Dewar.
• 1859 - primul articol despre teoria cinetică a gazelor.
• 1860 – Profesor de fizică la Universitatea din Londra.
• 1860 - Primește medalia Rumford pentru cercetări în optică și culori.
• 1861 – prima fotografie color din lume.
• 1861-1864 – publicarea lucrărilor „Teoria dinamică a câmpului electromagnetic”, „Despre liniile fizice ale forțelor”.
• 1865 - se mută la Glenlare.
• 1867 - călătorie în Italia.
• 1871 – Profesor de fizică experimentală la Universitatea Cambridge.
• 1873 – publicarea lucrărilor „Materia și mișcarea”, „Tratat de electricitate și magnetism”.
• 1874 - Laboratorul Cavendish și-a început activitatea.
• 1878-1879 – publicarea articolelor „Despre tensiunile apărute în gazele rarefiate din cauza inegalității de temperatură”, „Analiza armonică”.
• 5 noiembrie 1879 - James Clerk Maxwell a murit în casa sa din Cambridge.

• Singurul detaliu de relief al lui Venus numit nume masculin– Lanțul muntos James Maxwell.
• La școală, Maxwell știa foarte puțină aritmetică.
• După ce a primit un mesaj despre participarea obligatorie la un serviciu de la Universitatea Cambridge, el a spus: „Ma duc să mă culc la ora asta”.
• Îi plăcea să interpreteze cântece scoțiene, acompaniindu-se la chitară.
• La vârsta de opt ani, putea cita aproape orice verset din Cartea Psalmilor.

Biografie

Născut în familia unui nobil scoțian din familia nobilă a Clerks.

A studiat mai întâi la Academia din Edinburgh, la Universitatea din Edinburgh (1847-1850), apoi la Universitatea din Cambridge (1850-1854) (Peterhouse și Trinity College).

Activitati stiintifice

Maxwell și-a finalizat prima lucrare științifică în timp ce era încă la școală, inventând o modalitate simplă de a desena forme ovale. Această lucrare a fost raportată la o reuniune a Societății Regale și chiar publicată în Proceedings. În timp ce era membru al consiliului Trinity College, el a fost implicat în experimente privind teoria culorilor, acționând ca un continuator al teoriei lui Jung și al teoriei lui Helmholtz a celor trei culori primare. În experimentele privind amestecarea culorilor, Maxwell a folosit un blat special, al cărui disc a fost împărțit în sectoare vopsite în diferite culori (discul Maxwell). Când vârful s-a rotit rapid, culorile s-au îmbinat: dacă discul a fost vopsit în același mod ca și culorile spectrului, a apărut alb; dacă o jumătate din ea era vopsită în roșu și cealaltă jumătate în galben, părea portocaliu; amestecarea albastrului cu galbenul a creat impresia de verde. În 1860, Maxwell a primit medalia Rumford pentru munca sa privind percepția culorilor și optică.

Una dintre primele lucrări ale lui Maxwell a fost teoria lui cinetică a gazelor. În 1859, omul de știință a dat un raport la o întâlnire a Asociației Britanice în care a prezentat distribuția moleculelor după viteză (distribuția Maxwelliană). Maxwell a dezvoltat ideile predecesorului său în dezvoltarea teoriei cinetice a gazelor de către R. Clausius, care a introdus conceptul de „cale liberă medie”. Maxwell a pornit de la ideea unui gaz ca un ansamblu de multe bile ideal elastice care se mișcă haotic într-un spațiu închis. Bilele (moleculele) pot fi împărțite în grupuri în funcție de viteză, în timp ce în stare staționară numărul de molecule din fiecare grup rămâne constant, deși pot ieși și intra în grupuri. Din această considerație a rezultat că „particulele sunt distribuite în funcție de viteză conform aceleiași legi conform căreia erorile de observație sunt distribuite în teoria celor mai mici pătrate, adică în conformitate cu statistica gaussiană”. Ca parte a teoriei sale, Maxwell a explicat legea lui Avogadro, difuzia, conductivitatea termică, frecarea internă (teoria transferului). În 1867, el a arătat natura statistică a celei de-a doua legi a termodinamicii („demonul lui Maxwell”).

În 1831, anul nașterii lui Maxwell, M. Faraday a efectuat experimente clasice care l-au condus la descoperirea inducției electromagnetice. Maxwell a început să studieze electricitatea și magnetismul aproximativ 20 de ani mai târziu, când existau două puncte de vedere asupra naturii efectelor electrice și magnetice. Oamenii de știință precum A. M. Ampere și F. Neumann au aderat la conceptul de acțiune pe distanță lungă, considerând forțele electromagnetice ca fiind analoge cu atracția gravitațională dintre două mase. Faraday a fost un susținător al ideii de linii de forță, care conectează sarcinile electrice pozitive și negative sau polii nord și sud ai unui magnet. Liniile de forță umplu întreg spațiul înconjurător (câmp, în terminologia lui Faraday) și determină interacțiunile electrice și magnetice. În urma lui Faraday, Maxwell a dezvoltat un model hidrodinamic al liniilor de forță și a exprimat relațiile electrodinamice cunoscute atunci într-un limbaj matematic corespunzător modelelor mecanice ale lui Faraday. Principalele rezultate ale acestei cercetări sunt reflectate în lucrarea „Faraday Lines of Force” ( Liniile de forță ale lui Faraday, 1857). În 1860-1865, Maxwell a creat teoria câmpului electromagnetic, pe care a formulat-o sub forma unui sistem de ecuații (ecuațiile lui Maxwell) care descriu legile de bază ale fenomenelor electromagnetice: ecuația 1 a exprimat inducția electromagnetică a lui Faraday; a 2-a - inducția magnetoelectrică, descoperită de Maxwell și bazată pe idei despre curenții de deplasare; 3 - legea conservării energiei electrice; 4 - natura vortex a câmpului magnetic.

Continuând să dezvolte aceste idei, Maxwell a ajuns la concluzia că orice modificare a câmpurilor electrice și magnetice trebuie să provoace modificări ale liniilor de forță care pătrund în spațiul înconjurător, adică trebuie să existe impulsuri (sau unde) care se propagă în mediu. Viteza de propagare a acestor unde (perturbare electromagnetică) depinde de permeabilitatea dielectrică și magnetică a mediului și este egală cu raportul dintre unitatea electromagnetică și cea electrostatică. Potrivit lui Maxwell și alți cercetători, acest raport este de 3,4 * 10 10 cm/s, care este aproape de viteza luminii măsurată cu șapte ani mai devreme de fizicianul francez A. Fizeau. În octombrie 1861, Maxwell l-a informat pe Faraday despre descoperirea sa: lumina este o perturbație electromagnetică care se propagă într-un mediu neconductor, adică un tip de undă electromagnetică. Această etapă finală a cercetării este conturată în lucrarea lui Maxwell, The Dynamic Theory of the Electromagnetic Field (Tratat de electricitate și magnetism, 1864), iar rezultatul lucrării sale asupra electrodinamicii a fost rezumat în faimosul Tratat despre electricitate și magnetism (1873) .

Teoria câmpului electromagnetic și, în special, concluzia care decurge din acesta despre existența undelor electromagnetice în timpul vieții lui Maxwell au rămas concepte pur teoretice care nu au avut nicio confirmare experimentală și au fost adesea percepute de contemporani ca un „joc mental. ” În 1887 Fizicianul german Heinrich Hertz a efectuat un experiment care a confirmat pe deplin concluziile teoretice ale lui Maxwell.

În ultimii ani ai vieții sale, Maxwell s-a angajat în pregătirea pentru tipărirea și publicarea moștenirii manuscriselor lui Cavendish. Două volume mari au fost publicate în octombrie 1879.