Откритието на Джеймс Клерк Максуел. Научните открития на 19 век

Джеймс Клерк Максуел (1831-79) - английски физик, създател на класическата електродинамика, един от основателите на статистическата физика, организатор и първи директор (от 1871 г.) на Кавендишката лаборатория, предсказал съществуването на електромагнитни вълни, изложил идеята за електромагнитната природа на светлината, установил първия статистически закон - закона на разпределението на молекулите по скорости, наречен на негово име.

Когато едно явление може да бъде описано като частен случай на някакъв общ принцип, приложим към други явления, тогава се казва, че това явление е получило обяснение.

Максуел Джеймс Клерк

Развивайки идеите на Майкъл Фарадей, той създава теорията за електромагнитното поле (уравненията на Максуел); въвежда концепцията за ток на изместване, предсказва съществуването на електромагнитни вълни, излага идеята за електромагнитната природа на светлината. Създава статистическо разпределение, кръстено на него. Изследва вискозитета, дифузията и топлопроводимостта на газовете. Максуел показа, че пръстените на Сатурн са съставени от отделни тела. Сборници по цветно зрение и колориметрия (диск на Максуел), оптика (ефект на Максуел), теория на еластичността (теорема на Максуел, диаграма на Максуел-Кремона), термодинамика, история на физиката и др.

Семейство. Години на обучение

Джеймс Максуел е роден на 13 юни 1831 г. в Единбург. Той беше единственият син на шотландския благородник и адвокат Джон Клерк, който, след като наследи имението на съпругата на роднина, родена Максуел, добави това име към фамилното си име. След раждането на сина им семейството се премества в Южна Шотландия, в собственото им имение Гленлар („Подслон в долината“), където момчето прекарва детството си.

От всички хипотези... изберете тази, която не пречи да мислите по-нататък върху нещата, които се изследват

Максуел Джеймс Клерк

През 1841 г. баща му изпраща Джеймс в училище, наречено Академия в Единбург. Тук на 15-годишна възраст Максуел пише първата си научна статия „За рисуването на овали“. През 1847 г. той постъпва в университета в Единбург, където учи три години, а през 1850 г. се премества в университета в Кеймбридж, който завършва през 1854 г. По това време Джеймс Максуел е първокласен математик с превъзходно развита интуиция на физик .

Създаване на лабораторията Кавендиш. Преподавателска работа

След дипломирането си Джеймс Максуел е оставен в Кеймбридж за преподавателска работа. През 1856 г. получава професорско място в колежа Маришъл към университета в Абърдийн (Шотландия). През 1860 г. е избран за член на Лондонското кралско дружество. През същата година той се премества в Лондон, приемайки предложение да заеме поста ръководител на катедрата по физика в Кралския колеж на Лондонския университет, където работи до 1865 г.

Връщайки се в Кеймбриджкия университет през 1871 г., Максуел организира и оглавява първата във Великобритания специално оборудвана лаборатория за физически експерименти, известна като Кавендишката лаборатория (на името на английския учен Хенри Кавендиш). Образуването на тази лаборатория, която в началото на 19-20в. превърнат в един от най-големите центрове на световната наука, Максуел посвещава последните години от живота си.

За да се провежда научна работа съвсем правилно чрез систематични експерименти и точни демонстрации, е необходимо стратегическо изкуство.

Максуел Джеймс Клерк

Като цяло малко се знае за живота на Максуел. Срамежлив, скромен, той се стремеше да живее в самота и не водеше дневници. През 1858 г. Джеймс Максуел се жени, но семейният живот очевидно е неуспешен, изостря неговата необщителност, отчуждава го от бившите му приятели. Има предположение, че много важни материали за живота на Максуел са били изгубени по време на пожара от 1929 г. в къщата му в Гленлар, 50 години след смъртта му. Умира от рак на 48 години.

Научна дейност

Необичайно широкият обхват от научни интереси на Максуел обхваща теорията на електромагнитните явления, кинетичната теория на газовете, оптиката, теорията на еластичността и много други. Едно от първите му произведения е изследване върху физиологията и физиката на цветното зрение и колориметрията, започнало през 1852 г. През 1861 г. Джеймс Максуел за първи път получава цветно изображение, като проектира едновременно червено, зелено и синьо прозрачно фолио върху екран. Това доказва валидността на трикомпонентната теория за зрението и очертава начини за създаване на цветна снимка. В трудовете от 1857-59 г. Максуел теоретично изследва стабилността на пръстените на Сатурн и показва, че пръстените на Сатурн могат да бъдат стабилни само ако се състоят от несвързани частици (тела).

През 1855 г. Д. Максуел започва цикъл от основните си трудове по електродинамика. Публикувани са статиите "За силовите линии на Фарадей" (1855-56), "За физическите силови линии" (1861-62), "Динамичната теория на електромагнитното поле" (1869). Изследването завършва с публикуването на двутомната монография „Трактат за електричеството и магнетизма“ (1873 г.).

Всеки велик човек е единствен по рода си. В историческото шествие на учените всеки от тях има своя специфична задача и свое специфично място.

Максуел Джеймс Клерк

Създаване на теорията за електромагнитното поле

Когато Джеймс Максуел започва да изследва електрически и магнитни явления през 1855 г., много от тях вече са били добре проучени: по-специално са установени законите за взаимодействие на стационарни електрически заряди (закон на Кулон) и токове (закон на Ампер); доказано е, че магнитните взаимодействия са взаимодействия на движещи се електрически заряди. Повечето учени от онова време вярваха, че взаимодействието се предава незабавно, директно през празнотата (теория на далечни разстояния).

Решителен завой към теорията за късото действие прави Майкъл Фарадей през 30-те години на миналия век. 19 век Според идеите на Фарадей електрическият заряд създава електрическо поле в околното пространство. Полето на един заряд действа върху друг и обратно. Взаимодействието на токовете се осъществява с помощта на магнитно поле. Фарадей описва разпределението на електрическите и магнитните полета в пространството с помощта на силови линии, които според него приличат на обикновени еластични линии в хипотетична среда - световния етер.

Максуел напълно приема идеите на Фарадей за съществуването на електромагнитно поле, т.е. за реалността на процесите в пространството в близост до заряди и токове. Той вярваше, че тялото не може да функционира там, където го няма.

Първото нещо, което Д.К. Максуел - даде на идеите на Фарадей строга математическа форма, толкова необходима във физиката. Оказа се, че с въвеждането на понятието поле най-пълно, дълбоко и изящно започват да се изразяват законите на Кулон и Ампер. Във феномена на електромагнитната индукция Максуел видя ново свойство на полетата: променливото магнитно поле генерира в празно пространство електрическо поле със затворени силови линии (така нареченото вихрово електрическо поле).

Следващата и последна стъпка в откриването на основните свойства на електромагнитното поле е предприета от Максуел без каквото и да е разчитане на експеримент. Той направи брилянтно предположение, че променливото електрическо поле генерира магнитно поле, като обикновен електрически ток (хипотеза за тока на изместване). До 1869 г. всички основни закони, управляващи поведението на електромагнитното поле, са установени и формулирани като система от четири уравнения, наречени уравнения на Максуел.

Истинският център на науката не са томове от научни трудове, а живият ум на човек и за да се развие науката, е необходимо да се насочи човешката мисъл в научно русло. Това може да стане по различни начини: чрез обявяване на откритие, защитаване на парадоксална идея или измисляне на научна фраза, или излагане на система от доктрини.

Максуел Джеймс Клерк

Уравненията на Максуел са основните уравнения на класическата макроскопична електродинамика, които описват електромагнитни явления в произволни среди и във вакуум. Уравненията на Максуел са получени от Дж. К. Максуел през 60-те години. 19 век в резултат на обобщение на законите на електрическите и магнитните явления, установени от опита.

От уравненията на Максуел следва фундаментално заключение: ограничеността на скоростта на разпространение на електромагнитните взаимодействия. Това е основното нещо, което отличава теорията за късо действие от теорията за далечно действие. Скоростта се оказа равна на скоростта на светлината във вакуум: 300 000 km/s. От това Максуел заключава, че светлината е форма на електромагнитни вълни.

Работи върху молекулярно-кинетичната теория на газовете

Ролята на Джеймс Максуел в развитието и развитието на молекулярно-кинетичната теория (съвременното име е статистическа механика) е изключително голяма. Максуел е първият, който прави изявление за статистическия характер на законите на природата. През 1866 г. той открива първия статистически закон - законът за разпределението на молекулите по скорости (разпределение на Максуел). Освен това той изчислява стойностите на вискозитета на газовете в зависимост от скоростите и средния свободен път на молекулите и извежда редица термодинамични зависимости.

Разпределение на Максуел - разпределението на скоростите на молекулите на системата в състояние на термодинамично равновесие (при условие, че постъпателното движение на молекулите се описва от законите на класическата механика). Създаден от Дж. К. Максуел през 1859 г.

Максуел беше брилянтен популяризатор на науката. Той написа редица статии за Encyclopædia Britannica и популярни книги: Теорията на топлината (1870), Материята и движението (1873), Електричеството в елементарно представяне (1881), които са преведени на руски; изнесе лекции и доклади на физически теми пред широка аудитория. Максуел също проявява голям интерес към историята на науката. През 1879 г. той публикува трудовете на Г. Кавендиш за електричеството, снабдявайки ги с обширни коментари.

Оценяване на работата на Максуел

Трудовете на учения не бяха оценени от съвременниците му. Идеите за съществуването на електромагнитно поле изглеждаха произволни и непродуктивни. Едва след като Хайнрих Херц експериментално доказва съществуването на електромагнитните вълни, предсказани от Максуел през 1886-89 г., теорията му получава всеобщо признание. Това се случи десет години след смъртта на Максуел.

След експериментално потвърждение на реалността на електромагнитното поле беше направено фундаментално научно откритие: има различни видове материя и всяка от тях има свои собствени закони, които не могат да бъдат сведени до законите на Нютоновата механика. Самият Максуел обаче едва ли е осъзнавал ясно това и отначало се опитва да изгради механични модели на електромагнитни явления.

Американският физик Ричард Фейнман каза отлично за ролята на Максуел в развитието на науката: „В историята на човечеството (ако я погледнете, да речем, след десет хиляди години), най-значимото събитие на 19 век несъмнено ще бъде откриването от Максуел на законите на електродинамиката. На фона на това важно научно откритие Гражданската война в САЩ през същото десетилетие ще изглежда като провинциален инцидент.

Джеймс Максуел почина 5 ноември 1879 г., Кеймбридж. Той не е погребан в гробницата на великите хора на Англия - Уестминстърското абатство - а в скромен гроб до любимата му църква в шотландско село, недалеч от семейното имение.

Джеймс Клерк Максуел - цитати

За да се провежда научна работа съвсем правилно чрез систематични експерименти и точни демонстрации, са необходими стратегически умения.

От всички хипотези изберете тази, която не пречи да мислите по-нататък върху изследваните неща.

За развитието на науката е необходимо във всяка дадена епоха хората не само да мислят общо, но и да концентрират мислите си върху онази част от обширната област на науката, която в даден момент изисква развитие.

МАКСУЕЛ Джеймс Клерк (Максуел Джеймс Клерк (13. VI.1831 - 5. XI.1879) - английски физик, член на Кралското общество в Единбург (1855) и Лондон (1861). Р. в Единбург. Учи в Единбург (1847-50) и Кеймбридж (1850-54) високи ботуши с косъм. В края на последния кратък период той преподава в Тринити Колидж, през 1856 - 60 - професор в университета в Абърдийн, през 1860 - 65 - Кралския колеж в Лондон, от 1871 - първият професор по експериментална физика в Кеймбридж. Под негово ръководство е създадена известната лаборатория Кавендиш в Кеймбридж, която той ръководи до края на живота си.

Работите са посветени на електродинамиката, молекулярната физика, общата статистика, оптиката, механиката, теорията на еластичността. Най-значимият принос на Максуел е в областта на молекулярната физика и електродинамиката.
В кинетичната теория на газовете, един от основателите на която той е, той установява през 1859 г. статистически закон, описващ разпределението на газовите молекули по скорости (разпределението на Максуел). През 1866 г. той дава ново извеждане на функцията на разпределение на скоростта на молекулите, базирано на разглеждане на сблъсъци напред и назад, развива теорията на преноса в обща форма, прилагайки я към процесите на дифузия, топлопроводимост и вътрешно триене, и въведе понятието време за релаксация.
През 1867 г. първият показва статистическата природа на втория закон на термодинамиката („демонът на Максуел“), през 1878 г. той въвежда термина „статистическа механика“.

Най-голямото научно постижение на Максуел е теорията за електромагнитното поле, създадена от него през 1860–65 г., която той формулира като система от няколко уравнения (уравнения на Максуел), изразяващи всички основни закони на електромагнитните явления (първите диференциални уравнения на полето са записани от Максуел през 1855 г. –56). В своята теория за електромагнитното поле Максуел използва (1861) нова концепция - ток на изместване, дава (1864) дефиниция на електромагнитното поле и прогнозира (1865) нов важен ефект: съществуването на електромагнитно излъчване (електромагнитни вълни) в свободно пространство и разпространението му в пространството със скоростта на светлината . Последното му дава основание да разглежда (1865) светлината като един от видовете електромагнитно излъчване (идеята за електромагнитната природа на светлината) и да разкрие връзката между оптичните и електромагнитните явления. Теоретично изчислява налягането на светлината (1873). Задайте съотношението ε = n 2 (1860).
Предсказа ефектите на Стюарт - Толман и Айнщайн - де Хаас (1878), ефект на кожата.

Той също така формулира теорема в теорията на еластичността (теорема на Максуел), установи връзки между основните термофизични параметри (термодинамични отношения на Максуел), разви теорията на цветното зрение, изследва стабилността на пръстените на Сатурн, показвайки, че пръстените не са твърди или течност, но са рояк от метеорити.
Проектира редица устройства.
Той беше известен популяризатор на физическите знания.
Той публикува за първи път (1879) ръкописите на Г. Кавендиш .

Състави:

Избрани писания по теория на електромагнитното поле. - Държавно издателство за техническа и теоретична литература. М., 1952 (серия "Класика на естествените науки").
Речи и статии. Държавно издателство за техническа и теоретична литература. М.-Л., 1940 (Поредица "Класици на естествознанието").
Материя и движение. - Ижевск, Изследователски център "Регуларна и хаотична динамика", 2001 г.
Трактат за електричеството и магнетизма. - М., Наук, 1989 (серия "Класици на науката"). Том 1. Том 2.
Откъси от произведения:

Литература:

В. Карцев. Максуел. Живот на прекрасни хора. Млада гвардия; Москва; 1974 г

Филми:

Много научни издания и списания напоследък публикуваха статии за постиженията на физиката и съвременните учени, а публикациите за физици от миналото са рядкост. Бихме искали да коригираме тази ситуация и да си припомним един от изключителните физици на миналия век, Джеймс Клерк Максуел. Това е известен английски физик, баща на класическата електродинамика, статистическата физика и много други теории, физични формули и изобретения. Максуел става основател и първи ръководител на Кавендишката лаборатория.

Както знаете, Максуел идва от Единбург и е роден през 1831 г. в благородническо семейство, което има връзка с шотландското фамилно име Clerks of Penicuik. Детството на Максуел преминава в имението Гленлар. Предците на Джеймс са били политици, поети, музиканти и учени. Вероятно склонността към науките е наследена от него.

Джеймс е отгледан без майка (тъй като тя почина, когато той беше на 8 години) от баща, който се грижеше за момчето. Бащата искал синът му да учи природни науки. Джеймс веднага се влюбва в технологиите и бързо развива практически умения. Малкият Максуел взе първите уроци у дома с постоянство, тъй като не харесваше суровите методи на обучение, използвани от учителя. По-нататъшното обучение се провежда в аристократично училище, където момчето показва големи математически способности. Максуел особено харесва геометрията.

За много велики хора геометрията изглеждаше невероятна наука и дори на 12-годишна възраст той говореше за учебника по геометрия като за свещена книга. Максуел обичаше геометрията, както и други научни светила, но имаше лоши отношения със съучениците си. Постоянно му измисляха обидни прякори и една от причините бяха нелепите му дрехи. Бащата на Максуел бил смятан за ексцентрик и купувал на сина си дрехи, които го карали да се усмихва.

Максуел още в детството показа голямо обещание в областта на науката. През 1814 г. той е изпратен да учи в Единбургската гимназия, а през 1846 г. е награден с медал за заслуги в математиката. Баща му се гордееше със сина си и му беше дадена възможността да представи една от научните статии на сина си пред борда на Академията на науките в Единбург. Тази работа се отнасяше до математическите изчисления на елиптични фигури. Тогава тази работа се наричаше „На рисуването на овали и на овали с много трикове“. Написана е през 1846 г. и е публикувана за масите през 1851 г.

Максуел започва да учи интензивно физика, след като се прехвърля в Университета в Единбург. Каланд, Форбс и други стават негови учители. Те веднага видяха в Джеймс висок интелектуален потенциал и непреодолимо желание да учи физика. Преди този период Максуел се е занимавал с определени клонове на физиката и е изучавал оптика (той посвещава много време на поляризацията на светлината и пръстените на Нютон). В това му помогна известният физик Уилям Никол, който по едно време изобрети призмата.

Разбира се, другите природни науки не са чужди на Максуел и той обръща специално внимание на изучаването на философията, историята на науката и естетиката.

През 1850 г. той постъпва в Кеймбридж, където някога е работил Нютон, и през 1854 г. получава академичната си степен. След това неговите изследвания засягат областта на електричеството и електрическите инсталации. И през 1855 г. той получава членство в съвета на Тринити Колидж.

Първата значима научна работа на Максуел е „За силовите линии на Фарадей“, която се появява през 1855 г. По едно време Болцман каза за статията на Максуел, че тази работа има дълбок смисъл и показва колко целенасочено младият учен подхожда към научната работа. Болцман вярва, че Максуел не само разбира въпросите на естествените науки, но също така има специален принос в теоретичната физика. Максуел очерта в статията си всички тенденции в еволюцията на физиката за следващите няколко десетилетия. По-късно Кирхоф, Мах и др. стигнаха до същото заключение.

Как е създадена лабораторията Кавендиш?

След като завършва обучението си в Кеймбридж, Джеймс Максуел остава тук като учител и през 1860 г. става член на Кралското общество на Лондон. По същото време той се премества в Лондон, където получава позиция като ръководител на катедрата по физика в Кралския колеж на Лондонския университет. На тази длъжност работи 5 години.

През 1871 г. Максуел се завръща в Кеймбридж и създава първата лаборатория в Англия за изследвания в областта на физиката, която се нарича Кавендиш лаборатория (в чест на Хенри Кавендиш). Максуел посвещава остатъка от живота си на развитието на лабораторията, която се превръща в истински център на научни изследвания.

Малко се знае за живота на Максуел, тъй като той не е водил бележки или дневници. Той беше скромен и срамежлив човек. Максуел почина на 48 години от рак.

Какво е научното наследство на Джеймс Максуел?

Научната дейност на Максуел обхваща много области във физиката: теорията на електромагнитните явления, кинематичната теория на газовете, оптиката, теорията на еластичността и др. Първото нещо, което интересуваше Джеймс Максуел, беше изучаването и провеждането на изследвания в областта на физиологията и физиката на цветното зрение.

Максуел за първи път успява да получи цветно изображение, което се получава благодарение на едновременната проекция на червения, зеления и синия диапазон. С това Максуел още веднъж доказа на света, че цветният образ на зрението се основава на трикомпонентна теория. Това откритие бележи началото на създаването на цветни фотографии. В периода 1857-1859 г. Максуел успява да изследва стабилността на пръстените на Сатурн. Неговата теория казва, че пръстените на Сатурн ще бъдат стабилни само при едно условие - несвързаността на частиците или телата.

От 1855 г. Максуел обръща специално внимание на работата в областта на електродинамиката. Има няколко научни труда от този период „За силовите линии на Фарадей“, „За физическите силови линии“, „Трактат за електричеството и магнетизма“ и „Динамична теория на електромагнитното поле“.

Максуел и теорията на електромагнитното поле.

Когато Максуел започва да изучава електрическите и магнитните явления, много от тях вече са добре проучени. Беше създаден Закон на Кулон, Закон на Ампер, също беше доказано, че магнитните взаимодействия са свързани с действието на електрически заряди. Много учени от онова време са поддръжници на теорията за далечни разстояния, според която взаимодействието се случва мигновено и в празно пространство.

Основна роля в теорията за действието на къси разстояния изиграха изследванията на Майкъл Фарадей (30-те години на 19 век). Фарадей твърди, че природата на електрическия заряд се основава на околното електрическо поле. Полето на един заряд е свързано със съседния в две посоки. Токовете взаимодействат с помощта на магнитно поле. Според Фарадей магнитните и електрическите полета са описани от него под формата на силови линии, които са еластични линии в хипотетична среда - в етера.

Максуел подкрепяше теорията на Фарадей за съществуването на електромагнитни полета, тоест той беше привърженик на възникващите процеси около заряда и тока.

Максуел обяснява идеите на Фарадей в математическа форма, от която физиката наистина се нуждае. С въвеждането на концепцията за полето законите на Кулон и Ампер станаха по-убедителни и дълбоко смислени. В концепцията за електромагнитната индукция Максуел успя да разгледа свойствата на самото поле. Под действието на променливо магнитно поле в празно пространство се генерира електрическо поле със затворени силови линии. Това явление се нарича вихрово електрическо поле.

Следващото откритие на Максуел е, че променливо електрическо поле може да генерира магнитно поле, подобно на обикновен електрически ток. Тази теория беше наречена хипотеза за тока на изместване. В бъдеще Максуел изрази поведението на електромагнитните полета в своите уравнения.

справка.Уравненията на Максуел са уравнения, описващи електромагнитни явления в различни среди и вакуумно пространство и също се отнасят до класическата макроскопична електродинамика. Това е логично заключение, извлечено от експерименти, базирани на законите на електрическите и магнитните явления.
Основният извод от уравненията на Максуел е ограничеността на разпространението на електрически и магнитни взаимодействия, които разграничават теорията за взаимодействието на къси разстояния и теорията за взаимодействието на далечни разстояния. Характеристиките на скоростта се доближиха до скоростта на светлината 300 000 km/s. Това дава основание на Максуел да твърди, че светлината е явление, свързано с действието на електромагнитните вълни.

Молекулярно-кинетична теория на газовете на Максуел.

Максуел допринесе за изучаването на молекулярно-кинетичната теория (сега тази наука се нарича статистическа механика). Максуел е първият, който излезе с идеята за статистическия характер на законите на природата. Той създава закона за разпределение на молекулите по скорости, а също така успява да изчисли вискозитета на газовете във връзка със скоростните показатели и средния свободен път на газовите молекули. Освен това, благодарение на работата на Максуел, имаме редица термодинамични отношения.

справка.Разпределението на Максуел е теория за разпределението на скоростта на молекулите на система при условия на термодинамично равновесие. Термодинамичното равновесие е условието за постъпателното движение на молекулите, описано от законите на класическата динамика.

Максуел има много научни трудове, които са публикувани: "Теорията на топлината", "Материя и движение", "Електричеството в елементарно представяне" и други. Максуел не само премества науката в периода, но също така се интересува от нейната история. По едно време той успя да публикува произведенията на Г. Кавендиш, които допълва с коментарите си.

Какво ще запомни светът за Джеймс Клерк Максуел?

Максуел участва активно в изследването на електромагнитните полета. Неговата теория за тяхното съществуване не получава световно признание до десетилетие след смъртта му.

Максуел е първият, който класифицира материята и приписва на всяка свои собствени закони, които не се свеждат до законите на Нютоновата механика.

Много учени са писали за Максуел. Физикът Р. Фейнман каза за него, че Максуел, който откри законите на електродинамиката, погледна през вековете в бъдещето.

Епилог.Джеймс Клерк Максуел умира на 5 ноември 1879 г. в Кеймбридж. Той е погребан в малко шотландско селце близо до любимата му църква, която се намира недалеч от семейното му имение.

Джеймс Максуел е роден на 13 юни 1831 г. в столицата на Шотландия, град Единбург, в семейството на адвокат и потомствен благородник Джон Клерк Максуел. Джеймс прекарва детството си в семейното имение в Южна Шотландия. Майка му почина рано и момчето беше отгледано от баща си. Именно той вдъхна на Джеймс любов към техническите науки. През 1841 г. постъпва в Единбургската академия. След това, през 1847 г., той учи в университета в Единбург в продължение на три години. Тук Максуел изучава и развива теорията на еластичността, поставя научни експерименти. През 1850-1854г. учи в университета в Кеймбридж, където завършва бакалавърска степен.

След като завършва обучението си, Джеймс остава да преподава в Кеймбридж. По това време той започва работа върху теорията на цветовете, която по-късно формира основата на цветната фотография. Максуел също се интересува от електричеството и магнитния ефект.

През 1856 г. Джеймс Максуел става професор в Marischal College в Абърдийн, Шотландия, където работи до 1860 г. През юни 1858 г. Максуел се жени за дъщерята на директора на колежа. Работейки в Абърдийн, Джеймс работи върху трактат За стабилността на движението на пръстените на Сатурн (1859), признат и одобрен от научната общност. По същото време Максуел развива кинетичната теория на газовете, която формира основата на съвременната статистическа механика, а по-късно, през 1866 г., той открива закона за разпределение на скоростта на молекулите, наречен на негово име.

През 1860-1865г. Джеймс Максуел беше професор в катедрата по естествена философия в Кралския колеж (Лондон). през 1864 г. е публикувана неговата статия „Динамичната теория на електромагнитното поле“, която се превръща в основна работа на Максуел и предопределя посоката на по-нататъшните му изследвания. Ученият се занимава с проблемите на електромагнетизма до края на живота си.

През 1871 г. Максуел се завръща в Кеймбриджкия университет, където оглавява първата лаборатория за физични експерименти, наречена на името на английския учен Хенри Кавендиш – Кавендишката лаборатория. Там той преподава физика и участва в оборудването на лабораторията.

През 1873 г. ученият най-накрая завършва работата по двутомния труд „Трактат за електричеството и магнетизма“, който се превърна в истинско енциклопедично наследство в областта на физиката.

Великият учен умира на 5 ноември 1879 г. от рак и е погребан близо до семейното имение в шотландското село Партън.

Резултат от биографията

Нова функция! Средната оценка, получена от тази биография. Покажи рейтинг

МАКСУЕЛ, Джеймс Клерк(Максуел, Джеймс Клерк) (1831–1879), английски физик. Роден на 13 юни 1831 г. в Единбург в семейството на шотландски благородник от благородническо семейство на чиновниците. Учи първо в Единбург (1847-1850), след това в Кеймбридж (1850-1854) университети. През 1855 г. той става член на Съвета на Тринити Колидж, през 1856-1860 г. е професор в Маришъл Колидж, Абърдийнския университет, от 1860 г. ръководи катедрата по физика и астрономия в Кингс Колидж, Лондонския университет. През 1865 г., поради тежко заболяване, Максуел се оттегля от стола и се установява в семейното си имение Гленлар близо до Единбург. Продължава да учи наука, пише няколко есета по физика и математика. През 1871 г. той заема катедрата по експериментална физика в университета в Кеймбридж. Той организира изследователска лаборатория, която отваря врати на 16 юни 1874 г. и е наречена Кавендиш - в чест на Г. Кавендиш.

Максуел завършва първата си научна работа, докато е още в училище, изобретявайки прост начин за рисуване на овални форми. Тази работа беше докладвана на среща на Кралското общество и дори публикувана в неговите сборници. Като член на Съвета на Тринити Колидж той експериментира върху теорията на цветовете, действайки като наследник на теорията на Юнг и теорията на Хелмхолц за трите основни цвята. В експерименти за смесване на цветове Максуел използва специален връх, чийто диск е разделен на сектори, боядисани в различни цветове (диск на Максуел). Когато въртящият се връх се завъртя бързо, цветовете се сляха: ако дискът беше боядисан по начина, по който са разположени цветовете на спектъра, той изглеждаше бял; ако едната му половина беше боядисана в червено, а другата половина в жълто, изглеждаше оранжево; смесването на синьо и жълто създава впечатление за зелено. През 1860 г. Максуел е награден с медала на Румфорд за работата си върху цветовото възприятие и оптиката.

През 1857 г. университетът в Кеймбридж обяви конкурс за най-добра работа върху стабилността на пръстените на Сатурн. Тези образувания са открити от Галилей в началото на 17 век. и представляваше удивителна мистерия на природата: планетата изглеждаше заобиколена от три непрекъснати концентрични пръстена, състоящи се от вещество с неизвестна природа. Лаплас доказа, че те не могат да бъдат твърди. След като извърши математически анализ, Максуел беше убеден, че те също не могат да бъдат течни и стигна до заключението, че такава структура може да бъде стабилна само ако се състои от рояк несвързани метеорити. Стабилността на пръстените се осигурява от привличането им към Сатурн и взаимното движение на планетата и метеоритите. За тази работа Максуел получава наградата J. Adams.

Една от първите работи на Максуел е неговата кинетична теория на газовете. През 1859 г. ученият прави презентация на среща на Британската асоциация, в която дава разпределението на молекулите по скорости (разпределение на Максуел). Максуел развива идеите на своя предшественик в развитието на кинетичната теория на газовете от Р. Клаузиус, който въвежда понятието "среден среден свободен път". Максуел изхожда от идеята за газ като ансамбъл от идеално еластични топки, движещи се произволно в затворено пространство. Топките (молекулите) могат да бъдат разделени на групи според техните скорости, докато в неподвижно състояние броят на молекулите във всяка група остава постоянен, въпреки че те могат да напускат групите и да влизат в тях. От такова съображение следва, че „частиците се разпределят според скоростите по същия закон, както се разпределят грешките на наблюдението в теорията на метода на най-малките квадрати, т.е. в съответствие със статистиката на Гаус." В рамките на своята теория Максуел обяснява закона на Авогадро, дифузията, топлопроводимостта, вътрешното триене (транспортна теория). През 1867 г. той показва статистическата природа на втория закон на термодинамиката („Демонът на Максуел“).

През 1831 г., годината на раждане на Максуел, М. Фарадей извършва класически експерименти, които го довеждат до откриването на електромагнитната индукция. Максуел започва да изучава електричеството и магнетизма около 20 години по-късно, когато има две гледни точки за природата на електрическите и магнитните ефекти. Учени като А. М. Ампер и Ф. Нойман се придържат към концепцията за действие на далечни разстояния, като разглеждат електромагнитните сили като аналог на гравитационното привличане между две маси. Фарадей беше привърженик на идеята за силови линии, които свързват положителните и отрицателните електрически заряди или северния и южния полюс на магнита. Силовите линии изпълват цялото околно пространство (полето, по терминологията на Фарадей) и определят електрическите и магнитните взаимодействия. Следвайки Фарадей, Максуел разработи хидродинамичен модел на силовите линии и изрази известните тогава отношения на електродинамиката на математически език, съответстващ на механичните модели на Фарадей. Основните резултати от това изследване са отразени в работата Силови линии на Фарадей (Силовите линии на Фарадей, 1857). През 1860–1865 г. Максуел създава теорията за електромагнитното поле, която формулира като система от уравнения (уравнения на Максуел), описващи основните закони на електромагнитните явления: 1-вото уравнение изразява електромагнитната индукция на Фарадей; 2-ра - магнитоелектрична индукция, открита от Максуел и основана на концепциите за токовете на изместване; 3-ти - законът за запазване на количеството електричество; 4-то - вихровият характер на магнитното поле.

Продължавайки да развива тези идеи, Максуел стига до извода, че всякакви промени в електрическите и магнитните полета трябва да предизвикат промени в силовите линии, проникващи в околното пространство, т.е. трябва да има импулси (или вълни), разпространяващи се в средата. Скоростта на разпространение на тези вълни (електромагнитни смущения) зависи от диелектричната и магнитната пропускливост на средата и е равна на отношението на електромагнитната единица към електростатичната единица. Според Максуел и други изследователи това съотношение е 3×10 10 cm/s, което е близко до скоростта на светлината, измерена седем години по-рано от френския физик А. Физо. През октомври 1861 г. Максуел информира Фарадей за откритието си, че светлината е електромагнитно смущение, разпространяващо се в непроводима среда, т.е. вид електромагнитни вълни. Този последен етап от изследването е описан в работата на Максуел Динамична теория на електромагнитното поле (Трактат за електричеството и магнетизма, 1864), а резултатът от работата му по електродинамика е обобщен от известния Трактат за електричеството и магнетизма (1873).

През последните години от живота си Максуел се занимава с подготовката за печат и публикуването на ръкописното наследство на Кавендиш. Два големи тома са публикувани през октомври 1879 г. Максуел умира в Кеймбридж на 5 ноември 1879 г.