James Clerk Maxwell otvaranje. Znanstvena otkrića 19. stoljeća

James Clerk Maxwell (1831-79) - engleski fizičar, tvorac klasične elektrodinamike, jedan od utemeljitelja statističke fizike, organizator i prvi ravnatelj (od 1871.) Cavendish Laboratorija, predvidio postojanje elektromagnetskih valova, iznio ideju o elektromagnetskoj prirodi svjetlosti, postavio prvi statistički zakon - zakon raspodjele molekula po brzini, nazvan po njemu.

Kada se neki fenomen može opisati kao poseban slučaj nekog općeg principa primjenjivog na druge fenomene, onda kažu da je taj fenomen objašnjen

Maxwell James Clerk

Razvijajući ideje Michaela Faradaya, stvorio je teoriju elektromagnetskog polja (Maxwellove jednadžbe); uveo koncept struje pomaka, predvidio postojanje elektromagnetskih valova i iznio ideju o elektromagnetskoj prirodi svjetlosti. Uspostavio je statističku distribuciju nazvanu po njemu. Proučavao je viskoznost, difuziju i toplinsku vodljivost plinova. Maxwell je pokazao da se Saturnovi prstenovi sastoje od zasebnih tijela. Bavi se vidom i kolorimetrijom boja (Maxwellov disk), optikom (Maxwellov efekt), teorijom elastičnosti (Maxwellov teorem, Maxwell-Cremona dijagram), termodinamikom, povijesti fizike itd.

Obitelj. Godine studija

James Maxwell rođen je 13. lipnja 1831. u Edinburghu. Bio je jedini sin škotskog plemića i odvjetnika Johna Clerka, koji je, nakon što je naslijedio imanje supruge rođaka, rođene Maxwell, dodao ovo ime svom prezimenu. Nakon rođenja sina, obitelj se preselila u južnu Škotsku, na vlastito imanje Glenlar ("Sklonište u dolini"), gdje je dječak proveo djetinjstvo.

Od svih hipoteza... odaberite onu koja ne prestaje dalje razmišljati o stvarima koje se proučavaju

Maxwell James Clerk

Godine 1841. Jamesov otac poslao ga je u školu koja se zvala Edinburgh Academy. Ovdje je u dobi od 15 godina Maxwell napisao svoj prvi znanstveni članak "O crtanju ovala". Godine 1847. upisao se na Sveučilište u Edinburghu, gdje je studirao tri godine, a 1850. preselio se na Sveučilište u Cambridgeu, gdje je diplomirao 1854. U to je vrijeme James Maxwell bio prvoklasni matematičar s izvrsno razvijenom intuicijom. od fizičara.

Stvaranje Cavendish laboratorija. Nastavni rad

Nakon što je diplomirao na sveučilištu, James Maxwell je ostavljen u Cambridgeu radi nastavnog rada. Godine 1856. dobio je mjesto profesora na koledžu Marischal na Sveučilištu u Aberdeenu (Škotska). Godine 1860. izabran je za člana Kraljevskog društva u Londonu. Iste godine preselio se u London, prihvativši ponudu da preuzme mjesto predstojnika odjela za fiziku na King's Collegeu Sveučilišta u Londonu, gdje je radio do 1865. godine.

Vrativši se na Sveučilište Cambridge 1871., Maxwell je organizirao i vodio prvi britanski posebno opremljen laboratorij za fizikalne pokuse, poznat kao Cavendish Laboratory (nazvan po engleskom znanstveniku Henryju Cavendishu). Formiranje ovog laboratorija, koji je na prijelazu iz 19. u 20.st. pretvorenom u jedno od najvećih središta svjetske znanosti, Maxwell je posvetio posljednje godine života.

Provođenje potpuno ispravnog znanstvenog rada putem sustavnih eksperimenata i točnih demonstracija zahtijeva umijeće strategije.

Maxwell James Clerk

Općenito, malo je činjenica iz Maxwellova života poznato. Stidljiv i skroman, nastojao je živjeti u samoći i nije vodio dnevnike. Godine 1858. James Maxwell se oženio, ali je njegov obiteljski život, očito, bio neuspješan, pogoršao njegovu nedruštvenost i udaljio ga od bivših prijatelja. Postoje nagađanja da je velik dio važnog materijala o Maxwellovom životu izgubljen u požaru 1929. godine u njegovoj kući u Glenlareu, 50 godina nakon njegove smrti. Preminuo je od raka u 48. godini.

Znanstvena djelatnost

Maxwellovo neobično široko područje znanstvenog interesa obuhvaćalo je teoriju elektromagnetskih pojava, kinetičku teoriju plinova, optiku, teoriju elastičnosti i još mnogo toga. Jedan od njegovih prvih radova bilo je istraživanje fiziologije i fizike vida boja i kolorimetrije, započeto 1852. Godine 1861. James Maxwell prvi je dobio sliku u boji istodobnim projiciranjem crvenih, zelenih i plavih dijapozitiva na ekran. To je dokazalo valjanost trokomponentne teorije vida i zacrtalo načine za stvaranje fotografije u boji. Maxwell je u svojim radovima 1857-59 teorijski proučavao stabilnost Saturnovih prstenova i pokazao da Saturnovi prstenovi mogu biti stabilni samo ako se sastoje od čestica (tijela) koja međusobno nisu povezana.

Godine 1855. D. Maxwell započeo je niz svojih glavnih radova o elektrodinamici. Objavljeni su članci “O Faradayevim linijama sile” (1855-56), “O fizičkim linijama sile” (1861-62) i “Dinamička teorija elektromagnetskog polja” (1869). Istraživanja su završena objavljivanjem monografije u dva sveska “Traktat o elektricitetu i magnetizmu” (1873.).

Svaki veliki čovjek je jedinstven. U povijesnoj povorci znanstvenika svaki od njih ima svoju specifičnu zadaću i svoje specifično mjesto.

Maxwell James Clerk

Stvaranje teorije elektromagnetskog polja

Kad je James Maxwell 1855. započeo istraživanje električnih i magnetskih pojava, mnogi od njih već su bili dobro proučeni: posebno su bili utvrđeni zakoni međudjelovanja stacionarnih električnih naboja (Coulombov zakon) i struja (Ampereov zakon); Dokazano je da su magnetske interakcije interakcije pokretnih električnih naboja. Većina tadašnjih znanstvenika smatrala je da se interakcija prenosi trenutačno, izravno kroz prazninu (teorija dalekometnog djelovanja).

Odlučan zaokret prema teoriji djelovanja kratkog dometa napravio je Michael Faraday 30-ih godina. 19. stoljeća Prema Faradayevim zamislima, električni naboj stvara električno polje u okolnom prostoru. Polje jednog naboja djeluje na drugo, i obrnuto. Međudjelovanje struja provodi se kroz magnetsko polje. Faraday je opisao distribuciju električnog i magnetskog polja u prostoru pomoću linija sile koje, po njegovom mišljenju, nalikuju običnim elastičnim linijama u hipotetskom mediju - svjetskom eteru.

Maxwell je u potpunosti prihvatio Faradayeve ideje o postojanju elektromagnetskog polja, odnosno o realnosti procesa u prostoru u blizini naboja i struja. Smatrao je da tijelo ne može djelovati tamo gdje ga nema.

Prvo što je D.K Maxwell – dao je Faradayevim idejama strogi matematički oblik, tako neophodan u fizici. Pokazalo se da su se uvođenjem pojma polja Coulombovi i Ampereovi zakoni počeli izražavati najpotpunije, dublje i elegantnije. Maxwell je u fenomenu elektromagnetske indukcije vidio novo svojstvo polja: izmjenično magnetsko polje stvara u praznom prostoru električno polje sa zatvorenim linijama sile (tzv. vrtložno električno polje).

Sljedeći i posljednji korak u otkrivanju osnovnih svojstava elektromagnetskog polja napravio je Maxwell bez ikakvog oslanjanja na eksperiment. Iznio je briljantnu pretpostavku da izmjenično električno polje stvara magnetsko polje, baš kao i obična električna struja (hipoteza o struji pomaka). Do 1869. godine sve osnovne zakonitosti ponašanja elektromagnetskog polja utvrđene su i formulirane u obliku sustava od četiri jednadžbe, nazvanih Maxwellove jednadžbe.

Pravo ognjište znanosti nisu tomovi znanstvenih djela, nego živi um čovjeka, a da bi se znanost unaprijedila, potrebno je ljudsku misao usmjeriti u znanstvenom pravcu. To se može učiniti na različite načine: objavom otkrića, zastupanjem paradoksalne ideje, ili izmišljanjem znanstvene fraze, ili postavljanjem sustava doktrine.

Maxwell James Clerk

Maxwellove jednadžbe su osnovne jednadžbe klasične makroskopske elektrodinamike, koje opisuju elektromagnetske pojave u proizvoljnim medijima iu vakuumu. Maxwellove jednadžbe dobio je J.C. Maxwell 60-ih godina. 19. stoljeća kao rezultat generalizacije zakona električnih i magnetskih pojava utvrđenih iz iskustva.

Iz Maxwellovih jednadžbi proizašao je temeljni zaključak: konačnost brzine širenja elektromagnetskih međudjelovanja. To je glavna stvar koja razlikuje teoriju kratkog dometa od teorije dugog dometa. Ispostavilo se da je brzina jednaka brzini svjetlosti u vakuumu: 300 000 km/s. Iz ovoga je Maxwell zaključio da je svjetlost oblik elektromagnetskih valova.

Radi na molekularnoj kinetičkoj teoriji plinova

Uloga Jamesa Maxwella u razvoju i utemeljenju molekularne kinetičke teorije (suvremeni naziv je statistička mehanika) iznimno je važna. Maxwell je prvi dao izjavu o statističkoj prirodi zakona prirode. Godine 1866. otkrio je prvi statistički zakon – zakon raspodjele molekula po brzini (Maxwellova distribucija). Osim toga, izračunao je viskoznost plinova ovisno o brzinama i srednjem slobodnom putu molekula, te izveo niz termodinamičkih odnosa.

Maxwellova razdioba je raspodjela brzina molekula sustava u stanju termodinamičke ravnoteže (pod uvjetom da je translatorno gibanje molekula opisano zakonima klasične mehanike). Osnovao J.C. Maxwell 1859.

Maxwell je bio briljantan popularizator znanosti. Napisao je niz članaka za Encyclopedia Britannica i popularne knjige: “Teorija topline” (1870), “Materija i gibanje” (1873), “Električnost u elementarnom izlaganju” (1881), koje su prevedene na ruski; držao predavanja i referate o fizikalnim temama za široku publiku. Maxwell je također pokazao veliko zanimanje za povijest znanosti. Godine 1879. objavio je radove G. Cavendisha o elektricitetu, uz opširne komentare.

Ocjena Maxwellovog rada

Radovi znanstvenika nisu bili cijenjeni od strane njegovih suvremenika. Ideje o postojanju elektromagnetskog polja činile su se proizvoljnim i neuspješnim. Tek nakon što je Heinrich Hertz eksperimentalno dokazao postojanje elektromagnetskih valova koje je predvidio Maxwell 1886.-89., njegova je teorija dobila opće prihvaćanje. To se dogodilo deset godina nakon Maxwellove smrti.

Nakon eksperimentalne potvrde realnosti elektromagnetskog polja došlo se do temeljnog znanstvenog otkrića: postoje različite vrste materije, a svaka od njih ima svoje zakone koji se ne mogu svesti na Newtonove zakone mehanike. Međutim, sam Maxwell jedva da je toga bio jasno svjestan i isprva je pokušao izgraditi mehaničke modele elektromagnetskih pojava.

O Maxwellovoj ulozi u razvoju znanosti izvrsno je rekao američki fizičar Richard Feynman: “U povijesti čovječanstva (ako je pogledate, recimo, deset tisuća godina kasnije), najznačajniji događaj 19. stoljeća nedvojbeno će biti Maxwellovo otkriće zakona elektrodinamike. U pozadini ovog važnog znanstvenog otkrića, američki građanski rat u istom desetljeću izgledat će kao provincijski incident.

James Maxwell je preminuo 5. studenog 1879., Cambridge. Nije pokopan u grobnici velikih ljudi Engleske - Westminster Abbey - već u skromnom grobu pokraj svoje voljene crkve u škotskom selu, nedaleko od obiteljskog imanja.

James Clerk Maxwell - citati

Voditi znanstveni rad potpuno ispravno kroz sustavne pokuse i precizne demonstracije zahtijeva strateško umijeće.

Od svih hipoteza odaberite onu koja ne sprječava daljnje razmišljanje o stvarima koje proučavate.

Razvoj znanosti zahtijeva u bilo kojoj eri ne samo da ljudi razmišljaju općenito, već da koncentriraju svoje misli na onaj dio golemog područja znanosti koji u danom trenutku zahtijeva razvoj.

MAXWELL James Clerk (Maxwell James Clerk) (13. VI.1831 - 5. XI.1879) - engleski fizičar, član Edinburškog (1855.) i Londonskog (1861.) Kraljevskog društva. R. u Edinburghu. Studirao je u srednjoj školi u Edinburghu (1847-50) i Cambridgeu (1850-54). Nakon potonjeg, kratko je vrijeme predavao na Trinity Collegeu, 1856. - 60. - profesor na Sveučilištu u Aberdeenu, 1860. - 65. - na King's Collegeu u Londonu, a od 1871. - prvi profesor eksperimentalne fizike na Cambridgeu. Pod njegovim vodstvom u Cambridgeu je stvoren poznati Cavendish Laboratory, na čijem je čelu bio do kraja života.

Radovi su posvećeni elektrodinamici, molekularnoj fizici, općoj statistici, optici, mehanici i teoriji elastičnosti. Maxwell je dao svoj najznačajniji doprinos molekularnoj fizici i elektrodinamici.
U kinetičkoj teoriji plinova, čiji je bio jedan od utemeljitelja, postavio je 1859. statistički zakon koji opisuje raspodjelu brzina molekula plina (Maxwellova razdioba). Godine 1866. dao je novi izvod funkcije raspodjele brzina molekula, na temelju razmatranja izravnih i obrnutih sudara, razvio teoriju prijenosa u općem obliku, primijenivši je na procese difuzije, toplinske vodljivosti i unutarnjeg trenja, i uveo koncept vremena opuštanja.
Godine 1867. prvi je pokazao statističku prirodu drugog zakona termodinamike ("Maxwellov demon"), a 1878. uveo je pojam "statistička mehanika".

Maxwellovo najveće znanstveno postignuće je teorija elektromagnetskog polja koju je stvorio 1860. - 65. godine, a koju je formulirao u obliku sustava od nekoliko jednadžbi (Maxwellove jednadžbe), izražavajući sve osnovne zakonitosti elektromagnetskih pojava (prve jednadžbe diferencijalnog polja bile su napisao Maxwell 1855. - 56). Maxwell je u svojoj teoriji elektromagnetskog polja upotrijebio (1861.) novi koncept - struju pomaka, dao (1864.) definiciju elektromagnetskog polja i predvidio (1865.) novi važan učinak: postojanje u slobodnom prostoru elektromagnetskog zračenja (elektromagnetsko zračenje). valovi) i njegovo širenje u prostoru brzinom svjetlosti . Potonje mu je dalo povoda da (1865.) svjetlost smatra jednom od vrsta elektromagnetskog zračenja (ideja o elektromagnetskoj prirodi svjetlosti) i da otkrije vezu između optičkih i elektromagnetskih pojava. Teorijski izračunao tlak svjetlosti (1873). Postavite omjer ε = n 2 (1860).
Predvidio efekte Stewart - Tolman i Einstein - de Haas (1878), skin efekt.

Također je formulirao teorem u teoriji elastičnosti (Maxwellov teorem), uspostavio odnose između glavnih termofizičkih parametara (Maxwellovi termodinamički odnosi), razvio teoriju vida boja i proučavao stabilnost Saturnovih prstenova, pokazujući da prstenovi nisu čvrsti ili tekućine, ali su roj meteorita.
Dizajnirao niz uređaja.
Bio je poznati popularizator fizikalnih znanja.
Prvi put objavljeni (1879) rukopisi G. Kavendiš .

Eseji:

1. Odabrana djela iz teorije elektromagnetskog polja. - Državna izdavačka kuća tehničke i teorijske literature. M., 1952 (Serija "Klasici prirodnih znanosti").
2. Govori i članci. Državna izdavačka kuća tehničke i teorijske literature. M.-L., 1940. (Serija "Klasici prirodnih znanosti").
3. Materija i kretanje. - Izhevsk, Istraživački centar "Regularna i kaotična dinamika", 2001.
4. Rasprava o elektricitetu i magnetizmu. - M., Znanosti, 1989 (Serija "Klasici znanosti"). Svezak 1. Svezak 2.
5. Odlomci iz djela:

Književnost:

1. V. Kartsev. Maxwell. Život divnih ljudi. Mlada garda; Moskva; 1974. godine

Filmovi:

Mnoge znanstvene publikacije i časopisi u zadnje vrijeme objavljuju članke o dostignućima u fizici i suvremenim znanstvenicima, a rijetke su publikacije o fizičarima prošlosti. Željeli bismo ispraviti ovu situaciju i prisjetiti se jednog od izvrsnih fizičara prošlog stoljeća, Jamesa Clerka Maxwella. Riječ je o poznatom engleskom fizičaru, ocu klasične elektrodinamike, statističke fizike i mnogih drugih teorija, fizikalnih formula i izuma. Maxwell je postao tvorac i prvi direktor Laboratorija Cavendish.

Kao što znate, Maxwell je došao iz Edinburgha i rođen je 1831. u plemićkoj obitelji, koja je bila povezana sa škotskim prezimenom Penicuik Clerks. Maxwell je djetinjstvo proveo na imanju Glenlare. Jamesovi preci bili su političari, pjesnici, glazbenici i znanstvenici. Vjerojatno je sklonost znanosti naslijeđena od njega.

Jamesa je odgajao otac koji je brinuo o dječaku bez majke (budući da je umrla kad je imao 8 godina). Otac je želio da njegov sin studira prirodne znanosti. James se odmah zaljubio u tehnologiju i brzo je razvio praktične vještine. Mali Maxwell je ustrajno pohađao svoje prve lekcije kod kuće, jer mu se nisu sviđale grube metode obrazovanja koje je koristio učitelj. Daljnja obuka održana je u aristokratskoj školi, gdje je dječak pokazao velike matematičke sposobnosti. Maxwell je posebno volio geometriju.

Mnogim se velikim ljudima geometrija činila nevjerojatnom znanošću, pa je već u dobi od 12 godina o udžbeniku geometrije govorio kao o svetoj knjizi. Maxwell je volio geometriju kao i druga znanstvena svjetla, ali njegovi odnosi sa školskim kolegama bili su loši. Stalno su mu smišljali uvredljive nadimke, a jedan od razloga bila je i njegova smiješna odjeća. Maxwellov otac smatran je ekscentrikom i sinu je kupovao odjeću koja mu je izmamila osmijeh.

Maxwell je već kao dijete pokazao velika obećanja na polju znanosti. Godine 1814. poslan je na studij u gimnaziju u Edinburghu, a 1846. dobio je medalju za zasluge u matematici. Njegov otac bio je ponosan na svog sina i dobio je priliku predstaviti jedan od njegovih znanstvenih radova pred odborom Edinburške akademije znanosti. Ovaj se rad bavio matematičkim izračunima eliptičnih figura. Tada je taj rad nosio naziv “O crtanju ovala i ovala s mnogo žarišta”. Napisana je 1846. godine, a široj javnosti objavljena 1851. godine.

Maxwell je počeo intenzivno proučavati fiziku nakon prelaska na Sveučilište u Edinburghu. Calland, Forbes i drugi postali su mu učitelji. U Jamesu su odmah vidjeli visok intelektualni potencijal i nekontroliranu želju za proučavanjem fizike. Prije tog razdoblja Maxwell se susreo s određenim granama fizike i proučavao optiku (puno vremena posvetio je polarizaciji svjetlosti i Newtonovim prstenovima). U tome mu je pomogao poznati fizičar William Nicol, koji je svojedobno izumio prizmu.

Naravno, Maxwellu nisu bile strane ni druge prirodne znanosti, a posebnu pozornost posvetio je proučavanju filozofije, povijesti znanosti i estetike.

Godine 1850. upisao se na Cambridge, gdje je Newton nekoć radio, a 1854. dobio je akademski stupanj. Nakon toga njegova istraživanja su se ticala područja elektrike i električnih instalacija. A 1855. dobio je članstvo u vijeću Trinity Collegea.

Maxwellovo prvo značajno znanstveno djelo bilo je On Faraday's Lines of Force, koje se pojavilo 1855. godine. Svojedobno je Boltzmann za Maxwellov članak rekao da ovo djelo ima duboko značenje i pokazuje koliko svrsishodno mladi znanstvenik pristupa znanstvenom radu. Boltzmann je vjerovao da Maxwell ne samo da razumije pitanja prirodnih znanosti, već je dao i poseban doprinos teorijskoj fizici. Maxwell je u svom članku ocrtao sve trendove u evoluciji fizike za sljedećih nekoliko desetljeća. Kasnije su Kirchhoff, Mach i drugi došli do istog zaključka.

Kako je nastao Cavendish Laboratory?

Nakon završetka studija na Cambridgeu, James Maxwell ostaje ovdje kao učitelj, a 1860. postaje član Kraljevskog društva u Londonu. Istodobno se preselio u London, gdje je dobio mjesto voditelja odjela za fiziku na King's Collegeu Sveučilišta u Londonu. Na ovoj poziciji radio je 5 godina.

Godine 1871. Maxwell se vratio u Cambridge i stvorio prvi laboratorij u Engleskoj za istraživanje u području fizike, koji je nazvan Cavendish Laboratory (u čast Henry Cavendish). Maxwell je ostatak života posvetio razvoju laboratorija koji je postao pravi centar znanstvenih istraživanja.

Malo se zna o Maxwellovom životu, jer nije vodio zapise niti dnevnike. Bio je skroman i stidljiv čovjek. Maxwell je preminuo u dobi od 48 godina od raka.

Koja je znanstvena ostavština Jamesa Maxwella?

Maxwellova znanstvena djelatnost pokrivala je mnoga područja fizike: teoriju elektromagnetskih pojava, kinematičku teoriju plinova, optiku, teoriju elastičnosti i druga. Prvo što je zainteresiralo Jamesa Maxwella bilo je proučavanje i provođenje istraživanja fiziologije i fizike vida boja.

Maxwell je prvi dobio sliku u boji, koja je dobivena istovremenom projekcijom crvenog, zelenog i plavog raspona. Time je Maxwell još jednom dokazao svijetu da se slika vida u boji temelji na teoriji tri komponente. Ovo otkriće označilo je početak stvaranja fotografija u boji. U razdoblju od 1857-1859, Maxwell je bio u mogućnosti proučavati stabilnost Saturnovih prstenova. Njegova teorija sugerira da će prstenovi Saturna biti stabilni samo pod jednim uvjetom - odvajanjem čestica ili tijela jedno od drugog.

Od 1855. Maxwell je posebnu pozornost posvetio radu na području elektrodinamike. Nekoliko je znanstvenih radova iz ovog razdoblja: “O Faradayevim linijama sile”, “O fizičkim linijama sile”, “Rasprava o elektricitetu i magnetizmu” i “Dinamička teorija elektromagnetskog polja”.

Maxwell i teorija elektromagnetskog polja.

Kad je Maxwell počeo proučavati električne i magnetske fenomene, mnogi od njih već su bili dobro proučeni. Kreiran je Coulombov zakon, Amperov zakon, također je dokazano da su magnetske interakcije povezane s djelovanjem električnih naboja. Mnogi znanstvenici tog vremena bili su zagovornici teorije dugometnog djelovanja, koja kaže da se interakcija događa trenutno iu praznom prostoru.

Glavnu ulogu u teoriji djelovanja kratkog dometa imala su istraživanja Michaela Faradaya (30-ih godina 19. stoljeća). Faraday je tvrdio da se priroda električnog naboja temelji na okolnom električnom polju. Polje jednog naboja povezano je sa susjednim u dva smjera. Struje međusobno djeluju pomoću magnetskog polja. Prema Faradayu, magnetska i električna polja on opisuje u obliku linija sile, koje su elastične linije u hipotetskom mediju - eteru.

Maxwell je podržavao Faradayevu teoriju o postojanju elektromagnetskih polja, odnosno bio je pristaša nastajanja procesa oko naboja i struje.

Maxwell je objasnio Faradayeve ideje u matematičkom obliku, nešto što je fizici bilo potrebno. Uvođenjem pojma polja, Coulombovi i Ampereovi zakoni postali su uvjerljiviji i dublje smisleni. U konceptu elektromagnetske indukcije Maxwell je mogao razmotriti svojstva samog polja. Pod utjecajem izmjeničnog magnetskog polja u praznom prostoru nastaje električno polje sa zatvorenim linijama sile. Ova pojava se naziva vrtložno električno polje.

Maxwellovo sljedeće otkriće bilo je da izmjenično električno polje može generirati magnetsko polje, slično običnoj električnoj struji. Ova teorija je nazvana hipotezom struje pomaka. Nakon toga, Maxwell je izrazio ponašanje elektromagnetskih polja u svojim jednadžbama.

Referenca. Maxwellove jednadžbe su jednadžbe koje opisuju elektromagnetske pojave u različitim medijima i vakuumskom prostoru, a odnose se i na klasičnu makroskopsku elektrodinamiku. Ovo je logičan zaključak izveden iz pokusa temeljenih na zakonima električnih i magnetskih pojava.
Glavni zaključak Maxwellovih jednadžbi je konačnost širenja električnih i magnetskih međudjelovanja, čime je napravljena razlika između teorije kratkodometnog djelovanja i teorije dugodometnog djelovanja. Brzinske karakteristike približile su se brzini svjetlosti od 300 000 km/s. To je Maxwellu dalo razloga da tvrdi da je svjetlost fenomen povezan s djelovanjem elektromagnetskih valova.

Molekularno kinetička teorija Maxwellovih plinova.

Maxwell je pridonio proučavanju teorije molekularne kinetike (sada se ova znanost naziva statistička mehanika). Maxwell je prvi došao na ideju o statističkoj prirodi zakona prirode. Stvorio je zakon za raspodjelu molekula po brzini, a uspio je izračunati i viskoznost plinova u odnosu na pokazatelje brzine i slobodni put molekula plina. Također, zahvaljujući Maxwellovom radu, imamo brojne termodinamičke relacije.

Referenca. Maxwellova distribucija je teorija raspodjele brzina molekula sustava u uvjetima termodinamičke ravnoteže. Termodinamička ravnoteža je uvjet za translatorno gibanje molekula opisano zakonima klasične dinamike.

Maxwell je imao mnogo znanstvenih radova koji su objavljeni: “The Theory of Heat”, “Matter and Motion”, “Electricity in Elementary Exposition” i drugi. Maxwell nije samo unaprijedio znanost tijekom tog razdoblja, nego se također zanimao za njezinu povijest. Svojedobno je uspio objaviti djela G. Cavendisha, koja je dopunio svojim komentarima.

Što svijet pamti o Jamesu Clerku Maxwellu?

Maxwell je aktivno radio na proučavanju elektromagnetskih polja. Njegova teorija o njihovom postojanju dobila je svjetsko priznanje tek desetljeće nakon njegove smrti.

Maxwell je prvi klasificirao materiju i svakoj dodijelio vlastite zakone koji se nisu mogli svesti na Newtonove zakone mehanike.

O Maxwellu su pisali mnogi znanstvenici. O njemu je fizičar R. Feynman rekao da je Maxwell, koji je otkrio zakone elektrodinamike, gledao stoljećima u budućnost.

Epilog. James Clerk Maxwell preminuo je 5. studenog 1879. u Cambridgeu. Pokopan je u malom škotskom selu u blizini svoje omiljene crkve, koja se nalazi nedaleko od njegova obiteljskog imanja.

James Maxwell rođen je 13. lipnja 1831. godine u glavnom gradu Škotske, gradu Edinburghu, u obitelji odvjetnika i nasljednog plemića Johna Clerka Maxwella. James je djetinjstvo proveo na obiteljskom imanju u južnoj Škotskoj. Majka mu je rano umrla, a otac je podigao dječaka. Upravo je on Jamesu usadio ljubav prema tehničkim znanostima. Godine 1841. upisao je Akademiju u Edinburghu. Zatim je 1847. tri godine studirao na Sveučilištu u Edinburghu. Ovdje Maxwell proučava i razvija teoriju elastičnosti i provodi znanstvene pokuse. Godine 1850.-1854 studirao je na Sveučilištu Cambridge, gdje je diplomirao.

Nakon završetka studija, James ostaje predavati na Cambridgeu. U to je vrijeme započeo rad na teoriji boja, koja je kasnije bila temelj fotografije u boji. Maxwell se također počinje zanimati za elektricitet i magnetski učinak.

Godine 1856. James Maxwell postao je profesor na koledžu Marischal u Aberdeenu (Škotska), gdje je radio do 1860. godine. U lipnju 1858. Maxwell se oženio kćeri direktora koledža. Dok je radio u Aberdeenu, James je radio na raspravi "O stabilnosti gibanja Saturnovih prstenova" (1859), priznatoj i odobrenoj od strane znanstvene zajednice. U isto vrijeme Maxwell je razvijao kinetičku teoriju plinova, koja je bila temelj moderne statističke mehanike, a kasnije, 1866. godine, otkrio je po njemu nazvan zakon raspodjele molekulskih brzina.

Godine 1860.-1865 James Maxwell bio je profesor na katedri za prirodnu filozofiju na King's Collegeu (London). 1864. objavljen je njegov članak "Dinamička teorija elektromagnetskog polja", koji je postao Maxwellovo glavno djelo i unaprijed odredio smjer njegova daljnjeg istraživanja. Znanstvenik se do kraja života bavio problemima elektromagnetizma.

Godine 1871. Maxwell se vratio na Sveučilište Cambridge, gdje je vodio prvi laboratorij za fizičke eksperimente, nazvan po engleskom znanstveniku Henryju Cavendishu - Cavendish Laboratory. Tamo je predavao fiziku i sudjelovao u opremanju laboratorija.

Godine 1873. znanstvenik je konačno dovršio rad na dvotomnom djelu "Traktat o elektricitetu i magnetizmu", koji je postao prava enciklopedijska baština u području fizike.

Veliki znanstvenik preminuo je 5. studenog 1879. od raka i pokopan je u blizini obiteljskog imanja, u škotskom selu Parton.

Ocjena biografije

Nova značajka! Prosječna ocjena koju je dobila ova biografija. Prikaži ocjenu

MAXWELL, JAMES CLERK(Maxwell, James Clerk) (1831. – 1879.), engleski fizičar. Rođen 13. lipnja 1831. u Edinburghu u obitelji škotskog plemića iz plemićke obitelji Clerks. Prvo je studirao u Edinburghu (1847.–1850.), zatim na sveučilištima u Cambridgeu (1850.–1854.). Godine 1855. postao je član vijeća Trinity Collegea, 1856–1860. bio je profesor na Marischal Collegeu Sveučilišta u Aberdeenu, a od 1860. vodio je odjel za fiziku i astronomiju na King's Collegeu Londonskog sveučilišta. Godine 1865., zbog teške bolesti, Maxwell je dao ostavku na katedru i nastanio se na svom obiteljskom imanju Glenlare u blizini Edinburgha. Nastavio je proučavati znanost i napisao nekoliko eseja o fizici i matematici. Godine 1871. preuzeo je katedru eksperimentalne fizike na Sveučilištu u Cambridgeu. Organizirao je istraživački laboratorij koji je otvoren 16. lipnja 1874. i nazvan Cavendish - u čast G. Cavendisha.

Maxwell je svoj prvi znanstveni rad završio još u školi, izumivši jednostavan način crtanja ovalnih oblika. Ovaj je rad objavljen na sastanku Kraljevskog društva i čak objavljen u Zborniku radova. Dok je bio član vijeća Trinity Collegea, bavio se eksperimentima na teoriji boja, djelujući kao nastavljač Jungove teorije i Helmholtzove teorije o tri osnovne boje. U pokusima miješanja boja, Maxwell je koristio poseban vrh, čiji je disk bio podijeljen na sektore obojene različitim bojama (Maxwellov disk). Kad se vrh brzo zarotirao, boje su se stopile: ako je disk bio obojen na isti način kao boje spektra, činio se bijelim; ako je jedna polovica bila obojena crveno, a druga polovica žuto, izgledalo je narančasto; miješanje plave i žute stvorilo je dojam zelene boje. Godine 1860. Maxwell je dobio Rumfordovu medalju za svoj rad na percepciji boja i optici.

Godine 1857. Sveučilište Cambridge objavilo je natječaj za najbolji rad o stabilnosti Saturnovih prstenova. Te je formacije otkrio Galileo početkom 17. stoljeća. i predstavio nevjerojatnu misteriju prirode: činilo se da je planet okružen s tri kontinuirana koncentrična prstena, koji se sastoje od tvari nepoznate prirode. Laplace je dokazao da oni ne mogu biti čvrsti. Nakon što je proveo matematičku analizu, Maxwell se uvjerio da oni ne mogu biti tekući, te je došao do zaključka da takva struktura može biti stabilna samo ako se sastoji od roja nepovezanih meteorita. Stabilnost prstenova osigurava njihova privlačnost prema Saturnu i međusobno kretanje planeta i meteorita. Za ovo djelo Maxwell je dobio nagradu J. Adams.

Jedan od prvih Maxwellovih radova bila je njegova kinetička teorija plinova. Godine 1859. znanstvenik je održao izvješće na sastanku Britanske udruge u kojem je predstavio raspodjelu molekula po brzini (Maxwellova raspodjela). Maxwell je razvio ideje svog prethodnika u razvoju kinetičke teorije plinova R. Clausiusa, koji je uveo koncept “srednjeg slobodnog puta”. Maxwell je pošao od ideje plina kao skupa mnogih idealno elastičnih kuglica koje se kaotično kreću u zatvorenom prostoru. Kuglice (molekule) se mogu podijeliti u skupine prema brzini, dok u stacionarnom stanju broj molekula u svakoj skupini ostaje konstantan, iako one mogu izlaziti i ulaziti u skupine. Iz ovog razmatranja slijedilo je da su “čestice raspoređene po brzini prema istom zakonu kao što su pogreške opažanja raspoređene u teoriji metode najmanjih kvadrata, tj. prema Gaussovoj statistici." Maxwell je u sklopu svoje teorije objasnio Avogadrov zakon, difuziju, toplinsku vodljivost, unutarnje trenje (teorija prijenosa). Godine 1867. pokazao je statističku prirodu drugog zakona termodinamike ("Maxwellov demon").

Godine 1831., godine rođenja Maxwella, M. Faraday je proveo klasične eksperimente koji su ga doveli do otkrića elektromagnetske indukcije. Maxwell je počeo proučavati elektricitet i magnetizam oko 20 godina kasnije, kada su postojala dva pogleda na prirodu električnih i magnetskih učinaka. Znanstvenici poput A. M. Amperea i F. Neumanna pridržavali su se koncepta djelovanja na velikim udaljenostima, promatrajući elektromagnetske sile kao analogne gravitacijskom privlačenju između dviju masa. Faraday je bio zagovornik ideje o linijama sile koje povezuju pozitivne i negativne električne naboje ili sjeverni i južni pol magneta. Linije sile ispunjavaju cijeli okolni prostor (polje, Faradayevom terminologijom) i određuju električna i magnetska međudjelovanja. Slijedeći Faradaya, Maxwell je razvio hidrodinamički model linija sile i izrazio tada poznate odnose elektrodinamike matematičkim jezikom koji odgovara Faradayevim mehaničkim modelima. Glavni rezultati ove studije ogledaju se u radu Faradayeve linije sile (Faradayeve linije sile, 1857). Godine 1860. – 1865. Maxwell je stvorio teoriju elektromagnetskog polja koju je formulirao u obliku sustava jednadžbi (Maxwellove jednadžbe) koji opisuju osnovne zakone elektromagnetskih pojava: 1. jednadžba izražava Faradayevu elektromagnetsku indukciju; 2. – magnetoelektrična indukcija, koju je otkrio Maxwell i temelji se na idejama o strujama pomaka; 3. – zakon održanja elektriciteta; 4. – vrtložna priroda magnetskog polja.

Nastavljajući razvijati te ideje, Maxwell je došao do zaključka da bi svaka promjena u električnom i magnetskom polju trebala uzrokovati promjene u linijama sila koje prodiru u okolni prostor, tj. moraju postojati impulsi (ili valovi) koji se šire u mediju. Brzina širenja ovih valova (elektromagnetske smetnje) ovisi o dielektričnoj i magnetskoj propusnosti medija i jednaka je omjeru elektromagnetske jedinice prema elektrostatskoj. Prema Maxwellu i drugim istraživačima, taj omjer iznosi 3 x 10 10 cm/s, što je blizu brzine svjetlosti koju je sedam godina ranije izmjerio francuski fizičar A. Fizeau. U listopadu 1861. Maxwell je obavijestio Faradaya o svom otkriću: svjetlost je elektromagnetska smetnja koja se širi u nevodljivom mediju, tj. vrsta elektromagnetskog vala. Ova završna faza istraživanja opisana je u radu Maxwella Dinamička teorija elektromagnetskog polja (Rasprava o elektricitetu i magnetizmu, 1864), a rezultat svog rada na elektrodinamici sažeo je slavni Rasprava o elektricitetu i magnetizmu (1873).

Posljednjih godina života Maxwell je bio angažiran na pripremi za tisak i objavljivanju Cavendisheve rukopisne baštine. Dva velika sveska objavljena su u listopadu 1879. Maxwell je umro u Cambridgeu 5. studenog 1879.