Джеймс клерк максвел відкриття. Наукові відкриття ХІХ століття

Джеймс Клерк Максвелл (1831-79) – англійський фізик, творець класичної електродинаміки, один із основоположників статистичної фізики, організатор і перший директор (з 1871) Кавендіської лабораторії, передбачив існування електромагнітних хвиль, висунув ідею електромагнітної природи світла, встановив перший статистичний закон - закон розподілу молекул за швидкостями, названий його ім'ям.

Коли якесь явище можна описати як окремий випадок якогось загального, що додається до інших явищ принципу, то кажуть, що це явище отримало пояснення

Максвелл Джеймс Клерк

Розвиваючи ідеї Майкла Фарадея, створив теорію електромагнітного поля (рівняння Максвелла); ввів поняття про струм зміщення, передбачив існування електромагнітних хвиль, висунув ідею електромагнітної природи світла. Встановив статистичний розподіл, названий його ім'ям. Досліджував в'язкість, дифузію та теплопровідність газів. Максвел показав, що кільця Сатурна складаються з окремих тіл. Праці з кольорового зору та колориметрії (диск Максвелла), оптики (ефект Максвелла), теорії пружності (теорема Максвелла, діаграма Максвелла - Кремони), термодинаміки, історії фізики та ін.

Сім'я. Роки навчання

Джеймс Максвелл народився 13 червня 1831 року в Единбурзі. Він був єдиним сином шотландського дворянина та адвоката Джона Клерка, який, отримавши у спадок маєток дружини родича, уродженої Максвелл, додав це ім'я до свого прізвища. Після народження сина родина переїхала до Південної Шотландії, у власний маєток Гленлер («Притулок у долині»), де й пройшло дитинство хлопчика.

З усіх гіпотез ... вибирайте ту, яка не припиняє подальшого мислення про досліджувані речі

Максвелл Джеймс Клерк

У 1841 році батько відправив Джеймса до школи, яка називалася «Единбурзька академія». Тут у 15 років Максвелл написав свою першу наукову статтю «Про креслення овалів». У 1847 він вступив до Единбурзького університету, де провчився три роки, і в 1850 перейшов до Кембриджського університету, який закінчив у 1854 році. До цього часу Джеймс Максвелл був першокласним математиком з чудово розвиненою інтуїцією фізика.

Створення Кавендіської лабораторії. Викладацька робота

Після закінчення університету Джеймса Максвелла залишили в Кембриджі для педагогічної роботи. У 1856 році він отримав місце професора Марішал-коледжу в Абердинському університеті (Шотландія). У 1860 обраний членом Лондонського королівського товариства. У тому ж році переїхав до Лондона, прийнявши пропозицію обійняти посаду керівника кафедри фізики в Кінг-коледжі Лондонського університету, де працював до 1865 року.

Повернувшись у 1871 до Кембриджського університету, Максвелл організував і очолив першу у Великій Британії спеціально обладнану лабораторію для фізичних експериментів, відому як Кавендіська лабораторія (на ім'я англійського вченого Генрі Кавендіша). Становленню цієї лабораторії, яка на рубежі 19-20 ст. перетворившись на один з найбільших центрів світової науки, Максвелл присвятив останні роки свого життя.

Щоб цілком правильно вести наукову роботу за допомогою систематичних дослідів та точних демонстрацій, потрібне стратегічне мистецтво

Максвелл Джеймс Клерк

Взагалі фактів із життя Максвелла відомо небагато. Сором'язливий, скромний, він прагнув жити самотньо і не вів щоденників. У 1858 році Джеймс Максвелл одружився, але сімейне життя, мабуть, склалося невдало, загострило його нелюдимість, віддалило від колишніх друзів. Існує припущення, що багато важливих матеріалів про життя Максвелла загинули під час пожежі 1929 року в його гленлерському будинку, через 50 років після його смерті. Він помер від раку віком 48 років.

Наукова діяльність

Надзвичайно широка сфера наукових інтересів Максвелла охоплювала теорію електромагнітних явищ, кінетичну теорію газів, оптику, теорію пружності та багато іншого. Одними з перших його робіт були дослідження з фізіології та фізики кольорового зору та колориметрії, розпочаті в 1852 році. У 1861 році Джеймс Максвелл вперше отримав кольорове зображення, спроектувавши на екран одночасно червоний, зелений і синій діапозитиви. Цим було доведено справедливість трикомпонентної теорії зору та намічено шляхи створення кольорової фотографії. У роботах 1857-59 Максвелл теоретично досліджував стійкість кілець Сатурна і показав, що кільця Сатурна можуть бути стійкими лише в тому випадку, якщо складаються з не пов'язаних між собою частинок (тіл).

У 1855 Д. Максвелл розпочав цикл своїх основних робіт з електродинаміки. Були опубліковані статті "Про фарадеєві силові лінії" (1855-56), "Про фізичні силові лінії" (1861-62), "Динамічна теорія електромагнітного поля" (1869). Дослідження було завершено виходом у світ двотомної монографії «Трактат про електрику та магнетизм» (1873).

Кожна велика людина є єдиною у своєму роді. В історичній ході вчених у кожного з них своє певне завдання та своє певне місце

Максвелл Джеймс Клерк

Створення теорії електромагнітного поля

Коли Джеймс Максвелл в 1855 р. почав дослідження електричних і магнітних явищ, багато з них вже були добре вивчені: зокрема, встановлені закони взаємодії нерухомих електричних зарядів (закон Кулона) і струмів (закон Ампера); доведено, що магнітні взаємодії є взаємодії електричних зарядів, що рухаються. Більшість вчених на той час вважало, що взаємодія передається миттєво, безпосередньо через порожнечу (теорія далекодії).

Рішучий поворот до теорії близькодії був зроблений Майклом Фарадеєм у 30-ті роки. 19 ст. Згідно з ідеями Фарадея, електричний заряд створює в навколишньому просторі електричне поле. Поле одного заряду діє в інший, і навпаки. Взаємодія струмів здійснюється за допомогою магнітного поля. Розподіл електричних і магнітних полів у просторі Фарадей описував за допомогою силових ліній, які за його поданням нагадують звичайні пружні лінії в гіпотетичному середовищі - світовому ефірі.

Максвелл повністю сприйняв ідеї Фарадея про існування електромагнітного поля, тобто про реальність процесів у просторі біля зарядів та струмів. Він вважав, що тіло не може діяти там, де його немає.

Перше, що зробив Д.К. Максвелл - надав ідеям Фарадея сувору математичну форму, настільки необхідну у фізиці. З'ясувалося, що з запровадженням поняття поля закони Кулона і Ампера стали висловлюватися найповніше, глибоко і витончено. У явищі електромагнітної індукції Максвелл побачив нову властивість полів: змінне магнітне поле породжує в порожньому просторі електричне поле із замкнутими силовими лініями (так зване вихрове електричне поле).

Наступний і останній крок у відкритті основних властивостей електромагнітного поля був зроблений Максвеллом без будь-якої опори на експеримент. Їм була висловлена геніальна здогад про те, що змінне електричне поле породжує магнітне поле, як і звичайний електричний струм (гіпотеза про струм усунення). До 1869 р. всі основні закономірності поведінки електромагнітного поля були встановлені і сформульовані у вигляді системи чотирьох рівнянь, що отримали назву Максвелла рівнянь.

Справжнє вогнище науки – не томи наукових праць, але живий розум людини, і для того, щоб просувати науку, потрібно спрямувати людську думку в наукове русло. Це можна зробити різними способами: оголосивши якесь відкриття, обстоюючи парадоксальну ідею, або винаходячи наукову фразу, або виклавши систему доктрини

Максвелл Джеймс Клерк

Рівняння Максвелла - основні рівняння класичної макроскопічної електродинаміки, що описують електромагнітні явища у довільних середовищах та у вакуумі. Рівняння Максвелла отримані Дж. К. Максвеллом у 60-х роках. 19 ст. у результаті узагальнення знайдених із досвіду законів електричних та магнітних явищ.

З рівнянь Максвелла випливав фундаментальний висновок: кінцівка швидкості поширення електромагнітних взаємодій. Це головне, що відрізняє теорію близькодії від теорії далекодії. Швидкість виявилася рівною швидкості світла у вакуумі: 300 000 км/с. Звідси Максвел зробив висновок, що світло є форма електромагнітних хвиль.

Роботи з молекулярно-кінетичної теорії газів

Надзвичайно велика роль Джеймса Максвелла у розробці та становленні молекулярно-кінетичної теорії (сучасна назва – статистична механіка). Максвелл першим висловив твердження про статистичний характер законів природи. У 1866 р. їм було відкрито перший статистичний закон - закон розподілу молекул за швидкостями (Максвелла розподіл). Крім того, він розрахував значення в'язкості газів залежно від швидкостей та довжини вільного пробігу молекул, вивів ряд співвідношень термодинаміки.

Розподіл Максвелла - розподіл за швидкостями молекул системи може термодинамічного рівноваги (за умови, що поступальний рух молекул описується законами класичної механіки). Встановлено Дж. К. Максвеллом у 1859 році.

Максвелл був блискучим популяризатором науки. Він написав ряд статей для Британської енциклопедії та популярні книги: «Теорія теплоти» (1870), «Матерія та рух» (1873), «Електрика в елементарному викладі» (1881), які були перекладені російською мовою; читав лекції та доповіді на фізичні теми для широкої аудиторії. Максвелл виявляв також великий інтерес до історії науки. У 1879 він опублікував праці Г. Кавендіша з електрики, забезпечивши їх великими коментарями.

Оцінка робіт Максвелла

Роботи вченого були гідно оцінені його сучасниками. Ідеї існування електромагнітного поля здавалися довільними і неплідними. Тільки після того, як Генріх Герц у 1886-89 експериментально довів існування електромагнітних хвиль, передбачених Максвеллом, його теорія отримала загальне визнання. Сталося це через десять років після смерті Максвелла.

Після експериментального підтвердження реальності електромагнітного поля було зроблено фундаментальне наукове відкриття: існують різні види матерії, і кожному їх властиві свої закони, не зведені до законів механіки Ньютона. Втім, сам Максвелл навряд чи виразно це усвідомлював і спочатку намагався будувати механічні моделі електромагнітних явищ.

Про роль Максвелла у розвитку науки чудово сказав американський фізик Річард Фейнман: «В історії людства (якщо подивитися на неї, скажімо, через десять тисяч років) найзначнішою подією 19 століття, безперечно, буде відкриття Максвеллом законів електродинаміки. На тлі цього важливого наукового відкриття громадянська війна в Америці того ж десятиліття виглядатиме провінційною подією».

Джеймс Максвелл помер 5 листопада 1879 р., Кембридж. Він похований не в усипальниці великих людей Англії - Вестмінстерському абатстві, - а в скромній могилі поряд з його улюбленою церквою в шотландському селі, неподалік родового маєтку.

Джеймс Клерк Максвелл - цитати

Щоб цілком правильно вести наукову роботу за допомогою систематичних дослідів та точних демонстрацій, потрібне стратегічне мистецтво.

З усіх гіпотез вибирайте ту, яка не припиняє подальшого мислення про досліджувані речі.

Для розвитку науки потрібно в кожну цю епоху не тільки, щоб люди мислили взагалі, але щоб вони концентрували свої думки на тій частині великого поля науки, яке зараз вимагає розробки.

МАКСВЕЛ Джеймс Клерк (Maxwell James Clerk) (13. VI.1831 - 5. XI.1879) - англійський фізик, член Единбурзького (1855) та Лондонського (1861) королівських об-в. Р. в Единбурзі. Навчався в Единбурзькому (1847-50) та Кембриджському (1850-54) ун-тах. Після закінчення останнього нетривалий період викладав у Трініті коледж, у 1856 – 60 – професор Абердинського ун-ту, у 1860 – 65 – Лондонського королівського коледжу, з 1871 – перший професор експериментальної фізики в Кембриджі. Під його керівництвом створено відому Кавендиська лабораторія в Кембриджі, яку він очолював до кінця свого життя.

Роботи присвячені електродинаміки, молекулярної фізики, загальної статистики, оптики, механіки, теорії пружності. Найбільш вагомий внесок Максвелл зробив у молекулярну фізику та електродинаміку.
У кінетичній теорії газів, одним із засновників якої є, встановив у 1859 р. статистичний закон, що описує розподіл молекул газу за швидкостями (розподіл Максвелла). У 1866 р. він дав новий висновок функції розподілу молекул за швидкостями, заснований на розгляді прямих і зворотних зіткнень, розвинув теорію перенесення в загальному вигляді, застосувавши її до процесів дифузії, теплопровідності та внутрішнього тертя, ввів поняття часу релаксації.
У 1867 році перший показав статистичну природу другого початку термодинаміки («демон Максвелла»), в 1878 році ввів термін «статистична механіка».

Найбільшим науковим досягненням Максвелла є створена ним у 1860 - 65 теорія електромагнітного поля, яку він сформулював у вигляді системи кількох рівнянь (рівняння Максвелла), що виражають усі основні закономірності електромагнітних явищ (перші диференціальні рівняння поля були записані Максвел5). У своїй теорії електромагнітного поля Максвелл використав (1861) нове поняття - струм зміщення, дав (1864) визначення електромагнітного поля і передбачив (1865) новий важливий ефект: існування у вільному просторі електромагнітного випромінювання (електромагнітних хвиль) та його поширення у просторі зі швидкістю світла . Останнє дало йому підставу вважати (1865) світло одним з видів електромагнітного випромінювання (ідея електромагнітної природи світла) і розкрити зв'язок між оптичними та електромагнітними явищами. Теоретично обчислив тиск світла (1873). Встановив співвідношення ε = n 2 (1860).
Передбачив ефекти Стюарта – Толмена та Ейнштейна – де Гааза (1878), скін-ефект.

Також сформулював теорему в теорії пружності (теорема Максвелла), встановив співвідношення між основними теплофізичними параметрами (термодинамічні співвідношення Максвелла), розвивав теорію кольорового зору, досліджував стійкість кілець Сатурна, показавши, що кільця не є твердими або рідкими, а являють собою.
Сконструював низку приладів.
Був відомим популяризатором фізичних знань.
Опублікував уперше (1879) рукописи робіт Г. Кавендіша .

Твори:

Вибрані твори з теорії електромагнітного поля. – Державне видавництво техніко-теоретичної літератури. М., 1952 (Серія "Класики природознавства).
Промови та статті. Державне видавництво техніко-теоретичної літератури. М.-Л., 1940 (Серія "Класики природознавства).
Матерія та рух. - Іжевськ, НДЦ "Регулярна та хаотична динаміка", 2001.
Трактат про електрику і магнетизм. - М., Наук, 1989 (Серія "Класики науки"). Том 1. Том 2 .
Уривки з робіт:

Література:

В. Карцев. Максвелл. Життя чудових людей. Молода гвардія; Москва; 1974

Фільми:

Багато наукових видань та журналів останнім часом публікують статті про досягнення у фізиці та сучасних вчених і рідко зустрічаються публікації про фізиків минулого. Нам хотілося б виправити це становище і згадати про одного з видатних фізиків минулого століття Джеймса Клерка Максвелла. Це відомий англійський фізик, батько класичної електродинаміки, статистичної фізики та багатьох інших теорій, фізичних формул та винаходів. Максвел став творцем і першим керівником Кавендішської лабораторії.

Як відомо, Максвелл вихідцем з Единбурга і народився 1831 року в дворянській родині, яка мала родинний зв'язок із шотландським прізвищем Клерков Пенікуїк. Дитинство Максвелла пройшло у маєтку Гленлер. Предки Джеймса були політичними діячами, поетами, музикантами та вченими. Напевно, схильність до наук йому передалася у спадок.

Джеймс виховувався без матері (оскільки вона померла, коли йому було 8 років) батьком, який дбайливо ставився до хлопчика. Батько хотів, щоб його син вивчав природничі науки. Джеймс одразу полюбив техніку і швидко розвивав практичні навички. Перші уроки вдома маленький Максвелл сприйняв із завзятістю, оскільки йому були до вподоби жорсткі методи виховання, застосовувані вчителем. Подальше навчання проходило в аристократичній школі, де у хлопчика виявилися великі математичні здібності. Особливо Максвелла подобалася геометрія.

Багатьом великим людям геометрія здавалася приголомшливою наукою, і навіть у 12 років говорив про підручник геометрії, як про святу книгу. Максвелл любив геометрію не гірше за інші наукові світила, але в нього погано складалися відносини зі шкільними товаришами. Вони постійно вигадували йому образливі прізвиська і однією з причин був його безглуздий одяг. Батько Максвелла вважався диваком і купував синові одяг, який викликав посмішку.

Максвелл вже в дитинстві подавав великі надії у галузі науки. У 1814 році його віддали вчитися Единбурзьку гімназію, а в 1846 йому вручили медаль за заслуги в галузі математики. Його батько пишався своїм сином і надалася можливість представляти одну з наукових праць сина перед колегією Единбурзької Академії наук. Ця робота стосувалася математичних розрахунків еліптичних постатей. Тоді ця робота мала назву «Про креслення овалів та про овали з багатьма фокусами». Вона була написана в 1846, а опублікована для широких мас в 1851.

Посилено вивчати фізику Максвел почав після переведення в Единбурзький університет. Його вчителями стали Калланд, Форбс та інші. Вони відразу побачили у Джеймсі високий інтелектуальний потенціал і нестримне прагнення вивчати фізику. До цього періоду Максвелл стикався з окремими розділами фізики та вивчав оптику (присвятив багато часу поляризації світла та кільцям Ньютона). У цьому йому допомагав відомий фізик Вільям Ніколь, який свого часу винайшов призму.

Звичайно, Максвелла не були чужі інші природничі науки, і він особливу увагу приділяв вивченню філософії, історії науки та естетики.

В 1850 він вступає в Кембридж, в якому колись працював Ньютон і в 1854 отримує академічну ступінь. Після цього його дослідження торкнулися галузі електрики та електроустановок. А 1855 року йому надали членство в раді Трініті-коледжу.

Перша значна наукова робота Максвелла - це «Про фарадеєві силові лінії», яка з'явилася в 1855 році. У свій час Больцман сказав про статтю Максвелла, що дана робота має глибокий зміст і показує, наскільки цілеспрямовано підходить до наукової роботи молодий учений. Больцман вважав, що Максвелл як розбирався у питаннях природознавства, а й зробив особливий внесок у теоретичну фізику. Максвелл позначив у статті всі тенденції еволюції фізики кілька наступних десятиліть. Пізніше такого ж висновку дійшов Кірхгоф, Маха і .

Як утворилася Кавендіська лабораторія?

Після закінчення навчання в Кембриджі Джеймс Максвелл залишається тут як викладач і в 1860 році він стає членом Лондонського королівського товариства. У цей же час він переїжджає до Лондона, де йому надають місце керівника кафедри фізики у Кінг-коледжі Лондонського університету. На цій посаді він працював 5 років.

У 1871 році Максвелл повертається до Кембриджу і створює першу в Англії лабораторію для досліджень у галузі фізики, яка отримала назву Кавендіська лабораторія (на честь Генрі Кавендіша). Розвитку лабораторії, яка стала справжнім центром наукових досліджень, Максвелл присвятив решту свого життя.

Про життя Максвелла відомо мало, оскільки він не вів записів та щоденників. Це була скромна і сором'язлива людина. Помер Максвелл у віці 48 років від онкологічного захворювання.

Яка наукова спадщина Джеймса Максвелла?

Наукова діяльність Максвелла охоплювала багато напрямів у фізиці: теорія електромагнітних явищ, кінематична теорія газів, оптика, теорія пружності та інші. Перше, що зацікавило Джеймса Максвелла - це вивчення та проведення досліджень у фізіології та фізиці кольорового зору.

Максвеллу вперше вдалося отримати кольорове зображення, яке вийшло завдяки одночасній проекції червоного, зеленого та синього діапазону. Цим Максвелл вкотре довів світові, що кольоровий образ зору ґрунтується на трикомпонентній теорії. Це відкриття започаткувало створення кольорових фотографій. У період із 1857-1859 року Максвеллу вдалося дослідити стійкість кілець Сатурна. Його теорія свідчить, що кільця Сатурна будуть стійкі лише за умови - незв'язаності між собою частинок чи тіл.

З 1855 Максвелл приділяв особливу увагу роботі в галузі електродинаміки. Існує кілька наукових праць цього періоду «Про фарадеєві силові лінії», «Про фізичні силові лінії», «Трактат про електрику та магнетизм» та «Динамічна теорія електромагнітного поля».

Максвел і теорія електромагнітного поля.

Коли Максвелл став вивчати електричні та магнітні явища, то багато хто з них вже був добре досліджений. Був створений закон Кулону, закон Ампера, також було доведено, що магнітні взаємодії пов'язані з дією електричних зарядів. Багато вчених того часу були прихильниками теорії далекодії, яка стверджує, що взаємодія відбувається миттєво і в порожньому просторі.

Головну роль теорії близькодії зіграли дослідження Майкла Фарадея (30-ті роки XIX століття). Фарадей стверджував, що природа електричного заряду ґрунтується на навколишньому просторі електричного поля. Поле одного заряду пов'язане із сусіднім у двох напрямках. Струми взаємодіють за допомогою магнітного поля. Магнітні та електричні поля Фарадею описані їм у вигляді силових ліній, які є пружними лініями в гіпотетичному середовищі - в ефірі.

Максвелл підтримував теорію Фарадея про існування електромагнітних полів, тобто був прихильником процесів, що виникають навколо заряду і струму.

Максвелл пояснив ідеї Фарадея в математичному вигляді, чого дуже потребувала фізика. При запровадженні поняття поля закони Кулона і Ампера стали переконливішими і глибоко осмисленими. У понятті електромагнітної індукції Максвел зумів розглянути властивості самого поля. Під впливом змінного магнітного поля у порожньому просторі зароджується електричне полі із замкнутими силовими лініями. Таке явище називається вихровим електричним полем.

Наступним відкриттям Максвелла було те, що змінне електричне поле може породжувати магнітне поле, подібне до звичайного електричного струму. Цю теорію назвали – гіпотезою про струм усунення. Надалі поведінка електромагнітних полів Максвел висловив у своїх рівняннях.

Довідка.Рівняння Максвелла - це рівняння, що описують електромагнітні явища в різних середовищах і вакуумному просторі, а також відносяться до класичної макроскопічної електродинаміки. Це логічний висновок, зроблений з дослідів, заснованих на законах електричних та магнітних явищ.
Основним висновком рівнянь Максвелла є кінцівка поширення електричних та магнітних взаємодій, що розмежовувало теорію близькодії та теорію далекодії. Швидкісні характеристики наблизилися до швидкості світла 300 000 км/с. Це дало привід Максвелл стверджувати, що світло це явище, пов'язане з дією електромагнітних хвиль.

Молекулярно-кінетична теорія газів Максвелла.

Максвел вніс свій внесок у вивчення молекулярно-кінетичної теорії (зараз дана наука називається статистична механіка). Максвелла першому спала на думку ідея про статистичний характер законів природи. Він створив закон розподілу молекул за швидкостями, а також йому вдалося розрахувати в'язкість газів щодо швидкісних показників і довжини вільного пробігу молекул газу. Також завдяки роботам Максвелла ми маємо низку співвідношень термодинаміки.

Довідка.Розподіл Максвелла – це теорія розподілу за швидкостями молекул системи за умов термодинамічного рівноваги. Термодинамічна рівновага – це умова поступального руху молекул, описане законами класичної динаміки.

Максвелл мав безліч наукових праць, які були опубліковані: «Теорія теплоти», «Матерія і рух», «Електрика в елементарному викладі» та інші. Максвелл як рухав науку у період, а й цікавився її історією. Свого часу йому вдалося опублікувати праці Г. Кавендіша, які він доповнив своїми коментарями.

Чим запам'ятався світові Джеймс Клерк Максвелл?

Максвел вів активну роботу з вивчення електромагнітних полів. Його теорія про їхнє існування отримала всесвітнє визнання лише через десятиліття після його смерті.

Максвелл перший класифікував матерії і надав кожній свої закони, які зводилися до законів механіки Ньютона.

Про максвел писали багато вчених. Фізик Р. Фейнман сказав про нього, що Максвелл, який відкрив закони електродинаміки, дивився через століття у майбутнє.

Епілог.Джеймс Клерк Максвелл помер 5 листопада 1879 року у Кембриджі. Його поховали в невеликому шотландському селі біля його улюбленої церкви, яка знаходиться недалеко від його родового маєтку.

Народився Джеймс Максвелл 13 червня 1831 року в столиці Шотландії, місті Единбурзі, в сім'ї адвоката та спадкового дворянина Джона Клерка Максвелла. Дитинство Джеймса пройшло у фамільному маєтку у Південній Шотландії. Його мати рано померла і вихованням хлопчика займався батько. Саме він прищепив Джеймсу любов до технічних наук. У 1841 році він вступив до Единбурзької академії. Потім, в 1847 протягом трьох років навчався в університеті Единбурга. Тут Максвелл вивчає та розвиває теорію пружності, ставить наукові досліди. У 1850 – 1854 pp. навчався у Кембриджському університеті, який закінчив зі ступенем бакалавра.

Після закінчення навчання Джеймс залишається викладати у Кембриджі. У цей час він починає роботу над теорією кольорів, що згодом лягла в основу кольорової фотографії. Максвелл також починає цікавитися електрикою та магнітним ефектом.

У 1856 році Джеймс Максвелл став професором Марішаль-коледжу в Абердіні (Шотландія), пропрацювавши там до 1860 року. У червні 1858 року Максвелл одружився з дочкою директора коледжу. Працюючи в Абердіні, Джеймс працює над трактатом «Про стійкість руху кілець Сатурна» (1859), визнаною та схваленою науковими колами. Водночас, Максвелл займається розробкою кінетичної теорією газів, яка лягла в основу сучасної статистичної механіки, а пізніше, у 1866 році, їм було відкрито закон розподілу молекул за швидкостями, названий його ім'ям.

У 1860 – 1865 р.р. Джеймс Максвелл був професором на кафедрі натуральної філософії у Кінгс-коледжі (Лондон). в 1864 вийшла його стаття «Динамічна теорія електромагнітного поля», яка стала головною роботою Максвелла і зумовила напрям його подальших досліджень. Проблемами електромагнетизму вчений займався до кінця свого життя.

В 1871 Максвелл повернувся в Кембриджський університет, де очолив першу лабораторію для фізичних експериментів, названу на ім'я англійського вченого Генрі Кавендіша - Кавендішська лабораторія. Там він викладав фізику та брав участь у оснащенні лабораторії.

У 1873 році вчений нарешті закінчує роботу над двотомною працею «Трактат про електрику та магнетизм», що стала воістину енциклопедичною спадщиною в галузі фізики.

Помер великий вчений 5 листопада 1879 року від раку і був похований поблизу родового маєтку, у шотландському селі Партон.

Оцінка з біографії

Нова функція! Середня оцінка, яку одержала ця біографія. Показати оцінку

Максвелл, Джеймс Клерк(Maxwell, James Clerk) (1831-1879), англійський фізик. Народився 13 червня 1831 року в Единбурзі в родині шотландського дворянина із знатного роду Клерків. Навчався спочатку в Единбурзькому (1847–1850), потім у Кембриджському (1850–1854) університетах. У 1855 став членом ради Трініті-коледжу, в 1856-1860 був професором Марішал-коледжу Абердинського університету, з 1860 очолював кафедру фізики та астрономії в Кінгз-коледжі Лондонського університету. У 1865 через серйозну хворобу Максвелл відмовився від кафедри і оселився у своєму родовому маєтку Гленлер поблизу Единбурга. Продовжував займатися наукою, написав кілька творів з фізики та математики. У 1871 році в Кембриджському університеті зайняв кафедру експериментальної фізики. Організував науково-дослідну лабораторію, яка відкрилася 16 червня 1874 року і була названа Кавендішською – на честь Г.Кавендіша.

Свою першу наукову працю Максвелл виконав ще у школі, придумавши простий спосіб викреслення овальних фігур. Ця робота була доповідана на засіданні Королівського товариства і навіть опублікована в його працях. Під час перебування членом ради Трініті-коледжу займався експериментами з теорії квітів, виступаючи як продовжувач теорії Юнга та теорії трьох основних кольорів Гельмгольця. В експериментах зі змішування кольорів Максвелл застосував особливий дзига, диск якого був розділений на сектори, пофарбовані в різні кольори (диск Максвелла). При швидкому обертанні дзиги кольору зливалися: якщо диск був зафарбований так, як розташовані кольори спектру, він здавався білим; якщо одну його половину зафарбовували червоним, а іншу жовтим, він здавався помаранчевим; змішування синього та жовтого створювало враження зеленого. У 1860 році за роботи зі сприйняття кольору та оптики Максвелл був нагороджений медаллю Румфорда.

У 1857 році Кембриджський університет оголосив конкурс на кращу роботу про стійкість кілець Сатурна. Ці освіти були відкриті Галілеєм на початку 17 ст. і представляли дивовижну загадку природи: планета здавалася оточеною трьома суцільними концентричними кільцями, що складаються з речовини невідомої природи. Лаплас довів, що вони можуть бути твердими. Провівши математичний аналіз, Максвелл переконався, що вони не можуть бути рідкими, і прийшов до висновку, що подібна структура може бути стійкою тільки в тому випадку, якщо складається з рою не пов'язаних між собою метеоритів. Стійкість кілець забезпечується їх тяжінням до Сатурну та взаємним рухом планети та метеоритів. За цю роботу Максвелл отримав премію Дж. Адамса.

Однією з перших робіт Максвелла стала його кінетична теорія газів. У 1859 р. вчений виступив на засіданні Британської асоціації з доповіддю, в якій навів розподіл молекул за швидкостями (максвеллівський розподіл). Максвелл розвинув уявлення свого попередника у розробці кінетичної теорії газів Р.Клаузіуса, який запровадив поняття «середньої довжини вільного пробігу». Максвелл виходив з уявлення про газ як про ансамбль безлічі ідеально пружних кульок, що хаотично рухаються в замкнутому просторі. Кульки (молекули) можна розділити на групи за швидкостями, причому у стаціонарному стані число молекул у кожній групі залишається постійним, хоча вони можуть виходити з груп і входити до них. З такого розгляду випливало, що «частинки розподіляються за швидкостями за тим самим законом, яким розподіляються помилки спостережень теоретично методу найменших квадратів, тобто. відповідно до статистики Гауса». У межах своєї теорії Максвелл пояснив закон Авогадро, дифузію, теплопровідність, внутрішнє тертя (теорія перенесення). У 1867 р. показав статистичну природу другого початку термодинаміки («демон Максвелла»).

У 1831, у рік народження Максвелла, М.Фарадей проводив класичні експерименти, які призвели до відкриття електромагнітної індукції. Максвелл приступив до дослідження електрики та магнетизму приблизно через 20 років, коли існували два погляди на природу електричних та магнітних ефектів. Такі вчені, як А.М.Ампер і Ф.Нейман, дотримувалися концепції далекодії, розглядаючи електромагнітні сили як аналог гравітаційного тяжіння між двома масами. Фарадей був прихильником ідеї силових ліній, які з'єднують позитивний та негативний електричні заряди або північний та південний полюси магніту. Силові лінії заповнюють весь навколишній простір (поле, за термінологією Фарадея) та зумовлюють електричні та магнітні взаємодії. Наслідуючи Фарадею, Максвелл розробив гідродинамічну модель силових ліній і висловив відомі тоді співвідношення електродинаміки математичною мовою, що відповідає механічним моделям Фарадея. Основні результати цього дослідження відображені у роботі Фарадеєві силові лінії (Faraday's Lines of Force, 1857). У 1860–1865 Максвелл створив теорію електромагнітного поля, яку сформулював як системи рівнянь (рівняння Максвелла), що описують основні закономірності електромагнітних явищ: 1-е рівняння виражало електромагнітну індукцію Фарадея; 2-ге - магнітоелектричну індукцію, відкриту Максвеллом і засновану на уявленнях про струми зміщення; 3-тє – закон збереження кількості електрики; 4-те – вихровий характер магнітного поля.

Продовжуючи розвивати ці ідеї, Максвел прийшов до висновку, що будь-які зміни електричного та магнітного полів повинні викликати зміни в силових лініях, що пронизують навколишній простір, тобто. повинні існувати імпульси (або хвилі), що поширюються у середовищі. Швидкість поширення цих хвиль (електромагнітного обурення) залежить від діелектричної та магнітної проникності середовища та дорівнює відношенню електромагнітної одиниці до електростатичної. За даними Максвелла та інших дослідників, це відношення становить 3Ч 10 10 см/с, що близьке до швидкості світла, виміряної сім років раніше французьким фізиком А.Фізо. У жовтні 1861 Максвелл повідомив Фарадею про своє відкриття: світло - це електромагнітне обурення, що поширюється в середовищі, що не провадить, тобто. різновид електромагнітних хвиль. Цей завершальний етап досліджень викладено у роботі Максвелла Динамічна теорія електромагнітного поля (Treatise on Electricity and Magnetism, 1864), а підсумок його робіт з електродинаміки підбив знаменитий Трактат про електрику та магнетизм (1873).

Останні роки життя Максвелл займався підготовкою до друку та виданням рукописної спадщини Кавендіша. Два великі томи вийшли в жовтні 1879 року. Помер Максвелл у Кембриджі 5 листопада 1879 року.