(13.06.1831 - 05.11.1879)

((1831-1879), inglise füüsik, klassikalise elektrodünaamika looja, üks statistilise füüsika rajajaid. Sündis 13. juunil 1831 Edinburghis Clerksi aadlisuguvõsast pärit Šotimaa aadliku perekonnas. Ta õppis algul Edinburghis (1847-1850), seejärel Cambridge'i (1850-1854) ülikoolis. Aastal 1855 sai temast Trinity College'i nõukogu liige, aastatel 1856-1860 oli ta Aberdeeni ülikooli Marischali kolledži loodusfilosoofia professor ning aastast 1860 juhatas Londoni ülikooli King's College'i füüsika ja astronoomia osakonda. 1865. aastal astus Maxwell raske haiguse tõttu õppetoolist tagasi ja asus elama Edinburghi lähedale oma perekondlikule kinnistule Glenlare. Siin jätkas ta loodusteaduste õppimist ning kirjutas mitmeid esseesid füüsikast ja matemaatikast.

1871. aastal asutati Cambridge'i ülikoolis eksperimentaalfüüsika õppetool, millesse Maxwell nõustus asuma. Siin võttis ta enda kanda osakonna uurimislabori korraldamise, Inglismaa esimese füüsikalise labori. Vahendid selle loomiseks annetas ülikooli lordkantsler Devonshire'i hertsog, kuid kogu korraldustöö toimus Maxwelli juhendamisel ja juhendamisel (lisaks investeeris ta sellesse palju isiklikke vahendeid). Laboratoorium avati 16. juunil 1874 ja sai nime Cavendish – 18. sajandi lõpu tähelepanuväärse inglise teadlase auks. G. Cavendish, kellele hertsog oli vanavanapoeg. Labor oli kohandatud nii teaduslikuks tööks kui ka loengute demonstreerimiseks. Seejärel sai sellest üks kuulsamaid füüsikalaboreid maailmas.

Oma viimastel eluaastatel veetis Maxwell palju aega Cavendishi tohutu käsitsi kirjutatud pärandi – tema elektrialaste teoreetiliste ja eksperimentaalsete tööde – trükkimiseks ja avaldamiseks. Kaks suurt köidet ilmusid oktoobris 1879. Maxwell suri Cambridge'is 5. novembril 1879. Pärast matusetalitust Trinity College'i kabelis maeti ta Šotimaale perekonna kalmistule.

Maxwell lõpetas oma esimese teadusliku töö juba kooliajal: 15-aastaselt mõtles ta välja lihtsa viisi ovaalsete kujundite joonistamiseks. Sellest tööst teatati Kuningliku Seltsi koosolekul ja see avaldati isegi ajakirjas Proceedings. Trinity kolledžis õppides eksperimenteeris ta värviteooriaga, jätkates Jungi teooriat ja Helmholtzi kolme põhivärvi teooriat. Maxwell kasutas värvide segamise katsetes spetsiaalset pealispinda, mille ketas jaotati erinevat värvi värvitud sektoriteks (“Maxwelli ketas”). Kui ülaosa kiiresti pöörles, siis värvid ühinesid: kui ketas värviti samamoodi nagu spektri värvid, tundus see valge; kui üks pool sellest värviti punaseks ja teine ​​pool kollaseks, näis see oranž; sinise ja kollase segamine tekitas rohelise mulje. Erinevad värvikombinatsioonid andsid erinevaid toone. Veidi hiljem demonstreeris Maxwell seda seadet edukalt oma loengutel Kuninglikus Seltsis. 1860. aastal pälvis ta värvitaju ja optika alase töö eest Rumfordi medali.

1857. aastal kuulutas Cambridge'i ülikool välja Saturni rõngaste stabiilsust käsitleva parima töö konkursi, millest Maxwell otsustas osa võtta. Need moodustised avastas Galileo 17. sajandi alguses. ja esitas hämmastava looduse mõistatuse: planeet näis olevat ümbritsetud kolme pideva kontsentrilise rõngaga, mis koosnesid tundmatu olemusega ainest. Laplace tõestas, et need ei saa olla kindlad. Pärast matemaatilise analüüsi läbiviimist oli Maxwell veendunud, et need ei saa olla vedelad, ja jõudis järeldusele, et selline struktuur on stabiilne ainult siis, kui see koosneb mitteseotud meteoriitide parvest. Rõngaste stabiilsuse tagab nende külgetõmme Saturni poole ning planeedi ja meteoriitide vastastikune liikumine. Selle töö eest sai Maxwell J. Adamsi auhinna ja tõusis kohe matemaatilise füüsika liidriks.

Üks Maxwelli esimesi töid, mis andis teadusesse kõige olulisema panuse, oli tema gaaside kineetiline teooria. 1859. aastal esitas ta Briti Assotsiatsiooni koosolekul ettekande, milles ta järeldas molekulide jaotumise kiiruse järgi (Maxwelli jaotus). Maxwell arendas oma eelkäija ideid gaaside kineetilise teooria väljatöötamisel R. Clausiuse poolt, kes võttis kasutusele kontseptsiooni "keskmine vaba tee" (gaasimolekuli keskmine läbitud vahemaa oma kokkupõrke vahel teise molekuliga). Maxwell lähtus ideest gaasist kui paljudest ideaalselt elastsetest pallidest koosnevast ansamblist, mis liiguvad kaootiliselt suletud ruumis ja läbivad ainult elastseid kokkupõrkeid. Pallid (molekulid) saab jagada rühmadesse vastavalt kiirusele, samas kui statsionaarses olekus jääb molekulide arv igas rühmas muutumatuks, kuigi nad võivad lahkuda ja rühmadesse siseneda. Sellest kaalutlusest järeldub, et "osakesed jaotuvad kiiruse järgi sama seaduse järgi nagu vaatlusvead vähimruutude meetodi teoorias, st vastavalt Gaussi statistikale." Nii sisenes statistika esimest korda füüsikaliste nähtuste kirjeldusse. Maxwell selgitas oma teooria osana Avogadro seadust, difusiooni, soojusjuhtivust, sisehõõrdumist (ülekandeteooria).

Aastal 1867 näitas ta termodünaamika teise seaduse (“Maxwelli deemon”) statistilist olemust. 1831. aastal, kui sündis Maxwell, viis M. Faraday läbi klassikalised katsed, mis viisid ta elektromagnetilise induktsiooni avastamiseni. Maxwell hakkas elektrit ja magnetismi uurima umbes 20 aastat hiljem, kui elektriliste ja magnetiliste mõjude olemuse kohta oli kaks seisukohta. Sellised teadlased nagu A. M. Ampere ja F. Neumann järgisid pikamaategevuse kontseptsiooni, pidades elektromagnetilisi jõude kahe massi vahelise gravitatsioonilise külgetõmbe analoogiks. Faraday pooldas jõujoonte ideed, mis ühendavad positiivseid ja negatiivseid elektrilaenguid või magneti põhja- ja lõunapoolust. Need täidavad kogu ümbritseva ruumi (Faraday terminoloogias välja) ning määravad kindlaks elektrilised ja magnetilised vastasmõjud. Maxwell uuris Faraday loomingut kõige hoolikamalt ja arendas valdkondlikke ideid peaaegu kogu oma loomingulise elu jooksul.

Faradayt järgides töötas ta välja jõujoonte hüdrodünaamilise mudeli ja väljendas tol ajal teadaolevaid elektrodünaamika seoseid Faraday mehaanilistele mudelitele vastavas matemaatilises keeles. Selle uurimistöö põhitulemused kajastuvad töös Faraday jõujooned, mis on suunatud Faradayle aastal 1857. Aastatel 1860-1865 lõi Maxwell elektromagnetvälja teooria, mille ta sõnastas võrrandisüsteemi kujul (Maxwelli võrrandid). ) kirjeldades kõiki elektromagnetnähtuste põhiseadusi: 1. võrrand väljendas Faraday elektromagnetilist induktsiooni 2. - magnetoelektriline induktsioon, mille avastas nihkevoolud 3. - elektrihulga jäävuse seadus 4. vort; Magnetvälja ideede kohta jõudis Maxwell järeldusele, et kõik muutused elektri- ja magnetväljas peaksid põhjustama muutusi ümbritsevasse ruumi tungivates jõujoontes, st keskkonnas peaksid levima impulsid (või lained). Nende lainete levik (elektromagnetilised häired) sõltub keskkonna dielektrilisest ja magnetilisest läbilaskvusest ning on võrdne elektri elektromagnetilise ühiku ja elektrostaatilise ühiku suhtega. Maxwelli ja teiste teadlaste sõnul on see suhe 3x1010 cm/s, mis on väga lähedane prantsuse füüsiku A. Fizeau seitse aastat varem mõõdetud valguse kiirusele.

1861. aasta oktoobris teatas Maxwell Faradayle oma avastusest: valgus on elektromagnetiline häire, mis levib mittejuhtivas keskkonnas, s.o. elektromagnetlainete tüüp. See viimane etapp kajastus Maxwelli teoses Elektromagnetvälja dünaamiline teooria (Traktaat elektrist ja magnetismist, 1864) ja tema elektrodünaamika alase töö tulemused võeti kokku kuulsas traktaadis elektri ja magnetismi kohta (1873). Eksperimentaalne ja tehniline probleem elektromagnetlainete hankimiseks ja kasutamiseks laias spektrivahemikus, milles nähtav valgus moodustab vaid väikese osa, lahendati edukalt järgmiste põlvkondade teadlaste ja inseneride poolt. Maxwelli teooria rakendused andsid maailmale kõikvõimalikud raadioside, sealhulgas raadio- ja televisiooniringhäälingud, radarid ja navigatsioonivahendid ning vahendid rakettide ja satelliitide juhtimiseks. 1831-1879), inglise füüsik, klassikalise elektrodünaamika looja, üks statistilise füüsika rajajaid.

MAXWELL James Clerk (Maxwell James Clerk) (13. VI.1831 - 5. XI.1879) – Inglise füüsik, Edinburghi (1855) ja Londoni (1861) Kuningliku Seltsi liige. R. Edinburghis. Ta õppis Edinburghi (1847-50) ja Cambridge'i (1850-54) keskkoolis. Pärast viimast õpetas ta lühikest aega Trinity kolledžis, aastatel 1856 - 60 - Aberdeeni ülikooli professor, 1860 - 65 Londoni King's College'is ja aastast 1871 - Cambridge'i esimene eksperimentaalfüüsika professor. Tema juhtimisel loodi Cambridge'is kuulus Cavendishi labor, mida ta juhtis oma elu lõpuni.

Teosed on pühendatud elektrodünaamikale, molekulaarfüüsikale, üldstatistikale, optikale, mehaanikale ja elastsuse teooriale. Maxwell andis oma suurima panuse molekulaarfüüsikasse ja elektrodünaamikasse.
Gaaside kineetilises teoorias, mille üks asutajatest ta oli, kehtestas ta 1859. aastal gaasimolekulide kiirusjaotust kirjeldava statistilise seaduse (Maxwelli jaotus). 1866. aastal andis ta molekulide kiiruse jaotusfunktsiooni uue tuletise, mis põhines otseste ja vastupidiste kokkupõrgete arvestamisel, töötas välja ülekandeteooria üldisel kujul, rakendades seda difusiooni, soojusjuhtivuse ja sisehõõrdumise protsessidele. ja tutvustas lõõgastusaja mõistet.
Aastal 1867 näitas esimene termodünaamika teise seaduse ("Maxwelli deemon") statistilist olemust ja 1878. aastal võttis ta kasutusele termini "statistiline mehaanika".

Maxwelli suurim teadussaavutus on tema aastatel 1860 - 65 loodud elektromagnetvälja teooria, mille ta sõnastas mitme võrrandisüsteemi kujul (Maxwelli võrrandid), mis väljendab kõiki elektromagnetiliste nähtuste põhiseadusi (esimesed diferentsiaalvälja võrrandid olid kirjutas Maxwell aastatel 1855–56). Maxwell kasutas oma elektromagnetvälja teoorias (1861) uut mõistet - nihkevool, andis (1864) elektromagnetvälja definitsiooni ja ennustas (1865) uut olulist efekti: elektromagnetilise kiirguse (elektromagnetilise) olemasolu vabas ruumis. lained) ja selle levimine ruumis valguse kiirusel . Viimane andis talle põhjust pidada (1865) valgust üheks elektromagnetilise kiirguse liigiks (idee valguse elektromagnetilisest olemusest) ning avada seos optiliste ja elektromagnetiliste nähtuste vahel. Teoreetiliselt arvutatud valguse rõhk (1873). Määrake suhe ε = n2 (1860).
Ennustas Stewarti – Tolmani ja Einsteini – de Haasi (1878) mõju, nahaefekti.

Ta sõnastas ka elastsusteooria teoreemi (Maxwelli teoreem), lõi seosed peamiste termofüüsikaliste parameetrite vahel (Maxwelli termodünaamilised seosed), arendas värvinägemise teooriat ja uuris Saturni rõngaste stabiilsust, näidates, et rõngad ei ole tahked. või vedelad, vaid on meteoriitide sülem.
Disainitud mitmeid seadmeid.
Ta oli kuulus füüsiliste teadmiste populariseerija.
Esimest korda (1879) avaldati G. Cavendish .

Esseed:

1. Valitud teosed elektromagnetvälja teooriast. - Riiklik Tehnilise ja Teoreetilise Kirjastuse Kirjastus. M., 1952 (sari "Loodusteaduste klassika").
2. Kõned ja artiklid. Riiklik tehnilise ja teoreetilise kirjanduse kirjastus. M.-L., 1940 (sari "Loodusteaduste klassikud").
3. Mateeria ja liikumine. - Iževsk, uurimiskeskus "Regulaarne ja kaootiline dünaamika", 2001.
4. Traktaat elektrist ja magnetismist. - M., Sciences, 1989 (sari "Teaduse klassika"). 1. köide. 2. köide.
5. Väljavõtted teostest:

Kirjandus:

1. V. Kartsev. Maxwell. Imeliste inimeste elu. Noor valvur; Moskva; 1974. aastal

Filmid:

James Maxwell (1831-1879).

James Clerk Maxwell sündis Edinburghis 13. juunil 1831. aastal. Varsti pärast poisi sündi viisid vanemad ta oma Glenlairi mõisasse. Sellest ajast peale kinnistus Maxwelli elus "koobas kitsas kurul" kindlalt. Siin elasid ja surid tema vanemad ning tema ise elas ja maeti siia pikka aega.

Kui James oli kaheksa-aastane, tabas majja ebaõnn: ema haigestus raskelt ja suri peagi. Nüüd oli Jamesi ainsaks kasvatajaks tema isa, kelle vastu säilis hell kiindumus ja sõprus kogu elu. John Maxwell polnud mitte ainult oma poja isa ja kasvataja, vaid ka tema kõige ustavam sõber.

Peagi jõudis kätte aeg, mil poisil tuli õppima asuda. Kõigepealt kutsuti õpetajad koju. Kuid Šoti koduõpetajad olid sama ebaviisakad ja asjatundmatud kui nende inglise kolleegid, keda Dickens kirjeldas sellise sarkasmi ja vihkamisega. Seetõttu otsustati James saata uude kooli, mis kandis kõlavat nime Edinburghi Akadeemia.

Tasapisi hakkas poiss kooliellu kaasa lööma. Ta hakkas suure huviga tunde võtma. Eriti meeldis talle geomeetria. Ta jäi Maxwelli üheks tugevaimaks hobiks kogu tema elu jooksul. Geomeetrilised kujutised ja mudelid mängisid tema teaduslikus töös tohutut rolli. Maxwelli teadustee algas temast.

Maxwell lõpetas akadeemia ühes esimestest lõpetamisklassidest. Oma armastatud kooliga hüvasti jätmiseks lõi ta Edinburghi Akadeemia hümni, mida selle õpilased üksmeelselt ja entusiastlikult laulsid. Nüüd on tema ees avanenud Edinburghi ülikooli uksed.

Üliõpilasena viis Maxwell läbi tõsist elastsusteooria uurimistööd, mis pälvis spetsialistide poolt kõrge hinnangu. Ja nüüd seisis ta silmitsi küsimusega edasiste õpingute kohta Cambridge'is.

Cambridge'i vanim kolledž oli St. Peetruse (Peterhouse) ja kõige kuulsam on St. Trinity (Trinity College), asutati 1546. aastal. Selle kolledži kuulsuse lõi selle kuulus üliõpilane Isaac Newton. Peterhouse ja Trinity College olid järjestikku noore Maxwelli elukohad Cambridge'is. Pärast lühikest viibimist Peterhouse'is siirdus Maxwell Trinity College'i.

Maxwelli teadmiste maht, tema intellekti jõud ja iseseisev mõtlemine võimaldasid tal saavutada kooli lõpetamisel kõrge koha. Ta saavutas teise koha.

Noor bakalaureus jäeti Trinity kolledžisse õpetajaks. Kuid ta oli mures teaduslike probleemide pärast. Lisaks vanale geomeetria- ja värviprobleemile, mida ta hakkas uurima juba 1852. aastal, hakkas Maxwellil huvi elektri vastu.

20. veebruaril 1854 teatas Maxwell Thomsonile oma kavatsusest "rünnata elektrit". "Rünnaku" tulemuseks oli essee "Faraday jõujoontest" - esimene Maxwelli kolmest põhitööst, mis on pühendatud elektromagnetvälja uurimisele. Sõna "põld" esines esmakordselt selles samas kirjas Thomsonile, kuid mitte ei selles ega ka sellele järgnenud põllujoonte essees. Maxwell ei kasuta seda. See kontseptsioon ilmub uuesti alles 1864. aastal teoses “Elektromagnetvälja dünaamiline teooria”.

1856. aasta sügisel asus Maxwell Aberdeeni Marischali kolledži loodusfilosoofia professorina. Loodusfilosoofia osakonda ehk Aberdeeni füüsikaosakonda enne Maxwelli sisuliselt ei eksisteerinud ning noor professor pidi korraldama füüsikaalast õppe- ja teadustööd.

Tema viibimist Aberdeenis tähistas Maxwelli isiklikus elus oluline sündmus: ta abiellus Marischali kolledži juhataja Daniel Dewari tütre Catherine Mary Dewariga. See sündmus leidis aset 1858. aastal. Sellest ajast kuni oma elu lõpuni kõndisid Maxwelli abikaasad oma eluteed käsikäes.

Aastatel 1857-1859 tegi teadlane oma arvutused Saturni rõngaste liikumise kohta. Ta näitas, et pöörlemisel vedel ring hävib selles tekkivate lainete toimel ja laguneb eraldi satelliitideks. Maxwell käsitles piiratud arvu selliste satelliitide liikumist. Tema raskeim matemaatiline uurimus tõi talle Adamsi auhinna ja esimese klassi matemaatiku kuulsuse. Auhinna võitnud teose avaldas 1859. aastal Cambridge'i ülikool.

Alates Saturni rõngaste uurimisest oli täiesti loomulik liikuda edasi gaasimolekulide liikumisega. Maxwelli elu Aberdeeni periood lõppes tema kõnega Briti Assotsiatsiooni koosolekul 1859. aastal raportiga "Gaaside dünaamilisest teooriast". See dokument tähistas Maxwelli aastatepikkuse viljaka uurimistöö algust gaaside kineetilise teooria ja statistilise füüsika vallas.

Kuna osakond, kus Maxwell töötas, suleti, pidi teadlane uue töökoha otsima. 1860. aastal valiti Maxwell Londoni King's College’i loodusfilosoofia professoriks.

Londoni perioodi iseloomustas ulatuslik artikkel "Gaaside dünaamilise teooria seletused", mis avaldati 1860. aastal juhtivas Inglise füüsikaajakirjas The Philosophical Journal. Selle artikliga andis Maxwell tohutu panuse teoreetilise füüsika uude harusse – statistilisse füüsikasse. Statistilise füüsika rajajateks selle klassikalisel kujul peetakse Maxwelli, Boltzmanni ja Gibbsi.

Maxwellid veetsid 1860. aasta suve enne sügissemestri algust Londonis Glenlairi peremõisas. Kuid Maxwell ei suutnud puhata ja jõudu koguda. Ta haigestus raskelt rõugetesse. Arstid kartsid tema elu pärast. Kuid tema pühendunud Katherine'i erakordne julgus ja kannatlikkus, kes tegi kõik oma haige abikaasa eest hoolitsemiseks, aitas neil kohutavast haigusest jagu saada. Tema elu Londonis algas sellise raske katsumusega. Sel eluperioodil avaldas Maxwell suure artikli värvide kohta, samuti töö "Gaaside dünaamilise teooria selgitused". Kuid tema elu põhitöö oli pühendatud elektriteooriale.

Ta avaldas enda loodud elektromagnetvälja teooria kohta kaks põhiteost: "Füüsikalistest jõujoontest" (1861-1862) ja "Elektromagnetvälja dünaamiline teooria" (1864-1865). Kümne aasta jooksul kasvas Maxwellist suur teadlane, elektromagnetnähtuste fundamentaalse teooria looja, millest sai koos mehaanika, termodünaamika ja statistilise füüsikaga üks klassikalise teoreetilise füüsika aluseid.

Samal eluperioodil alustas Maxwell tööd elektrimõõtmiste kallal. Eriti huvitas teda ratsionaalne elektriühikute süsteem, kuna tema loodud elektromagnetiline valgusteooria põhines ainult elektri elektrostaatiliste ja elektromagnetiliste ühikute suhte kokkulangemisel valguse kiirusega. Oli üsna loomulik, et temast sai üks Briti Assotsiatsiooni "Üksuste komisjoni" aktiivne liige. Lisaks mõistis Maxwell sügavalt teaduse ja tehnoloogia tihedat seost, selle liidu tähtsust nii teaduse kui ka tehnoloogilise progressi jaoks. Seetõttu töötas ta kuuekümnendatest kuni elu lõpuni väsimatult elektrimõõtmiste alal.

Kiire Londoni elu mõjutas Maxwelli ja tema naise tervist ning nad otsustasid elada oma perekonna kinnistul Glenlare'is. See otsus sai vältimatuks pärast Maxwelli rasket haigust 1865. aasta suvepuhkuse lõpus, mille ta veetis, nagu tavaliselt, oma pärandvaras. Maxwell lahkus teenistusest Londonis ja elas viis aastat (1866–1871) Glenlare’is, sõites aeg-ajalt eksamitele Cambridge’i ja alles 1867. aastal reisis ta arstide nõuandel Itaaliasse. Glenlare'is majandusasjadega tegeledes ei jätnud Maxwell oma teaduslikke õpinguid pooleli. Ta töötas kõvasti oma elu põhiteose “Traktaat elektrist ja magnetismist” kallal, kirjutas raamatu “The Theory of Heat”, olulise töö regulaatorite kohta, hulga artikleid gaaside kineetilisest teooriast ja osales koosolekutel. Briti Assotsiatsioonist. Maxwelli loominguline elu külas jätkus sama intensiivselt kui ülikoolilinnas.

1871. aastal avaldas Maxwell Londonis teose Theory of Heat. See õpik oli väga populaarne. Teadlane kirjutas, et tema raamatu "Kuumateooria" eesmärk oli esitada soojusõpetust "selles järjekorras, milles see arenes".

Varsti pärast Theory of Heat avaldamist sai Maxwell pakkumise asuda äsja asutatud Cambridge'i eksperimentaalfüüsika osakonda. Ta nõustus ja määrati 8. märtsil 1871 Cavendishi professoriks Cambridge'i ülikoolis.

1873. aastal ilmusid “Traktaat elektrist ja magnetismist” (kahes köites) ja raamat “Mateeria ja liikumine”.

"Aine ja liikumine" on väike raamat, mis on pühendatud mehaanika põhialuste tutvustamisele.

"Traktaat elektrist ja magnetismist" on Maxwelli peateos ja tema teadusliku loovuse tipp. Selles võttis ta kokku 1854. aasta alguses alanud aastatepikkuse elektromagnetismialase töö tulemused. Traktaadi eessõna on dateeritud 1. veebruariga 1873. aastal. Maxwell töötas üheksateist aastat oma põhitöö kallal!

Maxwell vaatas läbi kogu oma aja elektri ja magnetismi alased teadmised, alustades elektrostaatika põhitõdedest ja lõpetades enda loodud valguse elektromagnetilise teooriaga. Ta võttis kokku Newtoni eluajal alanud võitluse kaugtegevuse ja lähitegevuse teooriate vahel, pühendades oma raamatu viimase peatüki tegevusteooriate distantsilt käsitlemisele. Maxwell ei astunud avalikult vastu enne teda eksisteerinud elektriteooriatele; ta esitas Faraday kontseptsiooni võrdsena valitsevate teooriatega, kuid kogu tema raamatu vaim, tema lähenemine elektromagnetiliste nähtuste analüüsile oli nii uus ja ebatavaline, et tema kaasaegsed keeldusid raamatust mõistmast.

Traktaadi kuulsas eessõnas kirjeldab Maxwell oma töö eesmärki järgmiselt: kirjeldada kõige olulisemat elektromagnetilist nähtust, näidata, kuidas neid saab mõõta ja "jälgida matemaatilisi seoseid mõõdetud suuruste vahel". Ta märgib, et püüab "võimaluse korral valgustada seost selle teooria matemaatilise vormi ja üldise dünaamika vahel, et olla teatud määral valmis nende dünaamiliste seaduste kindlaksmääramiseks, mille hulgast peaksime otsima illustratsioone või elektromagnetiliste nähtuste seletused.

Maxwell peab mehaanika seadusi põhilisteks loodusseadusteks. Pole juhus, et seetõttu esitab ta oma elektromagnetiteooria põhivõrrandite põhitingimusena dünaamika aluspõhimõtted. Kuid samal ajal mõistab Maxwell, et elektromagnetiliste nähtuste teooria on kvalitatiivselt uus teooria, mida ei saa taandada mehaanikale, kuigi mehaanika hõlbustab tungimist sellesse uude loodusnähtuste piirkonda.

Maxwelli peamised järeldused taanduvad järgmisele: muutuva vooluga ergastav vahelduv magnetväli tekitab ümbritsevas ruumis elektrivälja, mis omakorda ergastab magnetvälja jne. Muutuvad elektri- ja magnetväljad genereerivad üksteist vastastikku , moodustavad ühtse vahelduva elektromagnetvälja välja – elektromagnetlaine.

Ta tuletas võrrandid, mis näitavad, et vooluallika tekitatud magnetväli levib sellest konstantse kiirusega eemale. Pärast tekkimist levib elektromagnetväli ruumis valguse kiirusega 300 000 km/s, hõivates üha suuremat mahtu. D. Maxwell väitis, et valguslained on samasuguse iseloomuga kui lained, mis tekivad ümber juhtme, milles on vahelduv elektrivool. Need erinevad üksteisest ainult pikkuse poolest. Väga lühikesed lained on nähtav valgus.

1874. aastal alustas ta suurt ajaloolist tööd: uuris 18. sajandi teadlase Henry Cavendishi teaduslikku pärandit ja valmistas selle avaldamiseks ette. Pärast Maxwelli uurimistööd sai selgeks, et Cavendish avastas ammu enne Faradayt dielektriku mõju elektrilise mahtuvuse väärtusele ja 15 aastat enne seda, kui Coulomb avastas elektrilise vastastikmõju seaduse.

Cavendishi tööd elektri kohta koos katsete kirjeldustega hõivasid suure mahu ja avaldati 1879. aastal pealkirja all "Austatud Henry Cavendishi elektriartiklid". See oli Maxwelli viimane raamat, mis avaldati tema eluajal. 5. novembril 1879 suri ta Cambridge'is.

James Maxwell on füüsik, kes sõnastas esmakordselt klassikalise elektrodünaamika alused. Neid kasutatakse ka tänapäeval. Tuntud on kuulus Maxwelli võrrand, just tema tõi sellesse teadusesse sellised mõisted nagu nihkevool, elektromagnetväli, ennustas elektromagnetlaineid, valguse olemus ja rõhk ning tegi palju muid olulisi avastusi.

Lapsepõlve füüsik

Füüsik Maxwell sündis 19. sajandil, 1831. aastal. Ta sündis Šotimaal Edinburghis. Meie artikli kangelane pärines ametnike perekonnast, tema isale kuulus Lõuna-Šotimaal peremaja. 1826. aastal leidis ta naise nimega Frances Kay, nad abiellusid ja 5 aastat hiljem sündis neile James.

Imikueas kolis Maxwell ja ta vanemad Middleby mõisasse, kus ta veetis oma lapsepõlve, mida varjutas suuresti tema ema surm vähki. Isegi oma esimestel eluaastatel tundis ta aktiivselt huvi ümbritseva maailma vastu, armastas luulet ja teda ümbritsesid niinimetatud "teaduslikud mänguasjad". Näiteks “võluketta” kino eelkäija.

10-aastaselt asus ta õppima koduõpetaja juurde, kuid see osutus ebatõhusaks, nii et 1841. aastal kolis ta Edinburghi oma tädi juurde. Siin hakkas ta käima Edinburghi Akadeemias, kus rõhutati klassikalist haridust.

Õppimine Edinburghi ülikoolis

1847. aastal asus siin õppima tulevane füüsik James Maxwell. Ta uuris füüsikat, magnetismi ja filosoofiat ning viis läbi arvukalt laborikatseid. Kõige rohkem huvitasid teda materjalide mehaanilised omadused. Ta uuris neid polariseeritud valgusega. Füüsik Maxwellil avanes see võimalus pärast seda, kui tema kolleeg William Nicol andis talle kaks polarisatsiooniseadet, mille ta oli ise kokku pannud.

Sel ajal valmistas ta suurel hulgal želatiinist mudeleid, deformeeris neid ja jälgis värvilisi maale polariseeritud valguses. Võrreldes oma katseid teoreetiliste uuringutega, tuletas Maxwell palju uusi seadusi ja katsetas vanu. Sel ajal olid selle töö tulemused ehitusmehaanika jaoks äärmiselt olulised.

Maxwell Cambridge'is

1850. aastal soovib Maxwell oma haridusteed jätkata, kuigi tema isa pole sellest ideest vaimustuses. Teadlane läheb Cambridge'i. Seal astub ta odavasse Peterhouse'i kolledžisse. Seal pakutav õppekava Jamesi ei rahuldanud ja Peterhouse’is õppimine ei pakkunud väljavaateid.

Alles esimese semestri lõpus õnnestus tal oma isa veenda ja minna üle mainekamasse Trinity kolledžisse. Kaks aastat hiljem saab temast stipendiaat ja ta saab eraldi toa.

Samal ajal Maxwell praktiliselt ei tegele teadusliku tegevusega, loeb ja külastab oma aja silmapaistvate teadlaste loenguid, luuletab ja osaleb ülikooli vaimuelus. Meie artikli kangelane suhtleb palju uute inimestega, tänu sellele kompenseerib ta oma loomulikku häbelikkust.

Maxwelli igapäevane rutiin oli huvitav. Kella 7-17 töötas, siis jäi magama. Tõusin uuesti 21.30, lugesin ja kella kahest poole kaheni öösel käisin otse hosteli koridorides jooksmas. Peale seda läksin uuesti magama, et hommikuni magada.

Elektritööd

Cambridge'is viibides hakkas füüsik Maxwell tõsiselt huvi tundma elektriprobleemide vastu. Ta uurib magnetilisi ja elektrilisi mõjusid.

Selleks ajaks oli Michael Faraday esitanud elektromagnetilise induktsiooni teooria, jõujooned, mis suudavad ühendada negatiivseid ja positiivseid elektrilaenguid. Kuid Maxwellile ei meeldinud see distantsilt tegutsemise kontseptsioon, tema intuitsioon ütles, et kusagil on vastuolusid. Seetõttu otsustas ta konstrueerida matemaatilise teooria, mis ühendaks kaugtegevuse ja Faraday esituse pooldajate saadud tulemused. Ta kasutas analoogia meetodit ja rakendas tulemusi, mille William Thomson oli varem saavutanud tahkete ainete soojusülekandeprotsesside analüüsimisel. Nii andis ta esimest korda argumenteeritud matemaatilise põhjenduse, kuidas elektrilise tegevuse ülekandmine teatud keskkonnas toimub.

Värvilised fotod

1856. aastal läks Maxwell Aberdeeni, kus ta peagi abiellus. 1860. aasta juunis Oxfordis toimuval Briti Assotsiatsiooni kongressil teeb meie artikli kangelane olulise ettekande oma värviteooriaalastest uuringutest, toetades seda konkreetsete katsetega värvikasti abil. Samal aastal pälvis ta medali optika ja värvide kombineerimise töö eest.

1861. aastal esitas ta kuninglikus institutsioonis ümberlükkamatuid tõendeid oma teooria õigsuse kohta – see on värvifoto, mille kallal ta oli töötanud alates 1855. aastast. Keegi maailmas pole seda kunagi varem teinud. Ta lasi negatiivid läbi mitme filtri – sinise, rohelise ja punase. Negatiivide läbi samade filtrite valgustades õnnestub tal saada värviline pilt.

Maxwelli võrrand

James Clerk Maxwelli eluloos avaldas Thomson talle ka tugevat mõju. Selle tulemusena jõuab ta järeldusele, et magnetismil on keeris ja elektrivoolul translatsiooniline iseloom. Ta loob mehaanilise mudeli, et kõike selgelt demonstreerida.

Saadud nihkevool viis kuulsa järjepidevusvõrrandini, mida kasutatakse tänapäevalgi elektrilaengu jaoks. Kaasaegsete sõnul sai sellest avastusest Maxwelli kõige olulisem panus kaasaegsesse füüsikasse.

viimased eluaastad

Maxwell veetis oma elu viimased aastad Cambridge'is erinevatel administratiivsetel ametikohtadel, saades Philosophical Society presidendiks. Koos õpilastega uuris ta lainete levikut kristallides.

Temaga koos töötanud töötajad märkisid korduvalt, et temaga oli võimalikult lihtne suhelda, ta pühendus täielikult uurimistööle, tal oli ainulaadne võime tungida probleemi olemusse, ta oli väga läbinägelik ja reageeris samal ajal adekvaatselt kriitikale. , ei püüdnud kunagi kuulsaks saada, kuid samas oli ta võimeline väga rafineeritud sarkasmiks.

Esimesed tõsise haiguse sümptomid ilmnesid 1877. aastal, kui Maxwell oli vaid 46-aastane. Ta hakkas üha sagedamini lämbuma, tal oli raske toitu süüa ja neelata ning ta tundis tugevat valu.

Kahe aasta pärast oli tal väga raske loenguid pidada, avalikult esineda, ta väsis väga kiiresti. Arstid märkisid, et tema seisund halvenes pidevalt. Arstide diagnoos valmistas pettumuse – kõhuvähk. Aasta lõpus naasis ta täielikult nõrganuna Glenlare'ist Cambridge'i. Tol ajal kuulus doktor James Paget püüdis oma kannatusi leevendada.

Novembris 1879 Maxwell suri. Kirst koos tema surnukehaga transporditi Cambridge'ist perekonna valdusse, maetud Partoni väikesele külakalmistule vanemate kõrvale.

Olümpiamängud Maxwelli auks

Maxwelli mälestust säilitatakse tänavate, hoonete, astronoomiliste objektide, auhindade ja heategevusfondide nimedes. Igal aastal toimub Moskvas ka Maxwelli füüsikaolümpiaad.

See on mõeldud 7.–11. klassi õpilastele. 7.–8. klassi õpilaste jaoks asendavad Maxwelli füüsikaolümpiaadi tulemused koolinoorte füüsikaolümpiaadi piirkondlikke ja ülevenemaalisi etappe.

Piirkonnaetapil osalemiseks on vaja eelvalikus saada piisav arv punkte. Maxwelli füüsikaolümpiaadi piirkondlik ja viimane etapp peetakse kahes etapis. Üks neist on teoreetiline ja teine ​​eksperimentaalne.

Huvitav on see, et Maxwelli füüsikaolümpiaadi ülesanded kõigil etappidel langevad raskusastmelt kokku koolinoorte ülevenemaalise olümpiaadi viimaste etappide katsetega.

Käesolevas artiklis on ära toodud James Maxwelli lühike biograafia inglise füüsikust, klassikalise elektrodünaamika loojast, statistilise füüsika ühest rajajast.

James Clerk Maxwelli elulugu lühidalt

Maxwell James Clerk sündis 13. juunil 1831 Edinburghis Šoti aadliku perekonnas. 10-aastaselt astus ta Edinburghi akadeemiasse, kus temast sai esimene üliõpilane.

Aastatel 1847–1850 õppis ta Edinburghi ülikoolis. Siin hakkasin huvi tundma keemia, optika, magnetismi eksperimentide vastu ning õppisin matemaatikat, füüsikat ja mehaanikat. Kolm aastat hiljem läks James haridusteed jätkamiseks üle Cambridge'i Trinity College'i ja asus M. Faraday raamatust elektrit õppima. Seejärel alustas ta eksperimentaalseid elektriuuringuid.
Pärast kolledži edukat lõpetamist (1854) kutsuti noor teadlane õpetama. Kaks aastat hiljem kirjutas ta artikli "Faraday jõujoontest".

Samal ajal arendas Maxwell gaaside kineetilist teooriat. Ta tuletas seaduse, mille kohaselt jaotuvad gaasimolekulid vastavalt nende kiirustele (Maxwelli jaotus).

Aastatel 1856-1860 Maxwell on Aberdeeni ülikooli professor; aastatel 1860-1865 ta õpetas Londoni King's College'is, kus kohtus esmakordselt Faradayga. Just sel perioodil loodi tema põhiteos "Elektromagnetvälja dünaamiline teooria" (1864-1865), milles tema avastatud mustreid väljendati nelja diferentsiaalvõrrandi süsteemide kujul (Maxwelli võrrandid). Teadlane väitis, et muutuv magnetväli moodustab ümbritsevates kehades ja vaakumis keerise elektrivälja, mis omakorda põhjustab magnetvälja ilmumise.
Sellest avastusest sai uus etapp maailma tundmises. A. Poincaré pidas Maxwelli teooriat matemaatilise mõtlemise tipuks. Maxwell tegi ettepaneku, et elektromagnetlained peavad eksisteerima ja nende levimiskiirus on võrdne valguse kiirusega. See tähendab, et valgus on teatud tüüpi elektromagnetlained. Ta põhjendas teoreetiliselt kerge rõhu nähtust.