(13.06.1831 - 05.11.1879)

((1831-1879) angol fizikus, a klasszikus elektrodinamika megalkotója, a statisztikus fizika egyik megalapítója. 1831. június 13-án született Edinburgh-ban, a Clerks nemesi családból származó skót nemes családjában. Először az Edinburgh-i (1847-1850), majd a Cambridge-i (1850-1854) Egyetemen tanult. 1855-ben a Trinity College tanácsának tagja lett, 1856-1860 között az Aberdeeni Egyetem Marischal College természetfilozófia professzora, 1860-tól pedig a londoni egyetem King's College fizika és csillagászat tanszékét vezette. 1865-ben egy súlyos betegség miatt Maxwell lemondott a székről, és családi birtokán, az Edinburgh melletti Glenlare-ben telepedett le. Itt folytatta a természettudományok tanulmányozását, és számos esszét írt fizikáról és matematikáról.

1871-ben a Cambridge-i Egyetemen létrehozták a kísérleti fizika tanszékét, amelyet Maxwell elfoglalt. Itt magára vállalta a kutatólaboratórium megszervezését a tanszéken, Anglia első fizikai laboratóriumában. Létrehozásához Devonshire hercege, az egyetem lordkancellárja adományozott pénzeszközöket, de minden szervezési munka Maxwell felügyelete és utasítása mellett zajlott (ráadásul rengeteg személyes pénzt fektetett bele). A laboratórium 1874. június 16-án nyílt meg, és a Cavendish nevet kapta – a 18. század végének figyelemre méltó angol tudósa tiszteletére. G. Cavendish, akinek a herceg ükunokaöccse volt. A laboratóriumot tudományos munkára és előadások bemutatására egyaránt alkalmassá tették. Ezt követően a világ egyik leghíresebb fizikai laboratóriuma lett.

Élete utolsó éveiben Maxwell sok időt töltött Cavendish hatalmas, kézzel írott hagyatékának – az elektromossággal kapcsolatos elméleti és kísérleti munkáinak – nyomtatására és kiadására. Két nagy kötete jelent meg 1879 októberében. Maxwell 1879. november 5-én halt meg Cambridge-ben. A Trinity College kápolnájában tartott temetési szertartás után a skóciai családi temetőben temették el.

Maxwell még iskolás korában végezte el első tudományos munkáját: 15 évesen egy egyszerű módszert talált ki ovális formák rajzolására. Erről a munkáról a Royal Society ülésén számoltak be, sőt a Proceedings-ben is megjelentették. Amíg a Trinity College tagja volt, színelméleti kísérletekkel foglalkozott, folytatva Jung elméletét és Helmholtz elméletét a három alapszínről. A színek keverésével kapcsolatos kísérletei során Maxwell egy speciális felsőt használt, amelynek korongját különböző színekkel festett szektorokra osztották (a „Maxwell lemez”). Amikor a teteje gyorsan forgott, a színek összeolvadtak: ha a korongot ugyanúgy festették, mint a spektrum színeit, fehérnek tűnt; ha az egyik fele pirosra, a másik fele sárgára volt festve, narancssárgának tűnt; a kék és a sárga keverése a zöld benyomását keltette. A különböző színkombinációk különböző árnyalatokat eredményeztek. Valamivel később Maxwell sikeresen bemutatta ezt az eszközt a Royal Society-ben tartott előadásain. 1860-ban Rumford-éremmel tüntették ki a színérzékelés és az optika területén végzett munkájáért.

1857-ben a Cambridge-i Egyetem versenyt hirdetett a Szaturnusz gyűrűinek stabilitásával foglalkozó legjobb munkára, amelyen Maxwell úgy döntött, hogy részt vesz. Ezeket a képződményeket Galilei fedezte fel a 17. század elején. és a természet elképesztő titkát mutatta be: a bolygót három folytonos koncentrikus gyűrű vette körül, amelyek egy ismeretlen természetű anyagból álltak. Laplace bebizonyította, hogy nem lehetnek szilárdak. Egy matematikai elemzés elvégzése után Maxwell meg volt győződve arról, hogy nem lehetnek folyékonyak, és arra a következtetésre jutott, hogy egy ilyen szerkezet csak akkor stabil, ha nem rokon meteoritokból áll. A gyűrűk stabilitását a Szaturnuszhoz való vonzódásuk, valamint a bolygó és a meteoritok kölcsönös mozgása biztosítja. Ezért a munkájáért Maxwell megkapta a J. Adams-díjat, és azonnal a matematikai fizika vezetőjévé vált.

Maxwell egyik első munkája, amely a legjelentősebb mértékben járult hozzá a tudományhoz, a gázok kinetikai elmélete volt. 1859-ben a British Association ülésén jelentést tartott, amelyben levezette a molekulák sebesség szerinti eloszlását (Maxwell-eloszlás). Maxwell elődje gondolatait R. Clausius gázok kinetikai elméletének kidolgozásában dolgozta ki, aki bevezette az „átlagos szabad út” fogalmát (az átlagos távolság, amelyet egy gázmolekula megtesz egy másik molekulával való ütközése között). Maxwell a gáz gondolatából indult ki, mint sok ideálisan rugalmas golyó együttese, amelyek zárt térben kaotikusan mozognak, és csak rugalmas ütközéseken mennek keresztül. A golyók (molekulák) sebesség szerint csoportokra oszthatók, míg álló állapotban az egyes csoportokban lévő molekulák száma állandó marad, bár kiléphetnek és csoportokba léphetnek. Ebből a megfontolásból az következett, hogy „a részecskék sebesség szerinti eloszlása ​​ugyanazon törvény szerint történik, amely szerint a megfigyelési hibák a legkisebb négyzetek módszerének elméletében, vagyis a Gauss-statisztikának megfelelően. Így került először a statisztika a fizikai jelenségek leírásába. Elméletének részeként Maxwell elmagyarázta Avogadro törvényét, a diffúziót, a hővezetést, a belső súrlódást (transzfer elmélet).

1867-ben bemutatta a termodinamika második főtételének ("Maxwell démonának") statisztikai természetét. 1831-ben, Maxwell születésének évében, M. Faraday klasszikus kísérleteket végzett, amelyek az elektromágneses indukció felfedezéséhez vezették. Maxwell körülbelül 20 évvel később kezdte el tanulmányozni az elektromosságot és a mágnesességet, amikor két nézet alakult ki az elektromos és a mágneses hatások természetéről. A tudósok, mint például A. M. Ampere és F. Neumann ragaszkodtak a nagy hatótávolságú cselekvés koncepciójához, és az elektromágneses erőket a két tömeg közötti gravitációs vonzás analógjának tekintették. Faraday a pozitív és negatív elektromos töltéseket vagy a mágnes északi és déli pólusát összekötő erővonalak ötletének híve volt. Ezek kitöltik az egész környező teret (Faraday terminológiájával a mezőt), és meghatározzák az elektromos és mágneses kölcsönhatásokat. Maxwell a leggondosabban tanulmányozta Faraday munkásságát, és szinte egész kreatív élete során terep ötleteket dolgozott ki.

Faraday nyomán kidolgozta az erővonalak hidrodinamikai modelljét, és az elektrodinamika akkor ismert összefüggéseit a Faraday-féle mechanikai modelleknek megfelelő matematikai nyelven fejezte ki. Ennek a kutatásnak a fő eredményeit tükrözi a Faraday-féle erővonalak című mű, amelyet 1857-ben Faradaynak címeztek. 1860-1865-ben Maxwell megalkotta az elektromágneses tér elméletét, amelyet egyenletrendszer (Maxwell-egyenletek) formájában fogalmazott meg. ) az elektromágneses jelenségek összes alaptörvényét leíró: 1. egyenlet a Faraday-féle elektromágneses indukciót, amelyet Maxwell fedezett fel, és az elmozdulási áramok fogalmai alapján 3. - az elektromosság megmaradásának törvénye 4. a vort; A mágneses tér elképzeléseiről Maxwell arra a következtetésre jutott, hogy az elektromos és mágneses mezők változása a környező térbe behatoló erővonalakban kell, hogy legyen, azaz impulzusok (vagy hullámok) terjedjenek a közegben Ezeknek a hullámoknak a terjedése (elektromágneses zavarok) a közeg dielektromos és mágneses permeabilitásától függ, és egyenlő az elektromosság elektromágneses egységének az elektrosztatikushoz viszonyított arányával. Maxwell és más kutatók szerint ez az arány 3x1010 cm/s, ami nagyon közel áll a hét évvel korábban A. Fizeau francia fizikus által mért fénysebességhez.

1861 októberében Maxwell tájékoztatta Faradayt felfedezéséről: a fény egy nem vezető közegben terjedő elektromágneses zavar, i.e. az elektromágneses hullám egy fajtája. Ezt az utolsó szakaszt tükrözte Maxwell Az elektromágneses tér dinamikus elmélete (Treatise on Electricity and Magnetism, 1864) című munkájában, az elektrodinamikával kapcsolatos munkájának eredményét pedig a híres Traktátum az elektromosságról és mágnesességről (1873) foglalta össze. Az elektromágneses hullámok széles spektrumtartományban való megszerzésének és felhasználásának kísérleti és technikai problémáját, amelyben a látható fény csak kis részét teszi ki, a tudósok és mérnökök következő generációi sikeresen megoldották. Maxwell elméletének alkalmazásai minden típusú rádiókommunikációt biztosítottak a világnak, beleértve a rádió- és televízióadást, a radar- és navigációs segédeszközöket, valamint a rakéták és műholdak irányításának eszközeit. 1831-1879) angol fizikus, a klasszikus elektrodinamika megalkotója, a statisztikus fizika egyik megalapítója.

MAXWELL James Clerk (Maxwell James Clerk) (13. VI.1831 - 5. XI.1879) - angol fizikus, az Edinburgh-i (1855) és a Londoni (1861) Királyi Társaság tagja. R. Edinburgh-ban. Edinburgh-ban (1847-50) és Cambridge-ben (1850-54) tanult. Utóbbi után rövid ideig a Trinity College-ban, 1856-ban - 60-ban - az Aberdeeni Egyetem professzora, 1860 - 65-ben a King's College Londonban, 1871-től pedig a kísérleti fizika első professzora Cambridge-ben. Irányításával Cambridge-ben létrehozták a híres Cavendish Laboratóriumot, amelyet élete végéig vezetett.

A művek az elektrodinamikának, a molekuláris fizikának, az általános statisztikának, az optikának, a mechanikának és a rugalmasságelméletnek szentelték. Maxwell a legjelentősebb hozzájárulását a molekuláris fizikához és elektrodinamikához tette.
A gázok kinetikai elméletében, melynek egyik alapítója volt, 1859-ben megalkotta a gázmolekulák sebességeloszlását leíró statisztikai törvényt (Maxwell-eloszlás). 1866-ban a molekulák sebességeloszlási függvényének új származtatását adta, a közvetlen és fordított ütközések figyelembevétele alapján, általános formában kidolgozta az átvitel elméletét, alkalmazva a diffúziós, hővezetőképességi és belső súrlódási folyamatokra, és bevezette a relaxációs idő fogalmát.
1867-ben az első a termodinamika második főtételének ("Maxwell-démon") statisztikai természetét mutatta be, 1878-ban pedig bevezette a "statisztikai mechanika" kifejezést.

Maxwell legnagyobb tudományos eredménye az általa 1860-65 között megalkotott elektromágneses tér elmélete, amelyet több egyenletrendszer (Maxwell-egyenletek) formájában fogalmazott meg, kifejezve az elektromágneses jelenségek összes alaptörvényét (az első differenciáltéregyenletek Maxwell írta 1855-56-ban). Maxwell elektromágneses térelméletében (1861) egy új fogalmat használt - az eltolási áramot, megadta (1864) az elektromágneses tér definícióját, és megjósolta (1865) egy új fontos hatást: az elektromágneses sugárzás (elektromágneses) szabad térben való létezését. hullámok) és terjedése a térben fénysebességgel . Ez utóbbi okot adott neki arra, hogy (1865) a fényt az elektromágneses sugárzás egyik fajtájának tekintse (a fény elektromágneses természetének gondolata), és feltárja az optikai és elektromágneses jelenségek kapcsolatát. Elméletileg kiszámította a fénynyomást (1873). Állítsa be az arányt ε = n 2 (1860).
Megjósolta Stewart – Tolman és Einstein – de Haas (1878) hatásait, a bőrhatást.

Ezenkívül megfogalmazott egy tételt a rugalmasság elméletében (Maxwell-tétel), összefüggéseket állapított meg a fő termofizikai paraméterek között (Maxwell-féle termodinamikai összefüggések), kidolgozta a színlátás elméletét, és tanulmányozta a Szaturnusz gyűrűinek stabilitását, bemutatva, hogy a gyűrűk nem szilárdak. vagy folyékony, hanem egy meteoritraj.
Számos eszközt tervezett.
A fizikai tudás híres népszerűsítője volt.
Első ízben (1879) adták ki G. kéziratait. Cavendish .

Esszék:

1. Válogatott művek az elektromágneses tér elméletéről. - Állami Műszaki és Elméleti Irodalmi Kiadó. M., 1952 ("A természettudományok klasszikusai" sorozat).
2. Beszédek és cikkek. Műszaki és elméleti irodalom állami kiadója. M.-L., 1940 ("A természettudományok klasszikusai" sorozat).
3. Anyag és mozgás. - Izhevsk, "Szabályos és kaotikus dinamika" kutatóközpont, 2001.
4. Értekezés az elektromosságról és a mágnesességről. - M., Sciences, 1989 ("A tudomány klasszikusai" sorozat). 1. kötet. 2. kötet.
5. Részletek művekből:

Irodalom:

1. V. Karcev. Maxwell. Csodálatos emberek élete. Fiatal gárda; Moszkva; 1974

Filmek:

James Maxwell (1831-1879).

James Clerk Maxwell Edinburgh-ban született 1831. június 13-án. Nem sokkal a fiú születése után a szülei elvitték Glenlair birtokukra. Ettől kezdve a „szűk szurdokban lévő barlang” szilárdan meghonosodott Maxwell életében. Szülei itt éltek-haltak, ő maga is itt élt és temették el sokáig.

Amikor James nyolc éves volt, szerencsétlenség érte a házat: édesanyja súlyosan megbetegedett, és hamarosan meghalt. Most James egyetlen nevelője az apja volt, aki iránt egész életében megőrizte a gyengéd vonzalom és barátság érzését. John Maxwell nemcsak apja és nevelője volt fiának, hanem a leghűségesebb barátja is.

Hamarosan eljött az idő, amikor a fiúnak el kellett kezdenie a tanulást. Először a tanárokat hívták meg otthonukba. De a skót házitanítók éppoly durvák és tudatlanok voltak, mint angol társaik, akiket Dickens olyan szarkazmussal és gyűlölettel jellemez. Ezért úgy döntöttek, hogy Jamest egy új iskolába küldik, amely az Edinburgh Academy hangos nevet viselte.

A fiú fokozatosan bekapcsolódott az iskolai életbe. Nagy érdeklődéssel kezdte felvenni az órákat. Különösen szerette a geometriát. Maxwell élete során az egyik legerősebb hobbija maradt. Tudományos munkásságában óriási szerepet játszottak a geometriai képek és modellek. Maxwell tudományos útja vele kezdődött.

Maxwell az első végzős osztályok egyikében végzett az akadémián. Szeretett iskolájától búcsúzóul megkomponálta az Edinburghi Akadémia himnuszát, amelyet hallgatói egyhangúan és lelkesen énekeltek. Most megnyíltak előtte az Edinburghi Egyetem ajtai.

Maxwell diákként komoly kutatásokat végzett a rugalmasság elméletével kapcsolatban, amelyet a szakemberek nagy elismeréssel fogadtak. És most azzal a kérdéssel szembesült, hogy várható-e továbbtanulása Cambridge-ben.

Cambridge legrégebbi főiskolája a St. Péter (Péterház), a leghíresebb pedig a St. Trinity College (Trinity College), amelyet 1546-ban alapítottak. A főiskola hírnevét híres tanítványa, Isaac Newton teremtette meg. Peterhouse és a Trinity College egymás után a fiatal Maxwell lakóhelye volt Cambridge-ben. Rövid Peterhouse-i tartózkodás után Maxwell átment a Trinity College-ba.

Maxwell tudásmennyisége, intellektusának ereje és önálló gondolkodása lehetővé tette számára, hogy érettségijén előkelő helyezést érjen el. Második helyezést ért el.

A fiatal agglegényt a Trinity College-ban tartották meg tanárnak. De aggódtak a tudományos problémák miatt. A geometria és a színek problémája iránti régi rajongása mellett, amellyel már 1852-ben kezdett foglalkozni, Maxwell érdeklődni kezdett az elektromosság iránt.

1854. február 20-án Maxwell tájékoztatta Thomsont arról a szándékáról, hogy „megtámadja az áramot”. A "támadás" eredménye a "Faraday erővonalairól" című esszé lett – Maxwell három fő műve közül az első, amely az elektromágneses mező tanulmányozására irányult. A „mező” szó először ugyanabban a Thomsonnak írt levélben jelent meg, de sem ebben, sem a terepvonalakról szóló későbbi esszében. Maxwell nem használja. Ez a fogalom csak 1864-ben jelenik meg újra az „Elektromágneses mező dinamikus elmélete” című művében.

1856 őszén Maxwell a természetfilozófia professzora lett az aberdeeni Marischal College-ban. A természetfilozófiai tanszék, vagyis az aberdeeni fizika tanszék Maxwell előtt lényegében nem létezett, a fiatal professzornak meg kellett szerveznie a fizika oktató és tudományos munkáját.

Aberdeeni tartózkodását Maxwell személyes életében egy fontos esemény jellemezte: feleségül vette a Marischal College vezetőjének, Daniel Dewarnak a lányát, Catherine Mary Dewart. Ez az esemény 1858-ban történt. Ettől kezdve életük végéig a Maxwell házaspár kéz a kézben járta életútját.

1857-1859-ben a tudós elvégezte a Szaturnusz gyűrűinek mozgására vonatkozó számításait. Megmutatta, hogy a folyékony gyűrű forgása során a benne keletkező hullámok elpusztulnak, és külön műholdakra bomlik fel. Maxwell véges számú ilyen műhold mozgását vette figyelembe. A legnehezebb matematikai kutatása Adams-díjat és egy első osztályú matematikus hírnevét hozta el számára. A díjnyertes művet 1859-ben adta ki a Cambridge-i Egyetem.

A Szaturnusz gyűrűinek tanulmányozásától teljesen természetes volt, hogy áttértünk a gázmolekulák mozgásának vizsgálatára. Maxwell életének aberdeeni időszaka a Brit Szövetség 1859-es ülésén elmondott beszédével zárult, „A gázok dinamikus elméletéről” szóló jelentésével. Ezzel a dokumentummal kezdődött Maxwell sokéves eredményes kutatása a gázok kinetikai elmélete és a statisztikai fizika területén.

Mivel az osztályt, ahol Maxwell dolgozott, bezárták, a tudósnak új állást kellett keresnie. 1860-ban Maxwellt a londoni King's College természetfilozófia professzorává választották.

A londoni időszakot egy „Explanations of the Dynamic Theory of Gases” című nagy cikk megjelenése jellemezte, amely a vezető angol fizikai folyóiratban, a The Philosophical Journalban jelent meg 1860-ban. Ezzel a cikkel Maxwell óriási mértékben hozzájárult az elméleti fizika egy új ágához, a statisztikai fizikához. A statisztikus fizika klasszikus formájában megalapítói Maxwell, Boltzmann és Gibbs.

Maxwellék 1860 nyarán az őszi szemeszter kezdete előtt Londonban, Glenlair családi birtokán töltötték. Maxwell azonban nem tudott pihenni és erőre kapni. Súlyosan megbetegedett himlővel. Az orvosok az életét féltették. Ám odaadó Katherine rendkívüli bátorsága és türelme, aki mindent megtett beteg férje gondozásáért, segített nekik legyőzni a szörnyű betegséget. Londoni élete ilyen nehéz megpróbáltatásokkal kezdődött. Életének ebben az időszakában Maxwell egy nagy cikket publikált a színekről, valamint „Magyarázatok a gázok dinamikus elméletéről” című munkáját. De élete fő munkáját az elektromosság elméletének szentelték.

Az általa megalkotott elektromágneses tér elméletéről két fő művet publikált: „A fizikai erővonalakról” (1861-1862) és „Az elektromágneses tér dinamikus elmélete” (1864-1865). Maxwell tíz év alatt jelentős tudóssá nőtte ki magát, az elektromágneses jelenségek alapvető elméletének megalkotójává, amely a mechanikával, a termodinamikával és a statisztikai fizikával együtt a klasszikus elméleti fizika egyik alapjává vált.

Életének ugyanebben az időszakában Maxwell elektromos mérésekkel kezdett foglalkozni. Különösen az elektromos mértékegységek racionális rendszere érdekelte, mivel az általa megalkotott elektromágneses fényelmélet csak az elektromosság elektrosztatikus és elektromágneses egységeinek és a fénysebesség arányának egybeesésén alapult. Teljesen természetes volt, hogy a British Association "Egységek Bizottságának" egyik aktív tagja lett. Ezenkívül Maxwell mélyen megértette a tudomány és a technológia közötti szoros kapcsolatot, ennek az uniónak a jelentőségét mind a tudomány, mind a technológiai haladás szempontjából. Ezért a hatvanas évektől élete végéig fáradhatatlanul az elektromos mérések területén dolgozott.

A mozgalmas londoni élet megviselte Maxwell és felesége egészségét, és úgy döntöttek, hogy családi birtokukon, Glenlare-ben élnek. Ez a döntés elkerülhetetlenné vált Maxwell 1865-ös nyári szünidő végén súlyos betegsége után, amelyet szokásához híven a birtokán töltött. Maxwell otthagyta a londoni szolgálatot, és öt évig (1866-tól 1871-ig) Glenlare-ben élt, időnként Cambridge-be utazott vizsgákra, és csak 1867-ben, orvosok tanácsára utazott Olaszországba. Míg Glenlare-ben gazdasági ügyekkel foglalkozott, Maxwell nem hagyta fel tudományos tanulmányait. Keményen dolgozott élete fő művén, a „Treatise on Electricity and Magnetism” (Treatise on Electricity and Magnetism), megírta a „The Theory of Heat” című könyvet, amely a szabályozókkal kapcsolatos fontos munka, számos cikket a gázok kinetikai elméletéről, és részt vett találkozókon. a British Association. Maxwell kreatív élete a faluban ugyanolyan intenzíven folytatódott, mint az egyetemi városban.

Maxwell 1871-ben Londonban kiadta A hőelméletet. Ez a tankönyv nagyon népszerű volt. A tudós azt írta, hogy „A hő elmélete” című könyvének célja az volt, hogy bemutassa a hőről szóló tant „abban a sorrendben, ahogyan az kialakult”.

Nem sokkal a Theory of Heat megjelenése után Maxwell ajánlatot kapott, hogy elfoglalja Cambridge-ben az újonnan létrehozott kísérleti fizika tanszéket. Beleegyezett, és 1871. március 8-án kinevezték Cavendish professzornak a Cambridge-i Egyetemen.

1873-ban megjelent a „Treatise on Electricity and Magnetism” (két kötetben) és az „Anyag és mozgás” című könyv.

Az "Anyag és mozgás" egy kis könyv, amely a mechanika alapjainak bemutatására szolgál.

A "Treatise on Electricity and Magnetism" Maxwell fő munkája és tudományos kreativitásának csúcsa. Ebben foglalta össze az 1854 elején megkezdett elektromágnesességgel kapcsolatos sokéves munka eredményeit. A traktátus előszavának dátuma 1873. február 1. Maxwell tizenkilenc évig dolgozott alapvető munkáján!

Maxwell áttekintette korának elektromosságról és mágnesességről szóló tudásanyagát, kezdve az elektrosztatika alapvető tényeivel és az általa megalkotott elektromágneses fényelméletig. Összefoglalta a nagy hatótávolságú és a rövid hatótávolságú cselekvés elméletei közötti küzdelmet, amely Newton életében kezdődött, és könyve utolsó fejezetét a távoli cselekvéselméletek vizsgálatának szentelte. Maxwell nyíltan nem ellenezte az elektromosságról szóló elméleteket, amelyek előtte léteztek; Faraday koncepcióját az uralkodó elméletekkel egyenrangúnak mutatta be, de könyvének egész szelleme, az elektromágneses jelenségek elemzéséhez való megközelítése annyira új és szokatlan volt, hogy kortársai nem voltak hajlandók megérteni a könyvet.

A Traktátus híres előszavában Maxwell a következőképpen jellemzi munkája célját: leírni a legfontosabb elektromágneses jelenségeket, bemutatni, hogyan mérhetők, és „nyomon követni a mért mennyiségek közötti matematikai összefüggéseket”. Jelzi, hogy megpróbálja „lehetőség szerint megvilágítani ennek az elméletnek a matematikai formája és az általános dinamika közötti összefüggést, hogy bizonyos mértékig felkészüljünk azon dinamikai törvényszerűségek meghatározására, amelyek között illusztrációkat ill. az elektromágneses jelenségek magyarázatai.”

Maxwell a mechanika törvényeit tekinti a természet alapvető törvényeinek. Nem véletlen, hogy ezért az elektromágneses elmélet alapegyenleteinek alapvető előfeltételeként meghatározza a dinamika alapelveit. Ugyanakkor Maxwell megérti, hogy az elektromágneses jelenségek elmélete minőségileg új elmélet, amely nem redukálható a mechanikára, bár a mechanika megkönnyíti a behatolást a természeti jelenségek ezen új területére.

Maxwell fő következtetései a következőkre oszlanak: a váltakozó mágneses mező, amelyet egy változó áram gerjeszt, elektromos mezőt hoz létre a környező térben, ami viszont egy mágneses mezőt gerjeszt stb. A változó elektromos és mágneses mezők kölcsönösen generálják egymást. , egyetlen váltakozó elektromágneses mezőt alkotnak - elektromágneses hullámot.

Levezetett egyenleteket, amelyek azt mutatják, hogy az áramforrás által létrehozott mágneses tér állandó sebességgel terjed el tőle. A keletkezés után az elektromágneses mező 300 000 km/s fénysebességgel terjed a térben, és egyre nagyobb térfogatot foglal el. D. Maxwell azzal érvelt, hogy a fényhullámok ugyanolyan természetűek, mint azok a hullámok, amelyek egy olyan vezeték körül keletkeznek, amelyben váltakozó elektromos áram van. Csak hosszukban különböznek egymástól. A nagyon rövid hullámok látható fények.

1874-ben nagy történelmi munkába kezdett: a 18. századi tudós, Henry Cavendish tudományos örökségét tanulmányozta és publikálásra készítette elő. Maxwell kutatásai után világossá vált, hogy Cavendish jóval Faraday előtt felfedezte a dielektrikum hatását az elektromos kapacitás értékére, és 15 évvel azelőtt, hogy Coulomb felfedezte az elektromos kölcsönhatások törvényét.

Cavendish elektromosságról szóló munkája, a kísérletek leírásával, nagy kötetet foglalt el, 1879-ben "A tisztelt Henry Cavendish cikkei az elektromosságról" címmel jelent meg. Ez volt Maxwell utolsó könyve élete során. 1879. november 5-én halt meg Cambridge-ben.

James Maxwell fizikus, aki először fogalmazta meg a klasszikus elektrodinamika alapjait. Ma is használják. A híres Maxwell-egyenlet ismert, ő vezetett be ebbe a tudományba olyan fogalmakat, mint az elmozduló áram, az elektromágneses mező, az elektromágneses hullámok előrejelzése, a fény természete és nyomása, és sok más fontos felfedezést tett.

Gyermekkori fizikus

Maxwell fizikus a 19. században, 1831-ben született. A skóciai Edinburgh-ben született. Cikkünk hőse egy Clerks családból származott, édesapja családi birtoka volt Dél-Skóciában. 1826-ban talált egy Frances Kay nevű feleséget, összeházasodtak, és 5 évvel később megszületett James.

Csecsemőkorában Maxwell és szülei a Middleby birtokra költöztek, ahol gyermekkorát töltötte, amit nagyban beárnyékolt édesanyja rákbetegségben bekövetkezett halála. Már élete első éveiben is aktívan érdeklődött az őt körülvevő világ iránt, szerette a költészetet, és úgynevezett „tudományos játékokkal” vették körül. Például a mozi "varázslemez" elődje.

10 évesen egy házitanítónál kezdett tanulni, de ez eredménytelennek bizonyult, így 1841-ben Edinburgh-be költözött a nagynénjéhez. Itt kezdett járni az Edinburgh Akadémiára, amely a klasszikus oktatásra helyezte a hangsúlyt.

Tanulmány az Edinburghi Egyetemen

1847-ben a leendő fizikus, James Maxwell kezdett itt tanulni. Fizikai, mágneses és filozófiai munkákat tanulmányozott, és számos laboratóriumi kísérletet végzett. Leginkább az anyagok mechanikai tulajdonságai érdekelték. Polarizált fénnyel vizsgálta meg őket. Maxwell fizikusnak azután volt lehetősége erre, hogy kollégája, William Nicol adott neki két polarizáló eszközt, amelyeket ő maga állított össze.

Akkoriban nagyszámú modellt készített zselatinból, vetette alá azokat deformációnak, polarizált fényben figyelte a színes festményeket. Kísérleteit az elméleti kutatásokkal összehasonlítva Maxwell számos új törvényt levezetett és régieket tesztelt. Ennek a munkának az eredményei akkoriban rendkívül fontosak voltak a szerkezeti mechanika számára.

Maxwell Cambridge-ben

1850-ben Maxwell tovább akar tanulni, bár apja nem lelkesedik ezért az ötletért. A tudós Cambridge-be megy. Ott belép az olcsó Peterhouse College-ba. Az ott elérhető tanterv nem elégítette ki Jamest, és a Peterhouse-ban való tanulás sem kínált perspektívákat.

Csak az első félév végén sikerült meggyőznie apját, és átkerülnie a tekintélyesebb Trinity College-ba. Két évvel később ösztöndíjas hallgató lesz, és külön szobát kap.

Ugyanakkor Maxwell gyakorlatilag nem folytat tudományos tevékenységet, kora kiemelkedő tudósainak előadásait olvassa, verseket ír, részt vesz az egyetem szellemi életében. Cikkünk hőse sokat kommunikál új emberekkel, ennek köszönhetően kompenzálja természetes félénkségét.

Maxwell napi rutinja érdekes volt. Reggel 7-től 17 óráig dolgozott, majd elaludt. 21.30-kor újra felkeltem, olvastam, és hajnali kettőtől fél négyig pont a szálló folyosóin mentem kocogni. Utána ismét lefeküdt aludni reggelig.

Villanyszerelés

Cambridge-ben Maxwell fizikust komolyan érdekelték az elektromosság problémái. Mágneses és elektromos hatásokat kutat.

Ekkorra Michael Faraday előterjesztette az elektromágneses indukció elméletét, olyan erővonalakat, amelyek képesek a negatív és pozitív elektromos töltések összekapcsolására. Maxwellnek azonban nem tetszett ez a távoli cselekvés koncepciója, az intuíciója azt súgta neki, hogy valahol ellentmondások vannak. Ezért úgy döntött, hogy felállít egy matematikai elméletet, amely egyesíti a hosszú távú cselekvés és a Faraday-féle reprezentáció hívei által elért eredményeket. Az analógia módszerével alkalmazta azokat az eredményeket, amelyeket William Thomson korábban elért a szilárd anyagok hőátadási folyamatainak elemzése során. Így első ízben adott indokolt matematikai indoklást arra, hogy egy bizonyos környezetben hogyan megy végbe az elektromos hatás átvitele.

Színes fényképek

1856-ban Maxwell Aberdeenbe ment, ahol hamarosan megnősült. 1860 júniusában, a British Association kongresszusán, amely Oxfordban zajlik, cikkünk hőse fontos beszámolót készít színelméleti kutatásairól, azt konkrét színdobozos kísérletekkel támasztja alá. Ugyanebben az évben érmet kapott az optika és a színek kombinálása terén végzett munkájáért.

1861-ben a Királyi Intézetben megcáfolhatatlan bizonyítékot szolgáltatott elmélete helyességére - ez egy színes fénykép, amelyen 1855 óta dolgozik. A világon még soha senki nem csinált ilyet. A negatívokat több szűrőn – kéken, zölden és piroson – átlőtte. A negatívokat ugyanazon szűrőkön keresztül megvilágítva sikerül színes képet kapnia.

Maxwell egyenlet

James Clerk Maxwell életrajzában Thomson is erős hatással volt rá. Ennek eredményeként arra a következtetésre jut, hogy a mágnesesség örvény jellegű, az elektromos áram pedig transzlációs természetű. Mechanikus modellt hoz létre, hogy mindent világosan demonstráljon.

Az így létrejövő elmozdulási áram a híres folytonossági egyenlethez vezetett, amelyet ma is használnak az elektromos töltésre. A kortársak szerint ez a felfedezés lett Maxwell legjelentősebb hozzájárulása a modern fizikához.

utolsó életévei

Maxwell élete utolsó éveit Cambridge-ben töltötte különböző adminisztratív pozíciókban, a Filozófiai Társaság elnöke lett. Tanítványaival együtt a hullámok kristályokban való terjedését tanulmányozta.

A vele dolgozó alkalmazottak többször is megjegyezték, hogy a lehető legkönnyebben kommunikált, teljes mértékben a kutatásnak szentelte magát, egyedülálló képességgel rendelkezik, hogy magába a probléma lényegébe hatoljon be, nagyon éleslátó, ugyanakkor megfelelően reagált a kritikára. , soha nem vágyott híressé, ugyanakkor nagyon rafinált szarkazmusra volt képes.

Egy súlyos betegség első tünetei 1877-ben jelentkeztek, amikor Maxwell még csak 46 éves volt. Egyre gyakrabban kezdett fuldokolni, nehezére esett enni és lenyelni az ételt, erős fájdalmakat tapasztalt.

Két év után nagyon nehezen tudott előadásokat tartani, nyilvánosan beszélni, nagyon hamar elfáradt. Az orvosok megállapították, hogy állapota folyamatosan romlott. Az orvosok diagnózisa csalódást okozott – hasi rák. Az év végén teljesen legyengülve tért vissza Glenlare-ből Cambridge-be. Az akkoriban híres Dr. James Paget megpróbálta enyhíteni szenvedéseit.

1879 novemberében Maxwell meghalt. A koporsót a holttestével Cambridge-ből a családi birtokra szállították, szülei mellé temették el a partoni kis falusi temetőben.

Olimpia Maxwell tiszteletére

Maxwell emlékét utcák, épületek, csillagászati ​​objektumok, díjak és jótékonysági alapítványok nevei őrzik. A Maxwell Fizikai Olimpiát is évente rendezik Moszkvában.

A 7-től 11-ig osztályos tanulók számára indul. A 7–8. osztályos iskolások számára a Maxwell Fizikai Olimpia eredményei helyettesítik a fizika iskolások olimpiájának regionális és összoroszországi szakaszait.

A regionális szakaszon való részvételhez elegendő számú pontot kell szereznie az előzetes kiválasztáson. A Maxwell Fizikai Olimpia regionális és utolsó szakaszát két szakaszban rendezik. Az egyik elméleti, a második kísérleti.

Érdekes, hogy a Maxwell Fizikai Olimpia feladatai minden szakaszában nehézségi szinten egybeesnek az iskolások összoroszországi olimpiájának utolsó szakaszának tesztjeivel.

Ebben a cikkben James Maxwell angol fizikusról, a klasszikus elektrodinamika megalkotójáról, a statisztikai fizika egyik megalapítójáról szóló rövid életrajzát mutatjuk be.

James Clerk Maxwell életrajza röviden

Maxwell James Clerk 1831. június 13-án született Edinburgh-ban, egy skót nemes családjában. 10 évesen belépett az Edinburghi Akadémiára, ahol ő lett az első diák.

1847 és 1850 között az Edinburghi Egyetemen tanult. Itt kezdtem el érdeklődni a kémia, optika, mágnesesség kísérletei iránt, matematikát, fizikát és mechanikát tanultam. Három évvel később, hogy folytathassa tanulmányait, James átigazolt a Trinity College Cambridge-be, és M. Faraday könyvéből villamos energiát kezdett tanulni. Aztán elkezdte az elektromosság kísérleti kutatását.
A főiskola sikeres elvégzése (1854) után a fiatal tudóst meghívták tanítani. Két évvel később cikket írt „A Faraday erővonalakról”.

Ugyanakkor Maxwell kidolgozta a gázok kinetikai elméletét. Levezetett egy törvényt, amely szerint a gázmolekulák a sebességük szerint oszlanak el (Maxwell-eloszlás).

1856-1860-ban Maxwell az Aberdeeni Egyetem professzora; 1860-1865-ben a londoni King's College-ban tanított, ahol először találkozott Faradayval. Ebben az időszakban született meg fő műve, „Az elektromágneses mező dinamikus elmélete” (1864-1865), amelyben az általa felfedezett mintázatokat négy differenciálegyenlet-rendszerben (Maxwell-egyenletek) fejezték ki. A tudós azzal érvelt, hogy a változó mágneses tér örvényszerű elektromos mezőt hoz létre a környező testekben és a vákuumban, és ez viszont mágneses mező megjelenését okozza.
Ez a felfedezés a világ megismerésének új szakasza lett. A. Poincaré Maxwell elméletét tartotta a matematikai gondolkodás csúcsának. Maxwell azt javasolta, hogy létezniük kell elektromágneses hullámoknak, és terjedési sebességük megegyezik a fény sebességével. Ez azt jelenti, hogy a fény egyfajta elektromágneses hullám. Elméletileg alátámasztotta a fénynyomás jelenségét.