Maxwell, James Clerk

James Clerk Maxwell
angol James Clerk Maxwell

Születési dátum	1831. június 13.( 1831-06-13 ) [1] [2] [3] […]
Születési hely	Edinburgh , Skócia
Halál dátuma	1879. november 5.( 1879-11-05 ) [1] [2] [3] […] (48 évesen)
A halál helye	Cambridge , Anglia
Ország	Nagy-Britannia
Tudományos szféra	fizika , matematika , mechanika
Munkavégzés helye	University of Aberdeen Kings College (London) University of Cambridge
alma Mater	Edinburgh Egyetem Cambridge Egyetem
tudományos tanácsadója	William Hopkins
Diákok	George Crystal Richard Glazebrook Arthur Schuster Ambrose Fleming John Henry Poynting
Ismert, mint	az eltolási áram fogalmának és a Maxwell-egyenleteknek, a Maxwell- eloszlásnak , a Maxwell - démonnak a szerzője
Díjak és díjak	Smith-díj (1854) Adams-díj (1857) Rumfoord-érem (1860)
Autogram
Idézetek a Wikiidézetben
A Wikiforrásnál dolgozik
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

James Clerk Maxwell ( Eng. James Clerk Maxwell ; Edinburgh , 1831. június 13., Skócia – 1879. november 5. , Cambridge , Anglia ) - brit ( skót ) fizikus , matematikus és szerelő . A Londoni Királyi Társaság tagja ( 1861 ). Maxwell lefektette a modern klasszikus elektrodinamika alapjait ( Maxwell-egyenletek ), bevezette a fizikába az eltolódási áram és az elektromágneses mező fogalmát , számos következményt kapott elméletéből ( elektromágneses hullámok előrejelzése, a fény elektromágneses természete , fénynyomás és mások). . A gázok kinetikai elméletének egyik megalapítója (meghatározta a gázmolekulák sebességeloszlását ). Az elsők között vezette be a statisztikai reprezentációkat a fizikába, megmutatta a termodinamika második főtételének (" Maxwell-démon ") statisztikai természetét, számos fontos eredményt ért el a molekuláris fizikában és termodinamikában ( Maxwell termodinamikai összefüggései, Maxwell -szabály folyadék-gáz fázisátalakuláshoz és mások). A kvantitatív színelmélet úttörője; a színes fényképezés trikolor elvének szerzője . Maxwell további munkái közé tartozik a mechanikai tanulmányok ( fotoelaszticitás , Maxwell-tétel a rugalmasság elméletében, a mozgásstabilitás elmélete , a Szaturnusz gyűrűinek stabilitásának elemzése ), az optika és a matematika. Henry Cavendish munkáinak kéziratait készítette publikálásra , nagy figyelmet fordított a tudomány népszerűsítésére , és számos tudományos műszert tervezett.

Áttekintés az életről és a munkáról

Eredet és fiatalság. Első tudományos munka (1831-1847)

James Clerk Maxwell egy régi skót Penicuik Clerks családhoz tartozott . Apja, John Clerk Maxwell a Middleby családi birtok tulajdonosa volt Dél-Skóciában (Maxwell második vezetékneve is ezt tükrözi). Az Edinburgh-i Egyetemen végzett és az ügyvédi kamara tagja volt, de nem szerette a jogtudományt , szabadidejében rajongott a tudományért és a technológiáért (sőt, több alkalmazott jellegű cikket is publikált), és rendszeresen részt vett az Edinburgh -i üléseken. A Royal Society mint néző . 1826 - ban feleségül vette Frances Cayt , az Admiralitási Bíróság bírójának lányát, aki öt évvel később fiút szült neki [4] .

Nem sokkal fiuk születése után a család Edinburgh -ből az elhagyott Middleby birtokukra költözött, ahol egy új házat építettek, Glenlair néven ( Glenlair , azaz "lak egy szűk üregben"). Itt töltötte gyermekkorát James Clerk Maxwell, akit beárnyékolt édesanyja korai halála rák miatt . A természeti élet szívóssá és kíváncsivá tette. Kora gyermekkorától kezdve érdeklődést mutatott az őt körülvevő világ iránt, különféle "tudományos játékokkal" vették körül (például "varázskorong" - a mozi elődje [5] , az égi szféra modellje , "ördög" tetejére stb.), sokat tanult az apjával való kommunikációból, szerette a költészetet, és megtette első saját költői kísérleteit. Csak tízéves korában volt egy speciálisan bérelt házitanítója, de az ilyen képzés eredménytelennek bizonyult, és 1841 novemberében Maxwell nagynénjéhez, Isabella-hoz, apja nővéréhez költözött Edinburgh-ba. Itt új iskolába lépett - az úgynevezett Edinburgh-i Akadémiára , amely a klasszikus oktatásra helyezte a hangsúlyt - a latin , a görög és az angol , a római irodalom és a Szentírás tanulmányozására [6] .

A tanulás eleinte nem vonzotta Maxwellt, de fokozatosan ráérzett rá, és az osztály legjobb tanulója lett. Ekkoriban kezdett érdeklődni a geometria iránt, kartonból poliédereket készített . A geometrikus képek szépségének megértése David Ramsay Hay művész etruszk művészetről tartott előadása után fejlődött . A témával kapcsolatos elmélkedések hatására Maxwell kitalált egy módszert az oválisok rajzolására . Ez a módszer, amely René Descartes munkásságáig nyúlik vissza, trükkcsapok, cérna és ceruza használatából állt, lehetővé téve körök (egy trükk), ellipszisek (két trükk) és bonyolultabb ovális formák (több trükk ) felépítését. ). Ezekről az eredményekről James Forbes professzor számolt be az Edinburgh-i Királyi Társaság ülésén, majd megjelent a Proceedings című folyóiratban. Az akadémián végzett tanulmányai során Maxwell közeli barátságot kötött osztálytársával , Lewis Campbellel , aki később Maxwell híres klasszika-filológusa és életrajzírója volt, valamint a leendő híres matematikussal , Peter Guthrie Tattal , aki egy osztállyal fiatalabbat tanult [7] .

Edinburghi Egyetem. Fotoelaszticitás (1847–1850)

1847- ben lejárt a tanulmányi időszak az akadémián, és novemberben Maxwell belépett az Edinburghi Egyetemre , ahol Forbes fizikus, Philip Kelland matematikus, William Hamilton filozófus előadásait vett részt ; számos matematikai, fizikai, filozófiai művet tanulmányozott, kísérleteket végzett optikával, kémiával, mágnesességgel. Tanulmányai során Maxwell cikket készített a gördülő görbékről, de elsősorban az anyagok mechanikai tulajdonságainak tanulmányozására összpontosított polarizált fény segítségével . A tanulmány ötlete abból indult ki, hogy 1847 tavaszán megismerkedett a híres skót fizikussal , William Nicollal , aki két saját tervezésű polarizáló műszert ( Nicol prizmák ) ajándékozott neki. Maxwell rájött, hogy a polarizált sugárzás felhasználható a terhelt szilárd anyagok belső feszültségeinek meghatározására. Zselatinból változatos formájú testmodelleket készített, melyeket deformációnak vetve ki a kompressziós és feszítési irányok görbéinek megfelelő polarizált fényszínmintázatban figyelte meg. Kísérleteinek eredményeit elméleti számításokkal összehasonlítva Maxwell a rugalmasságelmélet számos régi és levezetett új törvényét ellenőrizte , beleértve azokat az eseteket is, amelyeket túl nehéz volt kiszámítani. Összesen 14 feladatot oldott meg üreges hengerek, rudak, kerek korongok, üreges gömbök, lapos háromszögek belsejében lévő feszültségekkel kapcsolatban, ezzel jelentősen hozzájárulva a fotoelaszticitás módszerének fejlesztéséhez . Ezek az eredmények a szerkezeti mechanika számára is jelentős érdeklődést mutattak . Maxwell 1850 -ben számolt be róluk az Edinburgh Royal Society egyik ülésén, ami bizonyítéka volt munkásságának első komoly elismerésének [8] [9] .

Cambridge (1850–1856)

Egyetemi tanulmányok

1850-ben, annak ellenére, hogy apja szerette volna közel tartani a fiát, úgy döntöttek, hogy Maxwell a Cambridge -i Egyetemre megy (minden barátja már elhagyta Skóciát egy rangosabb oktatásért). Ősszel Cambridge -be érkezett , ahol belépett a legolcsóbb Peterhouse főiskolába , és magának a főiskola épületében kapott szobát. A péterházi tantervvel azonban nem volt megelégedve, és gyakorlatilag esély sem volt arra, hogy a diploma megszerzése után a főiskolán maradjon. Sok rokona és ismerőse, köztük James Forbes és William Thomson professzorok (a leendő Lord Kelvin) azt tanácsolták neki, hogy lépjen be a Trinity College-ba ; néhány skót barátja is itt tanult. Végül, a Peterhouse-ban eltöltött első félév után James meggyőzte apját, hogy át kell igazolnia a Trinity-hez [10] .

1852 -ben Maxwell főiskolai ösztöndíjas lett, és közvetlenül az épületében kapott egy szobát. Ebben az időben kevés tudományos munkát végzett, de sokat olvasott, részt vett George Stokes előadásaira és William Hopkins szemináriumaira , aki felkészítette a vizsgákra, új barátokat szerzett, verseket írt szórakozásból (amelyek közül sokat később publikált Lewis Campbell). Maxwell aktívan részt vett az egyetem szellemi életében. Beválasztották az "apostolok klubjába", amely tizenkét embert egyesített a legeredetibb és legmélyebb gondolatokkal; Ott különféle témákban tartott előadásokat. Az új emberekkel való kommunikáció lehetővé tette számára, hogy kompenzálja azt a félénkséget és visszafogottságot, amelyet a szülőföldjén eltöltött nyugodt élet évei során alakított ki [11] [12] . James napi rutinja is sokak számára szokatlannak tűnt: reggel héttől este ötig dolgozott, majd lefeküdt, fél 10-kor felkelt és olvasni kezdett, hajnali kettőtől fél négyig szaladgált. töltésként a szálló folyosóit, utána ismét aludt, már kora reggelig [13] .

Ekkorra végleg kialakultak filozófiai és vallási nézetei. Utóbbiakat jelentős eklektika jellemezte, egészen gyermekkoráig, amikor apja presbiteri templomába és Izabella néni püspöki templomába is járt. Cambridge-ben Maxwell a keresztényszocializmus elméletének híve lett , amelyet Frederick Denison Maurice teológus , a "széles egyház" ( széles egyház ) ideológusa és a Working Men's College egyik alapítója fejlesztett ki . James az oktatást és a kulturális fejlesztést a társadalom jobbításának fő módjának tekintve részt vett ennek az intézménynek a munkájában, ahol esténként népszerű előadásokat olvasott fel. Ugyanakkor az Istenbe vetett feltétlen hite ellenére nem volt túl vallásos, többször kapott figyelmeztetést az istentiszteletek elmaradása miatt [11] . Barátjának, Lewis Campbellnek írt levelében, aki úgy döntött, hogy teológiai pályát folytat, Maxwell a következőképpen rangsorolta a tudományokat:

Az egyes tudásterületeken a haladás arányos a tények mennyiségével, amelyekre épül, és így kapcsolódik az objektív adatok megszerzésének lehetőségéhez. Matematikában ez egyszerű. <...> A kémia messze megelőzi a természettudomány összes tudományát; mindegyik megelőzi az orvostudományt, az orvostudomány a metafizikát, a jogot és az etikát; és mindannyian megelőzik a teológiát. … Úgy gondolom, hogy a hétköznapibb és anyagiasabb tudományokat semmiképpen sem lehet megvetni az Elme és a Szellem magasztos tanulmányozásához képest. [tizennégy]

Egy másik levélben a következőképpen fogalmazta meg tudományos munkásságának és életének alapelvét:

Íme az én nagy tervem, ami már régóta kigondolt, és ami most elhal, majd újra életre kel és fokozatosan egyre tolakodóbb lesz... Ennek a tervnek a fő szabálya, hogy makacsul semmit se hagyjunk felfedezetlenül. Semmi sem lehet „szent föld”, szent Megingathatatlan Igazság, sem pozitív, sem negatív. [tizenöt]

1854 januárjában Maxwell letette az utolsó háromszintű matematikai vizsgát ( Mathematical Tripos ), és második lett a hallgatók listáján ( Second Wrangler ) és főiskolai diplomát kapott. A következő tesztben - a hagyományos Smith-díjhoz írt matematikai tanulmányban - megoldotta a Stokes által javasolt és a tétel bizonyítására vonatkozó problémát, amelyet ma Stokes-tételnek neveznek . A teszt eredménye szerint a díjat osztálytársával, Edward Rausszal osztozta meg [16] .

Színelmélet

A sikeres vizsga után Maxwell úgy döntött, hogy Cambridge-ben marad, hogy professzori állásra készüljön. Tanította a diákokat, vizsgázott a Cheltenham College-ban, új barátokat szerzett, tovább dolgozott a Dolgozók Főiskolájával, Macmillan a szerkesztő javaslatára optikáról kezdett könyvet írni (soha nem készült el), és szabadidejében meglátogatta apját Glenlarban, egészségi állapota drasztikusan megromlott. Ugyanekkor nyúlik vissza a cambridge-i folklór részévé vált humoros kísérleti tanulmány a „catrolling”-ról: célja az volt, hogy meghatározzák azt a minimális magasságot, amelyről leesve a macska négykézláb áll [17] .

Maxwell fő tudományos érdeklődése azonban ebben az időben a színelmélettel kapcsolatos munka volt . Isaac Newton munkájából származik , aki ragaszkodott a 7 alapszín ötletéhez . Maxwell Thomas Young elméletének utódjaként lépett fel , aki előterjesztette a három alapszín ötletét, és összekapcsolta őket az emberi testben zajló fiziológiai folyamatokkal. A fontos információk színvak vagy színvak betegek vallomásait tartalmazták . A színek keverésével kapcsolatos kísérletei során, nagyrészt függetlenül megismételve Hermann Helmholtz kísérleteit , Maxwell egy „színes tetőt” használt, amelynek a korongját különböző színűre festett szektorokra osztották, valamint egy „színdobozt”, egy optikai rendszert, amelyet a cég fejlesztett ki. aki lehetővé tette a referenciaszínek keverését. Korábban is használtak már hasonló eszközöket, de csak Maxwell kezdett a segítségükkel kvantitatív eredményeket kapni, és elég pontosan megjósolni a keverés eredményeként kapott színeket. Tehát bebizonyította, hogy a kék és a sárga színek keverése nem zöldet ad, mint azt gyakran hiszik, hanem rózsaszínes árnyalatot. Maxwell kísérletei kimutatták, hogy a fehér nem nyerhető kék, piros és sárga keverésével, ahogy David Brewster és néhány más tudós hitte, és az elsődleges színek a vörös, a zöld és a kék [18] [19] . A színek grafikus ábrázolására Maxwell Jungot követve egy háromszöget használt, amelyen belüli pontok jelzik az ábra csúcsaiban elhelyezkedő elsődleges színek keverésének eredményét [20] .

Első munka az elektromosságon

Maxwell első komoly érdeklődése az elektromosság problémája iránt az évek óta tartó cambridge-i munkához tartozik . Nem sokkal a sikeres vizsga után, 1854 februárjában William Thomsonhoz fordult azzal a kéréssel, hogy ajánljon irodalmat ebben a témában és az olvasás sorrendjében [21] . Abban az időben, amikor Maxwell elkezdte tanulmányozni az elektromosságot és a mágnesességet , két nézet uralkodott az elektromos és a mágneses hatások természetéről. A legtöbb kontinentális tudós, például André Marie Ampère , Franz Neumann és Wilhelm Weber ragaszkodott a nagy hatótávolságú cselekvés koncepciójához, és az elektromágneses erőket analógnak tekintette a két tömeg közötti gravitációs vonzerővel, amelyek azonnali kölcsönhatásba lépnek. Az elektrodinamika, amelyet ezek a fizikusok fejlesztettek ki, érett és szigorú tudomány volt [22] . Másrészt Michael Faraday , az elektromágneses indukció jelenségének felfedezője olyan erővonalak ötletét terjesztette elő, amelyek pozitív és negatív elektromos töltéseket kötnek össze , vagy egy mágnes északi és déli pólusát. Faraday szerint az erővonalak kitöltik az egész környező teret, mezőt alkotva, és meghatározzák az elektromos és mágneses kölcsönhatásokat. Maxwell nem tudta elfogadni a távoli cselekvés fogalmát, ez ellentmondott a fizikai megérzéseinek [23] , ezért hamarosan Faraday álláspontjára váltott:

Amikor megfigyeljük, hogy egy test távolról hat a másikra, akkor, mielőtt elfogadnánk, hogy ez a cselekvés közvetlen és azonnali, általában megvizsgáljuk, hogy van-e anyagi kapcsolat a testek között... Akinek a levegő tulajdonságai nem ismertek, az erőátvitel ezen a láthatatlan közegen keresztül éppoly érthetetlennek tűnik, mint a távoli cselekvés bármely más példája... Nem szabad ezeket az [erő] vonalakat pusztán matematikai absztrakcióknak tekinteni. Ezek azok az irányok, amelyekben a közeg feszültség alatt van, hasonlóan a kötél feszültségéhez... [24]

Maxwell egy olyan matematikai elmélet megalkotásának kérdésével szembesült, amely Faraday elképzeléseit és a hosszú távú cselekvés hívei által elért helyes eredményeket egyaránt magában foglalja. Maxwell a William Thomson által sikeresen alkalmazott analógiás módszer alkalmazása mellett döntött, aki már 1842-ben észrevette az analógiát az elektromos kölcsönhatás és a hőátadási folyamatok között egy szilárd testben. Ez lehetővé tette számára, hogy a hőre kapott eredményeket az elektromosságra alkalmazza, és megadja az első matematikai indoklást az elektromos hatás egy bizonyos közegen keresztül történő átvitelének folyamataira. 1846- ban Thomson az elektromosság és a rugalmasság analógiáját tanulmányozta [25] . Maxwell egy másik hasonlattal élt: kidolgozta a térvonalak hidrodinamikai modelljét, ideális összenyomhatatlan folyadékkal rendelkező csövekhez hasonlítva azokat ( a mágneses és elektromos indukciós vektorok hasonlóak a folyadéksebesség-vektorhoz), és először fejezte ki a Faraday törvényeit. mezőkép matematikai nyelven (differenciálegyenletek) [26] [27 ] . Robert Millikan figuratív kifejezésében Maxwell "faraday eszméinek plebejus meztelen testét a matematika arisztokratikus ruhájába öltöztette" [28] . Abban az időben azonban nem sikerült feltárnia a kapcsolatot a nyugalmi töltések és a "mozgó elektromosság" ( áramok ) között, aminek hiánya láthatóan az egyik fő motivációja volt munkájában [29] .

1855 szeptemberében Maxwell részt vett a Brit Tudományos Egyesület glasgow -i kongresszusán , útközben meglátogatta beteg apját, majd Cambridge-be való visszatérése után sikeresen letette a vizsgát a főiskolai tanács tagjává válásáról (ez azt jelentette , hogy cölibátus fogadalma ). Az új félévben Maxwell hidrosztatikáról és optikáról kezdett előadásokat tartani. 1856 telén visszatért Skóciába, apját Edinburgh-be vitte, majd februárban visszatért Angliába. Ekkor értesült arról, hogy az aberdeeni Marischal College (Marishal College ) természetfilozófia professzora megüresedett, és úgy döntött, hogy megpróbálja megszerezni ezt a pozíciót, remélve, hogy közelebb kerülhet apjához, és nem lát egyértelmű kilátásokat Cambridge-ben. Márciusban Maxwell visszavitte apját Glenlare-be, ahol úgy tűnt, jobban van, de április 2-án apja meghalt. Április végén Maxwellt kinevezték aberdeeni professzori posztra, és miután a nyarat a családi birtokon töltötte, októberben új munkahelyére érkezett [30] .

Aberdeen (1856–1860)

Oktatói munka. Házasság

Maxwell aberdeeni tartózkodásának első napjaitól kezdve tanítani kezdett a Természetfilozófiai Tanszéken, amely elhagyatott állapotban volt. Kereste a megfelelő oktatási módszereket, próbálta rászoktatni a hallgatókat a tudományos munkára, de ez nem sikerült túlzottan [31] . Humorral és szójátékokkal ízesített előadásai gyakran olyan összetett kérdésekkel foglalkoztak, hogy az sokakat megijesztett [32] . A korábban elfogadott modelltől abban tértek el, hogy kevesebb hangsúlyt fektettek a prezentáció népszerűségére és a témák széles körére, szerényebb volt a bemutatók száma, és nagyobb figyelmet fordítottak a dolog matematikai oldalára [33] . Sőt, Maxwell az elsők között vonta be a hallgatókat a gyakorlati órákba, és az elmúlt év hallgatói számára további órákat is szervezett a normál kurzuson kívül [34] . Ahogy David Gill csillagász , egyik aberdeeni tanítványa felidézte,

... Maxwell nem volt jó tanár; csak négyen-öten, hetven-nyolcvan évesek voltunk, sokat tanultunk tőle. Előadások után pár órát nála maradtunk, mígnem megjött a szörnyű felesége, és el nem hurcolta egy csekély vacsorára délután 3-kor. Önmagában ő volt a legkellemesebb és legkedvesebb lény - gyakran elaludt és hirtelen felébredt -, majd arról beszélt, ami a fejébe jutott. [35]

Aberdeenben komoly változások mentek végbe Maxwell magánéletében: 1858 februárjában eljegyezték Catherine Mary Dewarral, a Marischal College igazgatójának ( igazgatójának ), Daniel Dewarnak , az egyháztörténelem professzorának legfiatalabb lányával, júniusban pedig az esküvőre került sor. hely. Közvetlenül az esküvő után Maxwellt kizárták a Trinity College igazgatóságából, mert megszegte a cölibátus fogadalmát [36] . Ugyanakkor Maxwell tudományfilozófiai nézetei végleg megerősödtek, amelyet egyik baráti levelében fogalmazott meg:

Ami az anyagtudományokat illeti, úgy tűnik számomra, hogy ezek jelentik a közvetlen utat a metafizikával, a saját gondolatainkkal vagy a társadalommal kapcsolatos bármely tudományos igazsághoz. Az ezekben a tárgyakban létező tudásösszeg értékének nagy részét az anyagtudományokkal való analógiák levonásával nyert elképzelésekből nyeri, a többi pedig, bár fontos az emberiség számára, nem tudományos, hanem aforisztikus. A fizika fő filozófiai értéke az, hogy az agynak valami határozottan támaszkodhat. Ha valahol téved, maga a természet azonnal szól róla. [37]

A Szaturnusz gyűrűinek stabilitása

Ami az aberdeeni tudományos munkát illeti, Maxwell először egy "dinamikus felső" tervezésével foglalkozott, amelyet az ő megrendelésére hoztak létre, és bemutatta a merev testek forgáselméletének néhány aspektusát . 1857 - ben a Proceedings of the Cambridge Philosophical Society-ben megjelent „ On Faraday's lines of force ” című cikke , amely több korábbi év villamosenergia-kutatásának eredményeit tartalmazza. Márciusban Maxwell elküldte a vezető brit fizikusoknak, köztük magának Faradaynak is, akikkel baráti levelezés kezdődött [38] . Egy másik téma, amellyel ekkoriban foglalkozott, a geometriai optika volt . Az "Az optikai műszerek általános törvényeiről" című cikkben ( Az optikai műszerek általános törvényeiről ) elemezték azokat a feltételeket, amelyekkel egy tökéletes optikai eszköznek rendelkeznie kell . Ezt követően Maxwell ismételten visszatért a fénytörés komplex rendszerekben témájához, eredményeit konkrét eszközök működésére is alkalmazva [39] .

Maxwell figyelmét azonban akkoriban sokkal jobban felkeltette a Szaturnusz gyűrűinek természetének tanulmányozása, amelyet 1855 -ben a Cambridge-i Egyetem javasolt az Adams-díjra (a munkát két év alatt kellett befejezni). A gyűrűket Galileo Galilei fedezte fel a 17. század elején, és sokáig a természet rejtélye maradtak: a bolygót mintha három folytonos koncentrikus gyűrű vette volna körül, amelyek egy ismeretlen természetű anyagból álltak (a harmadik gyűrű George Bond nem sokkal előtte fedezte fel ). William Herschel szilárd szilárd tárgyaknak tekintette őket. Pierre Simon Laplace azzal érvelt, hogy a tömör gyűrűknek inhomogénnek, nagyon keskenynek kell lenniük, és szükségszerűen forogniuk kell. A gyűrűk szerkezetének különböző változatainak matematikai elemzése után Maxwell meg volt győződve arról, hogy nem lehetnek sem szilárdak, sem folyékonyak (az utóbbi esetben a gyűrű gyorsan összeomlik, cseppekre bomlik). Arra a következtetésre jutott, hogy egy ilyen szerkezet csak akkor lehet stabil, ha nem rokon meteoritokból áll . A gyűrűk stabilitását a Szaturnuszhoz való vonzódásuk, valamint a bolygó és a meteoritok kölcsönös mozgása biztosítja. Maxwell Fourier-analízis segítségével tanulmányozta a hullámok terjedését egy ilyen gyűrűben, és kimutatta, hogy bizonyos körülmények között a meteoritok nem ütköznek egymással. Két gyűrű esetén meghatározta, hogy sugaruk milyen arányaiban áll be az instabilitás. Ezért a munkáért 1857-ben Maxwell Adams-díjat kapott, de továbbra is dolgozott ezen a témán, aminek eredményeként 1859 -ben megjelent a Szaturnusz gyűrűinek mozgásának stabilitásáról szóló értekezés . Ezt a munkát azonnal elismerték tudományos körökben. Royal George Airy csillagász kijelentette, hogy ez a matematika legragyogóbb fizikális alkalmazása, amit valaha látott. [40] [41] Később a gázok kinetikai elméletének módszereinek hatására Maxwell megpróbálta kidolgozni a gyűrűk kinetikai elméletét, de ez nem járt sikerrel. Ez a probléma sokkal nehezebbnek bizonyult, mint a gázok esetében, a meteoritütközések rugalmatlansága és sebességeloszlásuk jelentős anizotrópiája miatt [42] . 1895- ben James Keeler és Aristarkh Belopolsky megmérték a Szaturnusz gyűrűinek különböző részeinek Doppler -eltolódását, és megállapították, hogy a belső részek gyorsabban mozognak, mint a külsők. Ez megerősítette Maxwell azon következtetését, hogy a gyűrűk sok kis testből állnak, amelyek engedelmeskednek Kepler törvényeinek [43] . Maxwellnek a Szaturnusz gyűrűinek stabilitásával foglalkozó munkáját „a kollektív folyamatok elméletével foglalkozó első, jelenlegi szinten végzett munkának” tekintik [44] .

A gázok kinetikai elmélete. Maxwell disztribúció

Maxwell másik fő tudományos foglalkozása akkoriban a gázok kinetikai elmélete volt , amely a hőnek a gázrészecskék (atomok vagy molekulák) egyfajta mozgásának fogalmán alapult. Maxwell Rudolf Clausius gondolatainak utódjaként járt el , aki bevezette az átlagos szabad út és az átlagos molekulasebesség fogalmát (azt feltételezték, hogy egyensúlyi állapotban minden molekula sebessége azonos). Clausius a valószínűségszámítás elemeit is bevezette a kinetikai elméletbe [45] . Maxwell azután döntött, hogy felveszi a témát, miután elolvasta egy német tudós munkáját a Philosophical Magazine 1859. februári számában , eleinte Clausius nézeteinek megcáfolására törekedett, de aztán figyelmességre és fejlesztésre érdemesnek ismerte őket. Maxwell már 1859 szeptemberében felszólalt a British Association ülésén Aberdeenben, és beszámolt munkájáról. A jelentésben foglalt eredményeket a "Explanations to the dynamical theory of gases" ( Illustrations of the Dynamical Theory of Gases ) című cikkben tették közzé, amely három részben jelent meg 1860 januárjában és júliusában . Maxwell a gáz gondolatából indult ki, mint egy zárt térben véletlenszerűen mozgó és egymással ütköző tökéletesen rugalmas golyók együttese. A molekulagolyók sebességük szerint csoportokra oszthatók, míg álló állapotban az egyes csoportokban lévő molekulák száma állandó marad, bár ütközések után sebességet változtathatnak. Egy ilyen megfontolásból az következett, hogy egyensúlyban a részecskék sebessége nem azonos, hanem a Gauss-görbe ( Maxwell-eloszlás ) szerinti sebességek szerint oszlanak meg. Az így kapott eloszlásfüggvény segítségével Maxwell számos olyan mennyiséget számolt ki, amelyek fontos szerepet játszanak a szállítási jelenségekben: a részecskék számát egy bizonyos sebességtartományban, az átlagsebességet és a sebesség átlagos négyzetét. A teljes eloszlásfüggvényt az egyes koordináták eloszlási függvényeinek szorzataként számítottuk ki. Ez magában foglalta függetlenségüket, ami akkor sokak számára nyilvánvalónak tűnt, és bizonyítást igényel (később adták meg). [46] [47] [48]

Továbbá Maxwell finomította a numerikus együtthatót az átlagos szabad út kifejezésében, és bebizonyította az átlagos kinetikus energiák egyenlőségét két gáz egyensúlyi keverékében. A belső súrlódás ( viszkozitás ) problémáját figyelembe véve Maxwell először meg tudta becsülni az átlagos út értékét, levezetve a helyes nagyságrendet. Az elmélet másik következménye az a látszólag paradox következtetés volt, hogy egy gáz belső súrlódási együtthatója független a sűrűségétől, amit később kísérletileg is megerősítettek. Ráadásul Avogadro törvényének magyarázata közvetlenül következett az elméletből . Így 1860-ban Maxwell felépítette a fizika történetében a mikrofolyamatok első statisztikai modelljét, amely a statisztikai mechanika fejlődésének alapját képezte . [46]

A cikk második részében Maxwell a belső súrlódáson kívül más átviteli folyamatokat is megvizsgált ugyanabból a pozícióból - diffúziót és hővezetést . A harmadik részben az ütköző részecskék forgómozgásának kérdésére tért rá, és először kapta meg a mozgási energia transzlációs és forgási szabadságfokokban való egyenlő megoszlásának törvényét . A tudós a Brit Szövetség következő kongresszusán, Oxfordban 1860 júniusában számolt be elméletének a transzfer jelenségeire való alkalmazásának eredményeiről . [49]

Pozícióvesztés

Maxwell meglehetősen elégedett volt a munkájával, amelyhez csak októbertől áprilisig volt szükség; a maradék időt Glenlarban töltötte. Szerette a kollégiumban a szabadság légkörét, a merev kötelességek hiányát, bár a négy régens egyikeként ( régens ) néha részt kellett vennie a főiskola szenátusának ülésein [50] . Emellett hetente egyszer az úgynevezett Aberdeen School of Science-ben ( Aberdeen School of Science ) fizetett gyakorlati előadásokat tartott kézműveseknek és mechanikusoknak, továbbra is, mint Cambridge-ben, a munkások képzése iránt [51] . Maxwell álláspontja 1859 végén megváltozott, amikor határozatot hoztak a két aberdeeni főiskola – a Marischal College és a King's College – az Aberdeeni Egyetemen belüli egyesítéséről . Ezzel kapcsolatban 1860 szeptemberétől megszűnt a Maxwell által betöltött professzori poszt (az egyesített katedrát a King's College befolyásos professzora, David Thomson kapta). A Forbes távozása után megüresedett Edinburghi Egyetem természetfilozófia professzori posztjára kiírt verseny meghiúsult: régi barátja, Peter Tat vette át a pozíciót. 1860 kora nyarán Maxwell felkérést kapott a természetfilozófia professzori posztjára a londoni King's College-ban [52] [53] .

London (1860–1865)

Vegyes feladatok

1860 nyarán és kora őszén, mielőtt Londonba költözött, Maxwell szülőföldjén, Glenlarban töltötte, ahol súlyosan megbetegedett himlővel, és csak felesége gondoskodásának köszönhetően gyógyult meg. A King's College-ban végzett munka, ahol a kísérleti tudományra helyezték a hangsúlyt (itt voltak a legjobban felszerelt fizikai laboratóriumok), és ahol nagyszámú hallgató tanult, kevés szabadidejét hagyott neki [54] . Sikerült azonban házi kísérleteket végeznie szappanbuborékokkal és színes dobozzal, kísérleteket a gázok viszkozitásának mérésére. 1861 -ben Maxwell tagja lett a Szabványügyi Bizottságnak, amelynek feladata az elektromos alapegységek meghatározása volt. Az elektromos ellenállás szabványának anyagaként platina és ezüst ötvözetét vették . A gondos mérések eredményeit 1863 -ban publikálták, és ezek alapján a Nemzetközi Villanyszerelők Kongresszusa (1881) az ohmot , ampert és voltot alapmértékként javasolta [55] [56] . Maxwell tovább folytatta a rugalmasság elméletének tanulmányozását és a szerkezetek számítását, grafosztatika segítségével figyelembe vette a rácsos feszültségeket (Maxwell-tétel), elemezte a gömbhéjak egyensúlyi feltételeit, és módszereket dolgozott ki a testek belső feszültségeinek diagramjainak elkészítésére. Ezekért a nagy gyakorlati jelentőségű munkákért megkapta az Edinburgh-i Királyi Társaság Keith-díját ( Keith Medal ) [57] .

Első színes fénykép

1860 júniusában, a British Association oxfordi ülésén Maxwell beszámolt a színelmélet terén elért eredményeiről, és ezeket kísérleti bemutatókkal támasztotta alá egy színdoboz segítségével. Még abban az évben a Londoni Királyi Társaság Rumfoord-éremmel tüntette ki a színkeverés és az optika területén végzett kutatásokért . 1861. május 17- én a Királyi Intézetben ( Royal Institution ) tartott előadáson "A három alapszín elméletéről" Maxwell egy újabb meggyőző bizonyítékot mutatott be elmélete helyességére - a világ első színes fényképét, az ötletet. amelyből már 1855-ben felmerült benne [59] . Thomas Sutton fotóssal közösen három negatív színes szalagot készítettek fényképészeti emulzióval ( kollódiummal ) bevont üvegen . A negatívokat zöld, piros és kék szűrőkön (különböző fémek sóinak oldata) vettük át. A negatívokat ugyanazon a szűrőn keresztül megvilágítva színes képet lehetett kapni. Amint azt csaknem száz évvel később a Kodak cég munkatársai mutatták be , akik újrateremtették a Maxwell-kísérlet körülményeit, a rendelkezésre álló fényképészeti anyagok nem tették lehetővé a színes fénykép bemutatását, és különösen a vörös és zöld képek készítését. Szerencsés véletlen, hogy a Maxwell által kapott kép teljesen különböző színek - kék tartományban és ultraibolya közelében lévő hullámok - keverésének eredményeként jött létre. Mindazonáltal Maxwell kísérlete tartalmazta a színes fényképezés helyes elvét, amelyet sok évvel később, a fényérzékeny festékek felfedezésekor alkalmaztak [60] .

előfeszítő áram. Maxwell-egyenletek

Faraday és Thomson ötletei hatására Maxwell arra a következtetésre jutott, hogy a mágnesesség örvény jellegű, míg az elektromos áram transzlációs jellegű. Az elektromágneses hatások vizuális leírására egy új, tisztán mechanikai modellt alkotott, amely szerint a forgó "molekulaörvények" mágneses teret hoznak létre, míg a legkisebb átviteli "üresjárati kerekek" biztosítják az örvények egyirányú forgását. Ezeknek az erőátviteli kerekeknek a transzlációs mozgása („elektromos részecskék”, Maxwell terminológiája szerint) biztosítja az elektromos áram kialakulását. Ebben az esetben az örvények forgástengelye mentén irányított mágneses tér az áram irányára merőlegesnek bizonyul, ami a Maxwell által indokolt „Gimlet-szabályban” kapott kifejezést . Ennek a mechanikai modellnek a keretein belül nem csak az elektromágneses indukció jelenségének és az áram által keltett tér örvényszerűségének megfelelő vizuális szemléltetése volt lehetséges, hanem a Faraday-re szimmetrikus hatás: a változások. az elektromos térben (az erőátviteli kerekek eltolódása vagy kötött molekulatöltések által létrehozott ún. eltolási áram a tér hatására) mágneses tér megjelenéséhez kell, hogy vezessen [61] [62] . Az elmozduló áram közvetlenül vezetett az elektromos töltés folytonossági egyenletéhez , vagyis a nyitott áramok fogalmához (korábban minden áramot zártnak tekintettek) [63] . Az egyenletek szimmetriájának figyelembevétele láthatóan nem játszott szerepet ebben [64] . A híres fizikus , J. J. Thomson az eltolódási áram felfedezését „Maxwell legnagyobb hozzájárulásának a fizikához” nevezte . Ezeket az eredményeket az 1861-1862 között több részben publikált Onphysical lines of force [62] című cikkben mutatták be .

Ugyanebben a cikkben Maxwell, áttérve a perturbációk terjedésének figyelembevételére modelljében, észrevette az örvényközeg és a Fresnel-féle világító éter tulajdonságainak hasonlóságát. Ez a perturbációk terjedési sebességének (az elektromosság elektromágneses és elektrosztatikus egységeinek Weber és Rudolf Kohlrausch által meghatározott aránya ) és a Hippolyte Fizeau [65] által mért fénysebesség gyakorlati egybeesésében talált kifejezést . Így Maxwell döntő lépést tett a fény elektromágneses elméletének felépítése felé:

Aligha tagadhatjuk meg azt a következtetést, hogy a fény ugyanannak a közegnek a keresztirányú rezgéseiből áll, amely elektromos és mágneses jelenségeket okoz. [66]

Ez a közeg (éter) és tulajdonságai azonban nem érdekelték Maxwellt elsődlegesen, bár minden bizonnyal osztotta az elektromágnesesség gondolatát, amely a mechanika törvényeinek az éterre való alkalmazása eredménye. Amint Henri Poincare ez alkalommal megjegyezte: „ Maxwell nem ad mechanikus magyarázatot az elektromosságra és a mágnesességre; egy ilyen magyarázat lehetőségének bizonyítására szorítkozik . [67]

1864 -ben jelent meg Maxwell következő cikke Az elektromágneses mező dinamikai elmélete címmel , amelyben elméletének részletesebb megfogalmazását adta (itt jelent meg először maga az " elektromágneses mező " kifejezés). Ugyanakkor elvetett egy durva mechanikai modellt (az ilyen ábrázolásokat a tudós szerint kizárólag „szemléltetőként, nem pedig magyarázóként” [68] vezették be , így a mezőegyenletek pusztán matematikai megfogalmazása maradt (Maxwell-egyenletek ). , amelyet először fizikailag valós, bizonyos energiájú rendszerként értelmeztek [69] . Nyilvánvalóan ez összefügg a töltések késleltetett kölcsönhatásának (és általában a késleltetett kölcsönhatás) valóságának első tudatosulásával, amelyet Maxwell tárgyal [70] . Ugyanebben a művében valójában az elektromágneses hullámok létezésének hipotézisét terjesztette elő , bár Faraday nyomán csak a mágneses hullámokról írt (az elektromágneses hullámok a szó teljes értelmében egy 1868 -as cikkben jelentek meg ). Ezeknek a keresztirányú hullámoknak a sebessége az ő egyenletei szerint megegyezik a fény sebességével, így végül kialakult a fény elektromágneses természetének gondolata [71] . Sőt, ugyanebben a művében Maxwell elméletét a fényterjedés problémájára alkalmazta kristályokban , amelyek dielektromos vagy mágneses permeabilitása az iránytól függ, és fémekben , és az anyag vezetőképességét figyelembe vevő hullámegyenletet kapott [72] .

Kísérletek a molekuláris fizikában

Az elektromágneses tanulmányaival párhuzamosan Maxwell számos kísérletet szervezett Londonban, hogy tesztelje eredményeit a kinetikai elméletben. Speciális készüléket tervezett a levegő viszkozitásának meghatározására, és segítségével meggyőződött annak a következtetésnek az érvényességéről, hogy a belső súrlódási együttható független a sűrűségtől (e kísérleteket feleségével közösen végezte). Ezt követően Lord Rayleigh azt írta, hogy "a tudomány egész területén nincs szebb vagy jelentősebb felfedezés, mint a gáz viszkozitásának változatlansága minden sűrűségnél . " 1862 után , amikor Clausius bírálta Maxwell elméletének számos rendelkezését (különös tekintettel a hővezetés kérdéseire), egyetértett ezekkel a megjegyzésekkel, és elkezdte korrigálni az eredményeket. Hamar arra a következtetésre jutott azonban, hogy az átlagos szabad út módszere alkalmatlan a transzportfolyamatok figyelembevételére (erre utalt a viszkozitás hőmérsékletfüggésének magyarázatának lehetetlensége). [73] [74]

Glenlar (1865–1871)

Kúriaélet

1865- ben Maxwell úgy döntött, hogy elhagyja Londont, és visszatér szülőföldjére. Ennek oka volt a több időt a tudományos munkára fordítani, valamint a pedagógiai kudarcok: rendkívül nehéz előadásain nem tudta megtartani a fegyelmet. Röviddel azután, hogy Glenlare -be költözött, súlyosan megbetegedett a fején az egyik lovaglás során kapott seb következtében. Felépülése után Maxwell aktívan foglalkozott a gazdasági ügyekkel, újjáépítette és bővítette birtokát. Rendszeresen járt Londonban, valamint Cambridge-ben, ahol vizsgáztatásban vett részt. Az ő hatására kezdték bevezetni a vizsgagyakorlatba az alkalmazott kérdéseket és feladatokat [75] . Ezért 1869- ben egy tanulmányt javasolt a vizsgához, amely a diszperzió első elmélete volt , amely egy beeső hullám és bizonyos természetes frekvenciájú molekulák kölcsönhatásán alapul. A törésmutató frekvenciától való függését ebben a modellben három évvel később egymástól függetlenül származtatta Werner von Sellmeier . A Maxwell-Sellmeier-diszperzióelmélet a 19. század végén Heinrich Rubens kísérleteiben kapott megerősítést [76] .

1867 tavaszán Maxwell gyakran beteg feleségével együtt egy orvos tanácsára Olaszországban töltött , megismerkedett Róma és Firenze látnivalóival , találkozott Carlo Matteucci professzorral , nyelveket gyakorolt (tudott görögül, latin, olasz, francia és német jól). Németországon, Franciaországon és Hollandián keresztül tértek vissza hazájukba [75] . 1870- ben Maxwell a matematikai és fizikai szekció elnökeként beszélt a British Association liverpooli találkozóján [77] .

Az átviteli folyamatok elmélete. "Maxwell démona"

Maxwell továbbra is a kinetikai elmélet kérdéseivel foglalkozott, és a "Gázok dinamikus elméletéről" című művében ( A gázok dinamikus elméletéről , 1866) a szállítási folyamatok korábbinál általánosabb elméletét építette ki. A gázok viszkozitásának mérésével kapcsolatos kísérletei eredményeként úgy döntött, hogy elhagyja a molekulák, mint rugalmas golyók gondolatát. Új munkájában a molekulákat kis testeknek tekintette, amelyek a köztük lévő távolságtól függő erővel taszítják egymást (kísérleteiből azt a következtetést vonta le, hogy ez a taszítás fordítottan arányos a távolság ötödik hatványával). Miután fenomenológiailag a közeg viszkozitását egy ilyen, a számításokhoz legegyszerűbb molekulamodell alapján vizsgálta („Maxwell-molekulák”), elsőként vezette be a relaxációs idő fogalmát, mint az egyensúly megteremtésének idejét. Továbbá matematikailag egységes pozícióból elemezte két azonos vagy különböző típusú molekula kölcsönhatási folyamatait, először bevezetve az elméletbe az ütközési integrált, amelyet később Ludwig Boltzmann általánosított . Az átviteli folyamatokat figyelembe véve meghatározta a diffúziós és hővezetési együtthatók értékeit, összekapcsolva azokat a kísérleti adatokkal. Bár Maxwell egyes állításai tévesnek bizonyultak (például a molekulák kölcsönhatásának törvényei bonyolultabbak), az általa kidolgozott általános megközelítés nagyon gyümölcsözőnek bizonyult [78] . A viszkoelaszticitás elméletének alapjait a „ Maxwell-anyag ” néven ismert közepes modell alapján fektették le [79] . Ugyanebben az 1866 -os munkájában a molekulák sebesség-eloszlásának új levezetését adta, amely egy később a részletes egyensúly elvének nevezett feltételen alapult [80] .

Maxwell nagy figyelmet szentelt monográfiáinak a gázok kinetikai elméletéről és az elektromosságról. Glenlarban fejezte be Theory of Heat című tankönyvét , amely 1871 -ben jelent meg, és a szerző élete során többször is kiadták. A könyv nagy részét a hőjelenségek fenomenológiai vizsgálatának szentelték. Az utolsó fejezet a molekuláris kinetikai elmélet alapinformációit tartalmazza Maxwell statisztikai elképzeléseivel kombinálva. Ugyanitt felszólalt a termodinamika második főtétele ellen Thomson és Clausius megfogalmazásában, amely "az Univerzum hőhalálához" vezetett . Ezzel a pusztán mechanikus nézőponttal nem értett egyet, ő volt az első, aki felismerte a második törvény statisztikai természetét. Maxwell szerint az egyes molekulák megsérthetik, de továbbra is érvényes a nagy részecskegyűjteményekre. Ennek szemléltetésére egy „ Maxwell démona ” néven ismert paradoxont javasolt (a kifejezést Thomson javasolta; maga Maxwell a „szelep” szót részesítette előnyben). Abból áll, hogy valamilyen vezérlőrendszer („démon”) munka ráfordítása nélkül képes csökkenteni a rendszer entrópiáját [81] . Maxwell démonparadoxonja már a 20. században feloldódott Marian Smoluchowski munkáiban, aki magában a vezérlőelemben a fluktuációk szerepére mutatott rá , valamint Leo Szilard , aki kimutatta, hogy a molekulákról a „démon” általi információszerzés a növekedéshez vezet. entrópiában. Így a termodinamika második főtétele nem sérül [82] .

Quaternions

1868-ban Maxwell újabb tanulmányt adott ki az elektromágnesességről. Egy évvel korábban volt ok a munka eredményeinek bemutatását jelentősen leegyszerűsíteni. Elolvasta Peter Tat "Egy elemi értekezés a kvaterniókról" című művét , és úgy döntött, hogy elméletének számos matematikai összefüggésére kvaterniós jelölést alkalmaz, ami lehetővé tette a jelölések lerövidítését és pontosítását. Az egyik leghasznosabb eszköz a Hamiltoni nabla operátor volt, melynek nevét William Robertson Smith, Maxwell barátja javasolta az ősi asszír háromszöghátú hárfatípus után. Maxwell humoros ódát írt a Tet-nek szentelt "Nabla főjátékoshoz". Ennek a versnek a sikere biztosította az új kifejezés tudományos használatban való megszilárdítását [83] . Maxwell birtokolta az elektromágneses tér egyenleteinek első rekordját is invariáns vektor formában a Hamilton-operátor [84] szempontjából . Érdemes megjegyezni, hogy álnevét Tetnek köszönheti , amellyel leveleket és verseket írt alá. A tény az, hogy Thomson és Tet "Természetfilozófiai értekezésükben" a termodinamika második főtételét a következő formában mutatta be . Mivel a bal oldal egybeesik Maxwell kezdőbetűivel, Maxwell úgy döntött, hogy a jobb oldalt használja aláírásához [85] . A Glenlar-korszak egyéb vívmányai közé tartozik egy "A kormányzókról" című cikk ( On Goverors, 1868), amely a centrifugális szabályozó stabilitását elemzi a kis oszcillációk elméletének módszereivel [86] . $dp/dt$ $JCM=dp/dt$

Cavendish Laboratory (1871–1879)

Állásajánlat

1868-ban Maxwell nem volt hajlandó elfoglalni a St. Andrews-i Egyetem rektori posztját , mivel nem akart megválni a birtokon eltöltött magányos élettől. Három évvel később azonban hosszas habozás után mégis elfogadta az ajánlatot, hogy a Cambridge-i Egyetem újonnan szervezett fizikai laboratóriumának élére álljon, és elfoglalja a kísérleti fizika professzori posztját (előtte William Thomson és Hermann Helmholtz visszautasította a felkérést ). A laboratórium nevét Henry Cavendish remete tudósról kapta , akinek dédunokaöccse, Devonshire hercege volt az egyetem kancellárja, és finanszírozta az építkezést. Az első cambridge-i laboratórium megalakulása megfelelt a kísérleti kutatás fontosságának felismerésének a tudomány további fejlődése szempontjából. 1871. március 8- án Maxwellt kinevezték, és azonnal el is kezdte hivatalát. Kidolgozta a laboratórium felépítését és felszerelését (eleinte személyes műszereit használták), kísérleti fizikát tartott (hő, elektromosság és mágnesesség tantárgyak). [87]

"A Traktátum az elektromosságról és a mágnesességről"

1873- ban jelent meg Maxwell fő kétkötetes munkája , az A Treatise on Electricity and Magnetism , amely információkat tartalmaz a már létező elektromosság elméletekről, mérési módszerekről és a kísérleti berendezések jellemzőiről, de a fő figyelmet az elektromágnesesség egyetlen egyből történő értelmezésére fordították. , Faraday pozíciók. Ugyanakkor az anyag bemutatása még Maxwell saját elképzeléseinek rovására is épült. Ahogy Edmund Whittaker megjegyezte ,

A kizárólag Maxwellhez tartozó doktrínák - az elmozduló áramok és a fénnyel azonos elektromágneses rezgések létezése - sem az első kötetben, sem a második kötet első felében nem kerültek bemutatásra; és leírásuk alig volt teljesebb, és valószínűleg kevésbé vonzó, mint amit első tudományos írásaiban közölt. [88]

A Traktátum az elektromágneses tér alapvető egyenleteit tartalmazza, amelyeket ma Maxwell-egyenletekként ismerünk . Ezeket azonban nem túl kényelmes formában mutatták be ( skalár- és vektorpotenciálokon keresztül , ráadásul kvaterniós jelöléssel), és elég sok volt belőlük - tizenkettő. Ezt követően Heinrich Hertz és Oliver Heaviside átírta őket elektromos és mágneses térvektorok szempontjából, így négy egyenletet kapott a modern formában [89] . Heaviside is először jegyezte meg a Maxwell-egyenletek szimmetriáját [90] . Ezen egyenletek közvetlen következménye az elektromágneses hullámok létezésének előrejelzése volt, amelyet Hertz kísérletileg fedezett fel 1887-1888-ban [91] . A Traktátumban bemutatott további fontos eredmények a fény elektromágneses természetének bizonyítása és a fénynyomás hatásának előrejelzése ( az elektromágneses hullámok ponderomotív hatásának eredményeként), amelyeket jóval később Pjotr Lebegyev híres kísérletei során fedeztek fel . Maxwell elmélete alapján magyarázatot adott a mágneses térnek a fény terjedésére gyakorolt hatására is ( Faraday-effektus ) [92] . A Maxwell-féle elmélet helyességének újabb bizonyítékát – a közeg optikai ( törésmutatója ) és elektromos ( perlitivitás ) jellemzői közötti másodfokú összefüggést – Ludwig Boltzmann publikálta röviddel a „Treatise” [89] megjelenése után .

Maxwell alapvető munkáját az akkori tudomány legtöbb fényese – Stokes, Airy, Thomson – hűvösen fogadta (barátja elméletét „különös és eredeti, de nem túl logikus hipotézisnek” nevezte [93] , és csak Lebegyev kísérletei után a meggyőződés némileg megrendült), Helmholtz, aki sikertelenül próbálta összeegyeztetni az új nézeteket a régi elméletekkel, amelyek hosszú távú cselekvésen alapulnak. Taet a Traktátum fő vívmányának csak a hosszú távú akciók végső leleplezését tartotta [94] . Különösen nehezen érthető volt az elmozduló áram fogalma, amelynek még anyag hiányában, vagyis az éterben is léteznie kell [69] . Még Hertz, Helmholtz tanítványa is kerülte hivatkozni Maxwellre, akinek munkája rendkívül népszerűtlen volt Németországban, és azt írta, hogy elektromágneses hullámok létrehozásával kapcsolatos kísérletei "minden elmélettől függetlenül meggyőzőek" [95] . A stílus sajátosságai nem járultak hozzá az új ötletek megértéséhez - a megnevezések hiányosságai és gyakran a bemutatás zavara, amit például Henri Poincaré és Pierre Duhem francia tudósok is megjegyeztek . Utóbbi ezt írta: „Azt hittük, hogy a deduktív elme békés és rendezett otthonába lépünk be, de ehelyett valamiféle gyárban találtuk magunkat” [96] . Mario Gliozzi fizikatörténész a következőképpen foglalta össze Maxwell munkája által hagyott benyomást:

Maxwell lépésről lépésre építi fel elméleteit az "ujjak mesterkedése" segítségével, ahogy Poincare találóan fogalmazott, utalva azokra a logikai húzódásokra, amelyeket a tudósok néha megengednek maguknak új elméletek megfogalmazásakor. Amikor Maxwell analitikus konstrukciója során nyilvánvaló ellentmondásba ütközik, nem habozik leküzdeni azt a csüggesztő szabadságjogok segítségével. Például nem kerül neki semmibe egy tag kizárása, egy kifejezés nem megfelelő jelét fordítottra cseréli, egy betű jelentését megváltoztatja. Azok számára, akik csodálták Ampère elektrodinamikájának csalhatatlan logikáját, Maxwell elmélete kellemetlen benyomást keltett. [97]

Maxwell elmélete iránt csak néhány tudós, többnyire fiatalok, érdeklődött komolyan: Arthur Schuster , aki először tartott előadásokat a Traktátus alapján Manchesterben ; Oliver Lodge , aki az elektromágneses hullámok észlelésére vállalkozott; George Fitzgerald , aki sikertelenül próbálta meggyőzni Thomsont (akkor már Lord Kelvint) Maxwell elképzeléseinek érvényességéről; Ludwig Boltzmann; Nyikolaj Umov és Alekszandr Sztoletov orosz tudósok [94] . A híres holland fizikus , Hendrik Anton Lorentz , aki az elsők között alkalmazta munkájában Maxwell elméletét, sok évvel később ezt írta:

Az "A traktátus az elektromosságról és mágnesességről" talán az egyik legerőteljesebb benyomást tette rám életemben: a fény elektromágneses jelenségként való értelmezése a maga merészségében felülmúlt mindent, amit eddig ismertem. De Maxwell könyve nem volt könnyű! [98]

Cavendish öröksége. A tudomány népszerűsítése

1874. június 16-án került sor a Cavendish Laboratórium háromemeletes épületének ünnepélyes megnyitójára . Ugyanezen a napon Devonshire hercege húsz csomag kéziratot adott át Maxwellnek Henry Cavendishtől . A következő öt évben Maxwell ennek a visszahúzódó tudósnak az örökségén dolgozott, aki, mint kiderült, számos kiemelkedő felfedezést tett: megmérte számos anyag kapacitását és dielektromos állandóját, meghatározta az elektrolitok ellenállását, és előre jelezte . Az Ohm-törvény felfedezése létrehozta a töltések kölcsönhatásának törvényét ( Coulomb-törvényként ismert ). Maxwell alaposan tanulmányozta a Cavendish-kísérletek jellemzőit és körülményeit, amelyek közül sokat reprodukáltak a laboratóriumban. 1879 októberében az ő szerkesztésében jelentek meg a The Electrical Researches of the Honorable Henry Cavendish kétkötetes gyűjteményes munkái . [99] [100]

Az 1870-es években Maxwell aktívan részt vett a tudomány népszerűsítésében . Számos cikket írt az Encyclopedia Britannicába ("Atom", "Attraction", "Ether" és mások). Ugyanebben az évben, 1873-ban, amikor megjelent a "Treatise on Electricity and Magnetism", megjelent egy kis könyv "Anyag és mozgás". Élete utolsó napjaiig az 1881 -ben megjelent "Villamosság elemi bemutatóban" című könyvön dolgozott . Népszerű írásaiban megengedte magának, hogy szabadabban fejezze ki gondolatait, nézeteit a testek (sőt az éter ) atom- és molekuláris szerkezetéről, valamint a statisztikai megközelítések szerepéről, megossza kétségeit az olvasókkal (például az atomok oszthatatlanságával kapcsolatban). vagy a világ végtelensége) [101] [102] . Azt kell mondanunk, hogy az atom gondolatát abban az időben egyáltalán nem tekintették vitathatatlannak. Maxwell az atomizmus eszméinek támogatójaként számos, akkoriban megoldhatatlan problémát azonosított: mi a molekula , és hogyan alkotják az atomok? mi az interatomikus erők természete? hogyan lehet megérteni egy adott anyag összes atomjának vagy molekulájának azonosságát és megváltoztathatatlanságát a spektroszkópia alapján ? Ezekre a kérdésekre csak a kvantumelmélet megjelenése után kaptak választ [103] .

A termodinamika és a molekuláris fizika legújabb munkái

Cambridge-ben Maxwell folytatta a molekuláris fizika konkrét kérdéseinek kidolgozását . 1873-ban Johann Loschmidt munkáinak adatai alapján kiszámította számos gáz molekulájának méretét és tömegét, meghatározta a Loschmidt-állandó értékét . A függőleges gázoszlop egyensúlyáról folytatott vita eredményeként egyszerű levezetést adott a molekulák potenciális erőtérben való általánosított eloszlására, amelyet korábban Boltzmann kapott ( Maxwell-Boltzmann eloszlás ). 1875- ben , Jan Diederik van der Waals művének megjelenése után bebizonyította, hogy a gáznemű és folyékony halmazállapotú halmazállapotok közötti átmeneti görbén az átmeneti tartománynak megfelelő egyenes egyenlő területeket vág le ( Maxwell szabálya ). [104]

Az elmúlt években Maxwell nagy figyelmet fordított Willard Gibbs munkájára , aki geometriai módszereket fejlesztett ki a termodinamikai alkalmazásokhoz . Ezeket a módszereket Maxwell alkalmazta a The Theory of Heat reprintjei elkészítésekor, és minden lehetséges módon népszerűsítették cikkekben és beszédekben. Ezek alapján megadta az entrópia fogalmának helyes értelmezését (sőt annak értelmezését a rendszer ismereteitől függő tulajdonságként közelítette meg), és kapott négy termodinamikai összefüggést (az ún. Maxwell-relációkat ). Számos termodinamikai felület modellt készített, amelyek közül az egyiket elküldte Gibbsnek. [105]

1879-ben jelent meg Maxwell utolsó két tanulmánya a molekuláris fizikáról. Az elsőben az inhomogén ritkított gázok elméletének alapjait adták meg. A gáz és a szilárd test felületének kölcsönhatását is figyelembe vette a fény hőhatásával összefüggésben a William Crookes által feltalált radiométerben (eredetileg azt feltételezték, hogy ez az eszköz a fény nyomását méri) [106] [107] . A második cikkben, A Boltzmann-tétel az energia átlagos eloszlásáról anyagi pontrendszerben , Maxwell bevezette a „rendszerfázis” (a koordináták és impulzusok halmazára) kifejezéseket, amelyek ma is használatosak. és „a szabadságfok ”. a molekula" voltaképpen kimondta az ergodikus hipotézist az állandó energiájú mechanikai rendszerekre, amelyek a gáz eloszlását centrifugális erők hatására , vagyis lefektették a centrifugálás elméletének alapjait . Ez a munka fontos lépéssé vált a statisztikai mechanika megalkotása felé, amelyet később Gibbs [108] műveiben fejlesztettek ki .

Élet utolsó évei

Cambridge-ben Maxwell különféle adminisztratív feladatokat látott el, tagja volt az egyetemi szenátus tanácsának, tagja volt a matematikavizsga reformbizottságának és az új, természettudományi vizsga egyik szervezője, elnökévé választották. a Cambridge-i Filozófiai Társaság (1876-1877). Ebben az időben jelentek meg első tanítványai - George Crystal ( George Chrystal mérnök ) , Richard Glazebrook (Maxwell a hullámok biaxiális kristályokban való terjedését tanulmányozta vele), Arthur Schuster, Ambrose Fleming , John Henry Poynting . Maxwell általában a hallgatók belátására bízta a kutatási téma kiválasztását, de szükség esetén kész volt hasznos tanácsokat adni [109] . Az alkalmazottak megjegyezték egyszerűségét, a kutatásra való összpontosítását, a probléma lényegébe való mély behatolás képességét, éleslátást, kritikára való hajlamot, a hírnév utáni vágy hiányát, de ugyanakkor a kifinomult szarkazmus képességét [110] .

Betegség és halál

A betegség első tünetei Maxwellben 1877 elején jelentkeztek . Fokozatosan nehezedett a légzése, nehezen nyelte le az ételt, fájdalom jelentkezett. 1879 tavaszán nehezen tartott előadást és hamar elfáradt. Júniusban visszatért Glenlare-be feleségével, állapota folyamatosan romlott. Az orvosok megállapították a diagnózist - a hasüreg rákja . Október elején a végre legyengült Maxwell visszatért Cambridge-be a híres orvos, James Paget gondozásában . Hamarosan, 1879. november 5- én a tudós meghalt. A koporsót Maxwell holttestével a birtokára szállították, szülei mellé temették el egy kis temetőben Parton faluban ( Parton ) [111] .

Maxwell munkásságának jelentősége a tudománytörténetben

Bár Maxwell hozzájárulását a fizika (különösen az elektrodinamika) fejlődéséhez életében nem méltatták kellőképpen, a későbbi években egyre inkább tudatosult munkája valódi helye a tudománytörténetben. Számos neves tudós megjegyezte ezt értékelésében. Tehát Max Planck felhívta a figyelmet Maxwell mint tudós univerzalizmusára:

Maxwell nagyszerű gondolatai nem voltak véletlenek: természetesen zsenialitása gazdagságából fakadtak; Ezt legjobban az bizonyítja, hogy a fizika legkülönfélébb ágaiban úttörő, minden ágában szakértő és tanár volt. [112]

Planck szerint azonban Maxwell elektromágnesességgel kapcsolatos munkája jelenti munkájának csúcsát:

... az elektromosság tanában zsenialitása teljes pompájában jelenik meg előttünk. Ezen a területen volt az, hogy hosszú évek csendes kutatómunkája után Maxwell olyan sikert aratott, hogy az emberi szellem legcsodálatosabb tettei közé kell sorolnunk. Olyan titkokat sikerült elcsalnia a természettől, pusztán a tiszta gondolkodás eredményeként, amelyeket csak egy egész generációval később és csak részben sikerült szellemes és fáradságos kísérletekkel felmutatni. [113]

Amint azt Rudolf Peierls megjegyezte , Maxwell elektromágneses térelmélettel kapcsolatos munkája hozzájárult a tér mint olyan gondolatának elfogadásához, amely széleskörű alkalmazásra talált a 20. századi fizikában:

Jó, hogy Maxwell gondolatainak elsajátítása után a fizikusok hozzászoktak ahhoz az észleléshez, mint a fő fizikai tényhez annak az állításnak, hogy a tér egy bizonyos pontján létezik egy bizonyos típusú mező, mivel sokáig lehetetlen volt. hogy az elektromágneses térre korlátozódjon. Sok más terület is megjelent a fizikában, és természetesen nem akarjuk, és nem is várjuk el, hogy ezeket különféle típusú modelleken keresztül magyarázzuk el. [114]

A terepszemlélet fontosságára Maxwell munkájában Albert Einstein és Leopold Infeld A fizika evolúciója című népszerű könyvében rámutatott :

Ezen egyenletek [vagyis a Maxwell-egyenletek] megfogalmazása a legfontosabb fejlemény Newton óta, nemcsak tartalmuk értéke miatt, hanem azért is, mert modellt adnak egy új típusú törvényhez. A Maxwell-egyenletek jellegzetes vonása, amely a modern fizika minden más egyenletében is megjelenik, egy mondatban kifejezhető: A Maxwell-egyenletek a mező szerkezetét kifejező törvények ... A sebességgel terjedő elektromágneses hullám elméleti felfedezése. a fény a tudománytörténet egyik legnagyobb vívmánya. [115]

Einstein azt is felismerte, hogy "a relativitáselmélet az elektromágneses térre vonatkozó Maxwell-egyenleteknek köszönhető" [116] . Azt is érdemes megjegyezni, hogy Maxwell elmélete volt az első mérőinvariáns elmélet. Ez lendületet adott a modern Standard Modell alapjául szolgáló szelvényszimmetria elvének továbbfejlesztéséhez [117] . Végül említést érdemel a Maxwell-elektrodinamika számos gyakorlati alkalmazása, kiegészítve a Maxwell-feszültségtenzor koncepciójával . Ez az ipari létesítmények számítása és létrehozása, valamint a rádióhullámok alkalmazása, valamint az elektromágneses tér modern numerikus szimulációja komplex rendszerekben [118] .

Niels Bohr Maxwell századik évfordulója alkalmából tartott beszédében rámutatott, hogy a kvantumelmélet fejlődése semmiképpen sem csökkentette a brit tudós eredményeinek jelentőségét:

Az atomelmélet fejlődése, mint köztudott, hamarosan átvezetett minket Maxwell elméletének közvetlen és következetes alkalmazásának határain. Hangsúlyoznom kell azonban, hogy a fény elektromágneses elméletéből fakadó sugárzási jelenségek elemzésének lehetősége vezetett a természeti törvények lényegében új jellemzőinek felismeréséhez... És ebben a helyzetben Maxwell elmélete továbbra is érvényben maradt. a vezető elmélet ... Nem szabad megfeledkezni arról, hogy csak az anyagrészecskék és az elektromágneses hullámok klasszikus elképzeléseinek van egyértelmű alkalmazási területe, míg a foton és az elektronhullámok fogalma nem rendelkezik vele... Valóban, rá kell jönnünk, hogy hogy minden mérés félreérthetetlen értelmezését alapvetően a klasszikus elméletekben kell kifejezni, és azt mondhatjuk, hogy ebben az értelemben Newton és Maxwell nyelve mindörökre a fizikusok nyelve marad. [119]

Halála idején Maxwell leginkább a molekuláris kinetikai elmélethez való hozzájárulásáról volt ismert, amelynek kidolgozásában elismert vezető volt [120] . A tudomány fejlődésében nagy jelentőséggel bírt ezen a területen számos konkrét eredmény mellett Maxwell statisztikai módszereinek fejlesztése, amely végül a statisztikai mechanika fejlődéséhez vezetett. Magát a „ statisztikai mechanika ” kifejezést Maxwell vezette be 1878 -ban [121] . Egy ilyen megközelítés fontosságának megértésének szemléletes példája a termodinamika második főtételének statisztikai értelmezése és a "Maxwell-démon" paradoxona, amely már a 20. században befolyásolta az információelmélet megfogalmazását [122] [123] . Maxwell módszerei a szállítási folyamatok elméletében szintén gyümölcsöző fejlődésre és alkalmazásra találtak a modern fizikában Paul Langevin , Sidney Chapman , David Enskog , John Lennard-Jones és mások munkáiban [124 ] .

Maxwell színelméleti munkája lefektette az alapjait a keverésből származó színek pontos mennyiségi meghatározásának módszereinek. Ezeket az eredményeket a Nemzetközi Világítási Bizottság felhasználta a színtáblázatok kidolgozásakor, figyelembe véve mind a színek spektrális jellemzőit, mind a telítettség szintjét [125] . Maxwellnek a Szaturnusz gyűrűinek stabilitásának elemzését és a kinetikai elmélettel kapcsolatos munkáját nemcsak a gyűrűk szerkezeti jellemzőinek leírására irányuló modern megközelítések folytatják, amelyek közül sokat még nem magyaráztak meg, hanem a hasonló asztrofizikai struktúrák leírása is (például akkréció ). lemezek) [126 ] . Sőt, Maxwell részecskerendszerek stabilitásával kapcsolatos elképzelései egészen más területeken is alkalmazásra és fejlesztésre találtak - a hullámok és a töltött részecskék dinamikájának elemzése gyűrűgyorsítókban , plazmában , nemlineáris optikai közegekben stb. ( Vlasov-Maxwell egyenletrendszerek , Schrödinger - Maxwell, Wigner - Maxwell ) [127] .

Maxwell tudományhoz való hozzájárulásának végső értékeléseként helyénvaló Lord Rayleigh (1890) szavait idézni:

Kétségtelen, hogy a későbbi nemzedékek ezen a területen [azaz az elektromágnesesség területén] a legmagasabb eredménynek fogják tekinteni a fény elektromágneses elméletét, amelynek köszönhetően az optika az elektromosság egyik ágává válik. … csak valamivel kevésbé fontos, ha nem kevésbé fontos, mint az elektromossággal kapcsolatos munkája, Maxwell részvétele a gázok dinamikus elméletének kidolgozásában… [124]

Díjak

Smith - díj (1854)
Az Edinburghi Királyi Társaság tagja (1856)
Adams-díj ( angolul Adams-díj ) (1857)
Rumfoord-érem (1860)
A Londoni Királyi Társaság tagja (1861)
Baker előadás (1866)
Az Edinburghi Egyetem tiszteletbeli levéldoktora ( 1870)
Az Amerikai Művészeti és Tudományos Akadémia külföldi tagja (1874)
Az Amerikai Filozófiai Társaság tagja (1875)
A Göttingeni Tudományos Akadémia levelező tagja (1875)
Az Oxfordi Egyetem polgári jogi tiszteletbeli doktora (1876)
A New York-i Tudományos Akadémia tiszteletbeli tagja (1876)
A Holland Királyi Tudományos Akadémia tagja (1877)
A Bécsi Tudományos Akadémia külföldi levelező tagja (1877)
Volta-díj ( angolul Volta Prize ) (1878)
A Páduai Egyetem fizika tiszteletbeli doktora (1878)

Memória

Maxwell neve a mágneses fluxus mértékegysége a CGS rendszerben . A Maxwell -híd a Wheatstone-híd egy változata az induktivitás mérésére. A Maxwell-tekercs egy nagy erősségű állandó mágneses térrel rendelkező tekercs .
Díjak és alapok . Mivel Maxwellnek nem volt gyereke, felesége, Catherine Mary, meghalt, a Cavendish Laboratórium szinte teljes vagyonát örökségül hagyta. Ebből a pénzből a legjobb végzős hallgatók számára megalapították a Maxwell-ösztöndíjat, amely egy időben számos híres tudóst kapott, köztük Pjotr Kapitsát [128] . 1961 -ben a Brit Fizikai Intézet megalapította a Maxwell - érmet és fiatal tudósok számára az elméleti, matematikai vagy számítási fizika terén végzett kiemelkedő hozzájárulásukért [129] . A Londoni Egyetemen megalakult a Maxwell-i professzor posztja és a Maxwellről elnevezett diáktársaság1977 - ben megalakult a Maxwell Alapítvány ( James Clerk Maxwell Foundation ), amely fizikusok, matematikusok és mérnökök számára tartott konferenciákat hazájában [130] . Maxwell nevéhez fűződik az IEEE Maxwell-díj , a James Clerk Maxwell-díj a plazmafizikában [ , a Maxwell Lecture .
Szobrok . 1931 októberébena Westminster Abbeyben emléktáblákat avattak Michael Faraday és James Clerk Maxwell tiszteletére . Maxwell Marischal College professzori kinevezésének századik évfordulója emlékére a tudós (Charles d'Orville Pilkington Jackson szobrász) mellszobrát állították fel az Aberdeeni Egyetem művészeti galériájában [132] . 2008. november 25-énMaxwell bronzszobrát a neves skót szobrász, Alexander Stoddart [133] alkotása az edinburgh-i George Streeten .
Csillagászati objektumok : becsapódási kráter a Hold túlsó oldalán; a Vénusz bolygó legnagyobb hegyvonulata ; Maxwell-rés a Szaturnusz gyűrűiben ; A legnagyobb szubmilliméteres teleszkóp a hawaii James Clerk Maxwell teleszkóp .
Épületek : az Edinburghi Egyetem épülete ( Eng. James Clerk Maxwell Building ), amelyben a fizika, a matematika és a meteorológia tanszékei találhatók; egy épület a Kings College London Waterloo campusán ( Eng. James Clerk Maxwell Building ); a Salford Egyetem főépülete és koncertterme ( angolul: Maxwell Building and Maxwell Hall ). 2006 - ban megnyílta James Clerk Maxwell Központ az Edinburgh-i Akadémián .
Utcák : az egyik utca a Cavendish Laboratory közelében ( James Clerk Maxwell Road ); egy utca Kincourt , Aberdeen külvárosában( Clerk Maxwell Crescent ).
2002 -ben Maxwell a 91. helyen állt a BBC rádió „ 100 Greatest Britons ” szavazásán, 2006-ban pedig a 4. helyet szerezte meg a BBC Scotland közvélemény -kutatásán , amely meghatározta a skót történelem tíz legkiemelkedőbb eseményét [134] (érdemes megjegyezni hogy a csatorna által felkért történész szakértők egyáltalán nem említették [135] ). A National Library of Scotland 2005-2006-ban végzett felmérése szerint Maxwellt a legnépszerűbb skót tudósként ismerték el [136] . 2006-ban Maxwell születésének 175. évfordulóját széles körben ünnepelték Skóciában és a világ más részein [134] .
A 2014 -es Nvidia videoprocesszor architektúra, a Maxwell mikroarchitektúra Maxwell nevéhez fűződik .
Oroszországban a Sirius Központban évente rendezik meg a J. K. Maxwell Fizikai Olimpiát, amely a 7–8. osztályos iskolások fizikaiskolások számára rendezett összoroszországi olimpiájának analógja [137] .

Főbb munkák

Eredeti

J. Maxwell jegyző. A Szaturnusz gyűrűinek mozgásának stabilitásáról . - Cambridge, London: Macmillan and Co., 1859.
J. Maxwell jegyző. A hő elmélete . – London: Longmans, Green and Co., 1871.
J. Maxwell jegyző. Bevezető előadás a kísérleti fizikából. – London, 1871.
J. Maxwell jegyző. Értekezés az elektromosságról és a mágnesességről . - Oxford: Clarendon Press, 1873. - 1. kötet.
J. Maxwell jegyző. Értekezés az elektromosságról és a mágnesességről . - Oxford: Clarendon Press, 1873. - 2. kötet.
J. Maxwell jegyző. Anyag és mozgás . – London, 1873.
J. Maxwell jegyző. Egy elemi értekezés az elektromosságról . – Oxford: Clarendon Press, 1881.
J. Maxwell jegyző. A tudományos közlemények . - Cambridge: University Press, 1890. - V. 1.
J. Maxwell jegyző. A tudományos közlemények . - Cambridge: University Press, 1890. - V. 2.
James Clerk Maxwell (1846-1862) tudományos levelei és iratai / szerk. Harman miniszterelnök. - Cambridge: University Press, 1990. - 1. kötet.
James Clerk Maxwell (1862-1873) tudományos levelei és iratai / szerk. Harman miniszterelnök. - Cambridge: University Press, 1995. - V. 2.
James Clerk Maxwell (1874-1879) tudományos levelei és iratai / szerk. Harman miniszterelnök. - Cambridge: University Press, 2002. - V. 3.

Orosz nyelvű fordítások

J. K. Maxwell. A hő elmélete. - Szentpétervár. , 1888.
J. K. Maxwell. Villamos energia az elemi feldolgozásban. - Kijev, 1886.
J. K. Maxwell. Beszédek és cikkek. - M. - L. , 1940.
J. K. Maxwell. Válogatott művek az elektromágneses tér elméletéről. - M. : GITTL, 1952. A gyűjtemény Maxwell főbb cikkeinek fordításait tartalmazza - "Faraday erővonalairól", "A fizikai erővonalakról", "Az elektromágneses mező dinamikai elmélete".
J. K. Maxwell. Cikkek és beszédek . - M .: Nauka, 1968.
J. K. Maxwell. Bevezető előadást tartott James Clerk Maxwell a King's College Londonban // UFN . - 1981. - T. 135 , sz. 11 . - S. 371-380 .
J. K. Maxwell. Értekezés az elektromosságról és a mágnesességről . - M . : Nauka, 1989. - T. 1.
J. K. Maxwell. Értekezés az elektromosságról és a mágnesességről . - M . : Nauka, 1989. - T. 2.
J. K. Maxwell. Anyag és mozgás. - M.-Izhevsk: RHD, 2001.

Jegyzetek

↑ 1 2 különböző szerzők Enciklopédiai szótár / szerk. I. E. Andreevsky , K. K. Arseniev , F. F. Petrusevsky - Szentpétervár. : Brockhaus - Efron , 1907.
↑ 1 2 MacTutor Matematikatörténeti archívum
↑ 1 2 James Clerk Maxwell // Luminous-Lint (angol) - 2005.
↑ V. P. Karcev. Maxwell . - M . : Fiatal Gárda, 1974. - S. 10-13.
↑ MS Longair. Maxwell és a színtudomány // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, 1871. sz . - P. 1688-1689. 1861 -ben Maxwell elkészítette ennek az eszköznek egy továbbfejlesztett változatát, amelyet a Cavendish Laboratóriumban tárolnak.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 13-16, 20-26, 32.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 46-51, 55.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 57, 62-68, 70-71.
↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M .: Nauka, 1968. - S. 342-343 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 72-73, 76, 79-82.
↑ 1 2 V. P. Karcev. Maxwell. - S. 37, 85, 87-92.
↑ W. Niven. [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/5b57e557c16e1bd749f187007168c360.djvu J.K. Maxwell élete és tudományos munkássága] // J.K. Maxwell. Anyag és mozgás. - M.-Izhevsk: RHD, 2001. - S. 17-18 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 82-83.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 83-84.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 94.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 102-105.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 105-108, 112-113.
↑ E. I. Pogrebysskaya. Színelmélet Maxwell kutatásában // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M .: Nauka, 1968. - S. 387-391 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 113-118.
↑ MS Longair. Maxwell és a színtudomány. - P. 1692-1693.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 119-120.
↑ M. Gliozzi. A fizika története . - M . : Mir, 1970. - S. 283.
↑ R. E. Peierls . Mezőelmélet Maxwell óta // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M . : Nauka, 1968. - S. 270 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 123-124.
↑ E. Whittaker . [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/57810bfb7c52224b4087ddb539388b00.djvu Az éter és az elektromosság elméletének története]. - M. - Izhevsk: RHD, 2001. - S. 288-289.
↑ E. Whittaker . Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 290-292.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 127-129, 137-138.
↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 353 .
↑ I. S. Shapiro . A Maxwell-egyenletek felfedezésének történetéről // UFN . - 1972. - T. 108 , sz. 10 . - S. 328, 331-332 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 130, 133-136, 139-140, 142-146.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 154, 158-160.
↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 347 . Azonban az ő osztálya volt az egyik leglátogatottabb, lásd: JS Reid. James Clerk Maxwell skót széke // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, 1871. sz . — 1677. o.
↑ J. S. Reid. James Clerk Maxwell skót széke. — 1672. o.
↑ J. S. Reid. James Clerk Maxwell skót széke. — 1676. o.
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 294.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 174, 177-178.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 175.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 155, 161-164.
↑ W. Niven. J. K. Maxwell élete és tudományos tevékenysége. - S. 34-35 .
↑ E. Garber. Kis és nagy témák: Maxwell a Szaturnusz gyűrűiről és a kinetikai elméletről // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, 1871. sz . - P. 1698, 1700-1701.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 146, 165-167, 179-180.
↑ G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell és az asztrofizikai korongok dinamikája // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, 1871. sz . — 1710. o.
↑ R. Fedele. Maxwell Szaturnusz gyűrűinek elméletétől a negatív tömeginstabilitásig // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, 1871. sz . — 1718. o.
↑ N. N. Gorkavy , A. M. Fridman . Bolygógyűrűk fizikája // UFN . - 1990. - T. 160 , sz. 2 . - S. 169-170 .
↑ M. A. Eljasevics , T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez // UFN . - 1981. - T. 135 , sz. 11 . - S. 383-386 . Maxwell elődeinek munkásságának áttekintését lásd még W. I. Frankfurt cikkében. Maxwell szerepe a gázok kinetikai elméletének kidolgozásában // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M .: Nauka, 1968. - S. 369-371 .
↑ 1 2 M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 387-390, 405-406 .
↑ S. J. Ecset. A gázok kinetikai elméletének fejlesztése (Maxwell) // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M . : Nauka, 1968. - S. 288-293 .
↑ U. I. Frankfurt. Maxwell szerepe a gázok kinetikai elméletének kialakulásában. - S. 371-372 .
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 390-391 .
↑ J. S. Reid. James Clerk Maxwell skót széke. - P. 1667-1668.
↑ J. S. Reid. James Clerk Maxwell skót széke. - P. 1677-1678.
↑ J. S. Reid. James Clerk Maxwell skót széke. - P. 1679-1681.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 180-181.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 183, 186-190.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 224.
↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 350 .
↑ W. Niven. J. K. Maxwell élete és tudományos tevékenysége. - S. 36-37 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 192-195.
↑ E. I. Pogrebysskaya. Színelmélet Maxwell kutatásában. - S. 391 .
↑ R. M. Evans. Maxwell színes fényképezése // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M .: Nauka, 1968. - S. 318-327 .
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 295-299.
↑ 1 2 V. P. Karcev. Maxwell. - S. 213-219.
↑ I. S. Shapiro. A Maxwell-egyenletek felfedezésének történetéről. - S. 330 .
↑ A. M. Bork. Maxwell, eltolási áram és szimmetria // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M . : Nauka, 1968. - S. 315 .
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 300-303.
↑ J. K. Maxwell. [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/6a17bfdfbd80f7397c14d9ef1fb142dd.djvu Válogatott munkák az elektromágneses tér elméletéről]. - M. : GITTL, 1952. - S. 175.
↑ W. I. Frankfurt, M. G. Schraer. Néhány megjegyzés Maxwell elektrodinamikájához // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M . : Nauka, 1968. - S. 380 .
↑ J. K. Maxwell. Válogatott művek az elektromágneses tér elméletéről. - S. 300.
↑ 1 2 E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 304-307.
↑ I. S. Shapiro. A Maxwell-egyenletek felfedezésének történetéről. - S. 331 . Érdemes megjegyezni, hogy az elektromos kölcsönhatás véges sebességgel történő terjedésének első kísérleteit Carl Friedrich Gauss (1845) és tanítványa , Bernhard Riemann (1853) tette, lásd E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 287-288.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 226-231.
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 309-310.
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 392-393 .
↑ S. J. Ecset. A gázok kinetikai elméletének fejlesztése (Maxwell). - S. 294 .
↑ 1 2 V. P. Karcev. Maxwell. - S. 232-237.
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 312-315.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 245.
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 394-398 .
↑ G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell és az asztrofizikai korongok dinamikája. — 1713. o.
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 407-408 .
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 399, 411-412 .
↑ R. P. Poplavszkij. Maxwell démona, valamint az információ és az entrópia kapcsolatai // Phys . - 1979. - T. 128 , sz. 5 . - S. 166-167 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 243-244, 250.
↑ M. L. Levin, M. A. Miller . Maxwell "Treatise on Electricity and Magnetism" // UFN . - 1981. - T. 135 , sz. 11 . - S. 433 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 246.
↑ James Clerk Maxwell // A. N. Bogolyubov. Matematika és mechanika: Életrajzi kalauz. - Kijev: Naukova Dumka, 1983. - S. 306 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 252-260.
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 322.
↑ 1 2 V. P. Karcev. Maxwell. - S. 265-271.
↑ A. M. Bork. Maxwell, elmozdulási áram és szimmetria. - S. 311-313 .
↑ M. Gliozzi. A fizika története. - S. 288.
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 326-329.
↑ E. Whittaker. Az éter és az elektromosság elméletének története. - S. 317-318.
↑ 1 2 V. P. Karcev. Maxwell. - S. 272-279.
↑ I. S. Shapiro. A Maxwell-egyenletek felfedezésének történetéről. - S. 324 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 276.
↑ M. Gliozzi. A fizika története. - S. 286.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 279.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 280, 290-298.
↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 363-364 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 283-284, 323.
↑ U. I. Frankfurt. Maxwell szerepe a gázok kinetikai elméletének kialakulásában. - S. 375-376 .
↑ C. Coulson. Interatomikus erők – Maxwelltől Schrödingerig // UFN . - 1963. - T. 81 , sz. 11 . - S. 545-556 .
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 400-401, 409-410 .
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 401-402 .
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 402-403 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 300-301, 309-314.
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 404, 413-416 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 286, 302-307.
↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 361-362 .
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 319-320, 323-326.
↑ M. Plank . James Clerk Maxwell és jelentősége a németországi elméleti fizika számára // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M . : Nauka, 1968. - S. 232 .
↑ M. Plank. James Clerk Maxwell és jelentősége a németországi elméleti fizika számára. - S. 237-238 .
↑ R. E. Peierls. Mezőelmélet Maxwell óta. - S. 277 .
↑ A. Einstein , L. Infeld . A fizika evolúciója // A. Einstein. Tudományos közlemények gyűjteménye. - M . : Nauka, 1967. - T. 4 . - S. 446, 450 .
↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 367 . Lásd még G. Hall rövid történelmi áttekintését . Maxwell elektromágneses elmélete és a speciális relativitáselmélet // A Royal Society filozófiai tranzakciói A. - 2008. - 20. évf. 366, 1871. sz . - P. 1849-1860.
↑ JD Jackson, LB Okun . A szelvényváltozatlanság történelmi gyökerei // Reviews of Modern Physics . - 2001. - 20. évf. 73. - P. 663-680.
↑ D.A. Lowther, E.M. Freeman. James Clerk Maxwell elektromágneses kutatómunkájának alkalmazása ipari frekvenciaproblémákra // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, 1871. sz . - P. 1807-1820.
↑ N. Bor . Maxwell és a modern elméleti fizika // J.K. Maxwell. Cikkek és beszédek. - M . : Nauka, 1968. - S. 249-251 .
↑ E. Garber. Nagy és kicsi témák: Maxwell a Szaturnusz gyűrűiről és a kinetikai elméletről. — 1697. o.
↑ James Clerk Maxwell // Yu. A. Khramov . Fizikusok: Életrajzi kalauz. - M .: Nauka, 1983. - S. 175-176 .
↑ M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 417 .
↑ K. Maruyama, F. Nori, V. Vedral. Maxwell démonának fizikája és információ // Reviews of Modern Physics . - 2009. - 1. évf. 81, 1. sz . - P. 1-23.
↑ 1 2 M. A. Eljasevics, T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez. - S. 418-419 .
↑ MS Longair. Maxwell és a színtudomány. — 1693. o.
↑ Lásd G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell és az asztrofizikai korongok dinamikája. - P. 1707-1715.
↑ Lásd R. Fedele. Maxwell Szaturnusz gyűrűire vonatkozó elméletétől a negatív tömeginstabilitásig. - P. 1717-1733.
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 288-289.
↑ Maxwell érem és díj . Fizikai Intézet. Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 18..
↑ James Clerk Maxwell Alapítvány . Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 18..
↑ V. P. Karcev. Maxwell. - S. 326.
↑ JS Reid, CH-T Wang, J. Michael T. Thompson. James Clerk Maxwell 150 éve // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, 1871. sz . — 1653. o.
↑ A James Clerk Maxwell szoborprojekt . Az Edinburgh-i Királyi Társaság. Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2008. július 6..
↑ 1 2 Maxwell 2006. év . Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 18..
↑ JS Reid, CH-T Wang, J. Michael T. Thompson. James Clerk Maxwell 150 év után. — 1652. o.
↑ A skót Tudományos Hírességek Csarnokáról . Skót Nemzeti Könyvtár. Letöltve: 2011. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 18..
↑ Olimpia. J. K. Maxwell . Letöltve: 2020. január 24. Az eredetiből archiválva : 2019. december 18. (határozatlan)

Irodalom

Bubleinikov F. D. James Clerk Maxwell (1831-1879). - M . : Tudás , 1960. - 48 p. - (Összakszervezeti Társaság a Politikai és Tudományos Tudásterjesztésért; 19. 9. sorozat, Fizika és Kémia). — 24.500 példány.
V. P. Kartsev . Maxwell . - M . : Ifjú gárda , 1974.("Csodálatos emberek élete)
Cikkek a gyűjtemény mellékletéből: J. K. Maxwell. Cikkek és beszédek . - M .: Nauka , 1968.
W. Niven. J. K. Maxwell élete és tudományos tevékenysége (1890-es rövid esszé) // J. K. Maxwell. Anyag és mozgás. - M. -Izhevsk: RHD, 2001. - S. 14-39 .
K. Coulson. Interatomikus erők – Maxwelltől Schrödingerig // UFN . - 1963. - T. 81 , sz. 11 . - S. 545-556 .
I. S. Shapiro . A Maxwell-egyenletek felfedezésének történetéről // UFN . - 1972. - T. 108 , sz. 10 . - S. 319-333 .
R. P. Poplavszkij. Maxwell démona, valamint az információ és az entrópia kapcsolatai // Phys . - 1979. - T. 128 , sz. 5 . - S. 165-176 .
Cikkek az UFN folyóirat Maxwell születésének 150. évfordulójára szentelt számából:
- M. A. Eljasevics , T. S. Protko. Maxwell hozzájárulása a molekuláris fizika és a statisztikai módszerek fejlesztéséhez // UFN . - 1981. - T. 135 , sz. 11 . - S. 381-423 .
- M. L. Levin, M. A. Miller . Maxwell "Treatise on Electricity and Magnetism" // UFN . - 1981. - T. 135 , sz. 11 . - S. 425-440 .
Khramov Yu. A. Maxwell James Clerk // Fizikusok: Életrajzi útmutató / Szerk. A. I. Akhiezer . - Szerk. 2., rev. és további - M .: Tudomány , 1983. - S. 175-176. — 400 s. - 200 000 példányban.
E. Whittaker . Az éter és az elektromosság elméletének története. - M. - Izhevsk: RHD, 2001.
Maxwell aberdeeni posztra való kinevezésének 150. évfordulójára szentelt különszám // Philosophical Transactions of the Royal Society A . - 2008. - Vol. 366, 1871. sz .
L. Campbell, W. Garnett. James Clerk Maxwell élete . London: Macmillan & Co. , 1882.
Harman miniszterelnök. James Clerk Maxwell természetfilozófiája . – Cambridge: University Press , 2001.

Linkek

John J. O'Connor és Edmund F. Robertson . Maxwell, James Clerk – Életrajz a MacTutoron .
James Clerk Maxwell munkái a Project Gutenbergnél
A Maxwell a Glenlair Trustnál . Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 20..
Maxwell 2006 -os év . Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 18..
James Clerk Maxwell Alapítvány . Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 18..
Chris Newman. James Clerk Maxwell Grave UpMyStreet. Letöltve: 2010. augusztus 8. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 18..

Tematikus oldalak

Szótárak és enciklopédiák

Nagy dán
Nagy katalán
nagy kínai
Nagy norvég
Nagy orosz
Nagy Szovjet (1 kiadás)
Brockhaus és Efron
a világ körül
litván univerzális
Kis Brockhaus és Efron
horvát
Britannica (11.)
Britannica (online)
Brockhaus
Nemzeti életrajzi szótár
Figyelemre méltó névadatbázis
Universalis
Oxfordi életrajz

Genealógia és nekropolisz

Bibliográfiai katalógusokban