Maxwell ist Wissenschaftler. Maxwell James – Biografie, Fakten aus dem Leben, Fotos, Hintergrundinformationen. Sehen Sie, was „Maxwell D.K.“ in anderen Wörterbüchern

Biografie

Geboren in die Familie eines schottischen Adligen aus der Adelsfamilie der Clerks.

Er studierte zunächst an der Edinburgh Academy, der University of Edinburgh (1847–1850), dann an der University of Cambridge (1850–1854) (Peterhouse and Trinity College).

Wissenschaftliche Tätigkeit

Du zuerst wissenschaftliche Arbeit Maxwell tat dies noch während seiner Schulzeit und entwickelte eine einfache Möglichkeit, ovale Formen zu zeichnen. Über diese Arbeit wurde auf dem Treffen berichtet königliche Gesellschaft und sogar in seinen „Proceedings“ veröffentlicht. Als Mitglied des Rates des Trinity College beschäftigte er sich mit Experimenten zur Farbtheorie und fungierte als Fortsetzer von Jungs Theorie und Helmholtz‘ Theorie der drei Grundfarben. Bei Experimenten zur Farbmischung verwendete Maxwell einen speziellen Kreisel, dessen Scheibe in eingefärbte Sektoren unterteilt war verschiedene Farben(Maxwell-Scheibe). Wenn sich der Kreisel schnell drehte, verschmolzen die Farben: Wenn die Scheibe auf die gleiche Weise wie die Farben des Spektrums bemalt wurde, erschien sie weiß; Wenn eine Hälfte davon rot und die andere Hälfte gelb gestrichen war, erschien es orange; Durch die Mischung von Blau und Gelb entstand der Eindruck von Grün. Im Jahr 1860 wurde Maxwell für seine Arbeiten zur Farbwahrnehmung und Optik mit der Rumford-Medaille ausgezeichnet.

Eines der ersten Werke Maxwells war seine kinetische Theorie der Gase. Im Jahr 1859 hielt der Wissenschaftler auf einer Tagung der British Association einen Bericht, in dem er die Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen (Maxwellsche Verteilung) vorstellte. Maxwell entwickelte die Ideen seines Vorgängers in der Entwicklung weiter Kinetische Theorie Gase von R. Clausius, der das Konzept von „ mittellang freier Lauf.“ Maxwell ging von der Idee eines Gases als Ensemble vieler ideal elastischer Kugeln aus, die sich chaotisch in einem geschlossenen Raum bewegen. Kugeln (Moleküle) können nach ihrer Geschwindigkeit in Gruppen eingeteilt werden stationärer Zustand Die Anzahl der Moleküle in jeder Gruppe bleibt konstant, sie können sich jedoch aus Gruppen heraus und in Gruppen hinein bewegen. Aus dieser Überlegung folgte, dass „die Verteilung der Teilchen durch die Geschwindigkeit nach dem gleichen Gesetz erfolgt, wie die Verteilung der Beobachtungsfehler in der Theorie der Methode.“ kleinsten Quadrate, also in Übereinstimmung mit der Gaußschen Statistik.“ Im Rahmen seiner Theorie erläuterte Maxwell das Avogadro-Gesetz, die Diffusion, die Wärmeleitfähigkeit und die innere Reibung (Übertragungstheorie). 1867 zeigte er die statistische Natur des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik („Maxwells Dämon“).

Im Jahr 1831, dem Jahr von Maxwells Geburt, dirigierte M. Faraday klassische Experimente was ihn zur Entdeckung der elektromagnetischen Induktion führte. Maxwell begann etwa 20 Jahre später mit der Erforschung von Elektrizität und Magnetismus, als es zwei Ansichten über die Natur elektrischer und magnetischer Effekte gab. Wissenschaftler wie A. M. Ampere und F. Neumann hielten in Anbetracht dessen an dem Konzept der Fernwirkung fest elektromagnetische Kräfte als Analogon Erdanziehungskraft zwischen zwei Massen. Faraday war ein Anhänger der Idee von Kraftlinien, die positive und negative elektrische Ladungen oder Nord- und Nordlinien verbinden Südpole Magnet Kraftlinien füllen den gesamten umgebenden Raum (Feld, in Faradays Terminologie) und bestimmen elektrische und magnetische Wechselwirkungen. In Anlehnung an Faraday entwickelte Maxwell ein hydrodynamisches Modell der Kraftlinien und drückte die damals bekannten Beziehungen der Elektrodynamik in aus mathematische Sprache, dazugehörigen mechanische Modelle Faraday. Die Hauptergebnisse dieser Forschung spiegeln sich in der Arbeit „Faraday Lines of Force“ wider ( Faradays Kraftlinien, 1857). In den Jahren 1860–1865 entwickelte Maxwell die Theorie Elektro Magnetfeld, die er in Form eines Gleichungssystems (Maxwell-Gleichungen) formulierte, das die Grundgesetze elektromagnetischer Phänomene beschreibt: Die 1. Gleichung drückte Faradays elektromagnetische Induktion aus; 2. - magnetoelektrische Induktion, von Maxwell entdeckt und basierend auf Ideen über Verschiebungsströme; 3. - das Gesetz der Elektrizitätserhaltung; 4. - Wirbelnatur des Magnetfeldes.

Als Maxwell diese Ideen weiter entwickelte, kam er zu dem Schluss, dass jede Änderung der elektrischen und magnetischen Felder zu Änderungen der Kraftlinien führen muss, die den umgebenden Raum durchdringen, d. h. es müssen sich Impulse (oder Wellen) im Medium ausbreiten. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen (elektromagnetische Störung) hängt von der dielektrischen und magnetischen Permeabilität des Mediums ab und ist gleich dem Verhältnis der elektromagnetischen zur elektrostatischen Einheit. Laut Maxwell und anderen Forschern beträgt dieses Verhältnis 3,4 * 10 10 cm/s, was nahe der sieben Jahre zuvor gemessenen Lichtgeschwindigkeit liegt Französischer Physiker A. Fizeau. Im Oktober 1861 informierte Maxwell Faraday über seine Entdeckung: Licht ist eine elektromagnetische Störung, die sich in einem nichtleitenden Medium ausbreitet, also eine Art elektromagnetische Welle. Diese letzte Forschungsphase wird in der Arbeit von Maxwell beschrieben Dynamische Theorie elektromagnetisches Feld (Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus, 1864), und das Ergebnis seiner Arbeit über Elektrodynamik wurde in der berühmten Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus (1873) zusammengefasst.

Die Theorie des elektromagnetischen Feldes und insbesondere die daraus folgende Schlussfolgerung über die Existenz elektromagnetischer Wellen zu Maxwells Lebzeiten blieb rein theoretische Prinzipien, die keine experimentelle Bestätigung hatten und von Zeitgenossen oft als „Gedankenspiel“ wahrgenommen wurden. Im Jahr 1887 Der deutsche Physiker Heinrich Hertz führte ein Experiment durch, das Maxwells theoretische Schlussfolgerungen vollständig bestätigte.

In den letzten Jahren seines Lebens war Maxwell damit beschäftigt, den Druck und die Veröffentlichung von Cavendishs Manuskripterbe vorzubereiten. Zwei große Volumina veröffentlicht im Oktober 1879.

MAXWELL James Clerk (Maxwell James Clerk) (13. VI.1831 - 5. XI.1879) - Englischer Physiker, Mitglied der Royal Society in Edinburgh (1855) und London (1861). R. in Edinburgh. Er studierte an der High School in Edinburgh (1847–50) und Cambridge (1850–54). Danach lehrte er für kurze Zeit am Trinity College, 1856–60 – Professor an der University of Aberdeen, 1860–65 – am King’s College London, ab 1871 – erster Professor Experimentelle Physik in Cambridge. Unter seiner Führung entstand ein namhafter Cavendish-Labor in Cambridge, das er bis zu seinem Lebensende leitete.

Die Arbeiten widmen sich der Elektrodynamik, der Molekularphysik, Allgemeine Statistiken, Optik, Mechanik, Elastizitätstheorie. Maxwells bedeutendster Beitrag war Molekularphysik und Elektrodynamik.
In der kinetischen Gastheorie, deren Begründer er war, stellte er 1859 ein statistisches Gesetz auf, das die Geschwindigkeitsverteilung von Gasmolekülen beschreibt (Maxwellsche Verteilung). Im Jahr 1866 leitete er die Gesvon Molekülen auf der Grundlage der Berücksichtigung direkter und umgekehrter Kollisionen neu ab und entwickelte die Transporttheorie Gesamtansicht Durch die Anwendung auf die Prozesse Diffusion, Wärmeleitfähigkeit und innere Reibung wurde das Konzept der Relaxationszeit eingeführt.
Im Jahr 1867 zeigte der erste die statistische Natur des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik („Maxwells Dämon“) und im Jahr 1878 führte er den Begriff „statistische Mechanik“ ein.

Der Größte wissenschaftliche Leistung Maxwell ist die von ihm 1860 - 65 geschaffene Theorie des elektromagnetischen Feldes, die er in Form eines Systems mehrerer Gleichungen (Maxwell-Gleichungen) formulierte und alle Grundgesetze elektromagnetischer Phänomene ausdrückte (das erste). Differentialgleichung Felder wurden von Maxwell in den Jahren 1855 - 56 aufgezeichnet). In seiner Theorie des elektromagnetischen Feldes verwendete Maxwell (1861) ein neues Konzept – den Verschiebungsstrom –, gab (1864) eine Definition des elektromagnetischen Feldes und sagte (1865) einen neuen wichtigen Effekt voraus: die Existenz im freien Raum elektromagnetische Strahlung (Elektromagnetische Wellen) und seine Ausbreitung im Raum mit Lichtgeschwindigkeit. Letzteres gab ihm Anlass, (1865) Licht als eine der Arten elektromagnetischer Strahlung zu betrachten (die Idee elektromagnetischer Natur Licht) und offenbaren den Zusammenhang zwischen optischen und elektromagnetischen Phänomenen. Theoretische Berechnung des Lichtdrucks (1873). Stellen Sie das Verhältnis ein ε = n 2 (1860).
Die Effekte von Stewart-Tolman und Einstein-de Haas (1878) wurden vom Skin-Effekt vorhergesagt.

Er formulierte auch einen Satz in der Elastizitätstheorie (Maxwells Theorem), stellte Beziehungen zwischen den wichtigsten thermophysikalischen Parametern (Maxwells thermodynamische Beziehungen) her, entwickelte die Theorie des Farbsehens und untersuchte die Stabilität der Saturnringe und zeigte, dass die Ringe nicht fest sind oder flüssig, sondern ein Meteoritenschwarm.
Entwarf eine Reihe von Geräten.
Er war ein berühmter Verfechter des physikalischen Wissens.
Erstmals veröffentlicht (1879) Manuskripte von G. Cavendish .

Aufsätze:

1. Ausgewählte Werke zur Theorie des elektromagnetischen Feldes. - Staatsverlag technische und theoretische Literatur. M., 1952 (Reihe „Klassiker der Naturwissenschaften“).
2. Reden und Artikel. Staatlicher Verlag für technische und theoretische Literatur. M.-L., 1940 (Reihe „Klassiker der Naturwissenschaften“).
3. Materie und Bewegung. - Ischewsk, Forschungszentrum „Reguläre und chaotische Dynamik“, 2001.
4. Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus. - M., Sciences, 1989 (Reihe „Classics of Science“). Band 1. Band 2.
5. Auszüge aus Werken:

Literatur:

1. V. Kartsev. Maxwell. Leben wundervolle Menschen. Junge Garde; Moskau; 1974

Filme:

James Maxwell (1831-1879).

James Clerk Maxwell wurde am 13. Juni 1831 in Edinburgh geboren. Kurz nach der Geburt des Jungen brachten ihn seine Eltern auf ihr Anwesen in Glenlair. Von da an war die „Höhle in einer engen Schlucht“ fester Bestandteil von Maxwells Leben. Seine Eltern lebten und starben hier, und er selbst lebte und wurde lange Zeit hier begraben.

Als James acht Jahre alt war, kam das Unglück über das Haus: Seine Mutter wurde schwer krank und starb bald darauf. Jetzt war James‘ einziger Erzieher sein Vater, für den er sein ganzes Leben lang ein Gefühl zärtlicher Zuneigung und Freundschaft pflegte. John Maxwell war nicht nur der Vater und Erzieher seines Sohnes, sondern auch sein treuester Freund.

Bald kam die Zeit, in der der Junge mit dem Lernen beginnen musste. Zunächst wurden die Lehrer zu sich nach Hause eingeladen. Aber die schottischen Heimlehrer waren genauso unhöflich und ignorant wie ihre eigenen Englische Kollegen, von Dickens mit so viel Sarkasmus und Hass beschrieben. Daher wurde beschlossen, James dorthin zu schicken neue Schule, der trug großer Name Edinburgh Academy.

Der Junge ließ sich nach und nach darauf ein Schulleben. Er begann seinen Unterricht mit großem Interesse zu nehmen. Besonders gut gefiel ihm die Geometrie. Sie blieb sein ganzes Leben lang eines von Maxwells stärksten Hobbys. Geometrische Bilder und Modelle abgespielt große Rolle in seiner wissenschaftlichen Arbeit. Es begann mit ihr wissenschaftlicher Weg Maxwell.

Maxwell schloss die Akademie in einem der ersten Abschlussjahrgänge ab. Zum Abschied von seiner geliebten Schule komponierte er die Hymne der Edinburgh Academy, die von ihren Schülern einstimmig und mit Begeisterung gesungen wurde. Nun öffneten sich ihm die Türen der University of Edinburgh.

Als Student führte Maxwell ernsthafte Forschungen zur Elastizitätstheorie durch, die er erhielt hoch geschätzt Spezialisten. Und nun stand er vor der Frage nach der Perspektive seines weiteren Studiums in Cambridge.

Das älteste College in Cambridge war St. Peter (Peterhouse) und die berühmteste ist St. Trinity (Trinity College), gegründet 1546. Der Ruhm dieses Colleges wurde durch seinen berühmten Studenten Isaac Newton begründet. Peterhouse und Trinity College waren nacheinander die Wohnorte des jungen Maxwell in Cambridge. Nach einem kurzen Aufenthalt in Peterhouse wechselte Maxwell an das Trinity College.

Maxwells umfangreiches Wissen, die Kraft seines Intellekts und sein unabhängiges Denken ermöglichten es ihm, etwas zu erreichen hoher Platz in seiner Veröffentlichung. Er belegte den zweiten Platz.

Der junge Junggeselle wurde als Lehrer am Trinity College übernommen. Aber er war besorgt Wissenschaftliche Probleme. Zusätzlich zu seiner alten Faszination für Geometrie und das Problem der Farben, mit denen er sich bereits 1852 zu beschäftigen begann, interessierte sich Maxwell für Elektrizität.

Am 20. Februar 1854 informierte Maxwell Thomson über seine Absicht, „die Elektrizität anzugreifen“. Das Ergebnis des „Angriffs“ war der Aufsatz „On Faraday's Lines of Force“ – das erste von Maxwells drei Hauptwerken, die sich der Erforschung des elektromagnetischen Feldes widmeten. Das Wort „Feld“ tauchte erstmals im selben Brief an Thomson auf, jedoch weder in diesem noch im nachfolgenden Aufsatz über Feldlinien. Maxwell verwendet es nicht. Dieses Konzept taucht erst 1864 im Werk „Dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes“ wieder auf.

Im Herbst 1856 trat Maxwell seine Stelle als Professor für Naturphilosophie am Marischal College in Aberdeen an. Die Abteilung für Naturphilosophie, also die Abteilung für Physik in Aberdeen, existierte vor Maxwell im Wesentlichen nicht, und der junge Professor musste pädagogische und wissenschaftliche Arbeit in der Physik organisieren.

Der Aufenthalt in Aberdeen war geprägt von wichtige Veranstaltung und in persönliches Leben Maxwell: Er heiratete die Tochter des Leiters des Marischal College, Daniel Dewar, Catherine Mary Dewar. Dieses Ereignis fand im Jahr 1858 statt. Von diesem Zeitpunkt an bis zu ihrem Lebensende erlebte das Ehepaar Maxwell eine schwere Zeit Lebensweg Hand in Hand.

In den Jahren 1857-1859 führte der Wissenschaftler seine Berechnungen zur Bewegung der Saturnringe durch. Er zeigte, dass der Flüssigkeitsring beim Rotieren durch die in ihm entstehenden Wellen zerstört wird und in einzelne Satelliten zerfällt. Maxwell dachte über Bewegung nach letzte Reihe solche Satelliten. Das schwerste mathematische Forschung brachte ihm den Adams-Preis und den Ruhm eines erstklassigen Mathematikers ein. Das preisgekrönte Werk wurde 1859 von der University of Cambridge veröffentlicht.

Von der Untersuchung der Saturnringe war es völlig natürlich, über die Bewegungen von Gasmolekülen nachzudenken. Die Aberdeen-Periode in Maxwells Leben endete mit seiner Rede auf der Tagung der British Association im Jahr 1859 mit einem Bericht „Über die dynamische Theorie der Gase“. Dieses Dokument markierte den Beginn von Maxwells langjähriger fruchtbarer Forschung auf dem Gebiet der kinetischen Theorie von Gasen und statistische Physik.

Da die Abteilung, in der Maxwell arbeitete, geschlossen war, musste der Wissenschaftler suchen neue Arbeit. Im Jahr 1860 wurde Maxwell zum Professor für Naturphilosophie am King's College in London gewählt.

Die Londoner Zeit war geprägt von der Veröffentlichung eines großen Artikels mit dem Titel „Explanations of the Dynamic Theory of Gases“, der 1860 in der führenden englischen Physikzeitschrift The Philosophical Journal veröffentlicht wurde. Mit diesem Artikel hat Maxwell einen großen Beitrag zu einer neuen Branche geleistet theoretische Physik- Statistische Physik. Als Begründer der statistischen Physik in ihrer klassischen Form gelten Maxwell, Boltzmann und Gibbs.

Die Maxwells verbrachten den Sommer 1860 vor Beginn des Herbstsemesters in London auf dem Familienanwesen Glenlair. Maxwell war jedoch nicht in der Lage, sich auszuruhen und Kraft zu tanken. Er erkrankte schwer an Pocken. Die Ärzte fürchteten um sein Leben. Aber der außergewöhnliche Mut und die Geduld von Katherine, die ihm ergeben war und alles tat, um sich um ihren kranken Ehemann zu kümmern, half ihnen, sie zu besiegen schlimme Krankheit. Sein Leben in London begann mit einer so schwierigen Tortur. In dieser Zeit seines Lebens veröffentlichte Maxwell einen großen Artikel über Farben sowie das Werk „Erklärungen zur dynamischen Theorie der Gase“. Aber Hauptarbeit Sein Leben war der Theorie der Elektrizität gewidmet.

Er veröffentlichte zwei Hauptwerke zur von ihm geschaffenen Theorie des elektromagnetischen Feldes: „On Physical Lines of Force“ (1861-1862) und „Dynamic Theory of the Electromagnetic Field“ (1864-1865). Im Laufe von zehn Jahren entwickelte sich Maxwell zu einem bedeutenden Wissenschaftler und Schöpfer grundlegende Theorie elektromagnetische Phänomene, die zusammen mit Mechanik, Thermodynamik und statistische Physik eine der Grundlagen der klassischen theoretischen Physik.

Im gleichen Zeitraum seines Lebens begann Maxwell mit der Arbeit an elektrischen Messungen. Ihn interessierte besonders rationales System elektrische Einheiten, da die von ihm geschaffene elektromagnetische Theorie des Lichts nur auf dem Zusammentreffen des Verhältnisses der elektrostatischen und elektromagnetischen Einheiten der Elektrizität mit der Lichtgeschwindigkeit basierte. Es war ganz natürlich, dass er eines der aktiven Mitglieder der „Commission of Units“ der British Association wurde. Darüber hinaus verstand Maxwell die enge Verbindung zwischen Wissenschaft und Technologie und die Bedeutung dieser Verbindung sowohl für den Fortschritt der Wissenschaft als auch für technischer Fortschritt. Deshalb beschäftigte er sich von den sechziger Jahren bis zu seinem Lebensende unermüdlich mit der elektrischen Messtechnik.

Das geschäftige Leben in London beeinträchtigte die Gesundheit von Maxwell und seiner Frau und sie beschlossen, auf dem Familienanwesen Glenlare zu leben. Diese Entscheidung wurde danach unausweichlich ernsthafte Krankheit Maxwell am Ende Sommerferien 1865, das er wie üblich auf seinem Anwesen verbrachte. Maxwell verließ den Dienst in London und lebte fünf Jahre lang (von 1866 bis 1871) in Glenlare, reiste gelegentlich zu Prüfungen nach Cambridge und reiste erst 1867 auf Anraten von Ärzten nach Italien. Während er sich in Glenlare mit wirtschaftlichen Angelegenheiten beschäftigte, gab Maxwell seine wissenschaftlichen Studien nicht auf. Er arbeitete hart an dem Hauptwerk seines Lebens, „Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus“, schrieb das Buch „The Theory of Heat“, wichtige Arbeitüber Regulierungsbehörden, eine Reihe von Artikeln zur kinetischen Theorie von Gasen, nahm an Sitzungen der British Association teil. Kreatives Leben Maxwells Arbeit im Dorf wurde ebenso intensiv fortgesetzt wie in der Universitätsstadt.

Im Jahr 1871 veröffentlichte Maxwell in London „The Theory of Heat“. Dieses Lehrbuch erfreute sich großer Beliebtheit. Der Wissenschaftler schrieb, dass der Zweck seines Buches „The Theory of Heat“ darin bestand, die Lehre von der Wärme „in der Reihenfolge ihrer Entwicklung“ darzustellen.

Kurz nach der Veröffentlichung von The Theory of Heat erhielt Maxwell das Angebot, die neu eingerichtete Abteilung für Experimentalphysik in Cambridge zu besetzen. Er stimmte zu und wurde am 8. März 1871 zum Cavendish-Professor an der Universität Cambridge ernannt.

Im Jahr 1873 wurden die „Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus“ (in zwei Bänden) und das Buch „Materie und Bewegung“ veröffentlicht.

„Matter and Motion“ ist ein kleines Buch, das sich der Darstellung der Grundlagen der Mechanik widmet.

„Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus“ – Maxwells Hauptwerk und sein Höhepunkt wissenschaftliche Kreativität. Darin fasste er die Ergebnisse langjähriger Arbeiten zum Elektromagnetismus zusammen, die Anfang 1854 begannen. Das Vorwort zur Abhandlung ist vom 1. Februar 1873 datiert. Maxwell arbeitete neunzehn Jahre lang an seinem grundlegenden Werk!

Maxwell überprüfte das gesamte Wissen über Elektrizität und Magnetismus seiner Zeit, angefangen bei den grundlegenden Fakten der Elektrostatik bis hin zur elektromagnetischen Theorie des Lichts, die er entwickelte. Er fasste den Kampf zwischen den Theorien der Fern- und Kurzstreckenwirkung, der zu Newtons Lebzeiten begann, in einer treffenden Beschreibung zusammen letztes Kapitel sein Buch über Handlungstheorien aus der Ferne. Maxwell widersetzte sich nicht offen den Elektrizitätstheorien, die vor ihm existierten; Er stellte Faradays Konzept als gleichwertig mit den vorherrschenden Theorien dar, aber der gesamte Geist seines Buches, seine Herangehensweise an die Analyse elektromagnetischer Phänomene war so neu und ungewöhnlich, dass seine Zeitgenossen sich weigerten, das Buch zu verstehen.

Im berühmten Vorwort zur Abhandlung charakterisiert Maxwell den Zweck seiner Arbeit wie folgt: die wichtigsten elektromagnetischen Phänomene zu beschreiben, zu zeigen, wie sie gemessen werden können, und „die mathematischen Beziehungen zwischen den gemessenen Größen nachzuzeichnen“. Er deutet an, dass er versuchen werde, „den Zusammenhang so weit wie möglich hervorzuheben“. mathematische Form diese Theorie und allgemeine Dynamik, so dass in in einem gewissen Ausmaß Bereiten Sie sich darauf vor, diese zu bestimmen dynamische Gesetze, unter denen wir nach Illustrationen oder Erklärungen elektromagnetischer Phänomene suchen sollten.

Maxwell betrachtet die Gesetze der Mechanik als die Grundgesetze der Natur. Es ist daher kein Zufall, dass dies als Grundvoraussetzung für seine Grundgleichungen gilt elektromagnetische Theorie Es legt die Grundprinzipien der Dynamik fest. Aber gleichzeitig versteht Maxwell, dass die Theorie elektromagnetischer Phänomene qualitativ ist neue Theorie, nicht auf Mechanik reduzierbar, obwohl die Mechanik das Eindringen in diese erleichtert neues Gebiet Naturphänomen.

Die wichtigsten Schlussfolgerungen von Maxwell lassen sich wie folgt zusammenfassen: Ein magnetisches Wechselfeld, das durch einen sich ändernden Strom angeregt wird, erzeugt im umgebenden Raum ein elektrisches Feld, das wiederum ein magnetisches Feld usw. anregt. Die sich ändernden elektrischen und magnetischen Felder erzeugen sich gegenseitig , bilden ein einzelnes elektromagnetisches Wechselfeld – eine elektromagnetische Welle.

Er leitete Gleichungen ab, die zeigten, dass sich das von einer Stromquelle erzeugte Magnetfeld von dieser aus mit ausbreitet konstante Geschwindigkeit. Nach seiner Entstehung breitet sich das elektromagnetische Feld mit einer Lichtgeschwindigkeit von 300.000 km/s im Weltraum aus und nimmt immer mehr Volumen ein. D. Maxwell argumentierte, dass Lichtwellen von derselben Natur sind wie die Wellen, die um einen Draht herum entstehen, in dem ein elektrischer Wechselstrom fließt. Sie unterscheiden sich nur in der Länge voneinander. Sehr kurze Wellen und es gibt sichtbares Licht.

1874 beginnt er eine große historisches Werk: studieren wissenschaftliches Erbe Wissenschaftler XVIII Jahrhundert von Henry Cavendish und bereitet es für den Druck vor. Nach Maxwells Forschungen wurde klar, dass Cavendish lange vor Faraday den Einfluss des Dielektrikums auf den Wert der elektrischen Kapazität entdeckte und 15 Jahre bevor Coulomb das Gesetz der elektrischen Wechselwirkungen entdeckte.

Cavendishs Arbeit über Elektrizität mit Beschreibungen von Experimenten dauerte großes Volumen, veröffentlicht 1879 unter dem Titel „Papers on Electricity by the Honourable Henry Cavendish“. Es war letztes Buch Maxwell, zu seinen Lebzeiten veröffentlicht. Am 5. November 1879 starb er in Cambridge.

MAXWELL, JAMES CLERK(Maxwell, James Clerk) (1831–1879), englischer Physiker. Geboren am 13. Juni 1831 in Edinburgh in der Familie eines schottischen Adligen aus der Adelsfamilie Clerks. Er studierte zunächst in Edinburgh (1847–1850), dann an den Universitäten von Cambridge (1850–1854). 1855 wurde er Mitglied des Rates des Trinity College, 1856–1860 war er Professor am Marischal College der University of Aberdeen und ab 1860 leitete er die Abteilung für Physik und Astronomie am King's College der University of London. Im Jahr 1865 trat Maxwell aufgrund einer schweren Krankheit von seinem Amt zurück und ließ sich auf seinem Familienanwesen in Glenlare in der Nähe von Edinburgh nieder. Er studierte weiterhin Naturwissenschaften und schrieb mehrere Aufsätze über Physik und Mathematik. 1871 übernahm er den Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Universität Cambridge. Er organisierte ein Forschungslabor, das am 16. Juni 1874 eröffnet wurde und den Namen Cavendish erhielt – zu Ehren von G. Cavendish.

Bereits während seiner Schulzeit vollendete Maxwell seine erste wissenschaftliche Arbeit und erfand eine einfache Möglichkeit, ovale Formen zu zeichnen. Über diese Arbeit wurde auf einer Tagung der Royal Society berichtet und sie wurde sogar in ihren Proceedings veröffentlicht. Als Mitglied des Rates des Trinity College beschäftigte er sich mit Experimenten zur Farbtheorie und fungierte als Fortsetzer von Jungs Theorie und Helmholtz‘ Theorie der drei Primärfarben. Bei Experimenten zur Farbmischung verwendete Maxwell einen speziellen Kreisel, dessen Scheibe in unterschiedlich gefärbte Sektoren unterteilt war (Maxwell-Scheibe). Wenn sich der Kreisel schnell drehte, verschmolzen die Farben: Wenn die Scheibe auf die gleiche Weise wie die Farben des Spektrums bemalt wurde, erschien sie weiß; Wenn eine Hälfte davon rot und die andere Hälfte gelb gestrichen war, erschien es orange; Durch die Mischung von Blau und Gelb entstand der Eindruck von Grün. Im Jahr 1860 wurde Maxwell für seine Arbeiten zur Farbwahrnehmung und Optik ausgezeichnet eine Medaille verliehen Rumfoord.

Im Jahr 1857 Universität von Cambridge hat einen Wettbewerb für ausgeschrieben Bessere Arbeitüber die Stabilität der Saturnringe. Diese Formationen wurden von Galileo zu Beginn des 17. Jahrhunderts entdeckt. und präsentiert ein erstaunliches Rätsel Natur: Der Planet schien von drei kontinuierlichen konzentrischen Ringen umgeben zu sein, die aus einer Substanz unbekannter Natur bestanden. Laplace hat bewiesen, dass sie nicht solide sein können. Nach dem Ausgeben mathematische Analyse Maxwell kam zu der Überzeugung, dass sie nicht flüssig sein könnten, und kam zu dem Schluss, dass eine solche Struktur nur dann stabil sein könne, wenn sie aus einem Schwarm unabhängiger Meteoriten bestehe. Die Stabilität der Ringe wird durch ihre Anziehungskraft auf Saturn und gewährleistet gegenseitige Bewegung Planeten und Meteoriten. Für diese Arbeit erhielt Maxwell den J. Adams-Preis.

Eines der ersten Werke Maxwells war seine kinetische Theorie der Gase. Im Jahr 1859 hielt der Wissenschaftler auf einer Tagung der British Association einen Bericht, in dem er die Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen (Maxwellsche Verteilung) vorstellte. Maxwell entwickelte die Ideen seines Vorgängers bei der Entwicklung der kinetischen Gastheorie durch R. Clausius weiter, der das Konzept der „mittleren freien Weglänge“ einführte. Maxwell ging von der Idee eines Gases als Ensemble vieler ideal elastischer Kugeln aus, die sich chaotisch in einem geschlossenen Raum bewegen. Kugeln (Moleküle) können je nach Geschwindigkeit in Gruppen eingeteilt werden, während im stationären Zustand die Anzahl der Moleküle in jeder Gruppe konstant bleibt, obwohl sie Gruppen verlassen und in Gruppen eintreten können. Aus dieser Überlegung folgte, dass „die Geschwindigkeitsverteilung der Teilchen nach dem gleichen Gesetz erfolgt, wie die Verteilung der Beobachtungsfehler in der Theorie der Methode der kleinsten Quadrate, d. h. laut Gaußscher Statistik.“ Im Rahmen seiner Theorie erläuterte Maxwell das Avogadro-Gesetz, die Diffusion, die Wärmeleitfähigkeit und die innere Reibung (Übertragungstheorie). 1867 zeigte er die statistische Natur des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik („Maxwells Dämon“).

Im Jahr 1831, dem Jahr, in dem Maxwell geboren wurde, führte M. Faraday klassische Experimente durch, die ihn zur Entdeckung führten Elektromagnetische Induktion. Maxwell begann etwa 20 Jahre später mit der Erforschung von Elektrizität und Magnetismus, als es zwei Ansichten über die Natur elektrischer und magnetischer Effekte gab. Wissenschaftler wie A. M. Ampere und F. Neumann hielten an dem Konzept der Fernwirkung fest und betrachteten elektromagnetische Kräfte als analog zur Gravitationsanziehung zwischen zwei Massen. Faraday war ein Verfechter der Idee von Kraftlinien, die positive und negative elektrische Ladungen bzw. den Nord- und Südpol eines Magneten verbinden. Kraftlinien füllen den gesamten umgebenden Raum (Feld, in Faradays Terminologie) und bestimmen elektrische und magnetische Wechselwirkungen. Im Anschluss an Faraday entwickelte Maxwell ein hydrodynamisches Modell der Kraftlinien und drückte die damals bekannten Beziehungen der Elektrodynamik in einer mathematischen Sprache aus, die den mechanischen Modellen Faradays entsprach. Die wesentlichen Ergebnisse dieser Studie spiegeln sich in der Arbeit wider Faradaysche Kraftlinien (Faradays Kraftlinien, 1857). In den Jahren 1860–1865 entwickelte Maxwell die Theorie des elektromagnetischen Feldes, die er in Form eines Gleichungssystems (Maxwell-Gleichungen) formulierte, das die Grundgesetze elektromagnetischer Phänomene beschreibt: Die erste Gleichung drückte Faradays elektromagnetische Induktion aus; 2. – magnetoelektrische Induktion, entdeckt von Maxwell und basierend auf Ideen über Verschiebungsströme; 3. – das Gesetz der Elektrizitätserhaltung; 4. – Wirbelnatur des Magnetfeldes.

Als Maxwell diese Ideen weiter entwickelte, kam er zu dem Schluss, dass jede Änderung der elektrischen und magnetischen Felder zu Änderungen der Kraftlinien führen sollte, die den umgebenden Raum durchdringen, d. h. Es müssen sich Impulse (oder Wellen) im Medium ausbreiten. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen (elektromagnetische Störung) hängt von der dielektrischen und magnetischen Permeabilität des Mediums ab und ist gleich dem Verhältnis der elektromagnetischen zur elektrostatischen Einheit. Laut Maxwell und anderen Forschern beträgt dieses Verhältnis 3 x 10 10 cm/s, was nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt, die sieben Jahre zuvor vom französischen Physiker A. Fizeau gemessen wurde. Im Oktober 1861 informierte Maxwell Faraday über seine Entdeckung: Licht ist eine elektromagnetische Störung, die sich in einem nichtleitenden Medium ausbreitet, d. h. eine Art elektromagnetische Welle. Diese letzte Forschungsphase wird in der Arbeit von Maxwell beschrieben Dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes (Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus, 1864), und das Ergebnis seiner Arbeiten zur Elektrodynamik wurde von dem berühmten zusammengefasst Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus (1873).

In den letzten Jahren seines Lebens war Maxwell damit beschäftigt, den Druck und die Veröffentlichung von Cavendishs Manuskripterbe vorzubereiten. Zwei große Bände wurden im Oktober 1879 veröffentlicht. Maxwell starb am 5. November 1879 in Cambridge.

"... passiert toller Wendepunkt, das für immer mit den Namen Faraday, Maxwell, Hertz verbunden ist. Der Löwenanteil in dieser Revolution gehört Maxwell... Nach Maxwell wurde die physikalische Realität in Form kontinuierlicher Felder konzipiert, die nicht mechanisch erklärt werden können... Dieser Wandel im Realitätsbegriff ist der tiefgreifendste und fruchtbarste, den die Physik seitdem erlebt hat die Zeit von Newton.

Einstein

Aphorismen und Zitate von James Maxwell.
„Wenn ein Phänomen beschrieben werden kann als besonderer Fall irgendein allgemeines Prinzip, das auf andere Phänomene anwendbar ist, dann sagen sie, dass dieses Phänomen erklärt wurde“

„...Für die Entwicklung der Wissenschaft ist es in jedem Zeitalter erforderlich, dass die Menschen nicht nur im Allgemeinen denken, sondern dass sie ihre Gedanken auf den Teil des riesigen Feldes der Wissenschaft konzentrieren, in dem sie sich befinden gegebene Zeit erfordert Entwicklung“

„Wählen Sie von allen Hypothesen diejenige aus, die das weitere Nachdenken über die untersuchten Dinge nicht beeinträchtigt.“

„Um wissenschaftliche Arbeit durch systematische Experimente und genaue Demonstrationen völlig korrekt durchzuführen, bedarf es strategischer Kunst.“

„...Die Geschichte der Wissenschaft beschränkt sich nicht nur auf die Auflistung erfolgreicher Forschung. Es soll uns über erfolglose Studien informieren und erklären, warum einige davon am meisten scheitern fähige Leute den Schlüssel zum Wissen nicht finden konnten und wie der Ruf anderer die Fehler, in die sie verfielen, nur noch mehr bestätigte.“

"Beliebig großartige Person ist einzigartig. In der historischen Prozession der Wissenschaftler hat jeder von ihnen seine eigene spezifische Aufgabe und seine eigene spezieller Ort»

„Der wahre Kern der Wissenschaft sind nicht Bände wissenschaftlicher Werke, sondern der lebendige Geist eines Menschen, und um die Wissenschaft voranzubringen, ist es notwendig, das menschliche Denken in eine wissenschaftliche Richtung zu lenken.“ Es ist machbar verschiedene Wege: eine Entdeckung ankündigen, eine paradoxe Idee verteidigen oder erfinden wissenschaftlicher Satz oder ein Lehrsystem darlegen“

Maxwell und die Theorie des elektromagnetischen Feldes.
Maxwell studierte Elektrotechnik und magnetische Phänomene, obwohl viele davon bereits gut erforscht sind. Es wurden das Coulomb-Gesetz und das Ampere-Gesetz geschaffen, und es wurde auch nachgewiesen, dass magnetische Wechselwirkungen mit der Wirkung elektrischer Ladungen zusammenhängen. Viele Wissenschaftler davon Zeit waren Befürworter der Theorie der Fernwirkung, die besagt, dass Interaktion sofort und im leeren Raum stattfindet.

Die Hauptrolle in der Theorie der Nahwechselwirkung spielten die Forschungen von Michael Faraday (30er Jahre). Jahre XIX Jahrhundert). Faraday argumentierte, dass die Natur elektrische Ladung basierend auf dem umgebenden elektrischen Feld. Das Feld einer Ladung ist in zwei Richtungen mit dem benachbarten verbunden. Ströme interagieren über ein Magnetfeld. Magnetische und elektrische Felder Laut Faraday werden sie von ihm in Form von Kraftlinien beschrieben, die elastische Linien in einem hypothetischen Medium sind – im Äther.

Maxwell erläuterte Faradays Ideen in mathematische Form, etwas, das die Physik wirklich brauchte. Mit der Einführung des Feldbegriffs wurden die Gesetze von Coulomb und Ampère überzeugender und bedeutungsvoller. Im Konzept der elektromagnetischen Induktion konnte Maxwell die Eigenschaften des Feldes selbst berücksichtigen. Unter dem Einfluss eines magnetischen Wechselfeldes entsteht im leeren Raum ein elektrisches Feld mit geschlossenen Stromkreisen. Stromleitungen. Dieses Phänomen wird als elektrisches Wirbelfeld bezeichnet.
Maxwell zeigte, dass ein elektrisches Wechselfeld ein magnetisches Feld erzeugen kann, ähnlich einem normalen elektrischer Strom. Diese Theorie wurde als Verschiebungsstromhypothese bezeichnet. Anschließend drückte Maxwell das Verhalten elektromagnetischer Felder in seinen Gleichungen aus.

Referenz. Maxwell-Gleichungen sind Gleichungen, die beschreiben elektromagnetische Phänomene V verschiedene Umgebungen und Vakuumraum und beziehen sich auch auf die klassische makroskopische Elektrodynamik. Das Logische Schlussfolgerung, erstellt aus Experimenten, die auf den Gesetzen elektrischer und magnetischer Phänomene basieren.
Die wichtigste Schlussfolgerung der Maxwell-Gleichungen ist die Endlichkeit der Ausbreitung elektrischer und elektrischer Energie magnetische Wechselwirkungen, die zwischen der Theorie der Kurzstreckenwirkung und der Theorie der Fernwirkung unterschied. Die Geschwindigkeitseigenschaften näherten sich der Lichtgeschwindigkeit von 300.000 km/s. Dies gab Maxwell Anlass zu der Annahme, dass Licht ein Phänomen ist, das mit der Wirkung elektromagnetischer Wellen verbunden ist.

Molekularkinetische Theorie der Maxwellschen Gase.

Maxwell trug zum Studium der molekularkinetischen Theorie bei (heute wird sie als statistische Mechanik bezeichnet). Er war der erste, der auf die Idee der statistischen Natur der Naturgesetze kam. Maxwellerstellte ein Gesetz für die Verteilung von Molekülen nach Geschwindigkeit und es gelang ihm auch, die Viskosität von Gasen in Bezug auf Geschwindigkeitsindikatoren und die freie Weglänge von Gasmolekülen zu berechnen. Dank Maxwells Arbeit verfügen wir über eine Reihe thermodynamischer Beziehungen.

Referenz. Die Maxwell-Verteilung ist eine Theorie der Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen eines Systems unter Bedingungen des thermodynamischen Gleichgewichts. Voraussetzung ist das thermodynamische Gleichgewicht Vorwärtsbewegung Moleküle, die durch die Gesetze der klassischen Dynamik beschrieben werden.
Wissenschaftliche Arbeiten Maxwell: „Theorie der Wärme“, „Materie und Bewegung“, „Elektrizität in elementare Präsentation" Er interessierte sich auch für die Geschichte der Wissenschaft. Einst gelang es ihm, die Werke von Cavendish zu veröffentlichenMaxwellIch habe meine Kommentare hinzugefügt.
Maxwell führte aktive Arbeit zum Studium elektromagnetischer Felder. Seine Theorie über ihre Existenz erlangte nur ein Jahrzehnt nach seinem Tod weltweite Anerkennung.

Maxwell war der erste, der Materie klassifizierte und jeder Materie eigene Gesetze zuordnete, die nicht auf Newtons mechanische Gesetze reduziert werden konnten.

Viele Wissenschaftler haben darüber geschrieben. Der Physiker Feynman sagte darüber Maxwellder die Gesetze der Elektrodynamik entdeckteMaxwell, blickte durch die Jahrhunderte in die Zukunft.