Maxwell, James Clerk

James Clerk Maxwell
engelsk  James Clerk Maxwell
Fødselsdato 13. juni 1831( 13-06-1831 ) [1] [2] [3] […]
Fødselssted Edinburgh , Skotland
Dødsdato 5. november 1879( 05-11-1879 ) [1] [2] [3] […] (48 år)
Et dødssted Cambridge , England
Land
Videnskabelig sfære fysik , matematik , mekanik
Arbejdsplads University of Aberdeen
Kings College (London)
University of Cambridge
Alma Mater Edinburgh University
Cambridge University
videnskabelig rådgiver William Hopkins
Studerende George Crystal
Richard Glazebrook
Arthur Schuster
Ambrose Fleming
John Henry Poynting
Kendt som forfatter til forestillinger om forskydningsstrøm og Maxwells ligninger, Maxwells fordeling , Maxwells dæmon
Priser og præmier Smith-prisen (1854)
Adams-prisen (1857)
Rumfoord-medaljen (1860)
Autograf
Wikiquote logo Citater på Wikiquote
Wikisource logo Arbejder hos Wikisource
 Mediefiler på Wikimedia Commons

James Clerk Maxwell ( Eng.  James Clerk Maxwell ; 13. juni 1831 , Edinburgh , Skotland  - 5. november 1879 , Cambridge , England ) - britisk ( skotsk ) fysiker , matematiker og mekaniker . Medlem af Royal Society of London ( 1861 ). Maxwell lagde grundlaget for moderne klassisk elektrodynamik ( Maxwells ligninger ), introducerede begreberne forskydningsstrøm og elektromagnetisk felt i fysikken , modtog en række konsekvenser fra sin teori (forudsigelse af elektromagnetiske bølger , lysets elektromagnetiske natur , lystryk og andre) . En af grundlæggerne af den kinetiske teori om gasser (etablerede hastighedsfordelingen af ​​gasmolekyler ). Han var en af ​​de første til at introducere statistiske repræsentationer i fysik, viste den statistiske karakter af termodynamikkens anden lov (" Maxwells dæmon "), opnåede en række vigtige resultater inden for molekylær fysik og termodynamik ( Maxwells termodynamiske relationer, Maxwells regel for væske-gas faseovergangen og andre). Pioner inden for kvantitativ farveteori; forfatter til tricolor princippet om farvefotografering . Blandt Maxwells andre værker er studier i mekanik ( fotoelasticitet , Maxwells teorem i elasticitetsteorien , arbejde i teorien om bevægelsesstabilitet , analyse af stabiliteten af ​​Saturns ringe ), optik og matematik. Han forberedte manuskripter af Henry Cavendishs værker til offentliggørelse , lagde stor vægt på populariseringen af ​​videnskaben og designede en række videnskabelige instrumenter.

Oversigt over liv og arbejde

Oprindelse og ungdom. Første videnskabelige arbejde (1831-1847)

James Clerk Maxwell tilhørte en gammel skotsk familie af Penicuik Clerks .  Hans far, John Clerk Maxwell, var ejer af Middleby-familiens ejendom i det sydlige Skotland (Maxwells andet efternavn afspejler dette faktum). Han dimitterede fra University of Edinburgh og var medlem af advokatstanden, men havde ingen kærlighed til jura , idet han var glad for videnskab og teknologi i sin fritid (han udgav endda flere artikler af anvendt karakter) og deltog regelmæssigt i møder i Edinburgh Royal Society som tilskuer . I 1826 giftede han sig med Frances Cay , datter af en dommer ved Admiralitetsdomstolen, som fem år senere fødte ham en søn [4] .

Kort efter fødslen af ​​deres søn flyttede familien fra Edinburgh til deres forladte Middleby ejendom, hvor der blev bygget et nyt hus, kaldet Glenlair ( Glenlair , det vil sige "hule i en smal hule"). Her tilbragte James Clerk Maxwell sin barndom, overskygget af sin mors tidlige død af kræft . Livet i naturen gjorde ham hårdfør og nysgerrig. Fra den tidlige barndom viste han interesse for verden omkring ham, var omgivet af forskellige "videnskabeligt legetøj" (for eksempel en "magisk disk"  - biografens forgænger [5] , en model af den himmelske sfære , en "djævel" top osv.), lærte meget af kommunikationen med sin far, var glad for poesi og lavede sine første egne poetiske eksperimenter. Først i en alder af ti havde han en særligt ansat hjemmelærer, men en sådan uddannelse viste sig at være ineffektiv, og i november 1841 flyttede Maxwell til sin tante Isabella, sin fars søster, i Edinburgh. Her kom han ind i en ny skole - det såkaldte Edinburgh Academy , som lagde vægt på klassisk dannelse - studiet af latin , græsk og engelsk , romersk litteratur og hellig skrift [6] .

Først tiltrak studierne ikke Maxwell, men efterhånden følte han smag for det og blev den bedste elev i klassen. På dette tidspunkt blev han interesseret i geometri , lavede polyedre af pap . Hans forståelse af skønheden i geometriske billeder voksede efter et foredrag af kunstneren David Ramsay Hay om etruskisk kunst . Refleksioner over dette emne fik Maxwell til at opfinde en metode til at tegne ovaler . Denne metode, der går tilbage til René Descartes ' arbejde , bestod af brugen af ​​trickstifter, tråd og en blyant, hvilket tillod konstruktion af cirkler (et trick), ellipser (to tricks) og mere komplekse ovale former (flere tricks) ). Disse resultater blev rapporteret af professor James Forbes på et møde i Royal Society of Edinburgh og efterfølgende offentliggjort i hans Proceedings. Under sine studier på akademiet blev Maxwell nære venner med klassekammeraten Lewis Campbell , senere en  berømt klassisk filolog og biograf over Maxwell, og den kommende berømte matematiker Peter Guthrie Tat , som studerede en yngre klasse [7] .

Edinburgh Universitet. Fotoelasticitet (1847–1850)

I 1847 sluttede studietiden ved akademiet, og i november gik Maxwell ind på University of Edinburgh , hvor han deltog i forelæsninger af fysikeren Forbes, matematikeren Philip Kelland , filosoffen William Hamilton ; studeret talrige værker om matematik, fysik, filosofi, lavet eksperimenter med optik, kemi, magnetisme. Under sine studier udarbejdede Maxwell en artikel om rullekurver, men han fokuserede på at studere materialers mekaniske egenskaber ved hjælp af polariseret lys . Idéen til denne undersøgelse går tilbage til hans bekendtskab i foråret 1847 med den berømte skotske fysiker William Nicol , som forærede ham to polariserende instrumenter af hans eget design ( Nicol prismer ). Maxwell indså, at polariseret stråling kunne bruges til at bestemme de indre spændinger af belastede faste stoffer. Han lavede modeller af kroppe af forskellige former fra gelatine og ved at udsætte dem for deformationer observerede han i polariserede lysfarvemønstre svarende til kurverne for kompressions- og spændingsretningerne. Ved at sammenligne resultaterne af sine eksperimenter med teoretiske beregninger kontrollerede Maxwell mange gamle og afledte nye love i elasticitetsteorien , herunder de tilfælde, der var for svære at beregne. I alt løste han 14 problemer med spændinger inde i hule cylindre, stænger, runde skiver, hule kugler, flade trekanter og ydede således et væsentligt bidrag til udviklingen af ​​fotoelasticitetsmetoden . Disse resultater var også af stor interesse for konstruktionsmekanik . Maxwell rapporterede dem i 1850 på et af møderne i Edinburgh Royal Society, hvilket var bevis på den første seriøse anerkendelse af hans arbejde [8] [9] .

Cambridge (1850–1856)

Universitetsstudier

I 1850, på trods af hans fars ønske om at holde sin søn tæt på ham, blev det besluttet, at Maxwell ville gå til University of Cambridge (alle hans venner havde allerede forladt Skotland for en mere prestigefyldt uddannelse). I efteråret ankom han til Cambridge , hvor han gik ind på det billigste kollegium Peterhouse , hvor han fik et værelse i selve kollegiets bygning. Han var dog ikke tilfreds med Peterhouse-pensumet, og der var stort set ingen chance for at blive på kollegiet efter endt uddannelse. Mange af hans slægtninge og bekendte, herunder professorerne James Forbes og William Thomson (den fremtidige Lord Kelvin), rådede ham til at gå ind på Trinity College ; nogle af hans skotske venner studerede også her. Til sidst, efter det første semester på Peterhouse, overbeviste James sin far om behovet for at flytte til Trinity [10] .

I 1852 blev Maxwell college-stipendiat og modtog et værelse direkte i sin bygning. På dette tidspunkt lavede han lidt videnskabeligt arbejde, men han læste meget, deltog i foredrag af George Stokes og seminarer af William Hopkins , som forberedte ham til eksamenerne, fik nye venner, skrev poesi for sjov (hvoraf mange efterfølgende blev udgivet af Lewis Campbell). Maxwell tog en aktiv del i det intellektuelle liv på universitetet. Han blev valgt til "apostlenes klub", der forenede tolv mennesker med de mest originale og dybsindige ideer; Der holdt han oplæg om forskellige emner. Kommunikation med nye mennesker gjorde det muligt for ham at kompensere for den generthed og tilbageholdenhed, som han havde udviklet gennem årene af et stille liv i sit hjemland [11] [12] . James' daglige rutine virkede også usædvanlig for mange: fra syv om morgenen til fem om aftenen arbejdede han, gik så i seng, stod op klokken halv elleve og begyndte at læse, fra to til halv fire om morgenen løb han med vandrerhjemmets gange som opladning, hvorefter han sov igen, allerede til tidlig morgen [13] .

På dette tidspunkt var hans filosofiske og religiøse synspunkter endelig dannet. Sidstnævnte var præget af betydelig eklekticisme, der går tilbage til hans barndomsår, da han deltog i både sin fars presbyterianske kirke og tante Isabellas episkopale kirke . I Cambridge blev Maxwell en tilhænger af teorien om kristen socialisme , udviklet af teologen Frederick Denison Maurice , ideologen for "den brede kirke" (den brede kirke ) og en af ​​grundlæggerne af Working Men's College . Da han betragtede uddannelse og kulturel udvikling som den vigtigste måde at forbedre samfundet på, deltog James i denne institutions arbejde og læste populære foredrag der om aftenen. På samme tid, på trods af sin ubetingede tro på Gud, var han ikke for religiøs og modtog gentagne gange advarsler for manglende gudstjenester [11] . I et brev til sin ven Lewis Campbell, som havde besluttet at forfølge en teologisk karriere, rangerede Maxwell videnskaberne som følger:

Inden for hvert vidensområde er fremskridt proportionalt med mængden af ​​fakta, som det er bygget på, og dermed relateret til muligheden for at opnå objektive data. I matematik er det nemt. <...> Kemi er langt foran alle naturvidenskabelige videnskaber; alle er de foran medicin, medicin er foran metafysik, jura og etik; og de er alle foran teologien. … Jeg tror, ​​at de mere verdslige og materielle videnskaber på ingen måde kan foragtes i sammenligning med det sublime studium af sind og ånd. [fjorten]

I et andet brev formulerede han princippet om sit videnskabelige arbejde og liv generelt som følger:

Her er min store plan, som har været udtænkt i lang tid, og som nu dør, for derefter at komme tilbage til live og gradvist bliver mere og mere påtrængende ... Hovedreglen i denne plan er stædigt at lade intet være uudforsket. Intet bør være "hellig grund", hellig Urokkelig Sandhed, positivt eller negativt. [femten]

I januar 1854 bestod Maxwell den afsluttende tre-niveau eksamen i matematik ( Matematical Tripos ) og blev nummer to på listen over studerende ( Anden Wrangler ) og modtog en bachelorgrad. I den næste test - en skriftlig matematisk undersøgelse til den traditionelle Smith-pris - løste han det problem, som Stokes havde foreslået, og om beviset for sætningen, som nu kaldes Stokes' sætning . Ifølge resultaterne af denne test delte han prisen med sin klassekammerat Edward Raus [16] .

Farveteori

Efter at have bestået eksamen besluttede Maxwell at blive på Cambridge for at forberede sig til et professorat. Han underviste studerende, tog eksamener på Cheltenham College, fik nye venner, fortsatte med at arbejde med Workers' College, efter forslag fra redaktøren begyndte Macmillan at skrive en bog om optik (den blev aldrig færdig), og i sin fritid besøgte sin far i Glenlar, helbredet som er blevet drastisk forværret. På samme tid daterer en humoristisk eksperimentel undersøgelse om "catrolling", som blev en del af Cambridge folklore, tilbage: dens mål var at bestemme minimumshøjden, hvorfra en kat står på alle fire, når den falder ned [17] .

Men Maxwells største videnskabelige interesse på dette tidspunkt var arbejde med farveteori . Det stammer fra Isaac Newtons arbejde , der holdt sig til ideen om 7 primære farver . Maxwell fungerede som en efterfølger til teorien om Thomas Young , der fremsatte ideen om tre primære farver og forbandt dem med fysiologiske processer i den menneskelige krop. Vigtig information indeholdt vidnesbyrd fra patienter med farveblindhed eller farveblindhed. I eksperimenter med at blande farver, der stort set uafhængigt gentog Hermann Helmholtz ' eksperimenter , brugte Maxwell en "farvet top", hvis disk var opdelt i sektorer malet i forskellige farver, samt en "farvekasse", et optisk system udviklet af ham, der tillod blanding af referencefarver. Lignende enheder var blevet brugt før, men kun Maxwell begyndte at opnå kvantitative resultater med deres hjælp og ret præcist forudsige de resulterende farver som et resultat af blanding. Så han demonstrerede, at blanding af blå og gule farver ikke giver grøn, som man ofte tror, ​​men en lyserød farvetone. Maxwells eksperimenter viste, at hvid ikke kan opnås ved at blande blå, rød og gul, som David Brewster og nogle andre videnskabsmænd troede, og de primære farver er rød, grøn og blå [18] [19] . Til den grafiske repræsentation af farver brugte Maxwell, efter Jung, en trekant, hvor prikkerne indeni angiver resultatet af at blande de primære farver placeret i hjørnerne af figuren [20] .

Første arbejde med elektricitet

Maxwells første seriøse interesse i problemet med elektricitet hører til årene med arbejde i Cambridge . Kort efter bestået eksamen, i februar 1854, henvendte han sig til William Thomson med en anmodning om at anbefale litteratur om dette emne og rækkefølgen af ​​læsningen [21] . På det tidspunkt, hvor Maxwell begyndte at studere elektricitet og magnetisme , var der to synspunkter om arten af ​​elektriske og magnetiske effekter. De fleste kontinentale videnskabsmænd, såsom André Marie Ampère , Franz Neumann og Wilhelm Weber , holdt sig til begrebet langrækkende handling , idet de betragtede elektromagnetiske kræfter som analoge med tyngdekraftens tiltrækning mellem to masser, der interagerer øjeblikkeligt på afstand. Elektrodynamik, udviklet af disse fysikere, var en moden og stringent videnskab [22] . På den anden side fremsatte Michael Faraday , opdageren af ​​fænomenet elektromagnetisk induktion , ideen om kraftlinjer, der forbinder positive og negative elektriske ladninger , eller nord- og sydpolerne af en magnet. Ifølge Faraday fylder kraftlinjer hele det omgivende rum, danner et felt og bestemmer elektriske og magnetiske vekselvirkninger. Maxwell kunne ikke acceptere begrebet handling på afstand, det modsagde hans fysiske intuition [23] , så han skiftede hurtigt til Faradays position:

Når vi observerer, at et legeme virker på et andet på afstand, så, før vi accepterer, at denne handling er direkte og umiddelbar, undersøger vi normalt, om der er nogen materiel forbindelse mellem kroppene ... For hvem luftens egenskaber ikke er bekendt, kraftoverførslen gennem dette usynlige medie vil virke lige så uforståelig som ethvert andet eksempel på handling på afstand ... Man skal ikke se på disse [kraft]linjer som rent matematiske abstraktioner. Det er de retninger, hvori mediet er under spænding, svarende til spændingen af ​​et reb ... [24]

Maxwell stod over for spørgsmålet om at konstruere en matematisk teori, der ville omfatte både Faradays ideer og de korrekte resultater opnået af tilhængere af langsigtet handling. Maxwell besluttede at bruge den analogimetode, som med succes blev anvendt af William Thomson, som allerede i 1842 bemærkede en analogi mellem elektrisk interaktion og varmeoverførselsprocesser i et fast legeme. Dette gjorde det muligt for ham at anvende de opnåede resultater for varme på elektricitet og give den første matematiske begrundelse for processerne til transmission af elektrisk handling gennem et bestemt medium. I 1846 studerede Thomson analogien mellem elektricitet og elasticitet [25] . Maxwell brugte en anden analogi: han udviklede en hydrodynamisk model af feltlinjer, der sammenlignede dem med rør med en ideel inkompressibel væske ( de magnetiske og elektriske induktionsvektorer ligner væskehastighedsvektoren) og udtrykte for første gang Faradays love feltbillede i matematisk sprog (differentialligninger) [26] [27] . I det figurative udtryk af Robert Millikan "klædte Maxwell den plebejiske nøgne krop af Faradays ideer i matematikkens aristokratiske tøj" [28] . Men på det tidspunkt undlod han at afsløre sammenhængen mellem ladninger i hvile og "bevægende elektricitet" ( strømme ), hvis fravær tilsyneladende var en af ​​hans hovedmotiver i hans arbejde [29] .

I september 1855 deltog Maxwell i British Science Associations kongres i Glasgow , hvor han stoppede for at besøge sin syge far på vejen, og da han vendte tilbage til Cambridge bestod han med succes eksamen for retten til at blive medlem af collegerådet (dette indebar en løfte om cølibat ). I det nye semester begyndte Maxwell at holde foredrag om hydrostatik og optik. I vinteren 1856 vendte han tilbage til Skotland, tog sin far til Edinburgh og vendte tilbage til England i februar. På dette tidspunkt hørte han om en ledig stilling som professor i naturfilosofi ved Marischal College (Marishal College ) i Aberdeen og besluttede at prøve at få denne stilling i håb om at være tættere på sin far og ikke se klare udsigter i Cambridge. I marts tog Maxwell sin far med tilbage til Glenlare, hvor han så ud til at få det bedre, men den 2. april døde hans far. I slutningen af ​​april blev Maxwell udnævnt til stillingen som professor i Aberdeen, og efter at have tilbragt sommeren på familiens ejendom, ankom han i oktober til et nyt arbejdssted [30] .

Aberdeen (1856–1860)

Undervisningsarbejde. Ægteskab

Fra de første dage af sit ophold i Aberdeen begyndte Maxwell at etablere undervisning ved Institut for Naturfilosofi, som var i en forladt tilstand. Han ledte efter de rigtige undervisningsmetoder, forsøgte at vænne eleverne til videnskabeligt arbejde, men det lykkedes ikke for meget med dette [31] . Hans foredrag, krydret med humor og ordspil, handlede ofte om så komplekse problemstillinger, at det skræmte mange [32] . De adskilte sig fra den tidligere accepterede model ved mindre vægt på præsentationens popularitet og bredden af ​​emner, et mere beskedent antal demonstrationer og mere opmærksomhed på den matematiske side af sagen [33] . Desuden var Maxwell en af ​​de første til at involvere elever i praktiske klasser og organiserede også yderligere klasser for studerende fra det sidste år uden for standardkurset [34] . Som astronomen David Gill , en af ​​hans Aberdeen-studerende, huskede,

... Maxwell var ikke en god lærer; kun fire eller fem af os, og vi var halvfjerds eller firs, lærte meget af ham. Vi plejede at bo hos ham i et par timer efter forelæsningerne, indtil hans forfærdelige kone kom og slæbte ham til en sølle middag kl. 15.00. For sig selv var han det mest behagelige og søde væsen - han faldt ofte i søvn og vågnede pludselig - så talte han om, hvad der kom ind i hans hoved. [35]

I Aberdeen var der alvorlige ændringer i Maxwells personlige liv: i februar 1858 blev han forlovet med Catherine Mary Dewar, den yngste datter af direktøren ( rektor ) af Marischal College Daniel Dewar , professor i kirkehistorie, og i juni tog brylluppet placere. Umiddelbart efter brylluppet blev Maxwell smidt ud af bestyrelsen for Trinity College, fordi han overtrådte cølibatløftet [36] . Samtidig blev Maxwells filosofiske syn på videnskab endelig styrket, udtrykt i et af hans venlige breve:

Hvad angår de materielle videnskaber, forekommer det mig, at de er den direkte vej til enhver videnskabelig sandhed om metafysik, ens egne tanker eller samfund. Summen af ​​viden, der findes i disse fag, henter en stor del af sin værdi fra de ideer, der opnås ved at drage analogier med de materielle videnskaber, og resten er, selvom det er vigtigt for menneskeheden, ikke videnskabeligt, men aforistisk. Fysikkens vigtigste filosofiske værdi er, at den giver hjernen noget bestemt at stole på. Hvis du tager fejl et sted, vil naturen selv straks fortælle dig om det. [37]

Stabilitet af Saturns ringe

Hvad angår videnskabeligt arbejde i Aberdeen, var Maxwell først engageret i designet af en "dynamisk top", som blev skabt efter hans ordre og demonstrerede nogle aspekter af teorien om rotation af stive kroppe . I 1857, i Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, blev hans artikel " On Faraday's lines of force " offentliggjort , der indeholdt resultaterne af forskning i elektricitet gennem flere tidligere år. I marts sendte Maxwell den til de førende britiske fysikere, inklusive Faraday selv, med hvem en venlig korrespondance begyndte [38] . Et andet emne, som han beskæftigede sig med på dette tidspunkt var geometrisk optik . I artiklen "On the general laws of optical instruments" ( On the general laws of optical instruments ) blev de forhold, som en perfekt optisk enhed skal have, analyseret . Efterfølgende vendte Maxwell gentagne gange tilbage til emnet lysbrydning i komplekse systemer, idet han anvendte sine resultater til driften af ​​specifikke enheder [39] .

Men meget mere Maxwells opmærksomhed på det tidspunkt blev tiltrukket af undersøgelsen af ​​naturen af ​​Saturns ringe , foreslået i 1855 af University of Cambridge til Adams-prisen (arbejdet skulle være afsluttet om to år). Ringene blev opdaget af Galileo Galilei i begyndelsen af ​​det 17. århundrede og forblev i lang tid et naturmysterium: planeten syntes at være omgivet af tre sammenhængende koncentriske ringe, bestående af et stof af ukendt karakter (den tredje ring var opdaget kort før det af George Bond ). William Herschel betragtede dem som solide faste genstande. Pierre Simon Laplace argumenterede for, at massive ringe skal være inhomogene, meget smalle og nødvendigvis skal rotere. Efter at have udført en matematisk analyse af forskellige varianter af ringenes struktur var Maxwell overbevist om, at de ikke kunne være hverken faste eller flydende (i sidstnævnte tilfælde ville ringen hurtigt kollapse og gå i opløsning til dråber). Han kom til den konklusion, at en sådan struktur kun kan være stabil, hvis den består af en sværm af ubeslægtede meteoritter . Stabiliteten af ​​ringene er sikret af deres tiltrækning til Saturn og den gensidige bevægelse af planeten og meteoritter. Ved hjælp af Fourier-analyse studerede Maxwell udbredelsen af ​​bølger i en sådan ring og viste, at meteoritter under visse forhold ikke kolliderer med hinanden. I tilfælde af to ringe bestemte han, ved hvilke forhold mellem deres radier, tilstanden af ​​ustabilitet sætter ind. For dette arbejde modtog Maxwell tilbage i 1857 Adams-prisen, men fortsatte med at arbejde med dette emne, hvilket resulterede i udgivelsen i 1859 af afhandlingen Om stabiliteten af ​​bevægelsen af ​​Saturns ringe . Dette arbejde blev straks anerkendt i videnskabelige kredse. Astronomen Royal George Airy erklærede det for den mest geniale anvendelse af matematik til fysik, han nogensinde havde set. [40] [41] Senere, under indflydelse af metoderne i den kinetiske teori om gasser, forsøgte Maxwell at udvikle den kinetiske teori om ringe, men det lykkedes ikke i denne bestræbelse. Dette problem viste sig at være meget vanskeligere end i tilfældet med gasser, på grund af uelasticiteten af ​​meteoritkollisioner og den betydelige anisotropi af deres hastighedsfordeling [42] . I 1895 målte James Keeler og Aristarkh Belopolsky Doppler-forskydningen af ​​forskellige dele af Saturns ringe og fandt ud af, at de indre dele bevægede sig hurtigere end de ydre. Dette var en bekræftelse af Maxwells konklusion om, at ringe består af mange små kroppe, der adlyder Keplers love [43] . Maxwells arbejde med stabiliteten af ​​Saturns ringe betragtes som "det første arbejde om teorien om kollektive processer udført på det nuværende niveau" [44] .

Kinetisk teori om gasser. Maxwell distribution

Maxwells anden hovedbeskæftigelse på det tidspunkt var den kinetiske teori om gasser , baseret på begrebet varme som en slags bevægelse af gaspartikler (atomer eller molekyler). Maxwell fungerede som en efterfølger til ideerne fra Rudolf Clausius , der introducerede begreberne middel fri vej og middel molekylær hastighed (det blev antaget, at i en tilstand af ligevægt har alle molekyler samme hastighed). Clausius introducerede også elementer af sandsynlighedsteori i den kinetiske teori [45] . Maxwell besluttede at tage emnet op efter at have læst en tysk videnskabsmands arbejde i februar 1859- udgaven af ​​Philosophical Magazine , som oprindeligt havde til formål at tilbagevise Clausius synspunkter, men anerkendte dem derefter som værdige til opmærksomhed og udvikling. Allerede i september 1859 talte Maxwell på et møde i British Association i Aberdeen med en rapport om sit arbejde. Resultaterne i rapporten blev offentliggjort i artiklen "Explanations to the dynamic theory of gases" ( Illustrations of the Dynamical Theory of Gases ), udgivet i tre dele i januar og juli 1860 . Maxwell gik ud fra ideen om en gas som et ensemble af perfekt elastiske bolde, der bevæger sig tilfældigt i et lukket rum og kolliderer med hinanden. Molekylebolde kan opdeles i grupper efter deres hastigheder, mens antallet af molekyler i hver gruppe i stationær tilstand forbliver konstant, selvom de kan ændre hastighed efter kollisioner. Det fulgte af en sådan betragtning, at partiklerne i ligevægt ikke har samme hastighed, men fordeles efter hastighederne efter Gauss-kurven ( Maxwell distribution ). Ved hjælp af den resulterende fordelingsfunktion beregnede Maxwell en række mængder, der spiller en vigtig rolle i transportfænomener: antallet af partikler i et bestemt hastighedsområde, gennemsnitshastigheden og gennemsnitskvadratet af hastigheden. Den samlede fordelingsfunktion blev beregnet som produktet af fordelingsfunktionerne for hver af koordinaterne. Dette indebar deres uafhængighed, hvilket virkede uoplagt for mange dengang og krævede bevis (det blev givet senere). [46] [47] [48]

Yderligere forfinede Maxwell den numeriske koefficient i udtrykket for den gennemsnitlige frie vej og beviste også ligheden af ​​de gennemsnitlige kinetiske energier i en ligevægtsblanding af to gasser. Ved at overveje problemet med intern friktion ( viskositet ) var Maxwell i stand til at estimere værdien af ​​middelvejen for første gang, og udlede den korrekte størrelsesorden. En anden konsekvens af teorien var den tilsyneladende paradoksale konklusion, at en gass indre friktionskoefficient er uafhængig af dens massefylde, hvilket efterfølgende blev bekræftet eksperimentelt. Derudover fulgte forklaringen af ​​Avogadros lov direkte fra teorien . I arbejdet i 1860 byggede Maxwell således den første statistiske model af mikroprocesser i fysikkens historie, som dannede grundlaget for udviklingen af ​​statistisk mekanik . [46]

I den anden del af artiklen overvejede Maxwell, udover intern friktion, andre overførselsprocesser fra de samme positioner - diffusion og varmeledning . I den tredje del vendte han sig mod spørgsmålet om rotationsbevægelsen af ​​kolliderende partikler og opnåede for første gang loven om ekvideling af kinetisk energi i translationelle og roterende frihedsgrader. Videnskabsmanden rapporterede om resultaterne af at anvende sin teori på overførselsfænomenerne ved den næste kongres i British Association i Oxford i juni 1860. [49]

Tab af position

Maxwell var ganske tilfreds med sit job, som kun krævede hans tilstedeværelse fra oktober til april; resten af ​​tiden tilbragte han i Glenlar. Han kunne godt lide atmosfæren af ​​frihed i kollegiet, fraværet af stive pligter, selvom han, som en af ​​de fire regenter ( regent ), nogle gange måtte deltage i møder i kollegiets senat [50] . Derudover holdt han en gang om ugen på den såkaldte Aberdeen School of Science ( Aberdeen School of Science ) betalte praktiske forelæsninger for håndværkere og mekanikere, der stadig, som i Cambridge, havde en interesse i at uddanne arbejdere [51] . Maxwells holdning ændrede sig i slutningen af ​​1859, da der blev vedtaget en resolution om at forene de to Aberdeen-kollegier - Marischal College og King's College - inden for University of Aberdeen . I denne henseende blev stillingen som professor, besat af Maxwell, fra september 1860 afskaffet (den kombinerede stol blev givet til den indflydelsesrige professor ved King's College, David Thomson). Et forsøg på at vinde konkurrencen om stillingen som professor i naturfilosofi ved University of Edinburgh, der blev ledig efter at Forbes rejste, mislykkedes: hans gamle ven Peter Tat tog stillingen. I forsommeren 1860 modtog Maxwell en invitation til at tage stillingen som professor i naturfilosofi ved King's College London [52] [53] .

London (1860–1865)

Diverse opgaver

Sommeren og det tidlige efterår 1860, før han flyttede til London , tilbragte Maxwell i sin fødegård Glenlar, hvor han blev alvorligt syg af kopper og kom sig kun takket være sin kones omsorg. Arbejdet på King's College, hvor der blev lagt vægt på eksperimentel videnskab (der var nogle af de bedst udstyrede fysiske laboratorier her), og hvor et stort antal studerende studerede, gav ham lidt fritid [54] . Han nåede dog at udføre hjemmeeksperimenter med sæbebobler og en farveboks, eksperimenter til at måle viskositeten af ​​gasser. I 1861 blev Maxwell medlem af Standardkomitéen, hvis opgave var at bestemme de grundlæggende elektriske enheder. En legering af platin og sølv blev taget som materiale for standarden for elektrisk modstand . Resultaterne af omhyggelige målinger blev offentliggjort i 1863 og blev grundlaget for anbefaling fra International Congress of Electricians (1881) af ohm , ampere og volt som de grundlæggende enheder [55] [56] . Maxwell fortsatte også med at studere elasticitetsteorien og beregningen af ​​strukturer, betragtede spændinger i spær ved hjælp af grafostatik (Maxwells sætning), analyserede ligevægtsbetingelserne for sfæriske skaller og udviklede metoder til at konstruere diagrammer over indre spændinger i legemer. For disse værker, som er af stor praktisk betydning, blev han tildelt Keith-prisen ( Keith-medaljen ) fra Royal Society of Edinburgh [57] .

Første farvefotografi

I juni 1860, på mødet i British Association i Oxford, afgav Maxwell en rapport om sine resultater inden for farveteori, og bakkede dem op med eksperimentelle demonstrationer ved hjælp af en farveboks. Senere samme år tildelte Royal Society of London ham Rumfoord-medaljen for forskning i farveblanding og optik . Den 17. maj 1861, ved et foredrag i Royal Institution ( Royal Institution ) om emnet "Om teorien om tre primærfarver", præsenterede Maxwell endnu et overbevisende bevis på rigtigheden af ​​hans teori - verdens første farvefotografi, ideen hvoraf opstod i ham allerede i 1855 [59] . Sammen med fotograf Thomas Sutton blev der opnået tre negativer af farvet tape på glas belagt med fotografisk emulsion ( kollodion ) .  Negativerne blev taget gennem grønne, røde og blå filtre (opløsninger af salte af forskellige metaller). Ved at belyse negativerne gennem de samme filtre var det muligt at opnå et farvebillede. Da det blev vist næsten hundrede år senere af ansatte i Kodak-virksomheden , som genskabte betingelserne for Maxwells eksperiment, tillod de tilgængelige fotografiske materialer ikke demonstration af et farvefotografi og især opnåelse af røde og grønne billeder. Ved et lykkeligt tilfælde blev billedet opnået af Maxwell dannet som et resultat af blanding af helt forskellige farver - bølger i det blå område og nær ultraviolet. Ikke desto mindre indeholdt Maxwells eksperiment det korrekte princip for at opnå farvefotografering, som blev brugt mange år senere, da lysfølsomme farvestoffer blev opdaget [60] .

forspændingsstrøm. Maxwells ligninger

Påvirket af Faradays og Thomsons ideer kom Maxwell til den konklusion, at magnetisme er af vortex-natur, mens elektrisk strøm  er af translationel karakter. Til en visuel beskrivelse af elektromagnetiske effekter skabte han en ny, rent mekanisk model, ifølge hvilken roterende "molekylære hvirvler" frembringer et magnetfelt, mens de mindste transmissions "tomgangshjul" sikrer rotation af hvirvler i én retning. Den translationelle bevægelse af disse transmissionshjul ("partikler af elektricitet", i Maxwells terminologi) sikrer dannelsen af ​​en elektrisk strøm. I dette tilfælde viser det magnetiske felt , der er rettet langs hvirvlernes rotationsakse, sig at være vinkelret på strømmens retning, som kom til udtryk i "Gimlet-reglen" begrundet af Maxwell . Inden for rammerne af denne mekaniske model var det muligt ikke kun at give en tilstrækkelig visuel illustration af fænomenet elektromagnetisk induktion og hvirvelkarakteren af ​​feltet genereret af strømmen, men også at introducere en effekt, der var symmetrisk med Faraday-effekten: ændringer i det elektriske felt (den såkaldte forskydningsstrøm , skabt af et skift af transmissionshjul, eller bundne molekylære ladninger, under påvirkning af feltet) bør føre til fremkomsten af ​​et magnetisk felt [61] [62] . Forskydningsstrømmen førte direkte til kontinuitetsligningen for den elektriske ladning, det vil sige til begrebet åbne strømme (tidligere blev alle strømme betragtet som lukkede) [63] . Overvejelser om ligningernes symmetri spillede tilsyneladende ikke nogen rolle i dette [64] . Den berømte fysiker J. J. Thomson kaldte opdagelsen af ​​forskydningsstrømmen for "Maxwells største bidrag til fysikken" . Disse resultater blev præsenteret i artiklen On physical lines of force , udgivet i flere dele i 1861-1862 [62] .

I samme artikel bemærkede Maxwell, når han vendte sig til overvejelserne om udbredelsen af ​​forstyrrelser i sin model, ligheden mellem egenskaberne af hans hvirvelmedium og Fresnels lysende æter . Dette kom til udtryk i det praktiske sammenfald af udbredelseshastigheden af ​​forstyrrelser (forholdet mellem de elektromagnetiske og elektrostatiske enheder af elektricitet, defineret af Weber og Rudolf Kohlrausch ) og lysets hastighed , målt af Hippolyte Fizeau [65] . Således tog Maxwell et afgørende skridt mod konstruktionen af ​​en elektromagnetisk teori om lys:

Vi kan næppe afvise den konklusion, at lys består af tværgående vibrationer af det samme medium, som er årsagen til elektriske og magnetiske fænomener. [66]

Imidlertid var dette medium (ether) og dets egenskaber ikke af primær interesse for Maxwell, selvom han bestemt delte ideen om elektromagnetisme som et resultat af at anvende mekanikkens love på æteren. Som Henri Poincare bemærkede ved denne lejlighed : "Maxwell giver ikke en mekanisk forklaring på elektricitet og magnetisme; han nøjes med at bevise muligheden for en sådan forklaring . [67]

I 1864 udkom Maxwells næste artikel, A dynamical theory of the electromagnetic field , hvori en mere detaljeret formulering af hans teori blev givet (her selve udtrykket " elektromagnetisk felt " dukkede op for første gang). Samtidig kasserede han en grov mekanisk model (sådanne repræsentationer blev ifølge videnskabsmanden udelukkende introduceret "som illustrative, og ikke som forklarende" [68] ), hvilket efterlod en rent matematisk formulering af feltligningerne (Maxwells ligninger ) , som først blev tolket som et fysisk virkeligt system med bestemt energi [69] . Tilsyneladende er dette forbundet med den første bevidsthed om virkeligheden af ​​den forsinkede interaktion af ladninger (og den forsinkede interaktion generelt), diskuteret af Maxwell [70] . I det samme arbejde fremsatte han faktisk hypotesen om eksistensen af ​​elektromagnetiske bølger , selvom han efter Faraday kun skrev om magnetiske bølger (elektromagnetiske bølger i ordets fulde betydning optrådte i en artikel fra 1868 ). Hastigheden af ​​disse tværgående bølger er ifølge hans ligninger lig med lysets hastighed, og dermed blev ideen om lysets elektromagnetiske natur endelig dannet [71] . Desuden anvendte Maxwell i det samme arbejde sin teori på problemet med lysudbredelse i krystaller , hvis dielektriske eller magnetiske permeabilitet afhænger af retningen, og i metaller , og opnåede en bølgeligning under hensyntagen til materialets ledningsevne [72] .

Eksperimenter i molekylær fysik

Parallelt med sine studier i elektromagnetisme oprettede Maxwell flere eksperimenter i London for at teste sine resultater i kinetisk teori. Han designede en speciel enhed til bestemmelse af luftens viskositet, og med dens hjælp var han overbevist om gyldigheden af ​​konklusionen om, at den indre friktionskoefficient er uafhængig af tætheden (han udførte disse eksperimenter sammen med sin kone). Efterfølgende skrev Lord Rayleigh , at "i hele videnskabens område er der ingen smukkere eller betydningsfulde opdagelse end invariansen af ​​viskositeten af ​​en gas ved alle tætheder . " Efter 1862 , da Clausius kritiserede en række bestemmelser i Maxwells teori (især med hensyn til spørgsmål om varmeledning), var han enig i disse bemærkninger og begyndte at rette resultaterne. Imidlertid kom han hurtigt til den konklusion, at metoden med middel fri vej var uegnet til at overveje transportprocesser (dette blev indikeret af umuligheden af ​​at forklare temperaturafhængigheden af ​​viskositet). [73] [74]

Glenlar (1865–1871)

Herregårdsliv

I 1865 besluttede Maxwell at forlade London og vende tilbage til sin hjemlige ejendom. Årsagen til dette var ønsket om at afsætte mere tid til videnskabeligt arbejde, såvel som pædagogiske fiaskoer: han kunne ikke klare at opretholde disciplinen i sine ekstremt vanskelige forelæsninger. Kort efter at han flyttede til Glenlare, blev han alvorligt syg med røde rødme i hovedet som følge af et sår, han fik på en af ​​rideturene. Efter sin bedring tog Maxwell aktivt op i økonomiske anliggender, genopbyggede og udvidede sin ejendom. Han besøgte jævnligt London såvel som Cambridge, hvor han deltog i at tage eksamener. Under hans indflydelse begyndte anvendte spørgsmål og opgaver at blive introduceret i eksamenspraksis [75] . Så i 1869 foreslog han en undersøgelse til eksamen, som var den første teori om spredning , baseret på samspillet mellem en indfaldende bølge med molekyler, der har en vis naturlig frekvens. Afhængigheden af ​​brydningsindekset på frekvens opnået i denne model blev uafhængigt afledt tre år senere af Werner von Sellmeier . Maxwell-Sellmeiers spredningsteori fandt bekræftelse i slutningen af ​​det 19. århundrede i Heinrich Rubens ' eksperimenter [76] .

I foråret 1867 tilbragte Maxwell sammen med sin ofte syge kone efter råd fra en læge i Italien , stiftede bekendtskab med seværdighederne i Rom og Firenze , mødtes med professor Carlo Matteucci , praktiserede sprog (han kunne græsk, latin, italiensk, fransk og tysk). Gennem Tyskland, Frankrig og Holland vendte de tilbage til deres hjemland [75] . I 1870 talte Maxwell som formand for matematik- og fysiksektionen ved British Association-mødet i Liverpool [77] .

Teorien om overførselsprocesser. "Maxwell's Demon"

Maxwell fortsatte med at beskæftige sig med spørgsmål om kinetisk teori og byggede i arbejdet "On the dynamic theory of gases" ( On the dynamic theory of gases , 1866) en mere generel teori om transportprocesser end før. Som et resultat af hans eksperimenter med at måle viskositeten af ​​gasser besluttede han at opgive ideen om molekyler som elastiske kugler. I sit nye arbejde betragtede han molekyler som små kroppe, der frastøder hinanden med en kraft, der afhænger af afstanden mellem dem (han udledte fra sine eksperimenter, at denne frastødning er omvendt proportional med afstandens femte potens). Efter fænomenologisk at have overvejet et mediums viskositet på basis af en sådan model af molekyler, som er den enkleste til beregninger ("Maxwellske molekyler"), var han den første til at introducere begrebet afslapningstid som tidspunktet for etablering af ligevægt. Yderligere analyserede han matematisk fra en samlet position processerne af interaktion mellem to molekyler af samme eller forskellige typer, og introducerede for første gang kollisionsintegralet i teorien, senere generaliseret af Ludwig Boltzmann . Efter at have overvejet overførselsprocesserne bestemte han værdierne af diffusions- og termisk ledningsevnekoefficienter og forbinder dem med eksperimentelle data. Selvom nogle af Maxwells udsagn viste sig at være forkerte (for eksempel er lovene for molekylers interaktion mere komplekse), viste den generelle tilgang han udviklede sig at være meget frugtbar [78] . Især grundlaget for teorien om viskoelasticitet blev lagt på basis af en medium model kendt som " Maxwell-materialet " [79] . I samme værk fra 1866 gav han en ny udledning af molekylernes hastighedsfordeling, baseret på en tilstand, der senere blev kaldt princippet om detaljeret ligevægt [80] .

Maxwell var meget opmærksom på at skrive sine monografier om den kinetiske teori om gasser og om elektricitet. På Glenlar færdiggjorde han sin lærebog The Theory of Heat , udgivet i 1871 og genoptrykt flere gange i løbet af forfatterens levetid. Det meste af denne bog var viet til den fænomenologiske overvejelse af termiske fænomener. Det sidste kapitel indeholdt de grundlæggende oplysninger om molekylær kinetisk teori i kombination med Maxwells statistiske ideer. Samme sted talte han imod termodynamikkens anden lov i formuleringen af ​​Thomson og Clausius, som førte til "universets termiske død . " Da han var uenig i dette rent mekaniske synspunkt, var han den første til at indse den anden lovs statistiske karakter. Ifølge Maxwell kan den krænkes af individuelle molekyler, men forbliver gyldig for store samlinger af partikler. For at illustrere dette foreslog han et paradoks kendt som " Maxwells dæmon " (et udtryk foreslået af Thomson; Maxwell selv foretrak ordet "ventil"). Det består i, at et eller andet kontrolsystem ("dæmon") er i stand til at reducere systemets entropi uden at bruge arbejde [81] . Maxwells dæmonparadoks blev løst allerede i det 20. århundrede i værker af Marian Smoluchowski , der påpegede rollen af ​​fluktuationer i selve kontrolelementet, og Leo Szilard , der viste, at opnåelse af information om molekyler af "dæmonen" fører til en stigning i entropi. Termodynamikkens anden lov er således ikke overtrådt [82] .

Quaternions

I 1868 udgav Maxwell endnu et papir om elektromagnetisme. Et år tidligere var der grund til væsentligt at forenkle præsentationen af ​​resultaterne af arbejdet. Han læste "An elementary treatise on quaternions" ( An elementary treatise on quaternions ) af Peter Tat og besluttede at anvende quaternion notation på adskillige matematiske relationer i hans teori, hvilket gjorde det muligt at forkorte og tydeliggøre deres notation. Et af de mest nyttige værktøjer var den Hamiltonske nabla -operatør , hvis navn blev foreslået af William Robertson Smith, en ven af ​​Maxwell, efter den gamle assyriske trekantede harpetype. Maxwell skrev en humoristisk ode til "Chief Nabla Player" dedikeret til Tet. Succesen med dette digt sikrede konsolideringen af ​​det nye udtryk i videnskabelig brug [83] . Maxwell ejede også den første registrering af ligningerne for det elektromagnetiske felt i en invariant vektorform i form af Hamilton-operatoren [84] . Det er værd at bemærke, at han skylder sit pseudonym til Tet , som han underskrev breve og digte med. Faktum er, at Thomson og Tet i deres "Treatise on Natural Philosophy" præsenterede termodynamikkens anden lov i formen . Da venstre side falder sammen med Maxwells initialer, besluttede Maxwell at bruge højre side til sin signatur [85] . Blandt andre resultater fra Glenlar-perioden er en artikel med titlen "On governors" ( On governors , 1868), som analyserer stabiliteten af ​​en centrifugalregulator ved hjælp af metoder fra teorien om små oscillationer [86] .

Cavendish Laboratory (1871–1879)

Jobtilbud

I 1868 nægtede Maxwell at tage posten som rektor ved University of St. Andrews , da han ikke ønskede at skille sig af med et ensomt liv på godset. Men tre år senere, efter lang tøven, accepterede han alligevel tilbuddet om at lede det nyorganiserede fysiklaboratorium ved University of Cambridge og indtage den tilsvarende stilling som professor i eksperimentel fysik (inden da havde William Thomson og Hermann Helmholtz afslået invitationen ). Laboratoriet blev opkaldt efter eremit-videnskabsmanden Henry Cavendish , hvis oldebarn hertugen af ​​Devonshire på det tidspunkt var kansler for universitetet og finansierede dets konstruktion. Dannelsen af ​​det første laboratorium i Cambridge svarede til erkendelsen af ​​betydningen af ​​eksperimentel forskning for videnskabens videre fremskridt. Den 8. marts 1871 blev Maxwell udnævnt og tiltrådte straks sine opgaver. Han startede arbejdet med laboratoriets konstruktion og udstyr (i første omgang blev hans personlige instrumenter brugt), holdt foredrag om eksperimentel fysik (kurser om varme, elektricitet og magnetisme). [87]

"En afhandling om elektricitet og magnetisme"

I 1873 blev Maxwells store tobindsværk A Treatise on Electricity and Magnetism udgivet , indeholdende information om allerede eksisterende teorier om elektricitet, målemetoder og egenskaber ved eksperimentelt udstyr, men hovedopmærksomheden blev rettet mod fortolkningen af ​​elektromagnetisme fra en enkelt , Faraday-stillinger. Samtidig blev præsentationen af ​​materialet bygget op til skade for Maxwells egne ideer. Som Edmund Whittaker bemærkede ,

Doktriner, der udelukkende tilhørte Maxwell - eksistensen af ​​forskydningsstrømme og elektromagnetiske svingninger identiske med lys - blev hverken præsenteret i første bind eller i første halvdel af andet bind; og deres beskrivelse var næppe mere fuldstændig og sandsynligvis mindre attraktiv end den, han gav i sine første videnskabelige skrifter. [88]

"Afhandlingen" indeholdt de grundlæggende ligninger for det elektromagnetiske felt, nu kendt som Maxwells ligninger . De blev dog præsenteret i en ikke særlig bekvem form (via skalar- og vektorpotentialer , desuden i quaternion -notation), og der var ret mange af dem - tolv. Efterfølgende omskrev Heinrich Hertz og Oliver Heaviside dem i form af elektriske og magnetiske feltvektorer, hvilket resulterede i fire ligninger i moderne form [89] . Heaviside bemærkede også for første gang symmetrien af ​​Maxwells ligninger [90] . Den umiddelbare konsekvens af disse ligninger var forudsigelsen af ​​eksistensen af ​​elektromagnetiske bølger, eksperimentelt opdaget af Hertz i 1887-1888 [91] . Andre vigtige resultater, der blev præsenteret i afhandlingen, var beviset for lysets elektromagnetiske natur og forudsigelsen af ​​virkningen af ​​lystryk (som et resultat af den overvejende virkning af elektromagnetiske bølger), opdaget meget senere i Pyotr Lebedevs berømte eksperimenter . På baggrund af sin teori gav Maxwell også en forklaring på magnetfeltets indflydelse på lysets udbredelse ( Faraday-effekten ) [92] . Endnu et bevis på rigtigheden af ​​Maxwells teori - et kvadratisk forhold mellem mediets optiske ( brydningsindeks ) og elektriske ( permittivitet ) karakteristika - blev udgivet af Ludwig Boltzmann kort efter udgivelsen af ​​"Afhandlingen" [89] .

Maxwells grundlæggende arbejde blev køligt modtaget af de fleste af den daværende videnskabs koryfæer - Stokes, Airy, Thomson (han kaldte sin vens teori "en kuriøs og original, men ikke særlig logisk hypotese" [93] , og først efter Lebedevs eksperimenter var dette overbevisning noget rystet), Helmholtz, som uden held forsøgte at forene de nye synspunkter med de gamle teorier baseret på langsigtet handling. Taet betragtede "Afhandlingens" hovedpræstation kun som den endelige afvisning af langdistanceaktion [94] . Særligt svært at forstå var begrebet forskydningsstrøm, som må eksistere selv i fravær af stof, altså i æteren [69] . Selv Hertz, en elev af Helmholtz, undgik at henvise til Maxwell, hvis arbejde var ekstremt upopulært i Tyskland, og skrev, at hans eksperimenter med at skabe elektromagnetiske bølger "overbeviser uanset hvilken som helst teori" [95] . Stilens ejendommeligheder bidrog ikke til forståelsen af ​​nye ideer - mangler i betegnelser og ofte forvirring af præsentationen, hvilket for eksempel blev bemærket af de franske videnskabsmænd Henri Poincaré og Pierre Duhem . Sidstnævnte skrev: "Vi troede, at vi gik ind i et fredeligt og velordnet hjem for det deduktive sind, men i stedet befandt vi os i en slags fabrik" [96] . Fysikhistorikeren Mario Gliozzi opsummerede indtrykket af Maxwells arbejde som følger:

Maxwell bygger sine teorier trin for trin ved hjælp af "svigt af fingre", som Poincare rammende udtrykte det, med henvisning til de logiske stræk, som videnskabsmænd nogle gange tillader sig selv, når de formulerer nye teorier. Når Maxwell i løbet af sin analytiske konstruktion støder på en åbenlys modsigelse, tøver han ikke med at overvinde den ved hjælp af nedslående friheder. For eksempel koster det ham ikke noget at udelukke et medlem, erstatte et upassende tegn på et udtryk med et omvendt, ændre betydningen af ​​et bogstav. For dem, der beundrede den ufejlbarlige logik i Ampères elektrodynamik, må Maxwells teori have gjort et ubehageligt indtryk. [97]

Kun nogle få videnskabsmænd, for det meste unge, blev for alvor interesserede i Maxwells teori: Arthur Schuster , som først holdt et kursus med forelæsninger baseret på afhandlingen i Manchester ; Oliver Lodge , der satte sig for at detektere elektromagnetiske bølger; George Fitzgerald , som uden held forsøgte at overbevise Thomson (på det tidspunkt allerede Lord Kelvin) om gyldigheden af ​​Maxwells ideer; Ludwig Boltzmann; Russiske videnskabsmænd Nikolai Umov og Alexander Stoletov [94] . Den berømte hollandske fysiker Hendrik Anton Lorentz , en af ​​de første til at anvende Maxwells teori i sit arbejde, skrev mange år senere:  

"A Treatise on Electricity and Magnetism" gjorde måske et af de mest kraftfulde indtryk i mit liv på mig: Fortolkningen af ​​lys som et elektromagnetisk fænomen overgik i sin dristighed alt, hvad jeg hidtil havde kendt. Men Maxwells bog var ikke let! [98]

Cavendish arv. Popularisering af videnskab

Den 16. juni 1874 fandt den store åbning af den tre-etagers bygning i Cavendish Laboratory sted . Samme dag gav hertugen af ​​Devonshire Maxwell tyve pakker med manuskripter fra Henry Cavendish . I de næste fem år arbejdede Maxwell på arven fra denne tilbagetrukne videnskabsmand, som, som det viste sig, gjorde en række fremragende opdagelser: han målte kapacitanserne og dielektriske konstanter af en række stoffer, bestemte modstanden af ​​elektrolytter og forudså opdagelsen af ​​Ohms lov etablerede loven om vekselvirkning af ladninger (kendt som Coulombs lov ). Maxwell studerede omhyggeligt funktionerne og betingelserne for Cavendish-eksperimenterne, mange af dem blev gengivet i laboratoriet. I oktober 1879, under hans redaktion, blev de to-binds samlede værker af The Electrical Researches of the Honorable Henry Cavendish offentliggjort . [99] [100]

I 1870'erne blev Maxwell aktiv i populariseringen af ​​videnskaben . Han skrev flere artikler til Encyclopedia Britannica ("Atom", "Attraktion", "Ether" og andre). Samme år 1873, da "Afhandlingen om Elektricitet og Magnetisme" udkom, udkom en lille bog "Materie og Bevægelse". Indtil de sidste dage af sit liv arbejdede han på bogen "Elektricitet i en elementær præsentation", udgivet i 1881 . I sine populære skrifter tillod han sig mere frit at udtrykke sine ideer, synspunkter om kroppes atomare og molekylære struktur (og endda æteren ) og rollen af ​​statistiske tilgange, dele sin tvivl med læserne (for eksempel om atomers udelelighed eller verdens uendelighed) [101] [102] . Det skal siges, at selve ideen om atomet på ingen måde blev betragtet som indiskutabel på det tidspunkt. Maxwell, der var tilhænger af ideerne om atomisme, identificerede en række problemer, der var uløselige på det tidspunkt: hvad er et molekyle , og hvordan danner atomer det? hvad er karakteren af ​​interatomiske kræfter? hvordan man forstår identiteten og uforanderligheden af ​​alle atomer eller molekyler af et givet stof, som følger af spektroskopi ? Svar på disse spørgsmål blev først givet efter fremkomsten af ​​kvanteteorien [103] .

Nyligt arbejde i termodynamik og molekylær fysik

På Cambridge fortsatte Maxwell med at udvikle specifikke spørgsmål inden for molekylær fysik . I 1873, efter dataene fra Johann Loschmidts værker , beregnede han størrelsen og massen af ​​molekylerne af en række gasser, bestemte værdien af ​​Loschmidt-konstanten . Som et resultat af en diskussion om ligevægten af ​​en lodret gassøjle gav han en simpel udledning af den generaliserede fordeling af molekyler i et potentielt kraftfelt, tidligere opnået af Boltzmann ( Maxwell-Boltzmann distribution ). I 1875 , efter fremkomsten af ​​Jan Diederik van der Waals ' værk , beviste han, at på overgangskurven mellem gasformige og flydende tilstande afskærer den rette linje, der svarer til overgangsområdet, lige store arealer ( Maxwells regel ). [104]

I de senere år har Maxwell lagt stor vægt på Willard Gibbs ' arbejde , som udviklede geometriske metoder til anvendelser til termodynamik . Disse metoder blev vedtaget af Maxwell i forberedelsen af ​​genoptryk af The Theory of Heat og blev fremmet på enhver mulig måde i artikler og taler. Baseret på dem gav han den korrekte fortolkning af begrebet entropi (og nærmede sig endda dets fortolkning som en egenskab, der afhænger af viden om systemet) og modtog fire termodynamiske relationer (de såkaldte Maxwell-relationer ). Han lavede flere modeller af termodynamiske overflader, en af ​​dem sendte han til Gibbs. [105]

I 1879 blev Maxwells to sidste artikler om molekylær fysik offentliggjort. I den første af dem blev grundlaget for teorien om inhomogene fortærede gasser givet. Han overvejede også gassens vekselvirkning med overfladen af ​​et fast legeme i forbindelse med lysets termiske effekt i radiometeret opfundet af William Crookes (oprindeligt blev det antaget, at denne enhed måler lysets tryk) [106] [107] . I den anden artikel, Om Boltzmanns sætning om den gennemsnitlige fordeling af energi i et system af materialepunkter , introducerede Maxwell begreberne "systemfase" (for et sæt koordinater og momentum), som stadig er i brug i dag. og " frihedsgraden " af molekylet", udtalte faktisk den ergodiske hypotese for mekaniske systemer med konstant energi, betragtet som fordelingen af ​​gas under påvirkning af centrifugalkræfter , det vil sige, lagde grundlaget for teorien om centrifugering . Dette arbejde blev et vigtigt skridt i retning af skabelsen af ​​statistisk mekanik, som efterfølgende blev udviklet i Gibbs' værker [108] .

Sidste leveår

I Cambridge udførte Maxwell forskellige administrative opgaver, var medlem af rådet for universitetets senat, var medlem af kommissionen for reformen af ​​den matematiske eksamen og en af ​​arrangørerne af den nye, naturvidenskabelige eksamen, blev valgt til præsident for Cambridge Philosophical Society (1876-1877). På dette tidspunkt dukkede hans første elever op - George Crystal ( eng.  George Chrystal ), Richard Glazebrook (Maxwell studerede sammen med ham udbredelsen af ​​bølger i biaksiale krystaller), Arthur Schuster, Ambrose Fleming , John Henry Poynting . Som regel overlod Maxwell valget af forskningsemne til de studerendes skøn, men om nødvendigt var han klar til at give nyttige råd [109] . Medarbejderne bemærkede hans enkelhed, fokus på hans forskning, evne til at trænge dybt ind i problemets essens, indsigt, modtagelighed for kritik, manglende ønske om berømmelse, men samtidig evnen til raffineret sarkasme [110] .

Sygdom og død

De første symptomer på sygdommen dukkede op hos Maxwell i begyndelsen af ​​1877 . Efterhånden blev hans vejrtrækning vanskelig, det blev svært at sluge mad, smerte dukkede op. I foråret 1879 holdt han foredrag med nød og næppe og blev hurtigt træt. I juni vendte han tilbage til Glenlare med sin kone, og hans tilstand blev støt forværret. Læger fastslog diagnosen - kræft i bughulen . I begyndelsen af ​​oktober vendte den endelig svækkede Maxwell tilbage til Cambridge under pleje af den berømte læge James Paget . Snart, den 5. november 1879 , døde videnskabsmanden. Kisten med liget af Maxwell blev transporteret til hans ejendom, han blev begravet ved siden af ​​sine forældre på en lille kirkegård i landsbyen Parton ( Parton ) [111] .

Betydningen af ​​Maxwells arbejde i videnskabens historie

Selvom Maxwells bidrag til udviklingen af ​​fysik (især elektrodynamik) ikke blev ordentligt værdsat i hans levetid, var der i senere år en voksende bevidsthed om hans arbejdes sande plads i videnskabens historie. Mange fremtrædende videnskabsmænd bemærkede dette i deres vurderinger. Så Max Planck henledte opmærksomheden på Maxwells universalisme som videnskabsmand:

Maxwells store tanker var ikke tilfældige: de flød naturligt fra hans genialitets rigdom; Dette bevises bedst af, at han var en pioner inden for fysikkens mest forskelligartede grene, og i alle dens grene var han ekspert og lærer. [112]

Men ifølge Planck er det Maxwells arbejde med elektromagnetisme , der er toppen af ​​hans arbejde:

... i elektricitetslæren viser hans geni sig for os i sin fulde herlighed. Det var på dette område, at Maxwell efter mange års stille forskningsarbejde havde en sådan succes, at vi må regnes blandt de mest fantastiske gerninger af den menneskelige ånd. Han formåede at bedrage fra naturen, som et resultat af ren tænkning alene, sådanne hemmeligheder, som kun en hel generation senere og kun delvist formåede at vise i vittige og møjsommelige eksperimenter. [113]

Som bemærket af Rudolf Peierls bidrog Maxwells arbejde med teori om elektromagnetiske felter til accepten af ​​ideen om et felt som sådan, som fandt bred anvendelse i det 20. århundredes fysik:

Det er godt, at fysikere efter at have mestret Maxwells ideer vænnede sig til opfattelsen som det vigtigste fysiske faktum i påstanden om, at der er et bestemt felt af en bestemt art på et bestemt punkt i rummet, da det i lang tid var umuligt. begrænses til det elektromagnetiske felt. Mange andre felter er dukket op i fysikken, og vi ønsker og forventer selvfølgelig ikke at forklare dem gennem modeller af forskellige typer. [114]

Betydningen af ​​feltkonceptet i Maxwells arbejde blev påpeget i deres populære bog The Evolution of Physics af Albert Einstein og Leopold Infeld :

Formuleringen af ​​disse ligninger [det vil sige Maxwells ligninger] er den vigtigste udvikling siden Newton, ikke kun på grund af værdien af ​​deres indhold, men også fordi de udgør en model for en ny type lov. Et karakteristisk træk ved Maxwells ligninger, som også optræder i alle andre ligninger i moderne fysik, kan udtrykkes i én sætning: Maxwells ligninger er love, der udtrykker feltets struktur ... Den teoretiske opdagelse af en elektromagnetisk bølge, der udbreder sig med hastigheden af lys er en af ​​de største bedrifter i videnskabens historie. [115]

Einstein erkendte også, at "relativitetsteorien skylder sin oprindelse til Maxwells ligninger for det elektromagnetiske felt" [116] . Det er også værd at bemærke, at Maxwells teori var den første gauge-invariante teori. Det satte skub i den videre udvikling af princippet om målersymmetri, som ligger til grund for den moderne standardmodel [117] . Endelig fortjener de talrige praktiske anvendelser af Maxwells elektrodynamik, suppleret med begrebet Maxwell-spændingstensoren , omtale . Dette er beregningen og skabelsen af ​​industrielle installationer og brugen af ​​radiobølger og moderne numerisk simulering af det elektromagnetiske felt i komplekse systemer [118] .

Niels Bohr påpegede i sin tale ved fejringen af ​​Maxwells hundrede år, at udviklingen af ​​kvanteteori på ingen måde mindskede betydningen af ​​den britiske videnskabsmands resultater:

Udviklingen af ​​atomteorien førte os som bekendt hurtigt ud over grænserne for den direkte og konsekvente anvendelse af Maxwells teori. Jeg må dog understrege, at det var muligheden for at analysere strålingsfænomener på grund af den elektromagnetiske teori om lys, der førte til erkendelsen af ​​i det væsentlige nye træk i naturlovene ... Og alligevel, i denne situation, fortsatte Maxwells teori med at være den ledende teori ... Det bør ikke glemmes, at kun de klassiske ideer om materialepartikler og elektromagnetiske bølger har et entydigt anvendelsesområde, mens begreberne om en foton og elektronbølger ikke har det ... Vi må faktisk indse at en utvetydig fortolkning af enhver måling i det væsentlige skal udtrykkes i form af klassiske teorier, og vi kan sige, at Newtons og Maxwells sprog i denne forstand vil forblive fysikernes sprog for alle tider. [119]

På tidspunktet for hans død var Maxwell bedst kendt for sine bidrag til molekylær kinetisk teori, i hvilken han var en anerkendt leder [120] . Af stor betydning for udviklingen af ​​videnskaben var, udover mange konkrete resultater på dette område, Maxwells udvikling af statistiske metoder, som til sidst førte til udviklingen af ​​statistisk mekanik. Selve udtrykket " statistisk mekanik " blev introduceret af Maxwell i 1878 [121] . Et levende eksempel på at forstå vigtigheden af ​​en sådan tilgang er den statistiske fortolkning af termodynamikkens anden lov og paradokset ved "Maxwells dæmon", som påvirkede formuleringen af ​​informationsteori allerede i det 20. århundrede [122] [123] . Maxwells metoder i teorien om transportprocesser har også fundet frugtbar udvikling og anvendelse i moderne fysik i værker af Paul Langevin , Sidney Chapman , David Enskog , John Lennard-Jones og andre [124 ] . 

Maxwells arbejde med farveteori lagde grundlaget for metoder til nøjagtigt at kvantificere farver som følge af blanding. Disse resultater blev brugt af Den Internationale Kommission for Belysning til at udvikle farvekort, under hensyntagen til både farvernes spektrale karakteristika og deres mætningsniveau [125] . Maxwells analyse af stabiliteten af ​​Saturns ringe og hans arbejde med kinetisk teori fortsættes ikke kun i moderne tilgange til at beskrive de strukturelle træk ved ringe, hvoraf mange endnu ikke er blevet forklaret, men også i beskrivelse af lignende astrofysiske strukturer (f.eks . diske) [126] . Desuden har Maxwells ideer om stabiliteten af ​​partikelsystemer fundet anvendelse og udvikling på helt andre områder - analysen af ​​dynamikken i bølger og ladede partikler i ringacceleratorer , plasma , ikke-lineære optiske medier og så videre ( ligningssystemer Vlasov - Maxwell , Schrödinger - Maxwell, Wigner - Maxwell ) [127] .

Som en endelig vurdering af Maxwells bidrag til videnskaben er det passende at citere Lord Rayleighs (1890) ord:

Der er ingen tvivl om, at senere generationer vil betragte hans elektromagnetiske teori om lys som den højeste præstation på dette område [dvs. inden for elektromagnetisme], takket være hvilken optik bliver en gren af ​​elektricitet. ... kun lidt mindre vigtig, hvis ikke mindre vigtig end hans arbejde med elektricitet, var Maxwells involvering i udviklingen af ​​den dynamiske teori om gasser ... [124]

Priser

Hukommelse

Større værker

Originaler

Oversættelser til russisk

Noter

  1. ↑ 1 2 forskellige forfattere Encyclopedic Dictionary / red. I. E. Andreevsky , K. K. Arseniev , F. F. Petrushevsky - Skt. Petersborg. : Brockhaus - Efron , 1907.
  2. ↑ 1 2 MacTutor History of Mathematics Archive
  3. ↑ 1 2 James Clerk Maxwell // Luminous-Lint  (engelsk) - 2005.
  4. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell . - M . : Ung Garde, 1974. - S. 10-13.
  5. ↑ MS Longair. Maxwell and the science of color  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . - S. 1688-1689. I 1861 skabte Maxwell en forbedret version af denne enhed, som er opbevaret i Cavendish Laboratory.
  6. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 13-16, 20-26, 32.
  7. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 46-51, 55.
  8. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 57, 62-68, 70-71.
  9. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 342-343 .
  10. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 72-73, 76, 79-82.
  11. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 37, 85, 87-92.
  12. ↑ W. Niven. [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/5b57e557c16e1bd749f187007168c360.djvu J.K. Maxwells liv og videnskabelige arbejde] // J.K. Maxwell. Materie og bevægelse. - M.-Izhevsk: RHD, 2001. - S. 17-18 .
  13. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 82-83.
  14. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 83-84.
  15. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 94.
  16. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 102-105.
  17. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 105-108, 112-113.
  18. ↑ E. I. Pogrebysskaya. Farveteori i Maxwells forskning  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 387-391 .
  19. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 113-118.
  20. ↑ MS Longair. Maxwell og videnskaben om farve. - S. 1692-1693.
  21. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 119-120.
  22. ↑ M. Gliozzi. Fysikkens historie . - M . : Mir, 1970. - S. 283.
  23. ↑ R. E. Peierls . Felteori siden Maxwell  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 270 .
  24. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 123-124.
  25. ↑ E. Whittaker . [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/57810bfb7c52224b4087ddb539388b00.djvu Historien om teorien om æter og elektricitet]. - M. - Izhevsk: RHD, 2001. - S. 288-289.
  26. ↑ E. Whittaker . Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 290-292.
  27. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 127-129, 137-138.
  28. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 353 .
  29. ↑ I. S. Shapiro . Om historien om opdagelsen af ​​Maxwells ligninger  // UFN . - 1972. - T. 108 , no. 10 . - S. 328, 331-332 .
  30. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 130, 133-136, 139-140, 142-146.
  31. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 154, 158-160.
  32. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 347 . Hans klasse var dog en af ​​de mest besøgte, se: JS Reid. James Clerk Maxwells skotske stol  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . — S. 1677.
  33. ↑ J.S. Reid. James Clerk Maxwells skotske stol. — S. 1672.
  34. ↑ J.S. Reid. James Clerk Maxwells skotske stol. — S. 1676.
  35. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 294.
  36. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 174, 177-178.
  37. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 175.
  38. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 155, 161-164.
  39. ↑ W. Niven. J.K. Maxwells liv og videnskabelige aktivitet. - S. 34-35 .
  40. ↑ E. Garber. Store og små emner: Maxwell om Saturns ringe og kinetisk teori  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . - P. 1698, 1700-1701.
  41. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 146, 165-167, 179-180.
  42. ↑ G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell and the dynamics of astrophysical discs  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . — S. 1710.
  43. ↑ R. Fedele. Fra Maxwells teori om Saturns ringe til den negative masseustabilitet  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . — S. 1718.
  44. ↑ N. N. Gorkavy , A. M. Fridman . Fysik af planetringe  // UFN . - 1990. - T. 160 , no. 2 . - S. 169-170 .
  45. ↑ M. A. Elyashevich , T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder  // UFN . - 1981. - T. 135 , no. 11 . - S. 383-386 . For en oversigt over Maxwells forgængeres arbejde, se også artiklen af ​​W. I. Frankfurt. Maxwells rolle i udviklingen af ​​den kinetiske teori om gasser  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 369-371 .
  46. ↑ 1 2 M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 387-390, 405-406 .
  47. ↑ S. J. Pensel. Udvikling af den kinetiske teori for gasser (Maxwell)  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 288-293 .
  48. ↑ U. I. Frankfurt. Maxwells rolle i udviklingen af ​​den kinetiske teori om gasser. - S. 371-372 .
  49. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 390-391 .
  50. ↑ J.S. Reid. James Clerk Maxwells skotske stol. - S. 1667-1668.
  51. ↑ J.S. Reid. James Clerk Maxwells skotske stol. - S. 1677-1678.
  52. ↑ J.S. Reid. James Clerk Maxwells skotske stol. - P. 1679-1681.
  53. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 180-181.
  54. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 183, 186-190.
  55. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 224.
  56. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 350 .
  57. ↑ W. Niven. J.K. Maxwells liv og videnskabelige aktivitet. - S. 36-37 .
  58. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 192-195.
  59. ↑ E. I. Pogrebysskaya. Farveteori i Maxwells forskning. - S. 391 .
  60. ↑ R. M. Evans. Farvefotografering af Maxwell  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 318-327 .
  61. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 295-299.
  62. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 213-219.
  63. ↑ I. S. Shapiro. Om historien om opdagelsen af ​​Maxwells ligninger. - S. 330 .
  64. ↑ A. M. Bork. Maxwell, forskydningsstrøm og symmetri  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 315 .
  65. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 300-303.
  66. ↑ J.K. Maxwell. [djvuru.512.com1.ru:8073/WWW/6a17bfdfbd80f7397c14d9ef1fb142dd.djvu Udvalgte værker om teorien om det elektromagnetiske felt]. - M. : GITTL, 1952. - S. 175.
  67. ↑ W. I. Frankfurt, M. G. Schraer. Nogle bemærkninger om Maxwells elektrodynamik  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 380 .
  68. ↑ J.K. Maxwell. Udvalgte værker om teorien om det elektromagnetiske felt. - S. 300.
  69. ↑ 1 2 E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 304-307.
  70. ↑ I. S. Shapiro. Om historien om opdagelsen af ​​Maxwells ligninger. - S. 331 . Det er værd at bemærke, at de første forsøg på at overveje udbredelsen af ​​elektrisk vekselvirkning med en endelig hastighed blev udført af Carl Friedrich Gauss (1845) og hans elev Bernhard Riemann (1853), se E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 287-288.
  71. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 226-231.
  72. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 309-310.
  73. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 392-393 .
  74. ↑ S. J. Pensel. Udvikling af den kinetiske teori for gasser (Maxwell). - S. 294 .
  75. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 232-237.
  76. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 312-315.
  77. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 245.
  78. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 394-398 .
  79. ↑ G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell og dynamikken i astrofysiske diske. — S. 1713.
  80. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 407-408 .
  81. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 399, 411-412 .
  82. ↑ R.P. Poplavsky. Maxwells dæmon og forholdet mellem information og entropi  // Phys . - 1979. - T. 128 , no. 5 . - S. 166-167 .
  83. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 243-244, 250.
  84. ↑ M. L. Levin, M. A. Miller . Maxwells "Treatise on Electricity and Magnetism"  // UFN . - 1981. - T. 135 , no. 11 . - S. 433 .
  85. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 246.
  86. ↑ James Clerk Maxwell // A. N. Bogolyubov. Matematik og mekanik: En biografisk vejledning. - Kiev: Naukova Dumka, 1983. - S. 306 .
  87. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 252-260.
  88. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 322.
  89. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 265-271.
  90. ↑ A. M. Bork. Maxwell, forskydningsstrøm og symmetri. - S. 311-313 .
  91. ↑ M. Gliozzi. Fysikkens historie. - S. 288.
  92. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 326-329.
  93. ↑ E. Whittaker. Historien om teorien om æter og elektricitet. - S. 317-318.
  94. ↑ 1 2 V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 272-279.
  95. ↑ I. S. Shapiro. Om historien om opdagelsen af ​​Maxwells ligninger. - S. 324 .
  96. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 276.
  97. ↑ M. Gliozzi. Fysikkens historie. - S. 286.
  98. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 279.
  99. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 280, 290-298.
  100. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 363-364 .
  101. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 283-284, 323.
  102. ↑ U. I. Frankfurt. Maxwells rolle i udviklingen af ​​den kinetiske teori om gasser. - S. 375-376 .
  103. ↑ C. Coulson. Interatomiske kræfter — fra Maxwell til Schrödinger  // UFN . - 1963. - T. 81 , no. 11 . - S. 545-556 .
  104. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 400-401, 409-410 .
  105. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 401-402 .
  106. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 402-403 .
  107. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 300-301, 309-314.
  108. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 404, 413-416 .
  109. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 286, 302-307.
  110. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 361-362 .
  111. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 319-320, 323-326.
  112. ↑ M. Plank . James Clerk Maxwell og hans betydning for teoretisk fysik i Tyskland  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 232 .
  113. ↑ M. Planck. James Clerk Maxwell og hans betydning for teoretisk fysik i Tyskland. - S. 237-238 .
  114. ↑ R. E. Peierls. Felteori siden Maxwell. - S. 277 .
  115. ↑ A. Einstein , L. Infeld . Fysikkens udvikling // A. Einstein. Samling af videnskabelige artikler. - M . : Nauka, 1967. - T. 4 . - S. 446, 450 .
  116. ↑ E. M. Klyaus. James Clerk Maxwell. - S. 367 . Se også en kort historisk oversigt over G. Hall. Maxwells elektromagnetiske teori og særlige relativitetsteori  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . - S. 1849-1860.
  117. ↑ JD Jackson, LB Okun . Historiske rødder til måleinvarians  // Anmeldelser af moderne fysik . - 2001. - Bd. 73. - S. 663-680.
  118. ↑ D.A. Lowther, E.M. Freeman. Anvendelsen af ​​James Clerk Maxwells forskningsarbejde inden for elektromagnetik på industrielle frekvensproblemer  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . - S. 1807-1820.
  119. ↑ N. Bor . Maxwell og moderne teoretisk fysik  // J.K. Maxwell. Artikler og taler. - M . : Nauka, 1968. - S. 249-251 .
  120. ↑ E. Garber. Store og små emner: Maxwell om Saturns ringe og kinetiske teori. — S. 1697.
  121. ↑ James Clerk Maxwell  // Yu. A. Khramov . Fysikere: En biografisk vejledning. - M . : Nauka, 1983. - S. 175-176 .
  122. ↑ M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 417 .
  123. ↑ K. Maruyama, F. Nori, V. Vedral. Maxwells dæmons fysik og information  // Anmeldelser af moderne fysik . - 2009. - Bd. 81, nr. 1 . - S. 1-23.
  124. ↑ 1 2 M. A. Elyashevich, T. S. Protko. Maxwells bidrag til udviklingen af ​​molekylær fysik og statistiske metoder. - S. 418-419 .
  125. ↑ MS Longair. Maxwell og videnskaben om farve. — S. 1693.
  126. ↑ Se G.I. Ogilvie. James Clerk Maxwell og dynamikken i astrofysiske diske. - P. 1707-1715.
  127. ↑ Se R. Fedele. Fra Maxwells teori om Saturns ringe til den negative masseustabilitet. - P. 1717-1733.
  128. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 288-289.
  129. ↑ Maxwell-medaljen og  prisen . Institut for Fysik. Hentet 8. august 2010. Arkiveret fra originalen 18. august 2011.
  130. ↑ James Clerk Maxwell  Foundation . Hentet 8. august 2010. Arkiveret fra originalen 18. august 2011.
  131. ↑ V. P. Kartsev. Maxwell. - S. 326.
  132. ↑ JS Reid, CH-T Wang, J. Michael T. Thompson. James Clerk Maxwell 150 år efter  // Philosophical Transactions of the Royal Society A. - 2008. - Vol. 366, nr. 1871 . — S. 1653.
  133. ↑ James Clerk Maxwell Statue Project  . Royal Society of Edinburgh. Hentet 8. august 2010. Arkiveret fra originalen 6. juli 2008.
  134. ↑ 1 2 Maxwell år 2006  . Hentet 8. august 2010. Arkiveret fra originalen 18. august 2011.
  135. ↑ JS Reid, CH-T Wang, J. Michael T. Thompson. James Clerk Maxwell 150 år efter. — S. 1652.
  136. ↑ Om Scottish Science Hall of  Fame . National Library of Scotland. Hentet 8. august 2011. Arkiveret fra originalen 18. august 2011.
  137. ↑ Olympiade. J.K. Maxwell . Hentet 24. januar 2020. Arkiveret fra originalen 18. december 2019.

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Tematiske steder
Ordbøger og encyklopædier
Slægtsforskning og nekropolis