Джеймс клерк максвелл что сделал
Джеймс Максвелл
английский физик, создатель классической электродинамики
Джеймс Максвелл
Джеймс Клерк Максвелл (англ. James Clerk Maxwell) родился 13 июня 1831 года в Эдинбурге. Обучался в университетах Эдинбурга и Кембриджа. С 1856 по 1860 годы был профессором Абердинского колледжа «Маришал», а с 1860 по 1865 – профессором Лондонского университета.
В 1871 году Максвелл стал профессором Кембриджского университета, где впоследствии создал известную Кавендишскую лабораторию – первую в Британии специально оборудованную физическую лабораторию.
Его первая научная работа появилась еще когда он был учеником в школе – он придумал оригинальный способ чертежа овальных фигур (работа «О черчении овалов и об овалах со многими фокусами»). Основными научными интересами Максвелла были – электромагнетизм, кинетическая теория газов, теория упругости, оптика.
Большую популярность Максвеллу принесла его теория электромагнетизма, которая стала классикой современной физики. Она была выражена в форме уравнений и в научных и образовательных кругах получила название «Уравнения Максвелла».
Помимо всего этого Максвелл был автором следующих изобретений и достижений. Он изобрел волчок, на поверхности которого нанесены слои разной краски – при вращении этого волчка образовывались самые интересные комбинации цветов: красный и желтый давал оранжевый, синий и желтый – зеленый, а все цвета спектра при смешении образовывали белый цвет. Есть и еще один интересный факт – Максвеллу приписывают создание первой в мире цветной фотографии.
Скончался Джеймс Клерк Максвелл 5 ноября 1879 года в Кембридже.
Он ввел статистические методы в физику и тем самым создал целую дисциплину под названием статистическая физика, которая и занимается изучением материи.
Заложил основы кинетической теории газов, связав энергию и скорость частицы газа с его макроскопическими свойствами, такими как давление и температура.
Доказал, что кольца Сатурна образованы огромным количеством метеоритов и сделал первую в истории цветную фотографию.
Джеймс создал количественную теорию цвета, в которой показал, как образовать любой оттенок любого цвета на основе трех первичных (зеленого, красного и синего). Это нашло свое подтверждение в ХХ веке или когда мы включаем телевизор.
Но самое главное его детище — электромагнитная теория света. В ней Джеймс в одной формулировке объединил магнетизм, электричество и свет. Однако его коллеги на такой революционный, концептуальный прорыв в науке ответили молчанием. Теория Максвелла была принята лишь в 1888 году, почти через десять лет после его смерти. 
Фото: Depositphotos
Один из самых острых умов ХIХ века не получил признания в собственной стране. При жизни Максвелл получил мало наград, и это забвение длилось долгое время. В 1960 году, когда Лондонское королевское общество отмечало 300-летие своего создания, королева Елизавета похвалила работу большого числа его членов, однако Максвелл не был упомянут.
После публикации книги «Электрические исследования достопочтенного Генри Кавендиша » Джеймс Максвелл скончался от рака брюшной полости. Это произошло 5 ноября 1879 года. 
Фото: Depositphotos
Что еще почитать по теме?
Герц — единица частоты колебаний или человек?
Почему из физики была изгнана теория светоносного эфира?
Людвиг Больцман : почему путь к научной славе привел к погружению в депрессию?
Джеймс Клерк Максвелл
Джеймс Клерк Максвелл (1831-79) — английский физик, создатель классической электродинамики, один из основоположников статистической физики, организатор и первый директор (с 1871) Кавендишской лаборатории, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света, установил первый статистический закон — закон распределения молекул по скоростям, названный его именем.
Развивая идеи Майкла Фарадея, создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла); ввел понятие о токе смещения, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света. Установил статистическое распределение, названное его именем. Исследовал вязкость, диффузию и теплопроводность газов. Максвелл показал, что кольца Сатурна состоят из отдельных тел. Труды по цветному зрению и колориметрии (диск Максвелла), оптике (эффект Максвелла), теории упругости (теорема Максвелла, диаграмма Максвелла — Кремоны), термодинамике, истории физики и др.
Семья. Годы учения
Джеймс Максвелл родился 13 июня 1831, в Эдинбурге. Он был единственным сыном шотландского дворянина и адвоката Джона Клерка, который, получив в наследство поместье жены родственника, урожденной Максвелл, прибавил это имя к своей фамилии. После рождения сына семья переехала в Южную Шотландию, в собственное поместье Гленлэр («Приют в долине»), где и прошло детство мальчика.
В 1841 отец отправил Джеймса в школу, которая называлась «Эдинбургская академия». Здесь в 15 лет Максвелл написал свою первую научную статью «О черчении овалов». В 1847 он поступил в Эдинбургский университет, где проучился три года, и в 1850 перешел в Кембриджский университет, который окончил в 1854. К этому времени Джеймс Максвелл был первоклассным математиком с великолепно развитой интуицией физика.
Создание Кавендишской лаборатории. Преподавательская работа
По окончании университета Джеймс Максвелл был оставлен в Кембридже для педагогической работы. В 1856 он получил место профессора Маришал-колледжа в Абердинском университете (Шотландия). В 1860 избран членом Лондонского королевского общества. В том же году переехал в Лондон, приняв предложение занять пост руководителя кафедры физики в Кинг-колледже Лондонского университета, где работал до 1865 года.
Вернувшись в 1871 в Кембриджский университет, Максвелл организовал и возглавил первую в Великобритании специально оборудованную лабораторию для физических экспериментов, известную как Кавендишская лаборатория (по имени английского ученого Генри Кавендиша). Становлению этой лаборатории, которая на рубеже 19-20 вв. превратилась в один из крупнейших центров мировой науки, Максвелл посвятил последние годы своей жизни.
Вообще фактов из жизни Максвелла известно немного. Застенчивый, скромный, он стремился жить уединенно и не вел дневников. В 1858 Джеймс Максвелл женился, но семейная жизнь, видимо, сложилась неудачно, обострила его нелюдимость, отдалила от прежних друзей. Существует предположение, что многие важные материалы о жизни Максвелла погибли во время пожара 1929 в его гленлэрском доме, через 50 лет после его смерти. Он умер от рака в возрасте 48 лет.
Научная деятельность
Необычайно широкая сфера научных интересов Максвелла охватывала теорию электромагнитных явлений, кинетическую теорию газов, оптику, теорию упругости и многое другое. Одними из первых его работ были исследования по физиологии и физике цветного зрения и колориметрии, начатые в 1852. В 1861 Джеймс Максвелл впервые получил цветное изображение, спроецировав на экран одновременно красный, зеленый и синий диапозитивы. Этим была доказана справедливость трехкомпонентной теории зрения и намечены пути создания цветной фотографии. В работах 1857-59 Максвелл теоретически исследовал устойчивость колец Сатурна и показал, что кольца Сатурна могут быть устойчивы лишь в том случае, если состоят из не связанных между собой частиц (тел).
В 1855 Д. Максвелл приступил к циклу своих основных работ по электродинамике. Были опубликованы статьи «О фарадеевых силовых линиях» (1855-56), «О физических силовых линиях» (1861-62), «Динамическая теория электромагнитного поля» (1869). Исследования были завершены выходом в свет двухтомной монографии «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873).
Создание теории электромагнитного поля
Когда Джеймс Максвелл в 1855 начал исследования электрических и магнитных явлений, многие из них уже были хорошо изучены: в частности, установлены законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов (закон Кулона) и токов (закон Ампера); доказано, что магнитные взаимодействия есть взаимодействия движущихся электрических зарядов. Большинство ученых того времени считало, что взаимодействие передается мгновенно, непосредственно через пустоту (теория дальнодействия).
Решительный поворот к теории близкодействия был сделан Майклом Фарадеем в 30-е гг. 19 в. Согласно идеям Фарадея, электрический заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой, и наоборот. Взаимодействие токов осуществляется посредством магнитного поля. Распределение электрических и магнитных полей в пространстве Фарадей описывал с помощью силовых линий, которые по его представлению напоминают обычные упругие линии в гипотетической среде — мировом эфире.
Максвелл полностью воспринял идеи Фарадея о существовании электромагнитного поля, то есть о реальности процессов в пространстве возле зарядов и токов. Он считал, что тело не может действовать там, где его нет.
Первое, что сделал Д.К. Максвелл — придал идеям Фарадея строгую математическую форму, столь необходимую в физике. Выяснилось, что с введением понятия поля законы Кулона и Ампера стали выражаться наиболее полно, глубоко и изящно. В явлении электромагнитной индукции Максвелл усмотрел новое свойство полей: переменное магнитное поле порождает в пустом пространстве электрическое поле с замкнутыми силовыми линиями (так называемое вихревое электрическое поле).
Следующий, и последний, шаг в открытии основных свойств электромагнитного поля был сделан Максвеллом без какой-либо опоры на эксперимент. Им была высказана гениальная догадка о том, что переменное электрическое поле порождает магнитное поле, как и обычный электрический ток (гипотеза о токе смещения). К 1869 все основные закономерности поведения электромагнитного поля были установлены и сформулированы в виде системы четырех уравнений, получивших название Максвелла уравнений.
Уравнения Максвелла — основные уравнения классической макроскопической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в произвольных средах и в вакууме. Уравнения Максвелла получены Дж. К. Максвеллом в 60-х гг. 19 в. в результате обобщения найденных из опыта законов электрических и магнитных явлений.
Из уравнений Максвелла следовал фундаментальный вывод: конечность скорости распространения электромагнитных взаимодействий. Это главное, что отличает теорию близкодействия от теории дальнодействия. Скорость оказалась равной скорости света в вакууме: 300000 км/с. Отсюда Максвелл сделал заключение, что свет есть форма электромагнитных волн.
Работы по молекулярно-кинетической теории газов
Чрезвычайно велика роль Джеймса Максвелла в разработке и становлении молекулярно-кинетической теории (современное название — статистическая механика). Максвелл первым высказал утверждение о статистическом характере законов природы. В 1866 им был открыт первый статистический закон — закон распределения молекул по скоростям (Максвелла распределение). Кроме того, он рассчитал значения вязкости газов в зависимости от скоростей и длины свободного пробега молекул, вывел ряд соотношений термодинамики.
Распределение Максвелла — распределение по скоростям молекул системы в состоянии термодинамического равновесия (при условии, что поступательное движение молекул описывается законами классической механики). Установлено Дж. К. Максвеллом в 1859.
Максвелл был блестящим популяризатором науки. Он написал ряд статей для Британской энциклопедии и популярные книги: «Теория теплоты» (1870), «Материя и движение» (1873), «Электричество в элементарном изложении» (1881), которые были переведены на русский язык; читал лекции и доклады на физические темы для широкой аудитории. Максвелл проявлял также большой интерес к истории науки. В 1879 он опубликовал труды Г. Кавендиша по электричеству, снабдив их обширными комментариями.
Оценка работ Максвелла
Работы ученого не были по достоинству оценены его современниками. Идеи о существовании электромагнитного поля казались произвольными и неплодотворными. Только после того, как Генрих Герц в 1886-89 экспериментально доказал существование электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом, его теория получила всеобщее признание. Произошло это спустя десять лет после смерти Максвелла.
После экспериментального подтверждения реальности электромагнитного поля было сделано фундаментальное научное открытие: существуют различные виды материи, и каждому из них присущи свои законы, не сводимые к законам механики Ньютона. Впрочем, сам Максвелл вряд ли отчетливо это сознавал и первое время пытался строить механические модели электромагнитных явлений.
О роли Максвелла в развитии науки превосходно сказал американский физик Ричард Фейнман: «В истории человечества (если посмотреть на нее, скажем, через десять тысяч лет) самым значительным событием 19 столетия, несомненно, будет открытие Максвеллом законов электродинамики. На фоне этого важного научного открытия гражданская война в Америке в том же десятилетии будет выглядеть провинциальным происшествием».
Джеймс Максвелл скончался 5 ноября 1879, Кембридж. Он похоронен не в усыпальнице великих людей Англии — Вестминстерском аббатстве, — а в скромной могиле рядом с его любимой церковью в шотландской деревушке, недалеко от родового поместья.
Джеймс Клерк Максвелл родился в Эдинбурге, Шотландия, 13 июня. Его родители были Джон Клерк и Френсис Кей. После рождения Джеймса они переехали в фамильный дом Гленлэр.
Иван Толстой, биограф Максвелла, сказал о нем, что значение Максвелла в истории научной мысли сравнимо с Эйнштейном и Ньютоном. Максвелл внес огромный вклад в развитие науки.
Он ввел статистические методы в физику и тем самым создал целую дисциплину под названием статистическая физика, которая и занимается изучением материи.
Заложил основы кинетической теории газов, связав энергию и скорость частицы газа с его макроскопическими свойствами, такими как давление и температура.
Доказал, что кольца Сатурна образованы огромным количеством метеоритов и сделал первую в истории цветную фотографию.
Джеймс создал количественную теорию цвета, в которой показал, как образовать любой оттенок любого цвета на основе трех первичных (зеленого, красного и синего). Это нашло свое подтверждение в ХХ веке или когда мы включаем телевизор.
Но самое главное детище ученого физика — электромагнитная теория света. В ней Джеймс в одной формулировке объединил магнетизм, электричество и свет. Однако его коллеги на такой революционный, концептуальный прорыв в науке ответили молчанием. Теория Максвелла была принята лишь в 1888 году, почти через десять лет после его смерти. Фото: Depositphotos
Один из самых острых умов ХIХ века не получил признания в собственной стране. При жизни Максвелл получил мало наград, и это забвение длилось долгое время. В 1960 году, когда Лондонское королевское общество отмечало 300-летие своего создания, королева Елизавета похвалила работу большого числа его членов, однако Максвелл не был упомянут.
Единственной большой наградой Максвелла стало его назначение первым руководителем Кавендишской лаборатории. Он принимал участие в постройке этого крупного исследовательского центра при Кембриджском университете, который в будущем дал наибольшее число Нобелевских лауреатов. Великий английский физик-экспериментатор Майкл Фарадей поблагодарил Максвелла за усилие, которое он совершил при создании электромагнитной теории света, и был потрясен большим объемом математической работы, связанной с данной темой.
Изучая биографию Максвелла, я пытался понять, откуда берутся истоки такой яркой индивидуальности ученого и в чем причина его творческой плодовитости. Для современных читателей будет интересно узнать, что все эти факторы крылись в раннем детстве математического вундеркинда.
Первые восемь лет его детства были счастливыми. Жизнь в родовом поместье Гленлэр дала ему свободу, которой не было в городе: маленький Джеймс с упоением исследовал леса и поля, с интересом наблюдая за птицами, забирался на деревья, дрался с другими детьми. Его обожали родители. Он читал все, что попадалось ему в руки, и его любимыми авторами были Уильям Шекспир и Джон Мильтон. Одно из развлечений семьи гения состояло в том, чтобы читать вслух стихи, романы и театральные пьесы.
После публикации книги «Электрические исследования достопочтенного Генри Кавендиша» Джеймс Максвелл скончался от рака брюшной полости. Это произошло 5 ноября 1879 года.
Джеймс Максвелл
Максвелл, Джеймс Клерк – английский математик и физик шотландского происхождения. Основатель современной классической электродинамики, кинетической теории газов. Провел ряд важных исследований в термодинамике, молекулярной физике. Создатель количественной теории цветов, заложил основы принципов цветного фотографирования.
Биография
Джеймс Клерк Максвелл появился на свет 13 июня 1831 в шотландской столице Эдинбурге. Отец, Джон Клерк Максвелл. Был членом адвокатской коллегии, владел поместьем в Южной Шотландии. Мать, Фрэнсис Кей, была дочерью судьи Адмиралтейского суда.
Мать Джеймса умерла, когда ему было восемь лет. Отцу пришлось воспитывать самостоятельно. На всю жизнь Джеймс сохранил очень теплые чувства к отцу, который действительно всегда заботился о нем.
Когда настала пора получать образование, для Джеймса поначалу приглашали учителей на дом. Впрочем, эти учителя были невежественными и грубыми, а других найти не удавалось. Поэтому отец принял решение отправить сына в Эдинбургскую академию.
Поначалу юный Максвелл относился к учебе в академии довольно настороженно, но постепенно втянулся. Уроки вызывали у него подлинный интерес, особое внимание привлекала к себе геометрия. Именно эта наука стала той основой, на которой выросли все будущие научные достижения Максвелла.
Максвелл подарил академии на прощанье гимн, который после этого с удовольствием распевало не одно поколение студентов. Затем Джеймс поступает в Эдинбургский университет. Здесь он исследует теорию упругости, результаты данной работы получают высокую оценку специалистов.
В 1850 году Максвелл уезжает в Кембридж, несмотря на недовольство отца этим решением. Сначала учится в колледже св. Петра, затем переходит в Тринити-Колледж. Он просто поражал преподавателей своими знаниями и занял второе место на выпуске. Получив степень бакалавра, Максвелл остается в Тринити-Колледже работать преподавателем. В этот период он занимается проблемой цветов, геометрией, электричеством. В 1854 году в письме одному из друзей
Джеймс заявил о намерении «атаковать электричество». Это удалось – вскоре был опубликован труд «О фарадеевых силовых линиях», — одна из трех самых крупных работ Максвелла. Главный труд этого периода жизни ученого – создание теории цветов. Он экспериментальным путем доказал, как смешиваются цвета. Эти исследования впоследствии легли в основу цветной фотографии.
В 1856 году Максвелл становится профессором натуральной философии абердинского Маришаль-Колледжа. Он, по сути, создал здесь с нуля кафедру физики. В 1858 году Максвелл женился на Кэтрин Мери Дьюар, которая была дочерью руководителя Маришаль-Колледжа.
В этот период ученый занимается расчетом движения колец Сатурна, издает трактат «Об устойчивости движения колец Сатурна». Эта работа впоследствии стала классической.
Тогда же Максвелл сосредотачивается на кинетической теории газов. В июне 1860 года он делает доклад по этой теме на съезде Британской ассоциации в Оксфорде.
В том же 1860 году Максвеллу пришлось распрощаться с профессорской должностью в Маришаль-колледже. Вскоре после этого его приглашают в Кингс-колледж на должность профессора кафедры натуральной философии.
17 мая 1861 года ученый продемонстрировал первую в мире цветную фотографию. Спустя сто лет компания «Кодак» доказала, что Максвеллу тогда просто повезло – его способом получить зеленое и красное изображение было нельзя, эти цвета образовались случайно. Тем не менее, принципы были все же правильными, пусть и с небольшими ошибками.
После этого Максвелл сосредотачивается на исследовании электромагнетизма. Публикуются работы «О физических силовых линиях» и «Динамическая теория электромагнитного поля». С этого времени и вплоть до конца своей жизни ученый работает над проблемами электрических измерений.
В 1865 году состояние здоровья Максвелла ухудшается, и в следующем году он выезжает из Лондона в свое имение Гленлэр. В 1867 году он отправляется для поправки здоровья в Италию. В этот период публикуются книги «Теория теплоты» и «Теория тепла».
В 1871 году Максвелл становится профессором Кембриджского университета. Спустя два года ученый заканчивает труд всей своей жизни – двухтомник «Трактат по электричеству и магнетизму». Затем вышли книги «Материя и движение»,
С 1874 по 1879 годы Максвелл обрабатывал труды Генри Кавендиша, которые были ему торжественно вручены герцогом Девонширским.
К этому времени состояние его здоровья сильно ухудшается. Вскоре был поставлен диагноз – рак. 5 ноября 1879 года Джеймс Клерк Максвелл скончался. Его тело похоронили в деревне Партон, рядом с родителями.