James Clark Maxwellin lyhyt elämäkerta. James Maxwellin elämäkerta

James Maxwell on lyhyt elämäkerta englantilaisesta fyysikosta, joka on luonut klassisen elektrodynamiikan, joka on yksi tilastofysiikan perustajista.

James Clerk Maxwellin elämäkerta lyhyesti

Maxwell James Clerk syntyi 13. kesäkuuta 1831 Edinburghissa skotlantien aatelisten perheessä. 10-vuotiaana hän tuli Edinburghin akatemiaan, jossa hänestä tuli ensimmäinen opiskelija.

Vuosina 1847-1850 hän opiskeli Edinburghin yliopistossa. Täällä hän kiinnostui kokeista kemiassa, optiikassa, magnetismissa, opiskeli matematiikkaa, fysiikkaa, mekaniikkaa. Kolme vuotta myöhemmin, jatkaakseen opintojaan, James siirtyi Cambridge Trinity Collegeen ja alkoi opiskella sähköä M. Faradayn kirjasta. Sitten hän aloitti kokeellisen tutkimuksen sähköstä.
Valmistuttuaan yliopistosta (1854) nuori tutkija kutsuttiin opettamaan. Kaksi vuotta myöhemmin hän kirjoitti artikkelin "Faradayn voimalinjoista".

Samanaikaisesti Maxwell kehitti kaasujen kineettistä teoriaa. Hän päätti lain, jonka mukaan kaasumolekyylit jakautuvat liikkumisnopeuden (Maxwell-jakauma) mukaan.

Vuosina 1856-1860. Maxwell on professori Aberdeenin yliopistossa; vuosina 1860-1865 hän opetti Lontoon King's Collegessa, jossa tapasi ensin Faradayn. Tänä aikana luotiin hänen pääteoksensa "Sähkömagneettisen kentän dynaaminen teoria" (1864-1865), jossa hänen löytämänsä säännöllisyydet ilmaistiin neljän differentiaaliyhtälön (Maxwellin yhtälöt) järjestelminä. Tutkija väitti, että muuttuva magneettikenttä muodostaa pyörresähkökentän ympäröivissä kappaleissa ja tyhjiössä, mikä puolestaan \u200b\u200baiheuttaa magneettikentän ulkonäön.
Tästä löydöksestä tuli uusi vaihe maailman tuntemisessa. A. Poincaré piti Maxwellin teoriaa matemaattisen ajattelun huippuna. Maxwell ehdotti, että sähkömagneettisten aaltojen on oltava olemassa ja että niiden etenemisnopeus on yhtä suuri kuin valon nopeus. Tämä tarkoittaa, että valo on eräänlainen sähkömagneettinen aalto. Hän teoriassa perusteli sellaisen ilmiön kuin valon paine.

MAXWELL, JAMES CLERK(Maxwell, James Clerk) (1831-1879), englantilainen fyysikko. Syntynyt 13. kesäkuuta 1831 Edinburghissa skotlantien aatelismiehen perheessä. Hän opiskeli ensin Edinburghissa (1847-1850), sitten Cambridgen (1850-1854) yliopistoissa. Vuonna 1855 hänestä tuli Trinity Collegen neuvoston jäsen, vuosina 1856-1860 hän oli professori Aberdeenin yliopiston Marishal Collegessa, vuodesta 1860 hän johti fysiikan ja tähtitieteen laitosta King's Collegessa, Lontoon yliopistossa. Vuonna 1865 Maxwell erosi vakavan sairauden takia tuolista ja asettui perheomistukseensa Glenlairiin lähellä Edinburghia. Hän jatkoi luonnontieteitä, kirjoitti useita esseitä fysiikasta ja matematiikasta. Vuonna 1871 hän aloitti kokeellisen fysiikan tuolin Cambridgen yliopistossa. Hän järjesti tutkimuslaboratorion, joka avattiin 16. kesäkuuta 1874 ja nimettiin Cavendishiksi, G. Cavendishin kunniaksi.

Maxwell suoritti ensimmäisen tieteellisen työnsä koulussa, keksimällä yksinkertaisen tavan piirtää soikeat hahmot. Tämä työ raportoitiin kuninkaallisen seuran kokouksessa ja jopa julkaistiin julkaisussa Proceedings. Trinity Collegessa hallitusjäsenenä ollessaan hän kokeili väriteoriaa, joka toimi Jungin ja Helmholtzin kolmen pääväriteorian seuraajana. Värien sekoittamista koskevissa kokeissa Maxwell käytti erityistä yläosaa, jonka levy jaettiin eri väreihin maalattuihin sektoreihin (Maxwellin levy). Yläosan nopean pyörimisen myötä värit sulautuivat: jos levy maalattiin yli spektrin värien sijaitessa, se näytti valkoiselta; jos puolet siitä maalattiin punaisella ja toinen puoli keltaisella, se näytti oranssilta; sinisen ja keltaisen sekoittaminen antoi vaikutelman vihreästä. Vuonna 1860 Maxwellille myönnettiin Rumford-mitali hänen työstään värin havaitsemisesta ja optiikasta.

Vuonna 1857 Cambridgen yliopisto ilmoitti kilpailun parhaasta työstä Saturnuksen renkaiden vakaudelle. Galileo löysi nämä muodostumat 1700-luvun alussa. ja edusti hämmästyttävää luonnon mysteeriä: planeettaa näytti ympäröivän kolme jatkuvaa samankeskistä rengasta, jotka koostuivat tuntemattomasta aineesta. Laplace osoitti, etteivät ne voi olla vankkoja. Suoritettuaan matemaattisen analyysin Maxwell varmisti, että ne eivät voi olla nestemäisiä, ja päätyi siihen johtopäätökseen, että tällainen rakenne voi olla vakaa vain, jos se koostuu yhdistämättömistä meteoriiteista. Sormusten vakauden takaa niiden vetovoima Saturnukseen sekä planeetan ja meteoriittien keskinäinen liike. Tästä työstä Maxwell sai J.Adams-palkinnon.

Yksi Maxwellin ensimmäisistä teoksista oli hänen kaasujen kineettinen teoria. Vuonna 1859 tutkija puhui British Associationin kokouksessa raportilla, jossa hän antoi molekyylien jakauman nopeuksittain (Maxwellian jakauma). Maxwell kehitti edeltäjänsä ajatuksia kaasujen kineettisen teorian kehittämisessä R. Clausius, joka esitteli "keskimääräisen vapaan polun" käsitteen. Maxwell lähti ajatuksesta kaasusta monien ihanteellisesti elastisten pallojen yhdistelmänä, joka liikkuu kaoottisesti suljetussa tilassa. Pallot (molekyylit) voidaan jakaa ryhmiin niiden nopeuksien mukaan, kun taas paikallaan olevassa tilassa molekyylien lukumäärä kussakin ryhmässä pysyy vakiona, vaikka ne voivatkin lähteä ryhmistä ja päästä niihin. Tästä näkökulmasta seurasi, että "hiukkaset jakautuvat nopeuksiin saman lain mukaan, jonka mukaan pienimmän neliösumman menetelmän teoriassa havaintovirheet jakautuvat, Gaussin tilastojen mukaan. " Teoriansa puitteissa Maxwell selitti Avogadron lakia, diffuusiota, lämmönjohtavuutta, sisäistä kitkaa (siirtoteoria). Vuonna 1867 hän osoitti termodynamiikan toisen lain ("Maxwellin demoni") tilastollisen luonteen.

Vuonna 1831, Maxwellin syntymävuotena, M. Faraday suoritti klassisia kokeita, jotka johtivat hänet sähkömagneettisen induktion löytämiseen. Maxwell alkoi tutkia sähköä ja magneettisuutta noin 20 vuotta myöhemmin, kun sähköisten ja magneettisten vaikutusten luonteesta oli kaksi näkemystä. Sellaiset tiedemiehet kuin A.M.Amper ja F.Neumann noudattivat pitkän kantaman toiminnan käsitystä pitäen sähkömagneettisia voimia kahden massan välisen gravitaatiovoiman analogina. Faraday kannatti ajatusta voimalinjoista, jotka yhdistävät positiiviset ja negatiiviset sähkövaraukset tai magneetin pohjois- ja etelänavat. Voimalinjat täyttävät koko ympäröivän tilan (kenttä Faradayn terminologiassa) ja aiheuttavat sähköisiä ja magneettisia vuorovaikutuksia. Faradayn jälkeen Maxwell kehitti hydrodynaamisen mallin voimajoukoista ja ilmaisi silloin tunnetut elektrodynamiikan suhteet Faradayn mekaanisia malleja vastaavalla matemaattisella kielellä. Tämän tutkimuksen päätulokset heijastuvat työhön Faradayn voimajohdot (Faradayn voimajohdot, 1857). Vuosina 1860-1865 Maxwell loi teorian sähkömagneettisesta kentästä, jonka hän muotoili yhtälöjärjestelmän (Maxwellin yhtälöt) muodossa ja kuvaili sähkömagneettisten ilmiöiden peruslakeja: 1. yhtälö ilmaisi Faradayn sähkömagneettisen induktion; 2. - Maxwellin löytämä magnetoelektrinen induktio, joka perustuu siirtovirtausten käsitteeseen; Kolmas - sähkön määrän säilyttämisen laki; Neljäs - magneettikentän pyörre.

Jatkamalla näiden ideoiden kehittämistä Maxwell päätyi siihen johtopäätökseen, että sähköisten ja magneettikenttien muutosten täytyy aiheuttaa muutoksia ympäröivään tilaan tunkeutuvissa voimajohdoissa väliaineessa täytyy olla impulsseja (tai aaltoja). Näiden aaltojen etenemisnopeus (sähkömagneettinen häiriö) riippuu väliaineen dielektrisestä ja magneettisesta läpäisevyydestä ja on yhtä suuri kuin sähkömagneettisen yksikön suhde sähköstaattiseen yksikköön. Maxwellin ja muiden tutkijoiden mukaan tämä suhde on 3 × 10 10 cm / s, mikä on lähellä ranskalaisen fyysikon A.Fizon mittaamaa valonopeutta seitsemän vuotta aiemmin. Lokakuussa 1861 Maxwell ilmoitti Faradaylle löytöstään: valo on sähkömagneettinen häiriö, joka leviää johtimattomassa väliaineessa, ts. eräänlainen sähkömagneettinen aalto. Tämä tutkimuksen viimeinen vaihe on kuvattu Maxwellin työssä Dynaaminen teoria sähkömagneettisesta kentästä (Tutkimus sähköstä ja magnetismista, 1864), ja kuuluisa tiivisti hänen työnsä elektrodynamiikasta Tutkimus sähköstä ja magnetismista (1873).

Elämänsä viimeisinä vuosina Maxwell valmistautui Cavendishin käsikirjoituksen painamiseen ja julkaisemiseen. Kaksi suurta nidettä julkaistiin lokakuussa 1879. Maxwell kuoli Cambridgessa 5. marraskuuta 1879.

James Clerk Maxwell (1831-79) - englantilainen fyysikko, klassisen elektrodynamiikan luoja, yksi tilastofysiikan perustajista, Cavendishin laboratorion järjestäjä ja ensimmäinen johtaja (vuodesta 1871), ennusti sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon, esitti ajatuksen valon sähkömagneettisesta luonteesta, perusti ensimmäisen tilastolain - lain molekyylin nopeuden jakautumisesta, nimetty hänen mukaansa.

Kehittämällä Michael Faradayn ideoita hän loi teorian sähkömagneettisesta kentästä (Maxwellin yhtälöt); esitteli siirtovirran käsitteen, ennusti sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon, esitti ajatuksen valon sähkömagneettisesta luonteesta. Perustettiin hänen nimensä mukainen tilastollinen jakauma. Tutkittu kaasujen viskositeetti, diffuusio ja lämmönjohtavuus. Maxwell osoitti, että Saturnuksen renkaat koostuvat erillisistä kappaleista. Toimii värinäkössä ja kolorimetriassa (Maxwell-levy), optiikassa (Maxwell-efekti), kimmoisuusteoriassa (Maxwellin lause, Maxwell-Cremona-kaavio), termodynamiikassa, fysiikan historiassa jne.

Perhe. Vuosien opiskelu

James Maxwell syntyi 13. kesäkuuta 1831 Edinburghissa. Hän oli skotlantilaisen aatelismiehen ja asianajajan John Clerkin ainoa poika. Poikansa syntymän jälkeen perhe muutti Etelä-Skotlantiin omalle Glenlairin tilalleen ("Turvakoti laaksossa"), jossa poika vietti lapsuutensa.

Vuonna 1841 hänen isänsä lähetti Jamesin kouluun nimeltä Edinburgh Academy. Täällä 15-vuotiaana Maxwell kirjoitti ensimmäisen tieteellisen artikkelinsa "Soikioiden piirtämisestä". Vuonna 1847 hän tuli Edinburghin yliopistoon, jossa hän opiskeli kolme vuotta, ja siirtyi vuonna 1850 Cambridgen yliopistoon, josta hän valmistui vuonna 1854. Tähän mennessä James Maxwell oli ensiluokkainen matemaatikko, jolla oli erinomaisen intuitiivinen fysiikka.

Cavendish-laboratorion perustaminen. Opetustyö

Valmistuttuaan James Maxwell jätettiin Cambridgeen työskentelemään opettajana. Vuonna 1856 hänet ylennettiin professoriksi Marishal Collegessa Aberdeenin yliopistossa (Skotlanti). Vuonna 1860 hänet valittiin Lontoon kuninkaallisen seuran jäseneksi. Samana vuonna hän muutti Lontooseen ja hyväksyi tarjouksen fysiikan osaston johtajan tehtävistä King's Collegessa, Lontoon yliopistossa, jossa hän työskenteli vuoteen 1865 asti.

Palattuaan vuonna 1871 Cambridgen yliopistoon Maxwell järjesti ja johti Ison-Britannian ensimmäistä fyysisiä kokeita varten varustettua erikoisvarustettua laboratoriota, joka tunnetaan nimellä Cavendish Laboratory (nimetty englantilaisen tiedemiehen Henry Cavendishin mukaan). Tämän laboratorion perustaminen, joka 1800- ja 1900-lukujen vaihteessa. Maxwellista tuli yksi maailman suurimmista tiedekeskuksista, ja hän omisti elämänsä viimeiset vuodet.

Yleensä Maxwellin elämästä tiedetään muutama tosiseikka. Ujo, vaatimaton, hän yritti elää yksinäisyydessä eikä pitänyt päiväkirjoja. Vuonna 1858 James Maxwell meni naimisiin, mutta perhe-elämä, ilmeisesti, ei sujunut hyvin, pahensi hänen yhteisöllisyyttään, vieroitti häntä entisistä ystävistään. Spekuloidaan, että monet tärkeät materiaalit Maxwellin elämästä menetettiin Glenlairin kodissa vuonna 1929 tapahtuneessa tulipalossa 50 vuotta hänen kuolemansa jälkeen. Hän kuoli syöpään 48-vuotiaana.

Tieteellinen toiminta

Maxwellin epätavallisen laaja tieteellinen kiinnostus käsitti sähkömagneettisten ilmiöiden teorian, kaasujen kineettisen teorian, optiikan, kimmoteorian ja paljon muuta. Yksi hänen ensimmäisistä teoksistaan \u200b\u200boli värinäön ja kolorimetrian fysiologian ja fysiikan tutkimus, joka aloitettiin vuonna 1852. Vuonna 1861 James Maxwell sai ensin värikuvan heijastamalla samanaikaisesti punaisia, vihreitä ja sinisiä kalvoja ruudulle. Tämä osoitti kolmikomponenttisen visioteorian pätevyyden ja hahmotteli tapoja luoda värivalokuva. Teoksissa 1857-59 Maxwell tutki teoreettisesti Saturnuksen renkaiden vakautta ja osoitti, että Saturnuksen renkaat voivat olla stabiileja vain, jos ne koostuvat kytkemättömistä hiukkasista (kappaleista).

Vuonna 1855 D. Maxwell aloitti syklin pääteoksistaan \u200b\u200belektrodynamiikassa. Artikkelit julkaistiin "Faradayn voimajoukoista" (1855-56), "Fyysisistä voimajoukoista" (1861-62), "Sähkömagneettisen kentän dynaaminen teoria" (1869). Tutkimus saatiin päätökseen julkaisemalla kaksikirjainen monografia "Tutkimus sähköstä ja magnetismista" (1873).

Sähkömagneettisen kentän teorian luominen

Kun James Maxwell alkoi vuonna 1855 tutkia sähköisiä ja magneettisia ilmiöitä, monia niistä oli jo tutkittu hyvin: erityisesti perustettiin paikallaan olevien sähkövarausten (Coulombin laki) ja virtojen (Amperen laki) vuorovaikutussäännöt; on osoitettu, että magneettiset vuorovaikutukset ovat liikkuvien sähkövarausten vuorovaikutusta. Suurin osa tuon ajan tiedemiehistä uskoi, että vuorovaikutus välittyy välittömästi, suoraan tyhjyyden (toimintateorian etäisyydellä) kautta.

Michael Faraday teki ratkaisevan käännöksen lyhyen kantaman teoriaan 30-luvulla. 1800-luku Faradayn ajatusten mukaan sähkövaraus luo sähkökentän ympäröivään tilaan. Yhden latauksen kenttä vaikuttaa toiseen ja päinvastoin. Virtausten vuorovaikutus tapahtuu magneettikentän avulla. Faraday kuvasi sähkö- ja magneettikenttien jakautumista avaruudessa voimajohtojen avulla, jotka hänen mielestään muistuttavat tavanomaisia \u200b\u200belastisia viivoja hypoteettisessa väliaineessa - maailman eetterissä.

Maxwell ymmärsi täysin Faradayn ajatukset sähkömagneettisen kentän olemassaolosta eli avaruudessa olevien prosessien todellisuudesta varausten ja virtojen lähellä. Hän uskoi, että ruumis ei voi toimia siellä, missä se ei ole.

Ensimmäinen asia D.K. Maxwell - antoi Faradayn ideoille tiukan matemaattisen muodon, joka on niin välttämätöntä fysiikassa. Kävi ilmi, että kentän käsitteen käyttöönoton myötä Coulombin ja Amperen lait alkoivat ilmaista täydellisimmin, syvästi ja sulavasti. Sähkömagneettisen induktion ilmiössä Maxwell näki uuden kenttien ominaisuuden: vuorotteleva magneettikenttä tuottaa sähkökentän tyhjään tilaan suljetuilla voimajonoilla (ns. Pyörre-sähkökenttä).

Seuraava ja viimeinen vaihe sähkömagneettisen kentän perusominaisuuksien löytämisessä otti Maxwell ilman kokeiden tukea. Hän arvasi nerokkaasti, että vaihteleva sähkökenttä tuottaa magneettikentän, kuten tavallinen sähkövirta (siirtovirran hypoteesi). Vuoteen 1869 mennessä kaikki sähkömagneettisen kentän käyttäytymistä säätelevät peruslakeja oli vahvistettu ja muotoiltu neljän yhtälöjärjestelmän muodossa, nimeltään Maxwellin yhtälöt.

Maxwellin yhtälöt ovat klassisen makroskooppisen elektrodynamiikan perusyhtälöt, jotka kuvaavat sähkömagneettisia ilmiöitä mielivaltaisissa väliaineissa ja tyhjiössä. Maxwellin yhtälöt sai J.C.Maxwell 60-luvulla. 1800-luku kokemuksen perusteella löydettyjen sähköisten ja magneettisten ilmiöiden lakien yleistämisen seurauksena.

Maxwellin yhtälöistä seurasi perustavanlaatuinen johtopäätös: sähkömagneettisten vuorovaikutusten äärellinen etenemisnopeus. Tämä on tärkein asia, joka erottaa lyhyen kantaman teoriaa pitkän kantaman toiminnan teoriasta. Nopeus osoittautui yhtä suureksi kuin valon nopeus tyhjiössä: 300 000 km / s. Tämän perusteella Maxwell päätteli, että valo on eräänlainen sähkömagneettinen aalto.

Toimii kaasujen molekyylikineettisen teorian parissa

James Maxwellin rooli molekyylikineettisen teorian (nykyaikainen nimi on tilastomekaniikka) kehittämisessä ja muodostumisessa on erittäin tärkeä. Maxwell oli ensimmäinen, joka totesi luonnonlakien tilastollisen luonteen. Vuonna 1866 hän löysi ensimmäisen tilastolain - molekyylinopeuden jakautumisen lain (Maxwellin jakauma). Lisäksi hän laski kaasujen viskositeetin arvot nopeuksien ja molekyylien keskimääräisen vapaan polun mukaan, johti useita termodynamiikan suhteita.

Maxwellin jakauma on järjestelmän molekyylien nopeusjakauma termodynaamisen tasapainon tilassa (edellyttäen, että molekyylien siirtymäliikettä kuvaavat klassisen mekaniikan lait). Perustaja J.C.Maxwell vuonna 1859.

Maxwell oli loistava tieteen suosija. Hän kirjoitti useita artikkeleita Encyclopedia Britannicalle ja suosittuja kirjoja: Lämmön teoria (1870), Aine ja liike (1873), Elementary Electricity (1881), jotka käännettiin venäjäksi; piti luentoja ja raportteja fysiikan aiheista laajalle yleisölle. Maxwell kiinnosti suurta kiinnostusta myös tieteen historiaan. Vuonna 1879 hän julkaisi G.Cavendishin teokset sähköstä ja antoi heille kattavia kommentteja.

Arvio Maxwellin työstä

Hänen aikalaisensa eivät arvostaneet tutkijan töitä. Ideat sähkömagneettisen kentän olemassaolosta tuntuivat mielivaltaisilta ja hedelmättömiltä. Vasta sen jälkeen, kun Heinrich Hertz vuosina 1886-89 kokeellisesti osoitti Maxwellin ennustaman sähkömagneettisten aaltojen olemassaolon, hänen teoriansa sai yleisen hyväksynnän. Se tapahtui kymmenen vuotta Maxwellin kuoleman jälkeen.

Sähkömagneettisen kentän todellisuuden kokeellisen vahvistamisen jälkeen tehtiin perustavanlaatuinen tieteellinen löytö: Aineita on erityyppisiä, ja jokaisella niistä on omat lait, joita ei voida pelkistää Newtonin mekaniikan lakeihin. Maxwell ei kuitenkaan tuskin tiennyt tätä selvästi ja yritti aluksi rakentaa sähkömagneettisten ilmiöiden mekaanisia malleja.

Amerikkalainen fyysikko Richard Feynman sanoi erinomaisesti Maxwellin roolista tieteen kehityksessä: "Ihmiskunnan historiassa (jos katsotte sitä, esimerkiksi kymmenentuhatta vuotta myöhemmin), 1800-luvun merkittävin tapahtuma on epäilemättä Maxwellin löytö elektrodynamiikan lait. Tämän tärkeän tieteellisen löydöksen taustalla Yhdysvaltain sisällissota samalla vuosikymmenellä näyttää maakunnalliselta tapahtumalta. "

James Maxwell kuoli 5. marraskuuta 1879, Cambridge. Häntä ei ole haudattu Englannin suurten miesten - Westminster Abbey - hautaan, mutta vaatimattomaan hautaan rakkaan kirkkonsa vieressä Skotlannin kylässä, lähellä perhetaloa.

James Maxwell on fyysikko, joka muotoili ensin klassisen elektrodynamiikan perustan. Niitä käytetään edelleen tänään. Kuuluisa Maxwellin yhtälö tunnetaan, juuri hän toi tähän tieteeseen sellaisia \u200b\u200bkäsitteitä kuin siirtovirta, sähkömagneettinen kenttä, ennustetut sähkömagneettiset aallot, valon luonne ja paine, teki monia muita tärkeitä löytöjä.

Lapsuuden fysiikka

Fyysikko Maxwell syntyi 1800-luvulla vuonna 1831. Hän syntyi Edinburghissa Skotlannissa. Artikkelin sankari tuli Clerksin perheestä, hänen isänsä omisti perheomaisuuden Etelä-Skotlannissa. Vuonna 1826 hän löysi itsestään vaimon nimeltä Francis Kay, he menivät naimisiin ja viisi vuotta myöhemmin heillä oli James.

Lapsenkengissä Maxwell ja hänen vanhempansa muuttivat Middlebyn kartanoon, jossa hän vietti lapsuutensa, jota varjoi äitinsä kuolema syöpään. Elämänsä ensimmäisinä vuosina hän oli aktiivisesti kiinnostunut ympäröivästä maailmasta, oli kiinnostunut runosta, häntä ympäröivät niin sanotut "tieteelliset lelut". Esimerkiksi "magic disc" -elokuvan edeltäjä.

Kymmenen vuoden ikäisenä hän alkoi opiskella kotiopettajan luona, mutta tämä osoittautui tehottomaksi, sitten vuonna 1841 hän muutti Edinburghiin asumaan tätinsä luokse. Täällä hän alkoi osallistua Edinburghin akatemiaan, joka korosti klassista koulutusta.

Opiskele Edinburghin yliopistossa

Vuonna 1847 tuleva fyysikko James Maxwell alkoi opiskella täällä. Hän opiskeli fysiikkaa, magneettisuutta ja filosofiaa koskevia teoksia, perusti lukuisia laboratoriokokeita. Eniten häntä kiinnosti materiaalien mekaaniset ominaisuudet. Hän tutki heitä polarisoidulla valolla. Fyysikko Maxwell sai tällaisen mahdollisuuden, kun hänen kollegansa William Nicole esitti hänelle kaksi itse koottua polarisointilaitetta.

Tuolloin hän teki suuren määrän malleja gelatiinista, altisti ne muodonmuutoksille, seurasi värimaalauksia polarisoidussa valossa. Vertaamalla kokeilujaan teoreettiseen tutkimukseen, Maxwell johti monia uusia lakeja ja tarkisti vanhoja. Tuolloin tämän työn tulokset olivat erittäin tärkeitä rakennemekaniikalle.

Maxwell Cambridgessä

Vuonna 1850 Maxwell haluaa jatkaa opintojaan, vaikka hänen isänsä ei olekaan tyytyväinen tähän hankkeeseen. Tutkija menee Cambridgeen. Siellä hän astuu edulliseen Peterhouse Collegeen. Siellä tarjolla oleva opetussuunnitelma ei tyydyttänyt Jaakobia, ja opiskelu Peterhousessa ei antanut mitään mahdollisuuksia.

Vasta ensimmäisen lukukauden lopussa hän onnistui vakuuttamaan isänsä ja siirtymään arvostetuimpaan Trinity Collegeen. Kaksi vuotta myöhemmin hänestä tulee kaveri, hän saa erillisen huoneen.

Samalla Maxwell ei käytännössä harjoita tieteellistä toimintaa, lukee enemmän ja osallistuu aikansa merkittävien tutkijoiden luentoihin, kirjoittaa runoja ja osallistuu yliopiston henkiseen elämään. Artikkelimme sankari kommunikoi paljon uusien ihmisten kanssa, minkä vuoksi hän kompensoi luonnollisen ujoutensa.

Maxwellin päivittäinen rutiini oli mielenkiintoinen. Kello 7–17 hän työskenteli, sitten nukahti. Nousin taas klo 21.30, luin ja juoksin kello 2.00–3.30 aivan hostellin käytävillä. Sen jälkeen hän meni taas nukkumaan aamuun asti.

Sähkö toimii

Cambridgessa ollessaan fyysikko Maxwell kiinnostui vakavasti sähköongelmista. Hän tutkii magneettisia ja sähköisiä vaikutuksia.

Siihen mennessä Michael Faraday esitti teorian sähkömagneettisesta induktiosta, voimajohdoista, jotka pystyvät yhdistämään negatiiviset ja positiiviset sähkövarat. Maxwell ei kuitenkaan pitänyt tästä toimintatavasta etäisyydellä; intuitio kertoi hänelle, että jossain oli ristiriitoja. Siksi hän päätti rakentaa matemaattisen teorian, joka yhdistää pitkän kantaman kannattajien ja Faradayn käsitteen saamat tulokset. Hän käytti analogiamenetelmää ja sovelsi William Thomsonin aiemmin saavuttamia tuloksia kiinteiden aineiden lämmönsiirtoprosessien analyysissä. Joten hän antoi ensin perustellun matemaattisen perustelun sille, kuinka sähköisen toiminnan siirtyminen tapahtuu tietyssä ympäristössä.

Värikuvia

Vuonna 1856 Maxwell meni Aberdeeniin, missä hän pian meni naimisiin. Kesäkuussa 1860 Oxfordissa pidetyssä British Associationin konventissa artikkelin sankari tekee tärkeän raportin tutkimuksestaan \u200b\u200bväriteorian alalla ja tukee niitä erityisillä kokeilla väriruudun avulla. Samana vuonna hänelle myönnettiin mitali optiikan ja värien yhdistelmää koskevasta työstään.

Vuonna 1861 hän toimittaa kuninkaalliselle instituutiolle kiistämättömän todisteen teoriastaan \u200b\u200b- tämä on värivalokuva, jolla hän on työskennellyt vuodesta 1855. Kukaan muu maailmassa ei ole tehnyt tätä. Hän poisti negatiivit useiden suodattimien kautta - sinisen, vihreän ja punaisen. Valaisemalla negatiivit samojen suodattimien avulla hän onnistuu saamaan värikuvan.

Maxwellin yhtälö

Thomsonilla oli myös vahva vaikutus James Clerk Maxwellin elämäkertaan. Tämän seurauksena hän pääsee johtopäätökseen, että magnetismilla on pyörre-luonne ja sähkövirta on translatiivista. Hän luo mekaanisen mallin kaiken osoittamiseksi.

Tämän seurauksena siirtovirta johti kuuluisaan jatkuvuusyhtälöön, jota käytetään edelleen nykyään sähkövaraukseen. Hänen aikalaistensa mukaan tämä löytö oli Maxwellin merkittävin panos nykyaikaiseen fysiikkaan.

viimeiset elinvuodet

Elämänsä viimeiset vuodet, Maxwell vietti Cambridgessä useissa hallinnollisissa tehtävissä, tuli Filosofisen seuran presidentiksi. Yhdessä opiskelijoidensa kanssa hän tutki aaltojen leviämistä kiteissä.

Hänen kanssaan työskennelleet työntekijät totesivat toistuvasti, että hän oli mahdollisimman yksinkertainen viestinnässä, omistautui kokonaan tutkimukseen, hänellä oli ainutlaatuinen kyky tunkeutua itse ongelman ytimeen, oli erittäin oivaltava ja vastasi samalla riittävästi kritiikkiin , ei ole koskaan pyrkinyt tulemaan kuuluisaksi, mutta samalla hän pystyi erittäin hienostuneeseen sarkasmiin.

Ensimmäiset vakavan sairauden oireet ilmaantuivat vuonna 1877, kun Maxwell oli vain 46-vuotias. Hän alkoi tukehtua yhä useammin, hänen oli vaikea syödä ja niellä ruokaa, voimakkaita kipuja.

Kaksi vuotta myöhemmin hänen oli hyvin vaikea pitää luentoja, puhua julkisesti, hän väsyi hyvin nopeasti. Lääkärit totesivat, että hänen tilansa pahensi jatkuvasti. Lääketieteellinen diagnoosi oli pettymys - vatsan syöpä. Lopussa heikkenee vuoden lopussa, hän palasi Glenlairista Cambridge. Tuolloin kuuluisa tohtori James Paget yritti lievittää kärsimystään.

Maxwell kuoli marraskuussa 1879. Arkku ruumiinsa kanssa kuljetettiin Cambridgestä perheomistukseen, haudattiin vanhempiensa viereen pieneen kylähautausmaalle Partonissa.

Olympialaiset Maxwellin kunniaksi

Maxwell muistetaan katujen, rakennusten, tähtitieteellisten kohteiden, palkintojen ja hyväntekeväisyysjärjestöjen nimissä. Myös Maxwellin fysiikan olympialaiset pidetään vuosittain Moskovassa.

Se pidetään 7. - 11. luokan opiskelijoille. 7-8-luokan koululaisille Maxwellin fysiikan olympialaisten tulokset korvaavat fysiikan koululaisten olympialaisten alueellisen ja koko venäläisen vaiheen.

Alaluokkaan osallistumiseksi sinun on hankittava riittävä määrä pisteitä alustavassa valinnassa. Fysiikan olympialaisten alueelliset ja viimeiset vaiheet pidetään kahdessa vaiheessa. Yksi niistä on teoreettinen ja toinen kokeellinen.

On mielenkiintoista, että fysiikan Maxwell-olympialaisten tehtävät vastaavat kaikissa vaiheissa vaikeustasolla koko venäläisen koululaisten olympialaisten loppuvaiheiden testejä.

Maxwell, James Clerk

Englantilainen fyysikko James Clerk Maxwell syntyi Edinburghissa skotlantien aatelismiehen perheestä, joka oli peräisin aatelismiesperheestä. Hän opiskeli ensin Edinburghissa (1847-1850), sitten Cambridgen (1850-1854) yliopistoissa. Vuonna 1855 Maxwellista tuli Trinity Collegen neuvoston jäsen, vuosina 1856-1860. Hän oli professori Marishal Collegessa, Aberdeenin yliopistossa, vuodesta 1860 johti fysiikan ja tähtitieteen laitosta King's Collegessa, Lontoon yliopistossa. Vuonna 1865 Maxwell erosi vakavan sairauden takia saarnastuolista ja asettui perheomistukseensa Glenlairiin lähellä Edinburghia. Siellä hän jatkoi luonnontieteitä, kirjoitti useita esseitä fysiikasta ja matematiikasta. Vuonna 1871 hän työskenteli Cambridgen yliopiston kokeellisen fysiikan laitoksella. Maxwell järjesti tutkimuslaboratorion, joka avattiin 16. kesäkuuta 1874 ja nimettiin Cavendishiksi Henry Cavendishin kunniaksi.

Maxwell suoritti ensimmäisen tieteellisen työnsä koulussa, keksimällä yksinkertaisen tavan piirtää soikeat hahmot. Tämä työ raportoitiin kuninkaallisen seuran kokouksessa ja jopa julkaistiin julkaisussa Proceedings. Trinity Collegessa hallitusjäsenenä ollessaan hän kokeili väriteoriaa, joka toimi Jungin ja Helmholtzin kolmen pääväriteorian seuraajana. Värien sekoittamista koskevissa kokeissa Maxwell käytti erityistä yläosaa, jonka levy jaettiin eri väreihin maalattuihin sektoreihin (Maxwellin levy). Yläosan nopean pyörimisen myötä värit sulautuivat: jos levy maalattiin yli spektrin värien sijaitessa, se näytti valkoiselta; jos puolet siitä maalattiin punaisella ja toinen puoli keltaisella, se näytti oranssilta; sinisen ja keltaisen sekoittaminen antoi vaikutelman vihreästä. Vuonna 1860 Maxwellille myönnettiin Rumford-mitali hänen työstään värin havaitsemisesta ja optiikasta.

Vuonna 1857 Cambridgen yliopisto ilmoitti kilpailun parhaasta työstä Saturnuksen renkaiden vakaudelle. Galileo löysi nämä muodostumat 1600-luvun alussa. ja edusti hämmästyttävää luonnon mysteeriä: planeettaa näytti ympäröivän kolme kiinteää samankeskistä rengasta, jotka koostuivat tuntemattomasta luonteesta. Laplace osoitti, etteivät ne voi olla vankkoja. Suoritettuaan matemaattisen analyysin Maxwell varmisti, että ne eivät voi olla nestemäisiä, ja päätyi siihen johtopäätökseen, että tällainen rakenne voi olla vakaa vain, jos se koostuu yhdistämättömistä meteoriiteista. Sormusten vakauden takaa niiden vetovoima Saturnukseen sekä planeetan ja meteoriittien keskinäinen liike. Tästä työstä Maxwell sai J.Adams-palkinnon.

Yksi Maxwellin ensimmäisistä teoksista oli hänen kaasujen kineettinen teoria. Vuonna 1859 tutkija puhui British Associationin kokouksessa raportilla, jossa hän antoi molekyylien jakautumisen nopeuksittain (Maxwellian jakauma). Maxwell kehitti edeltäjänsä ajatuksia kaasujen kineettisen teorian kehittämisessä, Rudolf Clausius, joka esitteli "keskimääräisen vapaan polun" käsitteen. Maxwell lähti ajatuksesta kaasusta monien ihanteellisesti elastisten pallojen yhdistelmänä, joka liikkuu kaoottisesti suljetussa tilassa. Pallot (molekyylit) voidaan jakaa ryhmiin niiden nopeuksien mukaan, kun taas paikallaan olevassa tilassa molekyylien lukumäärä kussakin ryhmässä pysyy vakiona, vaikka ne voivatkin lähteä ryhmistä ja päästä niihin. Tästä näkökulmasta seurasi, että "hiukkaset jakautuvat nopeuksiin saman lain mukaisesti, jonka mukaan havaintovirheet pienimmän neliösumman menetelmän teoriassa jakautuvat, ts. Gaussin tilastojen mukaan. " Teoriansa puitteissa Maxwell selitti Avogadron lakia, diffuusiota, lämmönjohtavuutta, sisäistä kitkaa (siirtoteoria). Vuonna 1867 hän osoitti termodynamiikan toisen lain tilastollisen luonteen.

Vuonna 1831, kun Maxwell syntyi, Michael Faraday suoritti klassiset kokeet, jotka johtivat hänet sähkömagneettisen induktion löytämiseen. Maxwell aloitti tutkimuksen sähköstä ja magnetismista noin 20 vuotta myöhemmin, kun sähköisten ja magneettisten vaikutusten luonteesta oli kaksi näkemystä. Sellaiset tutkijat kuten A. M. Ampere ja F. Neumann noudattivat pitkän kantaman toiminnan käsitystä pitämällä sähkömagneettisia voimia kahden massan välisen gravitaatiovoiman analogina. Faraday oli ajatus voimajoukoista, jotka yhdistävät positiiviset ja negatiiviset sähkövarat tai magneetin pohjois- ja etelänavat. Voimalinjat täyttävät koko ympäröivän tilan (kenttä Faradayn terminologiassa) ja aiheuttavat sähköisiä ja magneettisia vuorovaikutuksia. Faradayn jälkeen Maxwell kehitti hydrodynaamisen mallin voimajoukoista ja ilmaisi silloin tunnetut elektrodynamiikan suhteet Faradayn mekaanisia malleja vastaavalla matemaattisella kielellä. Tämän tutkimuksen päätulokset heijastuvat teoksessa "Faradayn voimajohdot" (1857). Vuosina 1860-1865. Maxwell loi teorian sähkömagneettisesta kentästä, jonka hän muotoili yhtälöjärjestelmän (Maxwellin yhtälöt) muodossa, joka kuvaa sähkömagneettisten ilmiöiden peruslakeja: 1. yhtälö ilmaisi Faradayn sähkömagneettisen induktion; 2. - Maxwellin löytämä magnetoelektrinen induktio, joka perustuu siirtovirtausten käsitteeseen; 3. - sähkön määrän säilyttämislaki; Neljäs - magneettikentän pyörre.

Jatkamalla näiden ideoiden kehittämistä Maxwell päätyi siihen johtopäätökseen, että sähköisten ja magneettikenttien mahdollisten muutosten täytyy aiheuttaa muutoksia ympäröivään tilaan tunkeutuvissa voimajohdoissa väliaineessa täytyy olla impulsseja (tai aaltoja). Näiden aaltojen etenemisnopeus (sähkömagneettinen häiriö) riippuu väliaineen dielektrisestä ja magneettisesta läpäisevyydestä ja on yhtä suuri kuin sähkömagneettisen yksikön suhde sähköstaattiseen yksikköön. Maxwellin ja muiden tutkijoiden mukaan tämä suhde on 3 10 10 cm / s, mikä on lähellä valon nopeutta, jonka ranskalainen fyysikko A. Fizeau mitasi seitsemän vuotta aiemmin. Lokakuussa 1861 Maxwell ilmoitti Faradaylle löytöstään: valo on sähkömagneettinen häiriö, joka leviää ei-johtavassa väliaineessa, ts. eräänlainen sähkömagneettinen aalto. Tämä tutkimuksen viimeinen vaihe esitetään Maxwellin teoksessa "Sähkömagneettisen kentän dynaaminen teoria" (1864), ja hänen elektrodynamiikkaa koskevan työnsä tiivistää kuuluisa "Tutkimus sähköstä ja magnetismista" (1873).