ชีวประวัติสั้น ๆ ของ James Clark Maxwell ชีวประวัติของ James Maxwell

James Maxwell ชีวประวัติสั้น ๆ ของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้สร้างไฟฟ้าพลศาสตร์คลาสสิกซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งฟิสิกส์เชิงสถิตินำเสนอในบทความนี้

James Clerk Maxwell ชีวประวัติสั้น ๆ

Maxwell James Clerk เกิดเมื่อวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2374 ในเอดินบะระกับครอบครัวขุนนางชาวสก็อต ตอนอายุ 10 ขวบเขาเข้าเรียนที่ Edinburgh Academy ซึ่งเขากลายเป็นนักเรียนคนแรก

ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2390 ถึง พ.ศ. 2393 เขาศึกษาที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ เขาเริ่มสนใจการทดลองทางเคมีทัศนศาสตร์แม่เหล็กศึกษาคณิตศาสตร์ฟิสิกส์กลศาสตร์ สามปีต่อมาเพื่อศึกษาต่อเจมส์ย้ายไปเรียนที่ Cambridge Trinity College และเริ่มเรียนไฟฟ้าจากหนังสือของ M. Faraday จากนั้นเขาก็เริ่มการวิจัยเชิงทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้า
หลังจากสำเร็จการศึกษาจากวิทยาลัย (1854) นักวิทยาศาสตร์หนุ่มได้รับเชิญให้สอน สองปีต่อมาเขาเขียนบทความ "On the Faraday Lines of Force"

ในเวลาเดียวกัน Maxwell กำลังพัฒนาทฤษฎีจลน์ของก๊าซ เขาอนุมานตามกฎหมายว่าโมเลกุลของก๊าซมีการกระจายตามความเร็วของการเคลื่อนที่ (การกระจายแบบ Maxwell)

ในปี 1856-1860 แม็กซ์เวลล์เป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยอเบอร์ดีน ในปี 2403-2408 เขาสอนที่คิงส์คอลเลจลอนดอนซึ่งเขาได้พบกับฟาราเดย์เป็นครั้งแรก ในช่วงเวลานี้งานหลักของเขาคือ "ทฤษฎีพลวัตของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า" (2407-2408) ถูกสร้างขึ้นซึ่งความสม่ำเสมอที่เขาค้นพบนั้นแสดงออกมาในรูปแบบของระบบสมการเชิงอนุพันธ์สี่ตัวแปร (สมการของแมกซ์เวลล์) นักวิทยาศาสตร์แย้งว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงไปก่อให้เกิดสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนในร่างกายโดยรอบและในสุญญากาศและในทางกลับกันทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก
การค้นพบนี้กลายเป็นเวทีใหม่ในความรู้ของโลก A. Poincaréถือว่าทฤษฎีของ Maxwell เป็นจุดสูงสุดของความคิดทางคณิตศาสตร์ แมกซ์เวลล์แนะนำว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องมีอยู่และความเร็วของการแพร่กระจายของมันจะเท่ากับความเร็วแสง นั่นหมายความว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง เขายืนยันในทางทฤษฎีว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวเป็นความดันของแสง

แม็กซ์เวลเจมส์คลาร์ก(Maxwell, James Clerk) (1831-1879) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เกิดเมื่อวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2374 ในเอดินบะระในตระกูลขุนนางชาวสก็อตจากตระกูลเสมียนชั้นสูง เขาเรียนที่เอดินบะระ (1847-1850) จากนั้นที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (1850-1854) ในปีพ. ศ. 2398 เขาได้เข้าเป็นสมาชิกสภาของ Trinity College ในปีพ. ศ. 2399-2403 เขาเป็นศาสตราจารย์ที่ Marishal College of the University of Aberdeen ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2403 เขาเป็นหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ King's College มหาวิทยาลัยลอนดอน ในปีพ. ศ. 2408 แมกซ์เวลล์ลาออกจากเก้าอี้และตั้งรกรากอยู่ในที่ดินของครอบครัวเกลนแลร์ใกล้เอดินบะระเนื่องจากอาการป่วยหนัก เขายังคงมีส่วนร่วมในวิทยาศาสตร์เขียนบทความเกี่ยวกับฟิสิกส์และคณิตศาสตร์หลายเรื่อง ในปีพ. ศ. 2414 เขาได้รับตำแหน่งประธานสาขาฟิสิกส์ทดลองที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ เขาจัดห้องปฏิบัติการวิจัยซึ่งเปิดเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน พ.ศ. 2417 และได้รับการตั้งชื่อว่าคาเวนดิชเพื่อเป็นเกียรติแก่กรัมคาเวนดิช

แม็กซ์เวลล์ทำงานทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกที่โรงเรียนโดยมีวิธีง่ายๆในการวาดรูปวงรี งานนี้ได้รับการรายงานในที่ประชุมของ Royal Society และตีพิมพ์ในรายงานการประชุมของเขาด้วยซ้ำ ในระหว่างดำรงตำแหน่งคณะกรรมการของ Trinity College เขาได้ทดลองใช้ทฤษฎีสีโดยทำหน้าที่เป็นผู้สืบทอดทฤษฎีของ Jung และทฤษฎีของ Helmholtz เกี่ยวกับสามสีหลัก ในการทดลองเกี่ยวกับการผสมสี Maxwell ใช้ด้านบนพิเศษซึ่งดิสก์แบ่งออกเป็นภาคที่ทาสีด้วยสีที่ต่างกัน (ดิสก์ของ Maxwell) ด้วยการหมุนด้านบนอย่างรวดเร็วสีจะรวมเข้าด้วยกัน: หากแผ่นดิสก์ถูกทาสีทับเมื่อมีสีของสเปกตรัมอยู่จะปรากฏเป็นสีขาว ถ้าครึ่งหนึ่งของมันถูกทาด้วยสีแดงและอีกครึ่งหนึ่งเป็นสีเหลืองมันจะดูเป็นสีส้ม การผสมสีน้ำเงินและสีเหลืองทำให้รู้สึกถึงสีเขียว ในปีพ. ศ. 2403 Maxwell ได้รับรางวัล Rumford Medal จากผลงานด้านการรับรู้สีและเลนส์

ในปีพ. ศ. 2407 มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้ประกาศการแข่งขันเพื่อผลงานที่ดีที่สุดเกี่ยวกับความเสถียรของวงแหวนของดาวเสาร์ การก่อตัวเหล่านี้ถูกค้นพบโดยกาลิเลโอในต้นศตวรรษที่ 17 และเป็นตัวแทนของความลึกลับที่น่าอัศจรรย์ของธรรมชาติ: ดาวเคราะห์ดูเหมือนจะถูกล้อมรอบด้วยวงแหวนศูนย์กลางที่เป็นของแข็งสามวงซึ่งประกอบด้วยสารที่ไม่รู้จักธรรมชาติ Laplace พิสูจน์แล้วว่าพวกมันไม่สามารถแข็งได้ หลังจากทำการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ Maxwell ได้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกมันไม่สามารถเป็นของเหลวได้และได้ข้อสรุปว่าโครงสร้างดังกล่าวจะมีเสถียรภาพก็ต่อเมื่อประกอบด้วยอุกกาบาตจำนวนมากที่ไม่เชื่อมต่อกัน ความมั่นคงของวงแหวนนั้นมั่นใจได้จากแรงดึงดูดของพวกมันไปยังดาวเสาร์และการเคลื่อนที่ร่วมกันของดาวเคราะห์และอุกกาบาต สำหรับผลงานชิ้นนี้ Maxwell ได้รับรางวัล J.Adams Prize

หนึ่งในผลงานชิ้นแรกของ Maxwell คือทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ในปีพ. ศ. 2402 นักวิทยาศาสตร์ได้พูดในที่ประชุมของสมาคมอังกฤษพร้อมกับรายงานที่เขาให้การกระจายของโมเลกุลด้วยความเร็ว (การแจกแจงแบบ Maxwellian) Maxwell ได้พัฒนาแนวคิดของบรรพบุรุษของเขาในการพัฒนาทฤษฎีจลน์ของก๊าซโดย R. Clausius ผู้ซึ่งนำแนวคิดเรื่อง "mean free path" มาใช้ แม็กซ์เวลล์เริ่มต้นจากความคิดของก๊าซในฐานะที่เป็นวงดนตรีของลูกบอลยางยืดจำนวนมากที่เคลื่อนที่อย่างวุ่นวายในพื้นที่ปิด ลูกบอล (โมเลกุล) สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามความเร็วในขณะที่อยู่ในสถานะหยุดนิ่งจำนวนโมเลกุลในแต่ละกลุ่มจะคงที่แม้ว่าพวกเขาจะออกจากกลุ่มและป้อนได้ จากการพิจารณานี้พบว่า“ อนุภาคกระจายตัวด้วยความเร็วตามกฎเดียวกันตามข้อผิดพลาดเชิงสังเกตในทฤษฎีวิธีกำลังสองน้อยที่สุดที่กระจายอยู่นั่นคือ ตามสถิติของ Gauss " ภายในกรอบของทฤษฎี Maxwell อธิบายกฎของ Avogadro การแพร่กระจายการนำความร้อนแรงเสียดทานภายใน (ทฤษฎีการถ่ายโอน) ในปีพ. ศ. 2410 เขาได้แสดงให้เห็นถึงลักษณะทางสถิติของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ("Maxwell's demon")

ในปี 1831 ซึ่งเป็นปีเกิดของ Maxwell M. Faraday ได้ทำการทดลองแบบคลาสสิกที่ทำให้เขาค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แมกซ์เวลล์เริ่มศึกษาเรื่องไฟฟ้าและแม่เหล็กประมาณ 20 ปีต่อมาเมื่อมีสองมุมมองเกี่ยวกับธรรมชาติของผลกระทบทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์เช่น A.M. Amper และ F. Neumann ยึดมั่นในแนวคิดของการกระทำระยะไกลโดยพิจารณาว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอะนาล็อกของแรงดึงดูดระหว่างมวลสองก้อน ฟาราเดย์เป็นผู้ยึดมั่นในแนวความคิดของเส้นแรงที่เชื่อมต่อประจุไฟฟ้าบวกและลบหรือขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็ก เส้นแรงเติมเต็มพื้นที่โดยรอบทั้งหมด (สนามในศัพท์ของฟาราเดย์) และทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก หลังจากฟาราเดย์ Maxwell ได้พัฒนาแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของเส้นสนามและแสดงความสัมพันธ์ที่รู้จักกันดีของพลศาสตร์ไฟฟ้าในภาษาทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกับแบบจำลองเชิงกลของฟาราเดย์ ผลการศึกษาหลักนี้สะท้อนให้เห็นในงาน เส้นบังคับของฟาราเดย์ (Lines of Force ของฟาราเดย์, 1857) ในปีพ. ศ. 2403-2408 แมกซ์เวลล์ได้สร้างทฤษฎีของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเขากำหนดในรูปแบบของระบบสมการ (สมการของแมกซ์เวลล์) ซึ่งอธิบายกฎพื้นฐานของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า: สมการที่ 1 แสดงการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์; อันดับที่ 2 - การเหนี่ยวนำแมกนีโตอิเล็กทริกที่ค้นพบโดย Maxwell และขึ้นอยู่กับแนวคิดของกระแสการเคลื่อนที่ 3 - กฎหมายว่าด้วยการอนุรักษ์ปริมาณไฟฟ้า 4 - ธรรมชาติของกระแสน้ำวนของสนามแม่เหล็ก

จากการพัฒนาแนวคิดเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง Maxwell ได้ข้อสรุปว่าการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะต้องทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเส้นแรงที่เจาะเข้าไปในพื้นที่โดยรอบนั่นคือ จะต้องมีแรงกระตุ้น (หรือคลื่น) แพร่กระจายในสื่อ ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นเหล่านี้ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ขึ้นอยู่กับความสามารถในการซึมผ่านของอิเล็กทริกและแม่เหล็กของตัวกลางและเท่ากับอัตราส่วนของหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าต่อหน่วยไฟฟ้าสถิต จากข้อมูลของ Maxwell และนักวิจัยคนอื่น ๆ อัตราส่วนนี้คือ 3 × 10 10 cm / s ซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วแสงที่วัดได้เมื่อเจ็ดปีก่อนโดย A. Fizo นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ในเดือนตุลาคมปี 1861 Maxwell แจ้ง Faraday เกี่ยวกับการค้นพบของเขา: แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในสื่อที่ไม่นำไฟฟ้าเช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ขั้นตอนสุดท้ายของการวิจัยนี้ระบุไว้ในผลงานของ Maxwell ทฤษฎีพลวัตของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก, 1864) และผลงานของเขาเกี่ยวกับพลศาสตร์ไฟฟ้าได้รับการสรุปโดยผู้มีชื่อเสียง บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก (1873).

ช่วงหลายปีสุดท้ายในชีวิตของเขาแม็กซ์เวลล์มีส่วนร่วมในการเตรียมการพิมพ์และจัดพิมพ์ต้นฉบับของคาเวนดิช ตีพิมพ์สองเล่มใหญ่ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2422 แม็กซ์เวลล์เสียชีวิตในเคมบริดจ์เมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2422

James Clerk Maxwell (1831-79) - นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้สร้างไฟฟ้าพลศาสตร์คลาสสิกหนึ่งในผู้ก่อตั้งฟิสิกส์เชิงสถิติผู้จัดงานและผู้อำนวยการคนแรก (ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2414) ของห้องปฏิบัติการคาเวนดิชได้ทำนายการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเสนอแนวคิดเกี่ยวกับลักษณะแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงได้กำหนดกฎหมายสถิติฉบับแรก - กฎการกระจายความเร็วโมเลกุลซึ่งตั้งชื่อตามเขา

การพัฒนาความคิดของ Michael Faraday เขาสร้างทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (สมการของ Maxwell); นำแนวคิดเรื่องการกระจัดปัจจุบันทำนายการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับลักษณะแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง สร้างการกระจายทางสถิติที่ตั้งชื่อตามเขา ตรวจสอบความหนืดการแพร่กระจายและการนำความร้อนของก๊าซ แมกซ์เวลล์แสดงให้เห็นว่าวงแหวนของดาวเสาร์ประกอบด้วยร่างแยกจากกัน ทำงานเกี่ยวกับการมองเห็นสีและการวัดสี (Maxwell disk) ทัศนศาสตร์ (Maxwell effect) ทฤษฎีความยืดหยุ่น (ทฤษฎีบทของ Maxwell แผนภาพ Maxwell-Cremona) อุณหพลศาสตร์ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ ฯลฯ

ครอบครัว. ปีการศึกษา

James Maxwell เกิดเมื่อวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2374 ที่เอดินบะระ เขาเป็นลูกชายคนเดียวของขุนนางชาวสก็อตและจอห์นเสมียนทนายความผู้ซึ่งได้รับมรดกจากภรรยาของญาติnée Maxwell ได้เพิ่มชื่อนั้นในนามสกุล หลังจากที่ลูกชายเกิดครอบครัวก็ย้ายไปอยู่ทางตอนใต้ของสกอตแลนด์เพื่อไปยังที่ดินของพวกเขาเอง Glenlair ("Shelter in the Valley") ซึ่งเด็กชายใช้ชีวิตในวัยเด็ก

ในปีพ. ศ. 2384 พ่อของเขาส่งเจมส์ไปโรงเรียนที่ชื่อว่า Edinburgh Academy ตอนอายุ 15 ปีแม็กซ์เวลล์เขียนบทความทางวิทยาศาสตร์เรื่องแรก "เกี่ยวกับการวาดวงรี" ในปีพ. ศ. 2390 เขาเข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระซึ่งเขาศึกษาอยู่เป็นเวลาสามปีและในปีพ. ศ. 2393 ได้ย้ายไปเรียนที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ซึ่งเขาสำเร็จการศึกษาในปี พ.ศ. 2397 ถึงเวลานี้เจมส์แม็กซ์เวลล์เป็นนักคณิตศาสตร์ชั้นหนึ่งที่มีพื้นฐานทางฟิสิกส์

การสร้างห้องปฏิบัติการคาเวนดิช สอนงาน

เมื่อสำเร็จการศึกษา James Maxwell ถูกทิ้งที่ Cambridge เพื่อทำงานเป็นครู ในปีพ. ศ. 2399 เขาได้รับการเลื่อนตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ที่ Marishal College ที่ University of Aberdeen (Scotland) ในปีพ. ศ. 2403 เขาได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกของ Royal Society of London ในปีเดียวกันเขาย้ายไปลอนดอนโดยรับข้อเสนอให้รับตำแหน่งหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ที่คิงส์คอลเลจมหาวิทยาลัยลอนดอนซึ่งเขาทำงานจนถึงปีพ. ศ. 2408

กลับไปที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในปีพ. ศ. 2414 Maxwell ได้จัดตั้งและเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการที่มีอุปกรณ์พิเศษแห่งแรกในบริเตนใหญ่สำหรับการทดลองทางกายภาพซึ่งเรียกว่าห้องปฏิบัติการคาเวนดิช (ตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Henry Cavendish) การจัดตั้งห้องปฏิบัติการนี้ซึ่งในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19 และ 20 แม็กซ์เวลล์กลายเป็นศูนย์กลางวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลก

โดยทั่วไปมีการทราบข้อเท็จจริงบางประการจากชีวิตของ Maxwell ขี้อายเจียมตัวเขาพยายามที่จะอยู่อย่างสันโดษและไม่ได้เก็บบันทึกประจำวัน ในปีพ. ศ. 2401 เจมส์แม็กซ์เวลล์แต่งงาน แต่เห็นได้ชัดว่าชีวิตครอบครัวไม่ได้ผลดีทำให้ความไม่เข้าสังคมของเขาแย่ลงทำให้เขาแปลกแยกจากเพื่อนเก่า มีการคาดเดาว่าวัสดุสำคัญหลายอย่างเกี่ยวกับชีวิตของ Maxwell สูญหายไปในเหตุการณ์ไฟไหม้ในปี 1929 ที่บ้าน Glenlair ของเขา 50 ปีหลังจากการตายของเขา เขาเสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งเมื่ออายุ 48 ปี

กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์

ขอบเขตความสนใจทางวิทยาศาสตร์ที่กว้างผิดปกติของ Maxwell ครอบคลุมทฤษฎีปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าทฤษฎีจลน์ของก๊าซเลนส์ทฤษฎีความยืดหยุ่นและอื่น ๆ อีกมากมาย ผลงานชิ้นแรกของเขาคือการวิจัยทางสรีรวิทยาและฟิสิกส์ของการมองเห็นสีและการวัดสีซึ่งเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2395 ในปี พ.ศ. 2404 เจมส์แม็กซ์เวลล์ได้รับภาพสีเป็นครั้งแรกโดยการฉายแผ่นใสสีแดงสีเขียวและสีน้ำเงินลงบนหน้าจอพร้อมกัน สิ่งนี้พิสูจน์ให้เห็นถึงความถูกต้องของทฤษฎีการมองเห็นสามองค์ประกอบและสรุปวิธีการสร้างภาพถ่ายสี ในงาน 1857-59 แมกซ์เวลล์ได้ตรวจสอบความเสถียรของวงแหวนของดาวเสาร์ในทางทฤษฎีและแสดงให้เห็นว่าวงแหวนของดาวเสาร์จะคงตัวได้ก็ต่อเมื่อประกอบด้วยอนุภาคที่ไม่เชื่อมต่อกัน (ร่างกาย)

ในปีพ. ศ. 2398 D. Maxwell เริ่มวงจรของงานหลักของเขาเกี่ยวกับไฟฟ้าพลศาสตร์ มีการตีพิมพ์บทความ "On Faraday lines of force" (1855-56), "On physical lines of force" (1861-62), "The dynamic theory of the electromagnetic theory" (1869) การวิจัยเสร็จสมบูรณ์โดยการตีพิมพ์เอกสารสองเล่มเรื่อง "A Treatise on Electricity and Magnetism" (1873)

การสร้างทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อเจมส์แม็กซ์เวลล์เริ่มค้นคว้าปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กในปี พ.ศ. 2398 หลายคนได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งกฎของปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้าที่หยุดนิ่ง (กฎของคูลอมบ์) และกระแส (กฎของแอมแปร์) ได้รับการจัดตั้งขึ้น ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กเป็นปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ในเวลานั้นเชื่อว่าการโต้ตอบจะถูกส่งผ่านความว่างเปล่าโดยตรง (ทฤษฎีการกระทำในระยะไกล)

Michael Faraday หันมาใช้ทฤษฎีการกระทำระยะสั้นอย่างเด็ดขาดในช่วงทศวรรษที่ 30 ศตวรรษที่ 19 ตามความคิดของฟาราเดย์ประจุไฟฟ้าจะสร้างสนามไฟฟ้าในพื้นที่โดยรอบ เขตข้อมูลของประจุหนึ่งทำหน้าที่อีกด้านหนึ่งและในทางกลับกัน ปฏิสัมพันธ์ของกระแสจะดำเนินการโดยใช้สนามแม่เหล็ก ฟาราเดย์อธิบายการกระจายของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในอวกาศด้วยความช่วยเหลือของเส้นแรงซึ่งในมุมมองของเขาคล้ายกับเส้นยางยืดธรรมดาในตัวกลางสมมุติ - อีเธอร์ของโลก

Maxwell ยอมรับแนวคิดของฟาราเดย์อย่างเต็มที่เกี่ยวกับการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านั่นคือเกี่ยวกับความเป็นจริงของกระบวนการในอวกาศใกล้กับประจุไฟฟ้าและกระแสน้ำ เขาเชื่อว่าร่างกายไม่สามารถทำหน้าที่ได้

สิ่งแรก D.K. Maxwell - ให้ความคิดของฟาราเดย์เป็นรูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดซึ่งจำเป็นมากในฟิสิกส์ ปรากฎว่าด้วยการนำแนวคิดของสนามมาใช้กฎของคูลอมบ์และแอมแปร์เริ่มแสดงออกอย่างเต็มที่ลึกซึ้งและสง่างามที่สุด ในปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าแมกซ์เวลล์ได้เห็นคุณสมบัติใหม่ของสนาม: สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสลับสร้างสนามไฟฟ้าในพื้นที่ว่างโดยมีเส้นแรงปิด (สนามไฟฟ้ากระแสน้ำวนที่เรียกว่า)

ขั้นตอนต่อไปและขั้นสุดท้ายในการค้นพบคุณสมบัติพื้นฐานของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้โดย Maxwell โดยไม่ได้รับการสนับสนุนสำหรับการทดลอง เขาคาดเดาอย่างแยบยลว่าสนามไฟฟ้ากระแสสลับจะสร้างสนามแม่เหล็กเหมือนกระแสไฟฟ้าธรรมดา (สมมุติฐานของกระแสไฟฟ้ากระจัด) ในปีพ. ศ. 2412 กฎพื้นฐานทั้งหมดที่ควบคุมพฤติกรรมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการจัดตั้งและจัดทำขึ้นในรูปแบบของระบบสมการสี่สมการที่เรียกว่าสมการของแมกซ์เวลล์

สมการของแมกซ์เวลล์เป็นสมการพื้นฐานของไฟฟ้าพลศาสตร์ระดับมหภาคคลาสสิกซึ่งอธิบายปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าในสื่อตามอำเภอใจและในสุญญากาศ สมการของ Maxwell ได้มาจาก J.C. Maxwell ในยุค 60 ศตวรรษที่ 19 อันเป็นผลมาจากลักษณะทั่วไปของกฎของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กที่พบจากประสบการณ์

ข้อสรุปพื้นฐานตามมาจากสมการของ Maxwell: ความเร็ว จำกัด ของการแพร่กระจายของปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้า นี่คือสิ่งสำคัญที่ทำให้ทฤษฎีการกระทำระยะสั้นแตกต่างจากทฤษฎีการกระทำระยะยาว ความเร็วกลายเป็นเท่ากับความเร็วแสงในสุญญากาศ: 300,000 กม. / วินาที จากนี้แมกซ์เวลล์สรุปว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบหนึ่ง

ทำงานบนทฤษฎีจลน์โมเลกุลของก๊าซ

บทบาทของเจมส์แม็กซ์เวลล์ในการพัฒนาและสร้างทฤษฎีจลน์โมเลกุล (ชื่อปัจจุบันคือกลศาสตร์เชิงสถิติ) มีความสำคัญอย่างยิ่ง แมกซ์เวลล์เป็นคนแรกที่ระบุลักษณะทางสถิติของกฎแห่งธรรมชาติ ในปีพ. ศ. 2409 เขาได้ค้นพบกฎทางสถิติฉบับแรก - กฎการแจกแจงความเร็วโมเลกุล (การแจกแจงของ Maxwell) นอกจากนี้เขายังคำนวณค่าความหนืดของก๊าซโดยขึ้นอยู่กับความเร็วและค่าเฉลี่ยเส้นทางของโมเลกุลซึ่งได้มาจากความสัมพันธ์ของอุณหพลศาสตร์

การกระจายของแมกซ์เวลล์คือการกระจายความเร็วของโมเลกุลของระบบในสภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ (โดยมีเงื่อนไขว่าการเคลื่อนที่แบบแปลของโมเลกุลนั้นอธิบายโดยกฎของกลศาสตร์คลาสสิก) ก่อตั้งโดย J.C. Maxwell ในปี 1859

แม็กซ์เวลล์เป็นผู้นิยมวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม เขาเขียนบทความเกี่ยวกับสารานุกรมบริแทนนิกาและหนังสือยอดนิยม: The Theory of Heat (1870), Matter and Motion (1873), Elementary Electricity (1881) ซึ่งแปลเป็นภาษารัสเซีย บรรยายและรายงานหัวข้อฟิสิกส์ให้กับผู้ชมจำนวนมาก แม็กซ์เวลล์ยังให้ความสนใจอย่างมากในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ ในปีพ. ศ. 2422 เขาได้ตีพิมพ์ผลงานของ G. Cavendish เกี่ยวกับไฟฟ้าโดยให้ข้อคิดมากมาย

การประเมินผลงานของ Maxwell

ผลงานของนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้รับการชื่นชมจากผู้ร่วมสมัยของเขา แนวคิดเกี่ยวกับการมีอยู่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าดูเหมือนจะเป็นไปโดยพลการและไร้ผล หลังจากที่ Heinrich Hertz ในปีพ. ศ. 2429-2552 ได้พิสูจน์การมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ Maxwell ทำนายไว้ทฤษฎีของเขาก็ได้รับการยอมรับจากสากล มันเกิดขึ้นสิบปีหลังจากการตายของ Maxwell

หลังจากการทดลองยืนยันความเป็นจริงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้มีการค้นพบพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์: มีสสารหลายประเภทและแต่ละชนิดมีกฎของตัวเองที่ไม่สามารถลดทอนได้ตามกฎของกลศาสตร์นิวตัน อย่างไรก็ตามแม็กซ์เวลล์เองก็แทบจะไม่ทราบถึงเรื่องนี้อย่างชัดเจนและในตอนแรกพยายามสร้างแบบจำลองเชิงกลของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า

Richard Feynman นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันได้พูดถึงบทบาทของ Maxwell ในการพัฒนาวิทยาศาสตร์อย่างยอดเยี่ยมว่า“ ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ (ถ้าคุณมองไปที่มันกล่าวว่าหนึ่งหมื่นปีต่อมา) เหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดในศตวรรษที่ 19 ไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะเป็นการค้นพบกฎของไฟฟ้าพลศาสตร์ของ Maxwell เมื่อเทียบกับฉากหลังของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญนี้สงครามกลางเมืองของอเมริกาในทศวรรษเดียวกันจะดูเหมือนเหตุการณ์ในจังหวัด "

เจมส์แม็กซ์เวลล์ถึงแก่กรรม 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2422 เคมบริดจ์ เขาไม่ได้ถูกฝังไว้ในหลุมฝังศพของผู้ยิ่งใหญ่แห่งอังกฤษ - เวสต์มินสเตอร์แอบบีย์ - แต่อยู่ในหลุมศพที่เรียบง่ายถัดจากโบสถ์อันเป็นที่รักของเขาในหมู่บ้านสก็อตแลนด์ซึ่งอยู่ไม่ไกลจากที่ดินของครอบครัว

เจมส์แม็กซ์เวลล์เป็นนักฟิสิกส์ที่กำหนดรากฐานของไฟฟ้าพลศาสตร์คลาสสิกเป็นคนแรก พวกเขายังคงใช้ในปัจจุบัน สมการของแม็กซ์เวลล์ที่มีชื่อเสียงเป็นที่รู้จักเขาเป็นผู้ที่นำแนวคิดนี้เข้าสู่วิทยาศาสตร์นี้เช่นกระแสไฟฟ้ากระจัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำนายลักษณะและความดันของแสงทำให้มีการค้นพบที่สำคัญอื่น ๆ อีกมากมาย

ฟิสิกส์ในวัยเด็ก

Maxwell นักฟิสิกส์เกิดในศตวรรษที่ 19 ในปี พ.ศ. 2374 เขาเกิดที่เอดินบะระสกอตแลนด์ พระเอกของบทความของเรามาจากครอบครัวของเสมียนพ่อของเขาเป็นเจ้าของที่ดินของครอบครัวในสกอตแลนด์ตอนใต้ ในปี 1826 เขาพบว่าตัวเองมีภรรยาชื่อฟรานซิสเคย์ทั้งคู่แต่งงานกันและ 5 ปีต่อมาก็มีเจมส์

ในวัยเด็ก Maxwell และพ่อแม่ของเขาย้ายไปอยู่ที่ที่ดินมิดเดิลบีซึ่งเขาใช้ชีวิตในวัยเด็กซึ่งถูกบดบังอย่างมากจากการตายของแม่ของเขาจากโรคมะเร็ง แม้ในช่วงปีแรก ๆ ของชีวิตเขายังสนใจโลกรอบตัวเขาชอบบทกวีเขาถูกรายล้อมไปด้วยสิ่งที่เรียกว่า "ของเล่นทางวิทยาศาสตร์" ตัวอย่างเช่นบรรพบุรุษของภาพยนตร์ "แผ่นวิเศษ"

ตอนอายุ 10 ขวบเขาเริ่มเรียนกับครูประจำบ้าน แต่สิ่งนี้ไม่ได้ผลจากนั้นในปี 1841 เขาย้ายไปเอดินเบอระเพื่ออาศัยอยู่กับป้าของเขา ที่นี่เขาเริ่มเข้าเรียนที่ Edinburgh Academy ซึ่งเน้นการศึกษาแบบคลาสสิก

เรียนที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ

ในปีพ. ศ. 2390 เจมส์แม็กซ์เวลล์นักฟิสิกส์ในอนาคตเริ่มเรียนที่นี่เขาศึกษางานเกี่ยวกับฟิสิกส์แม่เหล็กและปรัชญาตั้งค่าการทดลองในห้องปฏิบัติการจำนวนมาก ที่สำคัญที่สุดเขาสนใจคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุ เขาสำรวจพวกมันโดยใช้แสงโพลาไรซ์ Maxwell นักฟิสิกส์ได้รับโอกาสเช่นนี้หลังจากเพื่อนร่วมงานของเขา William Nicole นำเสนออุปกรณ์โพลาไรซ์ที่ประกอบขึ้นเองสองชิ้น

ในเวลานั้นเขาสร้างแบบจำลองจำนวนมากจากเจลาตินทำให้พวกเขาเสียรูปทรงตามด้วยภาพวาดสีในแสงโพลาไรซ์ เมื่อเปรียบเทียบการทดลองของเขากับการวิจัยเชิงทฤษฎีแมกซ์เวลล์ได้อนุมานกฎหมายใหม่หลายฉบับและตรวจสอบกฎหมายเก่า ในเวลานั้นผลลัพธ์ของงานนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกลศาสตร์โครงสร้าง

Maxwell ในเคมบริดจ์

ในปีพ. ศ. 2393 Maxwell ต้องการศึกษาต่อแม้ว่าพ่อของเขาจะไม่พอใจกับกิจการนี้ก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไปที่เคมบริดจ์ เขาเข้าไปใน Peterhouse College ราคาไม่แพง หลักสูตรที่มีอยู่นั้นไม่ทำให้เจมส์พอใจและนอกจากนี้การเรียนที่ปีเตอร์เฮาส์ไม่ได้ให้โอกาสใด ๆ

ในตอนท้ายของภาคการศึกษาแรกเขาสามารถโน้มน้าวพ่อของเขาและย้ายไปเรียนที่ Trinity College ที่มีชื่อเสียงมากขึ้น สองปีต่อมาเขากลายเป็นเพื่อนกันโดยแยกห้องกัน

ในเวลาเดียวกัน Maxwell ไม่ได้มีส่วนร่วมในกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์เขาอ่านเพิ่มเติมและเข้าร่วมการบรรยายโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงในยุคนั้นเขียนบทกวีและมีส่วนร่วมในชีวิตทางปัญญาของมหาวิทยาลัย พระเอกของบทความของเราสื่อสารกับผู้คนใหม่ ๆ ได้มากด้วยเหตุนี้เขาจึงชดเชยความเขินอายตามธรรมชาติของเขา

กิจวัตรประจำวันของ Maxwell นั้นน่าสนใจ เขาทำงานตั้งแต่ 7.00 น. ถึง 17.00 น. จากนั้นก็หลับไป ฉันตื่นขึ้นมาอีกครั้งตอน 21.30 น. อ่านหนังสือและตั้งแต่ตี 2 ถึง 03.30 น. ฉันกำลังวิ่งจ็อกกิ้งอยู่ตรงทางเดินของโฮสเทล หลังจากนั้นก็เข้านอนอีกครั้งเพื่อนอนหลับจนถึงเช้า

ไฟฟ้าทำงาน

ในระหว่างที่เขาอยู่ในเคมบริดจ์นักฟิสิกส์ Maxwell เริ่มสนใจปัญหาไฟฟ้าอย่างจริงจัง เขาสำรวจผลแม่เหล็กและไฟฟ้า

เมื่อถึงเวลานั้น Michael Faraday ได้หยิบยกทฤษฎีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเส้นแรงที่สามารถเชื่อมต่อประจุไฟฟ้าลบและประจุบวก อย่างไรก็ตามแม็กซ์เวลล์ไม่ชอบแนวคิดการกระทำในระยะไกลสัญชาตญาณของเขาบอกเขาว่ามีความขัดแย้งอยู่ที่ไหนสักแห่ง ดังนั้นเขาจึงตัดสินใจสร้างทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่จะรวมผลลัพธ์ที่ได้รับจากผู้เสนอการกระทำระยะยาวและแนวคิดของฟาราเดย์ เขาใช้วิธีการเปรียบเทียบและใช้ผลลัพธ์ที่วิลเลียมทอมสันประสบความสำเร็จก่อนหน้านี้ในการวิเคราะห์กระบวนการถ่ายเทความร้อนในของแข็ง ดังนั้นก่อนอื่นเขาจึงให้เหตุผลทางคณิตศาสตร์ที่มีเหตุผลว่าการส่งการกระทำทางไฟฟ้าเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่แน่นอนอย่างไร

ภาพสี

ในปีพ. ศ. 2399 แมกซ์เวลล์ไปที่อเบอร์ดีนซึ่งในไม่ช้าเขาก็ได้แต่งงาน ในเดือนมิถุนายนปี 1860 ในการประชุมของ British Association ซึ่งจัดขึ้นที่อ็อกซ์ฟอร์ดพระเอกของบทความของเราได้จัดทำรายงานที่สำคัญเกี่ยวกับการวิจัยของเขาในสาขาทฤษฎีสีโดยได้รับการสนับสนุนจากการทดลองที่เป็นรูปธรรมโดยใช้กล่องสี ในปีเดียวกันเขาได้รับรางวัลเหรียญจากผลงานการผสมผสานระหว่างเลนส์และสี

ในปีพ. ศ. 2404 เขาได้แสดงหลักฐานที่หักล้างไม่ได้เกี่ยวกับทฤษฎีของเขาต่อ Royal Institution - นี่คือภาพถ่ายสีซึ่งเขาทำงานมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2398 ไม่มีใครในโลกที่ทำเช่นนี้ เขาลบฟิล์มเนกาทีฟผ่านฟิลเตอร์หลายตัว - น้ำเงินเขียวและแดง ด้วยการส่องแสงเชิงลบผ่านฟิลเตอร์เดียวกันเขาก็สามารถหาภาพสีได้

สมการของ Maxwell

ทอมสันยังมีอิทธิพลอย่างมากในชีวประวัติของ James Clerk Maxwell ด้วยเหตุนี้เขาจึงได้ข้อสรุปว่าแม่เหล็กมีลักษณะเป็นกระแสน้ำวนและกระแสไฟฟ้าสามารถแปลได้ เขาสร้างแบบจำลองเชิงกลเพื่อแสดงให้เห็นถึงทุกสิ่งทุกอย่าง

เป็นผลให้กระแสไฟฟ้ากระจัดนำไปสู่สมการความต่อเนื่องที่มีชื่อเสียงซึ่งปัจจุบันยังคงใช้สำหรับประจุไฟฟ้า จากการศึกษาของผู้ร่วมสมัยการค้นพบนี้เป็นการมีส่วนร่วมที่สำคัญที่สุดของ Maxwell ในฟิสิกส์สมัยใหม่

ปีสุดท้ายของชีวิต

หลายปีสุดท้ายของชีวิตแม็กซ์เวลล์ใช้ชีวิตในเคมบริดจ์ในตำแหน่งบริหารต่างๆกลายเป็นประธานของ Philosophical Society ร่วมกับนักเรียนของเขาเขาตรวจสอบการแพร่กระจายของคลื่นในผลึก

พนักงานที่ทำงานร่วมกับเขาซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าเขาสื่อสารได้ง่ายที่สุดทุ่มเทให้กับการค้นคว้าอย่างเต็มที่มีความสามารถพิเศษในการเจาะลึกเข้าไปในสาระสำคัญของปัญหานั้นมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในขณะเดียวกันก็ตอบสนองต่อคำวิจารณ์อย่างเพียงพอไม่เคยพยายามที่จะมีชื่อเสียง แต่ ในขณะเดียวกันเขาก็สามารถพูดถากถางได้อย่างดีเยี่ยม

อาการแรกของโรคร้ายแรงปรากฏในปีพ. ศ. 2420 เมื่อแม็กซ์เวลล์อายุเพียง 46 ปี เขาเริ่มสำลักบ่อยขึ้นมันยากสำหรับเขาที่จะกินและกลืนอาหารความเจ็บปวดอย่างรุนแรงเกิดขึ้น

สองปีต่อมามันยากมากที่เขาจะบรรยายพูดในที่สาธารณะเขาเหนื่อยเร็วมาก แพทย์สังเกตว่าอาการของเขาแย่ลงเรื่อย ๆ การวินิจฉัยทางการแพทย์น่าผิดหวัง - มะเร็งช่องท้อง ปลายปีอ่อนแรงในที่สุดเขาก็กลับจากเกลนแลร์ไปเคมบริดจ์ ดร. เจมส์พาเก็ตซึ่งมีชื่อเสียงในเวลานั้นพยายามบรรเทาความทุกข์ทรมานของเขา

Maxwell เสียชีวิตในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2422 โลงศพพร้อมร่างของเขาถูกเคลื่อนย้ายจากเคมบริดจ์ไปยังที่ดินของครอบครัวซึ่งฝังไว้ข้างพ่อแม่ของเขาในสุสานหมู่บ้านเล็ก ๆ ในพาร์ตัน

การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเพื่อเป็นเกียรติแก่ Maxwell

ความทรงจำของ Maxwell ถูกเก็บรักษาไว้ในชื่อของถนนอาคารวัตถุทางดาราศาสตร์รางวัลและมูลนิธิการกุศล Maxwell Physics Olympiad จัดขึ้นเป็นประจำทุกปีในมอสโกว

จัดขึ้นสำหรับนักเรียนตั้งแต่เกรด 7 ถึง 11 สำหรับเด็กนักเรียนเกรด 7-8 ผลการแข่งขัน Maxwell Olympiad สาขาฟิสิกส์เป็นการทดแทนเวทีโอลิมปิกระดับภูมิภาคและรัสเซียทั้งหมดสำหรับเด็กนักเรียนในสาขาฟิสิกส์

ในการเข้าร่วมเวทีระดับภูมิภาคคุณต้องได้รับคะแนนที่เพียงพอในการคัดเลือกเบื้องต้น ขั้นตอนภูมิภาคและขั้นสุดท้ายของ Maxwell Olympiad ในสาขาฟิสิกส์จะจัดขึ้นในสองขั้นตอน หนึ่งในนั้นคือทฤษฎีและอย่างที่สองคือการทดลอง

เป็นที่น่าสนใจว่างานของ Maxwell Olympiad ในสาขาฟิสิกส์ในทุกขั้นตอนนั้นสอดคล้องกันในแง่ของความยากลำบากกับการทดสอบในขั้นตอนสุดท้ายของการแข่งขันโอลิมปิกรัสเซียทั้งหมดสำหรับเด็กนักเรียน

แม็กซ์เวลล์เสมียนเจมส์

James Clerk Maxwell นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเกิดที่เอดินบะระกับขุนนางชาวสก็อตจากตระกูลเสมียนชั้นสูง เขาเรียนครั้งแรกที่เอดินบะระ (1847-1850) จากนั้นที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (1850-1854) ในปี พ.ศ. 2398 แม็กซ์เวลล์ได้เข้าเป็นสมาชิกสภาของวิทยาลัยทรินิตีในปี พ.ศ. 2399-2403 เป็นศาสตราจารย์ที่ Marishal College มหาวิทยาลัย Aberdeen ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2403 เป็นหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ King's College มหาวิทยาลัยลอนดอน ในปีพ. ศ. 2408 เนื่องจากอาการป่วยหนัก Maxwell จึงลาออกจากธรรมาสน์และตั้งรกรากอยู่ในที่ดินของครอบครัว Glenlair ใกล้เมืองเอดินบะระ เขายังคงมีส่วนร่วมในวิทยาศาสตร์เขียนบทความเกี่ยวกับฟิสิกส์และคณิตศาสตร์หลายเรื่อง ในปีพ. ศ. 2414 เขาเข้าเรียนในภาควิชาฟิสิกส์เชิงทดลองที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ Maxwell จัดห้องปฏิบัติการวิจัยซึ่งเปิดเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน พ.ศ. 2417 และได้รับการตั้งชื่อว่า Cavendish เพื่อเป็นเกียรติแก่ Henry Cavendish

แม็กซ์เวลล์ทำงานทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกที่โรงเรียนโดยมีวิธีง่ายๆในการวาดรูปวงรี งานนี้ได้รับการรายงานในที่ประชุมของ Royal Society และตีพิมพ์ในรายงานการประชุมของเขาด้วยซ้ำ ในระหว่างที่เขาดำรงตำแหน่งคณะกรรมการที่ Trinity College เขาได้ทดลองใช้ทฤษฎีสีซึ่งทำหน้าที่เป็นผู้สานต่อทฤษฎีของ Jung และทฤษฎีสามสีหลักของ Helmholtz ในการทดลองเกี่ยวกับการผสมสี Maxwell ใช้ด้านบนพิเศษซึ่งดิสก์แบ่งออกเป็นส่วนที่ทาสีด้วยสีที่ต่างกัน (ดิสก์ของ Maxwell) ด้วยการหมุนด้านบนอย่างรวดเร็วสีจะรวมเข้าด้วยกัน: หากแผ่นดิสก์ถูกทาสีทับเมื่อมีสีของสเปกตรัมอยู่จะปรากฏเป็นสีขาว ถ้าครึ่งหนึ่งของมันถูกทาด้วยสีแดงและอีกครึ่งหนึ่งเป็นสีเหลืองมันจะดูเป็นสีส้ม การผสมสีน้ำเงินและสีเหลืองทำให้รู้สึกถึงสีเขียว ในปีพ. ศ. 2403 Maxwell ได้รับรางวัล Rumford Medal จากผลงานด้านการรับรู้สีและเลนส์

ในปีพ. ศ. 2407 มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้ประกาศให้มีการแข่งขันเพื่อผลงานที่ดีที่สุดเกี่ยวกับเสถียรภาพของวงแหวนของดาวเสาร์ การก่อตัวเหล่านี้ถูกค้นพบโดยกาลิเลโอเมื่อต้นศตวรรษที่ 17 และเป็นตัวแทนของความลึกลับที่น่าอัศจรรย์ของธรรมชาติ: ดาวเคราะห์ดูเหมือนจะถูกล้อมรอบด้วยวงแหวนศูนย์กลางที่เป็นของแข็งสามวงซึ่งประกอบด้วยสารที่ไม่รู้จักธรรมชาติ Laplace พิสูจน์แล้วว่าพวกมันไม่สามารถแข็งได้ หลังจากทำการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ Maxwell ได้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกมันไม่สามารถเป็นของเหลวได้และได้ข้อสรุปว่าโครงสร้างดังกล่าวจะมีเสถียรภาพก็ต่อเมื่อประกอบด้วยอุกกาบาตจำนวนมากที่ไม่เชื่อมต่อกัน ความมั่นคงของวงแหวนนั้นมั่นใจได้จากแรงดึงดูดของพวกมันไปยังดาวเสาร์และการเคลื่อนที่ร่วมกันของดาวเคราะห์และอุกกาบาต สำหรับงานนี้ Maxwell ได้รับรางวัล J.

หนึ่งในผลงานชิ้นแรกของ Maxwell คือทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ในปีพ. ศ. 2402 นักวิทยาศาสตร์ได้พูดในที่ประชุมของสมาคมอังกฤษพร้อมกับรายงานที่เขาให้การกระจายของโมเลกุลด้วยความเร็ว (การแจกแจงแบบ Maxwellian) แม็กซ์เวลล์ได้พัฒนาแนวคิดของบรรพบุรุษของเขาในการพัฒนาทฤษฎีจลน์ของก๊าซรูดอล์ฟคลาวเซียสผู้ซึ่งนำแนวคิดเรื่อง "วิถีอิสระ" มาใช้ แม็กซ์เวลล์เริ่มต้นจากความคิดของก๊าซในฐานะที่เป็นกลุ่มของลูกบอลยางยืดจำนวนมากที่เคลื่อนที่อย่างวุ่นวายในพื้นที่ปิด ลูกบอล (โมเลกุล) สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามความเร็วในขณะที่อยู่ในสถานะหยุดนิ่งจำนวนโมเลกุลในแต่ละกลุ่มจะคงที่แม้ว่าพวกมันจะออกจากกลุ่มและป้อนได้ จากการพิจารณาตามนี้พบว่า“ อนุภาคกระจายด้วยความเร็วตามกฎเดียวกันตามข้อผิดพลาดเชิงสังเกตในทฤษฎีวิธีกำลังสองน้อยที่สุดที่กระจายอยู่นั่นคือ ตามสถิติของ Gauss " ภายในกรอบของทฤษฎี Maxwell อธิบายกฎของ Avogadro การแพร่กระจายการนำความร้อนแรงเสียดทานภายใน (ทฤษฎีการถ่ายโอน) ในปีพ. ศ. 2410 เขาได้แสดงให้เห็นถึงลักษณะทางสถิติของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ในปีพ. ศ. 2374 ซึ่งเป็นปีที่แม็กซ์เวลล์เกิดไมเคิลฟาราเดย์ได้ทำการทดลองแบบคลาสสิกที่นำเขาไปสู่การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แม็กซ์เวลล์เริ่มศึกษาเรื่องไฟฟ้าและแม่เหล็กประมาณ 20 ปีต่อมาเมื่อมีสองมุมมองเกี่ยวกับธรรมชาติของผลกระทบทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์เช่นเอ. เอ็ม. แอมแปร์และเอฟ. นอยมันน์ยึดมั่นในแนวคิดของการกระทำระยะไกลโดยพิจารณาว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอะนาล็อกของแรงดึงดูดระหว่างมวลสองก้อน ฟาราเดย์เป็นผู้ยึดมั่นในแนวความคิดของเส้นแรงที่เชื่อมต่อประจุไฟฟ้าบวกและลบหรือขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็ก เส้นแรงเติมเต็มพื้นที่โดยรอบทั้งหมด (สนามในศัพท์ของฟาราเดย์) และทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก ต่อจากฟาราเดย์ Maxwell ได้พัฒนาแบบจำลองทางอุทกพลศาสตร์ของเส้นแรงและแสดงความสัมพันธ์ที่รู้จักกันดีของพลศาสตร์ไฟฟ้าในภาษาทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกับแบบจำลองเชิงกลของฟาราเดย์ ผลการวิจัยนี้สะท้อนให้เห็นในงาน "Faraday lines of force" (1857) ในปีพ. ศ. 2403-2408 แม็กซ์เวลล์ได้สร้างทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเขากำหนดในรูปแบบของระบบสมการ (สมการของแมกซ์เวลล์) ที่อธิบายกฎพื้นฐานของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า: สมการที่ 1 แสดงการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์; อันดับที่ 2 - การเหนี่ยวนำแมกนีโตอิเล็กทริกที่ค้นพบโดย Maxwell และขึ้นอยู่กับแนวคิดของกระแสการเคลื่อนที่ 3 - กฎหมายว่าด้วยการอนุรักษ์ปริมาณไฟฟ้า 4 - ธรรมชาติของกระแสน้ำวนของสนามแม่เหล็ก

จากการพัฒนาแนวคิดเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง Maxwell ได้ข้อสรุปว่าการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะต้องทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเส้นแรงที่ทะลุผ่านพื้นที่โดยรอบนั่นคือ จะต้องมีแรงกระตุ้น (หรือคลื่น) แพร่กระจายในสื่อ ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นเหล่านี้ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ขึ้นอยู่กับความสามารถในการซึมผ่านของอิเล็กทริกและแม่เหล็กของตัวกลางและเท่ากับอัตราส่วนของหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าต่อหน่วยไฟฟ้าสถิต จากข้อมูลของ Maxwell และนักวิจัยคนอื่น ๆ อัตราส่วนนี้คือ 3 · 10 10 ซม. / วินาทีซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วแสงที่วัดได้เมื่อเจ็ดปีก่อนโดย A. Fizeau นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ในเดือนตุลาคมปี 1861 Maxwell แจ้งให้ฟาราเดย์ทราบเกี่ยวกับการค้นพบของเขา: แสงเป็นการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในสื่อที่ไม่นำไฟฟ้าเช่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ขั้นตอนสุดท้ายของการวิจัยนี้กำหนดไว้ในผลงานของ Maxwell เรื่อง "The Dynamic Theory of the Electromagnetic Field" (1864) และผลงานของเขาเกี่ยวกับพลศาสตร์ไฟฟ้าได้รับการสรุปโดย "Treatise on Electricity and Magnetism" ที่มีชื่อเสียง (1873)