Джэймс Максвел

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Джеймс Клерк Максвелл
James Clerk Maxwell
James Clerk Maxwell.png
Дата нараджэння

13 чэрвеня 1831(1831-06-13)[1][2][3]

Месца нараджэння

Эдынбург, Шатландыя

Дата смерці

5 лістапада 1879(1879-11-05)[1][2][3] (48 гадоў)

Месца смерці

Кембрыдж, Англія

Грамадзянства

Flag of the United Kingdom.svg Злучанае каралеўства Вялікабрытаніі і Ірландыі

Навуковая сфера

фізіка, матэматыка, механіка

Месца працы

Універсітэт Абердына
Кінгс-каледж (Лондан)
Кембрыджскі ўніверсітэт

Альма-матар

Эдынбургскі ўніверсітэт
Кембрыджскі ўніверсітэт

Навуковы кіраўнік

Уільям Хопкінс

Вядомыя вучні

Джордж Крыстал
Рычард Глэйзбрук
Артур Шустэр
Амброз Флемінг
Джон Генры Пойнтынг

Вядомы як

аўтар уяўленняў аб току зрушэння і ўраўненняў Максвела, размеркавання Максвела, дэмана Максвела

Узнагароды і прэміі

Прэмія Сміта (1854)
Прэмія Адамса (1857)
Медаль Румфарда (1860)

Подпіс

Maxwell sig.jpg

Commons-logo.svg Джеймс Клерк Максвелл на Вікісховішчы

Джэймс Клерк Ма́ксвел (англ.: James Clerk Maxwell; 13 чэрвеня 1831, Эдынбург — 5 лістапада 1879, Кембрыдж) — брытанскі фізік, аўтар класічнай электрамагнітнай тэорыі.

Біяграфія[правіць | правіць зыходнік]

Нарадзіўся ў Эдынбургу ў шатландскай дваранскай сям'і. Вучыўся ў Эдынбургскай акадэміі, Эдынбургскім універсітэце (1847—1850), Кембрыджскім універсітэце (1850—1854). Пасля працаваў у Трыніці-каледжы, Абердынскім універсітэце, Лонданскім універсітэце, арганізаваў і ўзначаліў Кавендышаўскую лабараторыю.

Навуковыя дасягненні[правіць | правіць зыходнік]

Джэймс Кларк Максвел распрацаваў класічную электрамагнітную тэорыю, якая дазволіла апісаць усе электрычныя і магнітныя з'явы з дапамогай чатырох ураўненняў, якія носяць назву ўраўненняў Максвела. З гэтае тэорыі вынікала, што паміж электрычнымі і магнітнымі з'явамі маецца непарыўная сувязь. Пераменнае электрычнае поле непазбежна параджае пераменнае магнітнае поле, і наадварот. З гэтага факта вынікала існаванне электрамагнітных хваль, якія павінны распаўсюджвацца са скорасцю святла. Максвел паказаў, што святло па сваёй прыродзе з'яўляецца электрамагнітнай хваляй. Сярод іншых дасягненняў Максвела, у прыватнасці, у галіне малекулярна-кінетычнай тэорыі газаў, адшуканне закону размеркавання малекул ідэальнага газу па скарасцях — размеркаванне Максвела.

Ток зрушэння. Ураўненні Максвела[правіць | правіць зыходнік]

Ілюстрацыя току зрушэння ў кандэнсатары

Пад уплывам ідэй Фарадэя і Томсана Максвел прыйшоў да высновы, што магнетызм мае віхравую прыроду, а электрычны ток — паступальную. Для нагляднага апісання электрамагнітных эфектаў ён стварыў новую, чыста механічную мадэль, паводле якой «малекулярныя віхры» верцячыся вырабляюць магнітнае поле, тады як драбнюткія перадатачныя «халастыя колы» забяспечваюць кручэнне віхраў у адзін бок. Паступальны рух гэтых перадатачных колаў («часцінак электрычнасці», па тэрміналогіі Максвелла) забяспечвае фарміраванне электрычнага току. Пры гэтым магнітнае поле, накіраванае ўздоўж восі кручэння віхраў, аказваецца перпендыкулярным напрамку току, што знайшло выражэнне ў абгрунтаваным Максвелам «правіле свярдзёлка». У рамках гэтай механічнай мадэлі ўдалося не толькі даць адэкватную наглядную ілюстрацыю з'явы электрамагнітнай індукцыі і віхравога характару поля, спароджанага токам, але і ўвесці эфект, сіметрычны фарадэеўскаму: змены электрычнага поля (так званы ток зрушэння, які ствараецца зрухам перадатачных колаў, або звязаных малекулярных зарадаў, пад дзеяннем поля) павінны прыводзіць да ўзнікнення магнітнага поля[4][5]. Ток зрушэння непасрэдна прывёў да ўраўнення непарыўнасці для электрычнага зарада, гэта значыць да прадстаўлення аб незамкнутых токах (раней усе токі лічыліся замкнутымі)[6]. Меркаванні сіметрыі ўраўненняў пры гэтым, мабыць, не ігралі ніякай ролі[7]. Знакаміты фізік Дж. Дж. Томсан назваў адкрыццё току зрушэння «найвялікшым укладам Максвелла ў фізіку». Гэтыя вынікі былі выкладзены ў артыкуле «Аб фізічных сілавых лініях» (On physical lines of force), апублікаваным у некалькіх частках у 1861—1862 гадах[5].

У тым жа артыкуле Максвел, перайшоўшы да разгляду распаўсюджвання ўзбурэнняў у сваёй мадэлі, прымеціў падабенства ўласцівасцей свайго віхравога асяроддзя і святланоснага эфіру Фрэнэля. Гэта знайшло выражэнне ў практычным супадзенні скорасці распаўсюджвання ўзбурэнняў (адносіны электрамагнітнай і электрастатычнай адзінак электрычнасці, вызначанай Веберам і Рудольфам Кольраушам) і скорасці святла, вымеранай Іпалітам Фізо[8]. Такім чынам, Максвел зрабіў рашучы крок да пабудовы электрамагнітнай тэорыі святла:

Мы наўрад ці можам адмовіцца ад вываду, што святло складаецца з папярочных ваганняў таго ж самага асяроддзя, якое з'яўляецца прычынай электрычных і магнітных з'яў.[9]

Зрэшты, гэта асяроддзе (эфір) і яго ўласцівасці не ўяўлялі першачарговай цікавасці для Максвелла, хоць ён, безумоўна, падзяляў уяўленне аб электрамагнетызме як аб вынiку прымянення законаў механікі да эфіру. Як адзначаў з гэтай нагоды Анры Пуанкарэ, «Максвел не дае механічнага тлумачэння электрычнасці і магнетызму; ён абмяжоўваецца тым, што даказвае магчымасць такога тлумачэння».[10]

У 1864 годзе выйшаў наступны артыкул Максвела «Дынамічная тэорыя электрамагнітнага поля» (A dynamical theory of the electromagnetic field), у якім была дадзена больш разгорнутая фармулёўка яго тэорыі (тут упершыню з'явіўся сам тэрмін «электрамагнітнае поле»). Пры гэтым ён адкінуў грубую механічную мадэль (падобныя ўяўленні, па прызнанні навукоўца, уводзіліся выключна «як ілюстрацыйныя, а не як тлумачальныя»[11]), пакінуўшы часта матэматычную фармулёўку ўраўненняў поля (ураўненні Максвела), якое ўпершыню трактавалася як фізічна рэальная сістэма з пэўнай энергіяй[12]. Відаць, гэта звязана з першым усведамленнем рэальнасці запозненага ўзаемадзеяння зарадаў (і запозненага ўзаемадзеяння наогул), абмяркоўваемага Максвелам[13]. У гэтай жа працы ён фактычна прадказаў існаванне электрамагнітных хваль, хоць, следам за Фарадэем, пісаў толькі аб магнітных хвалях (электрамагнітныя хвалі ў поўным сэнсе гэтага слова з'явіліся ў артыкуле 1868 года). Скорасць гэтых папярочных хваль аказалася роўная скорасці святла, і такім чынам канчаткова аформілася ўяўленне аб электрамагнітнай прыродзе святла[14]. Больш таго, у гэтай жа працы Максвел прымяніў сваю тэорыю да праблемы распаўсюджвання святла ў крышталях, дыэлектрычная ці магнітная пранікальнасці якіх залежаць ад напрамку, і ў металах, атрымаўшы хвалевае ўраўненне з улікам праводнасці матэрыялу[15].

Асноўныя працы[правіць | правіць зыходнік]

  • On the Description of Oval Curves, and those having a plurality of Foci. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh, Vol. ii. 1846.
  • Illustrations of the Dynamical Theory of Gases. 1860.
  • On Physical Lines of Force. 1861.
  • A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field. 1865.
  • On Governors. Proceedings of the Royal Society, Vol. 16 (1867—1868) pp. 270—283.
  • Theory of Heat. 1871.
  • On the Focal Lines of a Refracted Pencil. Proceedings of the London Mathematical Society s1-4(1):337-343, 1871.
  • A Treatise on Electricity and Magnetism. Clarendon Press, Oxford. 1873.
  • Molecules. Nature, September, 1873.
  • On Hamilton's Characteristic Function for a Narrow Beam of Light. Proceedings of the London Mathematical Society s1-6(1):182-190, 1874.
  • Matter and Motion, 1876.
  • On the Results of Bernoulli's Theory of Gases as Applied to their Internal Friction, their Diffusion, and their Conductivity for Heat.
  • «Ether», Encyclopaedia Britannica, Ninth Edition (1875-89).
  • An Elementary Treatise on Electricity Clarendon Press, Oxford. 1881, 1888.

Зноскі[правіць | правіць зыходнік]

  1. 1,0 1,1 Record #11873220X // Общий нормативный контроль — 2012—2016.
  2. 2,0 2,1 data.bnf.fr: open data platform — 2011.
  3. 3,0 3,1 Энциклопедический словарь СПб.: Брокгауз—Ефрон, 1907.
  4. Э. Уиттекер. История теории эфира и электричества — С. 295—299.
  5. 5,0 5,1 В. П. Карцев. Максвелл — С. 213—219.
  6. И. С. Шапиро. К истории открытия уравнений Максвелла. — С. 330.
  7. А. М. Борк. Максвелл, ток смещения и симметрия // Дж. К. Максвелл. Статьи и речи. — М.: Наука, 1968. — С. 315.
  8. Э. Уиттекер. История теории эфира и электричества — С. 300—303.
  9. Дж. К. Максвелл. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля — М.: ГИТТЛ, 1952. — С. 175.
  10. У. И. Франкфурт, М. Г. Шраер. Некоторые замечания к электродинамике Максвелла // Дж. К. Максвелл. Статьи и речи. — М.: Наука, 1968. — С. 380.
  11. Дж. К. Максвелл. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля — С. 300.
  12. Э. Уиттекер. История теории эфира и электричества — С. 304—307.
  13. И. С. Шапиро. К истории открытия уравнений Максвелла. — С. 331. Варта адзначыць, што першыя спробы разгледзець распаўсюджванне электрычнага ўзаемадзеяння з канечнай скорасцю былі зроблены Карлам Фрыдрыхам Гаусам (1845) і яго вучнем Бернхардам Рыманам (1853), гл. Э. Уиттекер. История теории эфира и электричества — С. 287—288.
  14. В. П. Карцев. Максвелл — С. 226—231.
  15. Э. Уиттекер. История теории эфира и электричества — С. 309—310.

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]