Wissenschaftliche Entdeckungen des 19. Jahrhunderts. Kurzbiografie von James Maxwell

Viele wissenschaftliche Veröffentlichungen und Zeitschriften in In letzter Zeit veröffentlichen Artikel über Errungenschaften in der Physik und moderne Wissenschaftler, und Veröffentlichungen über Physiker der Vergangenheit sind selten. Wir möchten diese Situation korrigieren und an einen der herausragenden Physiker des letzten Jahrhunderts erinnern, James Clerk Maxwell. Dies ist ein berühmter englischer Physiker, der Vater der klassischen Elektrodynamik, der statistischen Physik und vieler anderer Theorien, physikalischen Formeln und Erfindungen. Maxwell wurde der Gründer und erste Direktor des Cavendish Laboratory.

Wie Sie wissen, stammte Maxwell aus Edinburgh und wurde 1831 in eine Adelsfamilie hineingeboren, die mit dem schottischen Nachnamen Penicuik Clerks verwandt war. Maxwell verbrachte seine Kindheit auf dem Anwesen Glenlare. James' Vorfahren waren Politiker, Dichter, Musiker und Wissenschaftler. Wahrscheinlich wurde seine Vorliebe für die Wissenschaft von ihm geerbt.

James wuchs ohne Mutter (da sie starb, als er 8 Jahre alt war) von einem Vater auf, der sich um den Jungen kümmerte. Der Vater wollte, dass sein Sohn Naturwissenschaften studiert. James verliebte sich sofort in die Technik und entwickelte schnell praktische Fähigkeiten. Der kleine Maxwell nahm seinen ersten Unterricht zu Hause mit Beharrlichkeit, da ihm die harten Erziehungsmethoden des Lehrers nicht gefielen. Die weitere Ausbildung erfolgte in einer Adelsschule, wo der Junge große mathematische Fähigkeiten zeigte. Maxwell mochte besonders die Geometrie.

Für viele großartige Menschen schien die Geometrie eine erstaunliche Wissenschaft zu sein, und schon im Alter von 12 Jahren sprach er von einem Geometrielehrbuch, als wäre es ein heiliges Buch. Maxwell liebte die Geometrie ebenso wie andere wissenschaftliche Koryphäen, aber seine Beziehungen zu seinen Schulkameraden waren schlecht. Sie erfanden ständig beleidigende Spitznamen für ihn und einer der Gründe dafür war seine lächerliche Kleidung. Maxwells Vater galt als Exzentriker und kaufte seinem Sohn Kleidung, die ihn zum Lächeln brachte.

Maxwell diente bereits als Kind große Hoffnungen im Bereich der Wissenschaft. 1814 wurde er zum Studium an die Edinburgh Grammar School geschickt und 1846 erhielt er eine Medaille für Verdienste um die Mathematik. Sein Vater war stolz auf seinen Sohn und erhielt die Gelegenheit, eine der wissenschaftlichen Arbeiten seines Sohnes vor dem Vorstand der Edinburgh Academy of Sciences vorzustellen. Diese Arbeit befasste sich mit mathematischen Berechnungen elliptischer Figuren. Dieses Werk trug damals den Titel „Über das Zeichnen von Ovalen und Ovalen mit vielen Brennpunkten“. Es wurde 1846 geschrieben und 1851 der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Maxwell begann nach seinem Wechsel an die University of Edinburgh ein intensives Studium der Physik. Calland, Forbes und andere wurden seine Lehrer. Sie erkannten sofort das große intellektuelle Potenzial von James und den unkontrollierbaren Wunsch, Physik zu studieren. Vor dieser Zeit lernte Maxwell bestimmte Bereiche der Physik kennen und studierte Optik (er widmete sich viel der Polarisation von Licht und den Newtonschen Ringen). Dabei half ihm der berühmte Physiker William Nicol, der einst das Prisma erfand.

Natürlich waren Maxwell auch andere Naturwissenschaften nicht fremd und er widmete dem Studium der Philosophie, der Wissenschaftsgeschichte und der Ästhetik besondere Aufmerksamkeit.

1850 trat er in Cambridge ein, wo Newton einst arbeitete, und erhielt 1854 einen akademischen Grad. Danach befasste er sich mit der Forschung auf dem Gebiet der Elektrizität und Elektroinstallationen. Und 1855 wurde ihm die Mitgliedschaft im Rat des Trinity College gewährt.

Maxwells erste bedeutende wissenschaftliche Arbeit war „On the Faraday Stromleitungen", das 1855 erschien. Das hat Boltzmann einmal über Maxwells Aufsatz gesagt diese Arbeit hat eine tiefe Bedeutung und zeigt, wie zielstrebig der junge Wissenschaftler an wissenschaftliche Arbeit herangeht. Boltzmann glaubte, dass Maxwell nicht nur naturwissenschaftliche Fragen verstand, sondern auch einen besonderen Beitrag zur theoretischen Physik leistete. Maxwell skizzierte in seinem Artikel alle Trends in der Entwicklung der Physik für die nächsten Jahrzehnte. Später kamen Kirchhoff, Mach und andere zu dem gleichen Schluss.

Wie entstand das Cavendish Laboratory?

Nach Abschluss seines Studiums in Cambridge blieb James Maxwell hier als Lehrer und wurde 1860 Mitglied der Royal Society of London. Gleichzeitig zog er nach London, wo er eine Stelle als Leiter der Physikabteilung am King's College der University of London erhielt. Er war 5 Jahre in dieser Position tätig.

Im Jahr 1871 kehrte Maxwell nach Cambridge zurück und gründete das erste Labor in England für die Forschung auf dem Gebiet der Physik, das Cavendish Laboratory (zu Ehren von Henry Cavendish) genannt wurde. Entwicklung des Labors, das zu einem echten Zentrum geworden ist wissenschaftliche Forschung Maxwell widmete den Rest seines Lebens.

Über Maxwells Leben ist wenig bekannt, da er weder Aufzeichnungen noch Tagebücher führte. Er war ein bescheidener und schüchterner Mann. Maxwell starb im Alter von 48 Jahren an Krebs.

Was ist James Maxwells wissenschaftliches Erbe?

Wissenschaftliche Tätigkeit Maxwell deckte viele Bereiche der Physik ab: die Theorie elektromagnetischer Phänomene, die kinematische Theorie von Gasen, die Optik, die Elastizitätstheorie und andere. Das erste, was James Maxwell interessierte, war das Studium und die Forschung in der Physiologie und Physik des Farbsehens.

Maxwell war der erste, der ein Farbbild erhielt, das durch gleichzeitige Projektion des roten, grünen und blauen Bereichs entstand. Damit bewies Maxwell der Welt erneut, dass das Farbbild des Sehens auf der Drei-Komponenten-Theorie basiert. Diese Entdeckung markierte den Beginn der Entstehung von Farbfotografien. In der Zeit von 1857 bis 1859 konnte Maxwell die Stabilität der Saturnringe untersuchen. Seine Theorie besagt, dass die Ringe des Saturn nur unter einer Bedingung stabil sein werden – der Trennung von Teilchen oder Körpern voneinander.

Seit 1855 widmete Maxwell der Arbeit auf dem Gebiet der Elektrodynamik besondere Aufmerksamkeit. Aus dieser Zeit gibt es mehrere wissenschaftliche Werke: „Über Faradays Kraftlinien“, „Über physikalische Kraftlinien“, „Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus“ und „Dynamische Theorie der Elektrizität“. Magnetfeld».

Maxwell und die Theorie des elektromagnetischen Feldes.

Als Maxwell begann, elektrische und magnetische Phänomene zu untersuchen, waren viele davon bereits gut untersucht. Wurde erstellt Coulomb-Gesetz, Amperesches Gesetz Es wurde auch nachgewiesen, dass magnetische Wechselwirkungen mit der Wirkung elektrischer Ladungen zusammenhängen. Viele Wissenschaftler dieser Zeit waren Befürworter der Theorie der Fernwirkung, die besagt, dass die Wechselwirkung augenblicklich und im leeren Raum stattfindet.

Die Hauptrolle in der Theorie der Nahwechselwirkung spielten die Forschungen von Michael Faraday (30er Jahre des 19. Jahrhunderts). Faraday argumentierte, dass die Art der elektrischen Ladung auf dem umgebenden elektrischen Feld beruht. Das Feld einer Ladung ist in zwei Richtungen mit dem benachbarten verbunden. Ströme interagieren über ein Magnetfeld. Laut Faraday werden magnetische und elektrische Felder von ihm in Form von Kraftlinien beschrieben, die elastische Linien in einem hypothetischen Medium – dem Äther – sind.

Maxwell unterstützte Faradays Theorie der Existenz elektromagnetischer Felder, das heißt, er war ein Befürworter entstehender Prozesse rund um Ladung und Strom.

Maxwell erklärte Faradays Ideen in mathematischer Form, etwas, das die Physik wirklich brauchte. Mit der Einführung des Feldbegriffs wurden die Gesetze von Coulomb und Ampère überzeugender und bedeutungsvoller. Im Konzept der elektromagnetischen Induktion konnte Maxwell die Eigenschaften des Feldes selbst berücksichtigen. Unter dem Einfluss eines magnetischen Wechselfeldes a elektrisches Feld mit geschlossenen Stromleitungen. Dieses Phänomen wird als elektrisches Wirbelfeld bezeichnet.

Maxwells nächste Entdeckung war, dass ein elektrisches Wechselfeld ein magnetisches Feld erzeugen kann, ähnlich einem normalen. elektrischer Strom. Diese Theorie wurde als Verschiebungsstromhypothese bezeichnet. Anschließend drückte Maxwell das Verhalten elektromagnetischer Felder in seinen Gleichungen aus.

Referenz. Maxwells Gleichungen sind Gleichungen, die elektromagnetische Phänomene in verschiedenen Medien und im Vakuumraum beschreiben und beziehen sich auch auf die klassische makroskopische Elektrodynamik. Dies ist eine logische Schlussfolgerung aus Experimenten, die auf den Gesetzen elektrischer und magnetischer Phänomene basieren.
Die wichtigste Schlussfolgerung der Maxwell-Gleichungen ist die Endlichkeit der Ausbreitung elektrischer und magnetischer Wechselwirkungen, die zwischen der Theorie der Nahwirkung und der Theorie der Fernwirkung unterschied. Geschwindigkeitseigenschaften näherte sich der Lichtgeschwindigkeit von 300.000 km/s. Dies gab Maxwell Anlass zu der Annahme, dass Licht ein Phänomen ist, das mit der Wirkung elektromagnetischer Wellen verbunden ist.

Molekularkinetische Theorie der Maxwellschen Gase.

Maxwell trug zum Studium der molekularkinetischen Theorie bei (heute heißt diese Wissenschaft). Statistische Mechanik). Maxwell war der erste, der auf die Idee der statistischen Natur der Naturgesetze kam. Er schuf ein Gesetz für die Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen und es gelang ihm auch, die Viskosität von Gasen im Verhältnis zu Geschwindigkeitsindikatoren und der freien Weglänge von Gasmolekülen zu berechnen. Dank Maxwells Arbeit verfügen wir außerdem über eine Reihe thermodynamischer Beziehungen.

Referenz. Die Maxwell-Verteilung ist eine Theorie der Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen eines Systems unter Bedingungen des thermodynamischen Gleichgewichts. Das thermodynamische Gleichgewicht ist eine Bedingung für die Translationsbewegung von Molekülen, die durch die Gesetze der klassischen Dynamik beschrieben wird.

Maxwell hatte viele wissenschaftliche Werke veröffentlicht: „The Theory of Heat“, „Matter and Motion“, „Electricity in Elementary Exposition“ und andere. Maxwell brachte in dieser Zeit nicht nur die Wissenschaft voran, sondern interessierte sich auch für ihre Geschichte. Einst gelang es ihm, die Werke von G. Cavendish zu veröffentlichen, die er durch seine Kommentare ergänzte.

Woran erinnert sich die Welt an James Clerk Maxwell?

Maxwell führte aktive Arbeit zur Erforschung elektromagnetischer Felder. Seine Theorie über ihre Existenz erlangte nur ein Jahrzehnt nach seinem Tod weltweite Anerkennung.

Maxwell war der erste, der Materie klassifizierte und jeder Materie eigene Gesetze zuordnete, die nicht auf Newtons mechanische Gesetze reduziert werden konnten.

Viele Wissenschaftler haben über Maxwell geschrieben. Der Physiker R. Feynman sagte über ihn, dass Maxwell, der die Gesetze der Elektrodynamik entdeckte, Jahrhunderte in die Zukunft blickte.

Epilog. James Clerk Maxwell starb am 5. November 1879 in Cambridge. Er wurde in einem kleinen schottischen Dorf in der Nähe seiner Lieblingskirche begraben, die nicht weit vom Anwesen seiner Familie entfernt liegt.

MAXWELL, James Clerk

Der englische Physiker James Clerk Maxwell wurde in Edinburgh in die Familie eines schottischen Adligen aus der Adelsfamilie Clerk geboren. Er studierte zunächst in Edinburgh (1847–1850), dann an den Universitäten von Cambridge (1850–1854). Im Jahr 1855 wurde Maxwell von 1856 bis 1860 Mitglied des Rates des Trinity College. war Professor am Marischal College der University of Aberdeen und leitete ab 1860 die Abteilung für Physik und Astronomie am King's College der University of London. Im Jahr 1865 schied Maxwell aufgrund einer schweren Krankheit aus dem Ministerium aus und ließ sich auf seinem Familienanwesen in Glenlare in der Nähe von Edinburgh nieder. Dort studierte er weiterhin Naturwissenschaften und verfasste mehrere Aufsätze über Physik und Mathematik. 1871 übernahm er den Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Universität Cambridge. Maxwell organisierte ein Forschungslabor, das am 16. Juni 1874 eröffnet wurde und zu Ehren von Henry Cavendish den Namen Cavendish erhielt.

Bereits während seiner Schulzeit vollendete Maxwell seine erste wissenschaftliche Arbeit und erfand eine einfache Möglichkeit, ovale Formen zu zeichnen. Über diese Arbeit wurde auf einer Tagung der Royal Society berichtet und sie wurde sogar in ihren Proceedings veröffentlicht. Als Mitglied des Rates des Trinity College beschäftigte er sich mit Experimenten zur Farbtheorie und fungierte als Fortsetzer von Jungs Theorie und Helmholtz‘ Theorie der drei Primärfarben. Bei Experimenten zur Farbmischung verwendete Maxwell einen speziellen Kreisel, dessen Scheibe in eingefärbte Sektoren unterteilt war verschiedene Farben(Maxwell-Scheibe). Wenn sich der Kreisel schnell drehte, verschmolzen die Farben: Wenn die Scheibe auf die gleiche Weise wie die Farben des Spektrums bemalt wurde, erschien sie weiß; Wenn eine Hälfte davon rot und die andere Hälfte gelb gestrichen war, erschien es orange; Durch die Mischung von Blau und Gelb entstand der Eindruck von Grün. Im Jahr 1860 wurde Maxwell für seine Arbeiten zur Farbwahrnehmung und Optik mit der Rumford-Medaille ausgezeichnet.

Im Jahr 1857 schrieb die Universität Cambridge einen Wettbewerb für aus Bessere Arbeitüber die Stabilität der Saturnringe. Diese Formationen wurden von Galileo zu Beginn des 17. Jahrhunderts entdeckt. und präsentierte ein erstaunliches Geheimnis der Natur: Der Planet schien von drei kontinuierlichen konzentrischen Ringen umgeben zu sein, die aus einer Substanz unbekannter Natur bestanden. Laplace hat bewiesen, dass sie nicht solide sein können. Nach einer mathematischen Analyse kam Maxwell zu der Überzeugung, dass sie nicht flüssig sein könnten, und kam zu dem Schluss, dass eine solche Struktur nur dann stabil sein könne, wenn sie aus einem Schwarm unabhängiger Meteoriten bestehe. Die Stabilität der Ringe wird durch ihre Anziehungskraft auf Saturn und die gegenseitige Bewegung von Planet und Meteoriten gewährleistet. Für diese Arbeit erhielt Maxwell den J. Adams-Preis.

Eines der ersten Werke Maxwells war seine kinetische Theorie der Gase. Im Jahr 1859 hielt der Wissenschaftler auf einer Tagung der British Association einen Bericht, in dem er die Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen (Maxwellsche Verteilung) vorstellte. Maxwell entwickelte die Ideen seines Vorgängers bei der Entwicklung der kinetischen Gastheorie durch Rudolf Clausius weiter, der das Konzept der „mittleren freien Weglänge“ einführte. Maxwell ging von der Idee eines Gases als Ensemble vieler ideal elastischer Kugeln aus, die sich chaotisch in einem geschlossenen Raum bewegen. Kugeln (Moleküle) können je nach Geschwindigkeit in Gruppen eingeteilt werden, während im stationären Zustand die Anzahl der Moleküle in jeder Gruppe konstant bleibt, obwohl sie Gruppen verlassen und in Gruppen eintreten können. Aus dieser Überlegung folgte, dass „die Geschwindigkeitsverteilung der Teilchen nach dem gleichen Gesetz erfolgt, wie die Verteilung der Beobachtungsfehler in der Theorie der Methode der kleinsten Quadrate, d. h. laut Gaußscher Statistik.“ Im Rahmen seiner Theorie erläuterte Maxwell das Avogadro-Gesetz, die Diffusion, die Wärmeleitfähigkeit und die innere Reibung (Übertragungstheorie). 1867 zeigte er die statistische Natur des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik.

Im Jahr 1831, dem Jahr, in dem Maxwell geboren wurde, führte Michael Faraday die klassischen Experimente durch, die ihn zur Entdeckung der elektromagnetischen Induktion führten. Maxwell begann etwa 20 Jahre später mit der Erforschung von Elektrizität und Magnetismus, als es zwei Ansichten über die Natur elektrischer und magnetischer Effekte gab. Wissenschaftler wie A. M. Ampere und F. Neumann hielten an dem Konzept der Fernwirkung fest und betrachteten elektromagnetische Kräfte als analog zur Gravitationsanziehung zwischen zwei Massen. Faraday war ein Anhänger der Idee von Kraftlinien, die positive und negative elektrische Ladungen oder Nord- und Nordlinien verbinden Südpole Magnet. Kraftlinien füllen den gesamten umgebenden Raum (Feld, in Faradays Terminologie) und bestimmen elektrische und magnetische Wechselwirkungen. Im Anschluss an Faraday entwickelte Maxwell ein hydrodynamisches Modell der Kraftlinien und drückte die damals bekannten Beziehungen der Elektrodynamik in einer mathematischen Sprache aus, die den mechanischen Modellen Faradays entsprach. Die wesentlichen Ergebnisse dieser Forschung spiegeln sich im Werk „Faraday's Lines of Force“ (1857) wider. 1860–1865 Maxwell schuf die Theorie des elektromagnetischen Feldes, die er in Form eines Gleichungssystems (Maxwell-Gleichungen) formulierte, das die Grundgesetze elektromagnetischer Phänomene beschreibt: Die 1. Gleichung drückte die elektromagnetische Induktion von Faraday aus; 2. – magnetoelektrische Induktion, entdeckt von Maxwell und basierend auf Ideen über Verschiebungsströme; 3. – das Gesetz der Elektrizitätserhaltung; 4. – Wirbelnatur des Magnetfeldes.

Als Maxwell diese Ideen weiter entwickelte, kam er zu dem Schluss, dass jede Änderung der elektrischen und magnetischen Felder zu Änderungen der Kraftlinien führen sollte, die den umgebenden Raum durchdringen, d. h. Es müssen sich Impulse (oder Wellen) im Medium ausbreiten. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen (elektromagnetische Störung) hängt von der dielektrischen und magnetischen Permeabilität des Mediums ab und ist gleich dem Verhältnis der elektromagnetischen zur elektrostatischen Einheit. Laut Maxwell und anderen Forschern beträgt dieses Verhältnis 3·10 10 cm/s, was nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt, die sieben Jahre zuvor vom französischen Physiker A. Fizeau gemessen wurde. Im Oktober 1861 informierte Maxwell Faraday über seine Entdeckung: Licht ist eine elektromagnetische Störung, die sich in einem nichtleitenden Medium ausbreitet, d. h. eine Art elektromagnetische Welle. Diese letzte Forschungsphase wird in Maxwells Werk „The Dynamic Theory of the Electromagnetic Field“ (1864) umrissen und das Ergebnis seiner Arbeit zur Elektrodynamik wurde in der berühmten „Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus“ (1873) zusammengefasst.

James Maxwell Kurze Biographie In diesem Artikel wird der englische Physiker, Begründer der klassischen Elektrodynamik und einer der Begründer der statistischen Physik vorgestellt.

Die Biografie von James Clerk Maxwell kurz

Maxwell James Clerk wurde am 13. Juni 1831 in Edinburgh in der Familie eines schottischen Adligen geboren. Im Alter von 10 Jahren trat er in die Edinburgh Academy ein, wo er der erste Schüler wurde.

Von 1847 bis 1850 studierte er an der Universität Edinburgh. Hier interessierte ich mich für Experimente in Chemie, Optik und Magnetismus und studierte Mathematik, Physik und Mechanik. Um seine Ausbildung fortzusetzen, wechselte James drei Jahre später an das Trinity College Cambridge und begann, Elektrizität aus dem Buch von M. Faraday zu studieren. Dann begann er mit der experimentellen Forschung zur Elektrizität.
Nach erfolgreichem College-Abschluss (1854) wurde der junge Wissenschaftler zum Unterrichten eingeladen. Zwei Jahre später schrieb er einen Artikel „Über die Faradayschen Kraftlinien“.

Zur gleichen Zeit entwickelte Maxwell die kinetische Theorie der Gase. Er leitete ein Gesetz ab, nach dem sich Gasmoleküle entsprechend ihrer Geschwindigkeit verteilen (Maxwell-Verteilung).

1856-1860 Maxwell ist Professor an der University of Aberdeen; in den Jahren 1860-1865 Er lehrte am King's College London, wo er Faraday zum ersten Mal traf. In dieser Zeit entstand es Hauptberuf„Dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes“ (1864-1865), in der die von ihm entdeckten Muster in Form von Systemen aus vier Differentialgleichungen (Maxwell-Gleichungen) ausgedrückt werden. Der Wissenschaftler argumentierte, dass ein sich änderndes Magnetfeld in umgebenden Körpern und im Vakuum ein elektrisches Wirbelfeld bildet, was wiederum die Entstehung eines Magnetfelds verursacht.
Diese Entdeckung wurde zu einer neuen Stufe im Wissen über die Welt. A. Poincaré betrachtete Maxwells Theorie als den Höhepunkt des mathematischen Denkens. Maxwell schlug vor, dass elektromagnetische Wellen existieren müssen und dass ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Das bedeutet, dass Licht eine Art elektromagnetischer Wellen ist. Er begründete theoretisch das Phänomen des Lichtdrucks.

Schöpfer der klassischen Elektrodynamik, einer der Begründer der statistischen Physik.

Maxwell James Clerk (13.6.1831, Edinburgh – 5.11.1879, Cambridge), englischer Physiker, Schöpfer der klassischen Elektrodynamik, einer der Begründer der statistischen Physik. Mitglied der Royal Society of London (1860). Der Sohn eines schottischen Adligen aus einer Adelsfamilie von Angestellten. Er studierte an den Universitäten Edinburgh (1847–50) und Cambridge (1850–54). Professor am Marischal College in Aberdeen (1856–60), dann an der University of London (1860–65). Seit 1871 Professor Universität von Cambridge, wo M. das erste speziell ausgestattete physikalische Labor in Großbritannien gründete – das Cavendish Laboratory, dessen Direktor er seit 1871 war.

Die wissenschaftlichen Aktivitäten von M. umfassen Probleme des Elektromagnetismus, der kinetischen Gastheorie, der Optik, der Elastizitätstheorie und vielem mehr. M. vollendete sein erstes Werk „Über das Zeichnen von Ovalen und Ovalen mit vielen Tricks“, als er noch keine 15 Jahre alt war (1846, veröffentlicht 1851). Zu seinen ersten Forschungsarbeiten gehörten Arbeiten zur Physiologie und Physik des Farbsehens und der Farbmetrik (1852–72, siehe Farbmessungen). Im Jahr 1861 demonstrierte M. als Erster ein Farbbild, das durch gleichzeitige Projektion roter, grüner und blauer Dias auf eine Leinwand gewonnen wurde, und bewies damit die Gültigkeit der Dreikomponententheorie des Farbsehens und zeigte gleichzeitig Wege auf Farbfotografie zu erstellen. Er schuf eines der ersten Instrumente zur quantitativen Farbmessung, das M.-Scheibe genannt wurde. In den Jahren 1857-59 führte M. eine theoretische Studie über die Stabilität der Saturnringe durch und zeigte, dass die Ringe des Saturn sein können nur dann stabil, wenn sie aus unverbundenen festen Teilchen bestehen.

In der Forschung zu Elektrizität und Magnetismus (Artikel „Über Faradian-Kraftlinien“, 1855-56; „Über physikalische Kraftlinien“, 1861-62; „Dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes“, 1864; zweibändige grundlegende „Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus“, 1873) M. entwickelte mathematisch die Ansichten von M. Faraday über die Rolle des Zwischenmediums bei elektrischen und magnetischen Wechselwirkungen. Er versuchte (in Anlehnung an Faraday), dieses Medium als einen alles durchdringenden Weltäther zu interpretieren, doch diese Versuche waren erfolglos. Weitere Entwicklung Die Physik hat gezeigt, dass der Träger elektromagnetischer Wechselwirkungen das elektromagnetische Feld ist, dessen Theorie (in der klassischen Physik) M. erstellt hat. In dieser Theorie fasste M. alle damals bekannten Fakten der makroskopischen Elektrodynamik zusammen und führte erstmals die Idee ein, dass ein Verschiebungsstrom ein Magnetfeld wie ein gewöhnlicher Strom erzeugt (Leitungsstrombewegung). elektrische Aufladungen). M. drückte die Gesetze des elektromagnetischen Feldes in Form eines Systems von 4 partiellen Differentialgleichungen aus (siehe Maxwell-Gleichungen). Der allgemeine und umfassende Charakter dieser Gleichungen zeigte sich darin, dass ihre Analyse die Vorhersage vieler bisher unbekannter Phänomene und Muster ermöglichte. Daraus folgte die Existenz elektromagnetischer Wellen, die später von G. Hertz experimentell entdeckt wurden. Beim Studium dieser Gleichungen kam M. zu dem Schluss über die elektromagnetische Natur des Lichts (1865) und zeigte, dass die Geschwindigkeit aller anderen elektromagnetischen Wellen im Vakuum gleich der Lichtgeschwindigkeit ist. Er maß (mit größerer Genauigkeit als W. Weber und F. Kohlrausch im Jahr 1856) das Verhältnis der elektrostatischen Ladungseinheit zur elektromagnetischen und bestätigte dessen Gleichheit mit der Lichtgeschwindigkeit. Aus Ms Theorie folgte, dass elektromagnetische Wellen Druck erzeugen. Der leichte Druck wurde 1899 von P. N. Lebedev experimentell festgestellt.

Die Theorie des Elektromagnetismus hat eine vollständige experimentelle Bestätigung erhalten und ist zur allgemein anerkannten klassischen Grundlage der modernen Physik geworden. Die Rolle dieser Theorie wurde von A. Einstein klar beschrieben: „... hier ereignete sich ein großer Wendepunkt, der für immer mit den Namen Faraday, Maxwell, Hertz verbunden ist.“ Der Löwenanteil dieser Revolution gehört Maxwell... Nach Maxwell wurde die physikalische Realität in Form von kontinuierlichen Feldern konzipiert, die nicht mechanisch erklärt werden können... Diese Veränderung des Realitätsbegriffs ist die tiefgreifendste und fruchtbarste von denen, die die Physik vorgenommen hat seit der Zeit Newtons erlebt hat“ (Collected Scientific Works, Bd. 4, M., 1967, S. 138).

In Untersuchungen zur molekularkinetischen Theorie der Gase (Artikel „Erläuterungen zur dynamischen Theorie der Gase“, 1860 und „Dynamische Theorie der Gase“, 1866) löste M. als erster das statistische Problem der Geschwindigkeitsverteilung von Molekülen eines idealen Gases (siehe Maxwell-Verteilung). M. berechnete die Abhängigkeit der Gasviskosität von der Geschwindigkeit und der mittleren freien Weglänge der Moleküle (1860), berechnete deren Absolutwert und leitete eine Reihe wichtiger thermodynamischer Beziehungen ab (1860). Der Viskositätskoeffizient trockener Luft wurde experimentell gemessen (1866). 1873-74 entdeckte M. das Phänomen der Doppelbrechung in einer Strömung (M.-Effekt).

M. war ein großer Popularisierer. Er schrieb eine Reihe von Artikeln für die Encyclopedia Britannica, populäre Bücher [wie „The Theory of Heat“ (1870), „Matter and Motion“ (1873), „Electricity in Elementary Exposition“ (1881, übersetzt ins Russische). Ein wichtiger Beitrag zur Geschichte der Physik ist M.s Veröffentlichung von Manuskripten von G. Cavendishs Werken über Elektrizität (1879) mit ausführlichen Kommentaren von M.

Zustand: Großbritannien

Anwendungsbereich: Naturwissenschaften, Physik

Größter Erfolg: Wurde der Begründer der Elektrodynamik.

Seitdem die Wissenschaft der gesamten Menschheit zugänglich gemacht wurde, versucht jeder, etwas Neues darin zu finden. Und schreibe deinen Namen in die Geschichte. Natürlich Leute, die Interesse haben Geisteswissenschaften, die Namen von Physikern, Chemikern und Mathematikern sind unbekannt. Dennoch gibt es einige Persönlichkeiten, die in aller Munde sind, auch Menschen, die keine Ahnung haben, was Physik ist. James Maxwell ist einer dieser Wissenschaftler, der die Geschichte der Mathematik und Physik geprägt hat.

James Clerk Maxwell, schottischer Physiker, bekannt für seine Formulierung der elektromagnetischen Theorie. Er wird von den meisten modernen Physikern als der Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts angesehen, der den größten Einfluss auf die Physik des 20. Jahrhunderts hatte, und er nimmt neben Isaac Newton und wegen der grundlegenden Natur seiner Beiträge einen Ehrenplatz ein.

frühe Jahre

Der zukünftige Physiker wurde am 13. Juni 1831 in Edinburgh geboren. Der ursprüngliche Nachname war Clerk, wobei sein Vater, der als Anwalt arbeitete und das Middleby-Anwesen erbte, einen zusätzlichen Nachnamen hinzugefügt hatte. James war ein Einzelkind. Seine Eltern heirateten für damalige Verhältnisse recht spät und seine Mutter war zum Zeitpunkt seiner Geburt 40 Jahre alt. Der Junge verbrachte seine Kindheit auf dem Anwesen Middleby, das in Glenlare umbenannt wurde.

Seine Mutter starb 1839 an Bauchkrebs und sein Vater wurde zur Hauptfigur seiner Erziehung. Ihm war es zu verdanken, dass sich der junge James für die exakten Wissenschaften interessierte. In der Schule zeigte er eine große Neugier junges Alter und hatte ein phänomenales Gedächtnis. 1841 wurde er an die Edinburgh Academy geschickt. Zu den weiteren Studenten gehörten sein zukünftiger Biograf Lewis Campbell und sein Freund Peter Guthrie Tait.

Maxwells Interessen gingen weit darüber hinaus Lehrplan, und er schenkte den Prüfungsergebnissen keine große Aufmerksamkeit. Seine erste wissenschaftliche Arbeit, die er veröffentlichte, als er erst 14 Jahre alt war, beschrieb eine verallgemeinerte Reihe ovaler Kurven, die analog einer Ellipse mit Stiften und Fäden nachgezeichnet werden konnten. Diese Faszination für Geometrie und mechanische Modelle hielt während seiner gesamten Karriere an und war eine große Hilfe bei seinen späteren Forschungen.

Mit 16 Jahren ging er an die Universität Edinburgh, wo er eifrig Bücher zu allen Themen las und zwei weitere veröffentlichte wissenschaftliche Arbeiten. 1850 trat er in Cambridge ein. Nach seinem Abschluss wurde James eine Lehrstelle angeboten. Zu dieser Zeit interessierte er sich für Elektrizität und Farben, die später die Grundlage der ersten Farbfotografie bilden sollten.

Karriere und Entdeckungen von James Muswell

1854 arbeitete er weiterhin am Trinity College, doch als sich der Gesundheitszustand seines Vaters verschlechterte, musste er nach Schottland zurückkehren. 1856 wurde er zum Professor für Naturphilosophie am Marischal College in Aberdeen ernannt, doch diese Ernennung wurde von der traurigen Nachricht vom Tod seines Vaters überschattet. Dies war ein großer persönlicher Verlust für Maxwell, da er eine enge Beziehung zu seinem Vater hatte. Im Juni 1858 heiratete Maxwell Catherine Dewar, die Tochter des Direktors des Colleges, an dem er zu arbeiten begann. Das Paar hatte keine Kinder, aber es herrschte ein vertrauensvolles Verhältnis und gegenseitiger Respekt.

Im Jahr 1860 fusionierten Marischal und King's College zur University of Aberdeen. Maxwell wurde gebeten, seine Position zu verlassen. Er bewarb sich um eine Stelle an der Universität Edinburgh, wurde jedoch zugunsten seines Schulfreundes Tait abgelehnt. Nach der Ablehnung zieht James nach London.

Die nächsten fünf Jahre waren zweifellos die fruchtbarsten seiner Karriere. In dieser Zeit entstanden zwei seiner klassischen Werke elektromagnetisches Feld, und seine Demonstration der Farbfotografie fand statt. Maxwell leitete die experimentelle Bestimmung elektrischer Einheiten für die British Association for the Advancement of Science, und diese Arbeit im Bereich Messung und Standardisierung führte zur Gründung des National Physical Laboratory.

Es waren Maxwells Forschungen zum Elektromagnetismus, die ihm einen Namen unter den ganz Großen verschafften Geschichtswissenschaftler. Im Vorwort zu seiner Abhandlung über Elektrizität und Magnetismus (1873) erklärte Maxwell, dass seine Hauptaufgabe darin bestehe, Faradays physikalische Ideen in mathematische Form umzuwandeln. Um das Faradaysche Induktionsgesetz zu veranschaulichen (dass ein sich änderndes Magnetfeld ein induziertes elektromagnetisches Feld erzeugt), konstruierte Maxwell ein mechanisches Modell. Er fand heraus, dass das Modell einen entsprechenden „Verschiebungsstrom“ im dielektrischen Medium erzeugte, das dann der Ort von Transversalwellen sein könnte. Durch die Berechnung der Geschwindigkeit dieser Wellen stellte er fest, dass sie der Lichtgeschwindigkeit sehr nahe kamen.

Maxwells Theorie besagte, dass elektromagnetische Wellen in einem Labor erzeugt werden könnten, eine Möglichkeit, die erstmals 1887, acht Jahre nach Maxwells Tod, von Heinrich Hertz demonstriert wurde. Neben seiner elektromagnetischen Theorie leistete Maxwell wichtige Beiträge zu anderen Bereichen der Physik. Noch im Alter von 20 Jahren demonstrierte er seine Beherrschung der klassischen Physik, indem er einen Aufsatz über die Ringe des Saturn schrieb, in dem er zu dem Schluss kam, dass die Ringe aus Materiemassen bestehen müssen, die nichts miteinander zu tun haben – eine Schlussfolgerung, die mehr als bestätigt wurde 100 Jahre später erreichte die erste Voyager-Raumsonde den Ringplaneten.

letzten Lebensjahre

Im Jahr 1871 wurde Maxwell zum neuen Professor am Cavendish College in Cambridge gewählt. Er begann mit der Planung des örtlichen Labors und überwachte dessen Bau. Maxwell hatte nur wenige Schüler, aber sie waren von höchster Qualität und umfassten William D. Niven, John Ambrose (später Sir John Ambrose), Richard Tetley Glazebrooke, John Henry Poynting und Arthur Schuster.

Zu Ostern 1879 erkrankte Maxwell schwer an Bauchkrebs. Woran seine Mutter einst starb. Da er nicht mehr wie zuvor Vorlesungen halten konnte, kehrte er im Juni nach Glenlare zurück, doch sein Zustand verbesserte sich nicht. Der große Physiker James Muswell starb am 5. November 1879. Seltsamerweise erhielt Maxwell keine öffentlichen Ehrungen und wurde still auf einem kleinen Friedhof im Dorf Parton in Schottland begraben.