От Архимеда до Хокинга: Джеймс Клерк Максвелл

Владимирская областная научная библиотека приглашает читателей в виртуальные путешествия в проекте «От Архимеда до Хокинга» с выдающимися учеными, изобретателями, общественными деятелями, чьи имена прописаны на страницах мировой истории.

Джеймс Клерк Максвелл

Максвелл Джеймс Клерк (1831—1879) – британский физик шотландского происхождения, специалист в области механики, математики и оптики. Основоположник статистической физики и классической электродинамики. Автор закона распределения молекул по скоростям, названный в его честь “распределением Максвелла”.

Джеймс Максвелл родился в шотландском городе-столице Эдинбурге, 13 июня 1831 года. Джон Клерк Максвелл, отец будущего ученого занимал пост в адвокатской коллегии и владел поместьем, расположенным в южной части Шотландии. Фрэнсис Кей, мама Джеймса, была дочерью мужчины, занимавшего пост судьи в Адмиралтействе. Она умерла внезапно, когда мальчику только-только исполнилось восемь лет. Джону Клерку пришлось самостоятельно заниматься воспитанием малолетнего наследника. В дальнейшем, уже во взрослой жизни, ученый сохранил тёплые отношения с единственным родителем, который на протяжении всей своей жизни заботился о сыне.

Когда мальчик немного подрос и достиг школьного возраста, для его обучения в дом были приглашены педагоги. Однако те учителя, которых удалось отыскать были совершенно некомпетентны, грубы и невежественны, а найти других не удавалось. По этой причине спустя некоторое время отец отправил сына на обучение в академию в Эдинбурге.

Первое время юный Максвелл весьма настороженно относился ко всему, что было связанно с процессом обучения. Однако со временем процесс затянул его и Джеймс стал одним из лучших учеников. Каждый урок был интересен и познавателен, хотя особое внимание мальчика привлекала геометрия. Именно она стала той плодородной почвой на основе которой выросли все достижения Максвелла в области науки.

В год своего выпуска молодой студент написал для родной академии гимн, который сегодня знает не одно поколение учеников. После окончания академии, талантливый юноша принимает решение продолжить своё образование и отправляется в Эдинбургский университет . Здесь он со всей своей скрупулезностью погружается в изучение теории упругости. По итогам проведенной работы будущий ученый получает наивысшую оценку в научном мире.

Максвелл, Д. К. Статьи и речи / Д.К. Максвелл. – Москва : Наука, 1968. – 421 с.

В 1850 году Джеймс Максвелл, не слушая отца и не смотря на всё его недовольство, отправляется в Кембридж. Сначала юноша посещал занятия в колледже святого Петра, а затем перешёл в Тринити-Колледж . Преподаватели не могли нарадоваться талантливому ученику, который в своём выпуске стал вторым. После получения степени бакалавра бывшего студента пригласили в Тринити-Колледж на должность преподавателя. В этот период своей биографии Максвелл изучает геометрию, электричество и проблему цветов.

В 1854 году Джеймс написал письмо одному из своих товарищей в котором говорилось о его желании «атаковать электричество». В скором времени он смог опубликовать один из трёх значимых в своей жизни трудов, получивший название «О фарадеевых силовых линиях». Главным трудом этого периода биографии стала созданная Максвеллом теория цветов. Учёный при помощи многочисленных экспериментов смог доказать каким именно путём происходит смешивание цветов. В будущем, полученные данные помогли в создании цветной фотографии.

В 1856 году Максвелл занимает должность профессора натуральной философии в абердинском Маришаль-Колледже. Но на самом деле он с самого нуля стал создавать в данном учебном заведении кафедру физики. Здесь же он стал изучать движение колец Сатурна, занимаясь точными расчётами. Параллельно он пишет ещё один труд под названием «Об устойчивости движения колец Сатурна». В будущем эта книга была отнесена к классической литературе.

Затем внимание учёного привлекла кинетическая теория газов, на которой на некоторое время было сосредоточено всё его внимание. В 1860 году данная тема стала основой для научного доклада, который он читал в Оксфорде в рамках съезда Британской ассоциации ученых. В тот же год Джеймс покинул Маришаль-колледж и распрощался с должностью преподавателя. В скором времени ученого пригласили в педагогический коллектив профессорской кафедры в Кингс-колледж, где он также возглавил кафедру натуральной философии.

В кинетической теории газов установил статистический закон, описывающий распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Развил теорию явлений переноса в общем виде, применив её к процессам диффузии, теплопроводности и внутреннего трения.

17 мая 1861 года на лекции в Королевском институте «О теории трёх основных цветов» Максвелл представил первую в мире цветную фотографию. Негативы были сняты через зелёный, красный и синий фильтры (растворы солей различных металлов). После освещения их через те же фильтры было получено и само изображение. Три фотопластинки сейчас находятся в маленьком музее на 14 India Street в Эдинбурге, в доме где родился Максвелл.

Конечно, самым большим научным достижением Максвелла является созданная им в 1860-1865 гг. теория электромагнитного поля, которую он сформулировал в виде системы нескольких уравнений (уравнения Максвелла), выражающих все основные закономерности электромагнитных явлений (первые дифференциальные уравнения поля были записаны Максвеллом в 1855-1856 гг.) В своей теории электромагнитного поля Максвелл использовал новое понятие — ток смещения, дал определение электромагнитного поля и предсказал существование в свободном пространстве электромагнитных волн и их распространение со скоростью света.

Максвелл, Д. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля / Д.К. Максвелл – Москва : Гостехиздат, 1952. – 687 с.

Последнее дало ему основание считать свет одним из видов электромагнитного излучения (идея электромагнитной природы света) и раскрыть связь между оптическими и электромагнитными явлениями.

В 1865 году здоровье Джеймса неожиданно для семьи стало ухудшаться. Врачи советуют больше времени проводить на свежем воздухе, в следствии чего в 1866 году вся семья переезжает в имение Гленлэр, принадлежащее Максвеллам и расположенное недалеко от Лондона.

В 1867 г. первым показал статистическую природу второго начала термодинамики — «демон Максвелла». Термин предложен У. Томсоном, сам Максвелл предпочитал слово «клапан». В том же году учёный уезжает в Италию, чтобы поправить своё пошатнувшееся здоровье.

В 1871 году Максвеллу предлагают должность профессора в университете Кембриджа, куда они переезжают всей семьёй. Спустя два года был окончен великий труд в жизни Джеймса – «Трактат по электричеству и магнетизму».

Максвелл, Д. К. Материя и движение / Дж. К. Максвелл. – Москва : URSS : [Либроком, 2011]. – 156 с.

Немного позже научный мир смог познакомиться с книгой «Материя и движение».

В период с 1874 года по 1879 год учёный занимается исследованием трудов Генри Кавендиша, которые ему предоставил герцог Девонширский. В 1878 году вводит термин «статистическая механика».

К этому времени здоровье учёного ещё больше ухудшилось и после исследования ему ставят диагноз – рак.

Джеймс Клерк Максвелл умер 5 ноября 1879 года. Его могила находится рядом с родителями на кладбище в деревне Партон.

Многие из трудов Максвелла не были оценены при его жизни. И только спустя много лет учёные осознали весь масштаб проведённых им исследований.

Книги Дж. К. Максвелла

Книги про Дж. К. Максвелла

Материал подготовлен отделом производственной литературы

г. Владимир, ул. Дзержинского, д. 3
E-mail: [email protected]

Тел. (4922) 32-32-02 (доб. 260)