Сегодня мы расскажем о Джеймсе Клерке Максвелле. Он прожил всего 48 лет, но сделал столько открытий, что их хватило бы на несколько жизней.
К ак он все это успел? Может быть, дело в распорядке дня? Еще когда Джеймс учился в Кембридже, он удивлял своих товарищей своим расписанием: ложился спать в пять часов вечера, вставал в половине десятого (тоже вечера), потом до двух ночи читал, потом полчаса бегал по коридорам общежития в качестве зарядки, затем опять спал, в семь утра вставал и до пяти вечера работал. А еще он писал стихи и занимался «котоверчением» — экспериментально определял минимальную высоту, упав с которой, кошка встает на четыре лапы. Занятие сие вошло в кембриджский фольклор. Происхождение, детство и учеба Хотя Максвелла принято называть английским ученым, родился он в 1831 году в Эдинбурге (Шотландия). И вообще принадлежал наш герой к старинному шотландскому роду Клерков. Вскоре после рождения семья его переехала из Эдинбурга в фамильное имение Миддлби в Южной Шотландии. Имение было довольно заброшенным, поэтому построили новый дом. И даже дали ему имя — Гленлэр, что, говорят, в переводе означает «берлога в узкой лощине». В этой берлоге Максвелл предпочитал жить в течение всей жизни, при малейшей возможности. Джеймс в 1841 году переехал к своей тетке в Эдинбург, там как раз открылась новая академия. Основной упор в школе делался на классическое образование: языки (латинский и греческий), римскую литературу, Священное писание, но Джеймса, хотя он и в них преуспел, больше интересовала математика, особенно геометрия. И в школе Максвелл выполнил свою первую научную работу — придумал простой способ вычерчивания овальных фигур. И работа эта даже была продемонстрирована на заседании Эдинбургского Королевского общества. После окончания школы Джеймс Клерк Максвелл окончил сначала Эдинбургский университет (1847–1850), а затем — в 1854 году — и знаменитый Кембридж. В 1855 году Максвелл стал членом совета Тринити-колледжа, в 1856–1860 годах был профессором Маришал-колледжа Абердинского университета, с 1860 по 1865 год возглавлял кафедру физики и астрономии в Кингз-колледже Лондонского университета, а в 1871 году в Кембриджском университете занял кафедру экспериментальной физики. Работы Про первую (школьную) работу мы уже упоминали. А после окончания Кембриджа Максвелл стал заниматься разными экспериментами по теории цветов. Он использовал особый волчок, диск которого был разделен на секторы, окрашенные в разные цвета (диск Максвелла). При быстром вращении волчка цвета сливались: если диск был закрашен так, как расположены цвета спектра, он казался белым; если одну его половину закрашивали красным, а другую — желтым, он казался оранжевым; смешивание синего и желтого создавало впечатление зеленого. В 1860 году за работы по восприятию цвета и оптике Максвелл был награжден медалью Румфорда. Более того, Максвеллу удалось даже получить первую в мире цветную фотографию. Правда, это произошло чуть позже — в 1861 году. И в некотором роде случайно. Вместе с фотографом Томасом Саттоном было получено три негатива цветной ленты на стекле, покрытом фотографической эмульсией. Негативы были сняты через зеленый, красный и синий фильтры (растворы солей различных металлов). Освещая затем негативы через те же фильтры, удалось получить цветное изображение. Через сто лет специалисты доказали, это было невозможно и изображение появилось в результате смешения совсем иных цветов, но сам принцип был верен. Затем Максвелл занялся кинетической теорией газов. Вернее, заниматься ею он начал много раньше, в 1859 году выступил на заседании Британской ассоциации с докладом, в котором привел распределение молекул по скоростям (максвелловское распределение). Максвелл исходил из представления о газе как об ансамбле множества идеально упругих шариков, хаотически движущихся в замкнутом пространстве. Шарики (молекулы) можно разделить на группы по скоростям, при этом в стационарном состоянии число молекул в каждой группе остается постоянным, хотя они могут выходить из групп и входить в них. Из такого рассмотрения следовало, что «частицы распределяются по скоростям по такому же закону, по какому распределяются ошибки наблюдений в теории метода наименьших квадратов, т. е. в соответствии со статистикой Гаусса». То есть он теоретически обосновал открытые экспериментально явления. В 1867 году изобретатель показал статистическую природу второго начала термодинамики, нашел интересный парадокс, который с чьей-то легкой руки стал называться «демон Максвелла». Помните книгу Стругацких «Понедельник начинается в субботу»? В НИИЧАВО макродемоны Максвелла работали швейцарами, а в свободное время играли в орлянку. Самой выдающейся работой Максвелла стала разработка теории электромагнитного поля. Если вы помните, электромагнитную индукцию открыл Фарадей в 1831 году — как раз тогда, когда Максвелл только родился. Когда же изобретатель приступал к исследованиям электричества и магнетизма, существовали две точки зрения на их природу. Некоторые ученые (в частности, Ампер) придерживались концепции дальнодействия, рассматривая электромагнитные силы как аналог гравитационного притяжения между двумя массами. Фарадей был приверженцем идеи силовых линий, которые соединяют положительный и отрицательный электрические заряды или северный и южный полюсы магнита. Максвелл придерживался точки зрения Фарадея и выразил известные тогда соотношения электродинамики на математическом языке, соответствующем механическим моделям Фарадея. Теорию электромагнитного поля он сформулировал в виде системы уравнений (уравнения Максвелла), описывающих основные закономерности электромагнитных явлений: 1-е уравнение выражало электромагнитную индукцию Фарадея; 2-е — магнитоэлектрическую индукцию, открытую Максвеллом и основанную на представлениях о токах смещения; 3-е — закон сохранения количества электричества; 4-е — вихревой характер магнитного поля. Продолжая развивать эти идеи, Максвелл пришел к выводу, что любые изменения электрического и магнитного полей должны вызывать изменения в силовых линиях, пронизывающих окружающее пространство, т. е. должны существовать импульсы (или волны), распространяющиеся в среде. Максвелл обосновал волновую природу света: свет — это электромагнитное возмущение, распространяющееся в непроводящей среде (разновидность электромагнитных волн). И сразу сообщил Фарадею о своем открытии. А итогом работ в этом направлении стал его знаменитый «Трактат об электричестве и магнетизме» (1873). Сейчас максвелловская теория электромагнитного поля — классика. Альберт Эйнштейн писал: «...тут произошел великий перелом, который навсегда связан с именами Фарадея, Максвелла, Герца. Львиная доля в этой революции принадлежит Максвеллу… После Максвелла физическая реальность мыслилась в виде непрерывных, не поддающихся механическому объяснению полей... Это изменение понятия реальности является наиболее глубоким и плодотворным из тех, которые испытала физика со времен Ньютона». Последние годы Первые симптомы болезни появились у Максвелла еще в начале 1877 года. Постепенно у него затруднялось дыхание, стало трудно проглатывать пищу, появились боли. Он был вынужден бросить преподавание и вместе с женой окончательно переселился в Гленлэр. Но ему становилось все хуже, вскоре выяснилось, что это рак, и даже ведущие врачи Кембрижда уже ничем не могли помочь. Умер Максвелл 5 ноября 1879 года. Похоронен на маленьком деревенском кладбище.
https://dialogmm.ru/wp-content/uploads/2022/07/moemetro109.pdf
