Максвелл Джеймс Клерк

Основная философская ценность физики в том,

 что она даёт мозгу нечто определённое,

на что можно положиться

Джеймс Клерк Максвелл – шотландец по происхождению – английский физик, математик, прожил короткую (48 лет), но очень насыщенную научную жизнь.

В данной статье я не буду касаться биографии ученого, а сразу займусь его научной деятельностью.

Максвелла не относят к астрономам, хотя он также увлекался этой наукой. Живя в 19 веке невозможно было не заниматься астрономией, в то время всякий уважающий себя физик, должен был оставить след на этом еще не распаханном поле. Загадочные кольца Сатурна, открытые Галилеем в начале 17 века, не давали покоя многим ученым того времени. Выдвигались различные гипотезы природы данных колец. Одни считали, что это сплошные и твердые объекты, другие, как Лаплас, что они не могут быть твердыми.

Для установления истины Кембриджский университет объявил конкурс на лучшую работу об устойчивости колец Сатурна. Максвелл, анализируя известные факты, пришел к выводу, что устойчивость колец может быть обеспечена только в том случае, если они состоит из огромного множества, не связанных между собой, метеоритов. Изучая распространение волн в таком кольце, он выяснил, что при определённых условиях метеориты не сталкиваются между собой. При этом они находятся во взаимном движении, а их устойчивость является следствием притяжения к Сатурну. За данную работу Максвелл получил премию Дж. Адамса.

Очередной наградой для Максвелла была медаль Румфорда за исследования по смешению цветов и оптике. Для проведения экспериментов был использован особый волчок (диск Максвелла), окрашенный в различные цвета. При быстром вращении диска цвета накладывались друг на друга и картинка изменяла свой цвет. При смешении основных цветов красного, синего, зеленого – цвет получался белый. Этим экспериментом Максвелл показал обратное явление действию призмы.

Убедившись в справедливости трёхкомпонентной теории цветного зрения, ученый вплотную приблизился к цветной фотографии, но из-за отсутствия соответствующего оборудования, эту идею пришлось отложить на целый век, возложив ее внедрение на потомков.

В 1859 году Максвелл занимается газами, развивая и дополняя молекулярно-кинетическую теорию. Его предшественник Р. Клаузиус ввел в данную теорию довольно странный термин: «средняя длина свободного пробега». Получалось, что молекула, как спринтер, стартует, пробегает какое-то расстояние, а потом финиширует.

Максвелл сделал оригинальный ход и впервые применил статистический подход в описание физических явлений.

Он представил газ как ансамбль идеально упругих шариков, которые имеют упругие столкновения  между собой и со стенками, ограничивающими их хаотическое перемещение. Шарики (молекулы) он разделил на группы по скоростям, при этом, в стационарном состоянии число молекул в каждой группе оставалось постоянным. 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". Установленное им распределение молекул газа по скоростям сейчас известно как «распределение Максвелла».

В рамках своей теории Максвелл объяснил закон Авогадро, диффузию, теплопроводность, внутреннее трение (теория переноса) и показал статистическую природу второго начала термодинамики ("демон Максвелла").

электромагнитные волныОчень серьезные работы по электротехнике позволили заложить основы современной классической электродинамики и электромагнитного поля. Максвелл отличался некоей научной дотошностью, особенно сильно это качество проявилось при разработке электромагнитной теории поля. Его заинтересовали опыты, проводимые соотечественником Фарадеем, по электричеству и магнетизму. К тому времени уже сложились некоторые представления в данной науке, но были и серьезные противоречия. Так А.М.Ампер и Ф.Нейман считали, что электромагнитные силы – это аналог гравитационного взаимодействия, поэтому являются дальнодействующими.

Максвелл самым тщательным образом занялся изучением работ Фарадея. Ему понравилась идея трактовки силовых линий, которые невидимым образом соединяют северный и южный полюсы магнита, при этом, заполняя все близлежащее пространство (поле). Следуя за Фарадеем 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. Были сделаны выводы, из которых следовало ряд следствий по теоретическому предсказанию электромагнитных волн (ЭМВ), позднее экспериментально открытых Герцем в 1888 году. Следует заметить, что для самого Герца открытие электромагнитных волн стало неожиданностью. Этим открытием он опровергал сам себя, т.к. не верил в теорию Максвелла и в смелость его высказываний. Но как видите истина дороже и на данный момент электромагнитная теория Максвелла является одним из столпов знаний в современной физике.

Максвелл призвал на помощь математику и описал все основные закономерности электромагнитных явлений. Сейчас это четыре знаменитых уравнения Максвелла из его теории электромагнитного поля. Данная теория неоднократно проверена экспериментально, что окончательно утвердило ее справедливость и состоятельность. За разработку данной теории ученый мир относит Максвелла к трем великим ученым мира вместе с Ньютоном и Эйнштейном.

В 1873 году Максвелл публикует фундаментальный труд своей научной деятельности: "Трактат по электричеству и магнетизму" (в двух томах). В нем он подвел итоги многолетней работы по электромагнетизму, начавшейся еще в начале 1854 года.

Из данного трактата хочу вычленить одну гипотезу – о существовании давления света, как результата действия ЭМВ. В 1900 году нашим соотечественником Петром Лебедевым был блестяще поставлен эксперимент с помощью крутильных весов, который подтвердил существование данного явления.

Забегая вперед, хочу сказать, что «давление света» для многих ученых, занимающихся теорией гравитации, стало неразрешимой преградой для раскрытия понимания гравитации. Для меня существование данного явления тоже создало очень серьезную трудность в понимании сущности гравитации. Судите сами, с одной стороны, за счет переброски огромной энергии, Солнце притягивает, а с другой – создает давление, т.е. антигравитацию. Как мне удалось перешагнуть через данный барьер –  об этом серьезный разговор впереди.

Назад  Вперед

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.