Джеймс Клерк Максвелл

Джеймс Клерк Максвелл — британский физик, математик и механик, который заложил основы современной классической электродинамики, один из основателей кинетической теории газов, автор теории цветного зрения.
Наиболее весомый вклад ученый сделал в молекулярную физику и электродинамику. В 1859 в кинетической теории газов, одним из основателей которой он стал, ученый установил статистический закон, описывающий распределение молекул газа по скоростям — распределение Максвелла. В 1866 он дал новый вывод функции распределения молекул по скоростям, основанный на рассмотрении прямых и обратных столкновений, развил теорию переноса в общем виде, применив ее к процессам диффузии, теплопроводности и внутреннего трения, ввел понятие времени релаксации. В 1867 он показал статистическую природу второго начала термодинамики, поведав миру о «демоне Максвелла», а в 1878 — ввел термин «статистическая механика». Самым большим научным достижением Максвелла является созданная им теория электромагнитного поля, которую он сформулировал в виде системы нескольких уравнений — уравнений Максвелла, выражающих все основные закономерности электромагнитных явлений. В своей теории электромагнитного поля великий британец использовал новое понятие — ток смещения, дал определение электромагнитного поля и предсказал новый важный эффект: существование в свободном пространстве электромагнитного излучения (электромагнитных волн) и его распространение в пространстве со скоростью света. Последнее дало ему основание считать свет одним из видов электромагнитного излучения и раскрыть связь между оптическими и электромагнитными явлениями.
Когда Максвелл в 1873 году издал своей двухтомный «Трактат об электричестве и магнетизме», его коллеги не смогли по достоинству оценить этот фундаментальный труд, назвав его «любопытной и оригинальной, но не слишком логичной гипотезой».
Несмотря на то, что вклад Максвелла в развитие физики не был оценен должным образом при его жизни, в последующие годы осознание истинного места его трудов в истории науки росло. Позже Макс Планк обратил внимание на его универсализм: «Великие мысли Максвелла не были случайностью: они, естественно, вытекали из богатства его гения; лучше всего это доказывается тем обстоятельством, что он был первооткрывателем в самых разнообразных отраслях физики, и во всех ее разделах он был знатоком и учителем».
На важность концепции поля в творчестве Максвелла указывали в своей книге «Эволюция физики» Альберт Эйнштейн и Леопольд Инфельд: «Формулировка уравнений Максвелла является самым важным событием со времени Ньютона». Эйнштейн также признал, что «теория относительности обязана своим возникновением уравнениям Максвелла для электромагнитного поля».
Ярким примером понимания важности открытий британского физика является статистическое толкование второго начала термодинамики и парадокс «демона Максвелла», повлиявшие на формулировку уже в XX веке теории информации.
Сегодня с уверенностью можно утверждать, что ученому, сделавшему ряд столь фундаментальных открытий, без сомнения, в поисках научной истины помогла его интуиция. Ведь в то время понять и описать природу электромагнитных явлений и небесных тел, можно было, лишь выдвигая гипотезы, проверить которые на практике не представлялось возможным. Максвелл теоретически вычислил давление света, предсказал эффекты Стюарта — Толмена и Эйнштейна — де Гааза, скин-эффект. Ученый сформулировал теорему в теории упругости, которая нам известна как теорема Максвелла, установил соотношения между основными теплофизическими параметрами (термодинамические соотношения Максвелла), развивал теорию цветного зрения, исследовал устойчивость колец Сатурна, показав, что кольца не являются твердыми или жидкими, а представляют собой рой метеоритов.
Сегодня анализ устойчивости колец Сатурна, проведенный Максвеллом, и его работы по кинетической теории находят свое продолжение не только в современных подходах к описанию особенностей строения колец, многие из которых еще не объяснены, но и в описании похожих астрофизических структур.

Скачать