Англійський фізик, творець класичної електродинаміки, один з засновників статистичної фізики, організатор і перший директор Каведишской лабораторії. Установив статистичний розподіл часток по швидкостях, названий його ім'ям. Досліджував в'язкість, дифузію і теплопровідність газів.
Джеймс Максвелл народився в Единбурзі (столиця Шотландії) 13 червня 1831 року. Незабаром після народження хлопчика батьки відвезли його у свій маєток Гленлер. З цього часу "барліг у вузькій ущелині" міцно ввійшла в життя Максвелла. Тут жили і вмерли його батьки, тут подовгу жив і був похований він сам. Коли Джеймсу було вісім років, у будинок прийшло нещастя, важко занедужала його мати і незабаром умерла. Тепер єдиним вихователем Джеймса став батько, до якого він на все життя зберіг почуття ніжної прихильності і дружби. Джон Максвелл був не тільки батьком і вихователем сина, але і його самим найкращим радником у всіх інших справах. Незабаром прийшов час, коли хлопчику треба було починати вчитися. Спочатку запрошували вчителів до дому. Але шотландські домашні вчителі були такими ж грубими і неосвіченими, як і їхні англійські колеги, з таким сарказмом і ненавистю описані Діккенсом. Тому вирішено було віддати Джеймса в нову школу, що носила величну назву Единбурзької академії. Хлопчик поступово втягнувся в шкільне життя. Він став з великим інтересом відноситися до уроків. Особливо йому подобалася геометрія. Вона на все життя залишилася одним з найсильніших захоплень Максвелла. Геометричні образи і моделі зіграли величезну роль у його науковій творчості. З неї почався науковий шлях Максвелла. Максвелл закінчив Академію в одному з перших випусків. На прощання зі школою, що полюбилася, він склав гімн Единбурзької академії, що дружно і з захопленням розспівували її вихованці. Тепер перед ним розкрилися двері Единбурзького університету. Будучи студентом. Максвелл виконав серйозне дослідження з теорії пружності, що одержало високу оцінку фахівців. І тепер перед ним повстало питання про перспективу його подальшого навчання в Кембриджу. Найстаршим коледжем Кембриджу був заснований у 1284 році коледж св. Петра (Пітерхауз), а найбільш знаменитий - коледж св. Трійці (Трініті-Коледж), заснований у 1546 році. Славу цього коледжу створив його знаменитий вихованець Ісак Ньютон. Пітерхауз і Трініті-Коледж і були послідовно місцем перебування в Кембриджу молодого Максвелла. Після короткого перебування в Пітерхаузі Максвелл перевівся до Трініті-Коледжа. Обсяг знань Максвелла, міць його інтелекту і самостійність мислення дозволили йому домогтися високого місця у своєму випуску. Він зайняв друге місце. Молодий бакалавр був залишений у Трініті-Коледжі як викладач. Але його хвилювали наукові проблеми. Крім його старих захоплень геометрією та проблемами кольорів, якими він почав займатися ще в 1852 році. Максвелл зацікавився електрикою. 20 лютого 1854 року Максвелл повідомляє Томсону про свій намір "атакувати електрику". Результатом "атаки" був твір "Про фарадейові силові лінії" - перша з трьох основних праць Максвелла, присвячених вивченню електромагнітного поля. Слово "поле" уперше з'явилося в тім самому листі Томсону, але ні в цьому, ні в наступному творі, присвяченому силовим лініям, Максвелл його не вживає. Це поняття знову з'явиться тільки в 1864 році в роботі "Динамічна теорія електромагнітного поля". Восени 1856 року Максвелл став на посаду професора натуральної філософії Марішаль-Коледжа в Абердіні. Кафедра натуральної філософії, тобто кафедра фізики в Абердіні, до Максвелла, по суті справи, не існувала, і молодому професору довелося організовувати навчальну і наукову працю по фізиці. Перебування в Абердіні ознаменувалося важливою подією й в особистому житті Максвелла: він одружився на дочці глави Марішаль-Коледжа Даніеля Дьюара - Кетрін Мері Дьюар. Відбулася ця подія в 1858 році. З цього часу і до кінця життя подружжя Максвелл проходили свій життєвий шлях рука об руку. У 1857-1859 роках учений провів свої розрахунки руху кілець Сатурна. Він показав, що рідке кільце при обертанні зруйнується виникаючими в ньому хвилями і розіб'ється на окремі супутники. Максвелл розглядав рух кінцевого ряду таких супутників. Найскладніше математичне дослідження принесло йому премію Адамса і славу першокласного математика. Премійований твір був виданий у 1859 році Кембріджським університетом. Від вивчення кілець Сатурна зовсім природним був перехід до розгляду рухів молекул газу. Абердінський період життя Максвелла закінчився виступом його на зборах Британської Асоціації 1859 року з доповіддю "Про динамічну теорію газів". Цей документ поклав початок багаторічним і плідним дослідженням Максвелла в області кінетичної теорії газів і статистичної фізики. Так, як кафедру, де працював Максвелл, закрили, ученому довелося підшукувати нову роботу. У 1860 року Максвелла обирають професором натуральної філософії Кінг-Коледжу в Лондоні. Лондонський період ознаменувався публікацією великої статті "Пояснення до динамічної теорії газів", що була опублікована у ведучому англійському фізичному журналі "Філософський журнал" у 1860 році. Цією статтею Максвелл уніс величезний вклад у нову галузь теоретичної фізики - статистичну фізику. Засновниками статистичної фізики в її класичній формі вважаються Максвелл, Больцман і Гіббс. Літо 1860 року перед початком осіннього семестру в Лондоні дружини Максвелл провели в родовому маєтку Гленлэр. Однак відпочити і набратися сил Максвеллу не вдалося. Він занедужав віспою у важкій формі. Лікарі побоювалися за його життя. Але надзвичайна мужність і терпіння відданої йому Кетрін, що робила все, щоб виходити хворого чоловіка, допомогли їм здобути перемогу над страшною хворобою. Таким важким іспитом почалося його лондонське життя. У цей період свого життя Максвелл опублікував велику статтю про кольори, а також роботу "Пояснення до динамічної теорії газів". Але головна праця його життя була присвячена теорії електрики. Він публікує дві основні роботи зі створеної їм теорії електромагнітного поля: "Про фізичні силові лінії" (1861-1862) і "Динамічна теорія електромагнітного поля" (1864-1865). За десять років Максвелл виріс у найбільшого вченого, творця фундаментальної теорії електромагнітних явищ, що стала поряд з механікою, термодинамікою і статистичною фізикою однією з фундаментальних частин класичної теоретичної фізики. У цей же період життя Максвелл почав роботи з електричними вимірами. Він був особливо зацікавлений у раціональній системі електричних одиниць, тому що створена їм електромагнітна теорія світла ґрунтувалася тільки на збігу відношення електростатичних до електромагнітних одиниць електрики зі швидкістю світла. Цілком природно, що він став одним з активних членів "Комісії одиниць" Британської Асоціації. Крім того, Максвелл глибоко розумів тісний зв'язок науки і техніки, важливість цього союзу як для прогресу науки, так і для технічного прогресу. Тому із шістдесятих років і до кінця життя він невпинно працював в області електричних вимірів. Напружене лондонське життя погано відбилося на здоров'я Максвелла і його дружини, і вони вирішили пожити у своєму родовому маєтку Гленлері. Це рішення стало неминучим після важкого захворювання Максвелла наприкінці літнього відпочинку 1865 року, що він, як звичайно, проводив у своєму маєтку. Максвелл залишив службу в Лондоні і п'ять років (з 1866 по 1871 рік) прожив у Гленлері, виїжджаючи зрідка в Кембридж на іспити, і лише в 1867 році за порадою лікарів зробив подорож в Італію. Займаючись у Гленлері господарськими справами. Максвелл не залишав наукових занять. Він напружено працював над головною працею свого життя "Трактатом з електрики та магнетизму", написав книгу "Теорія теплоти", важливу роботу про регулятори, ряд статей по кінетичній теорії газів, брав участь у зборах Британської Асоціації. Творче життя Максвелла в селі продовжувалася настільки ж інтенсивно, як і в університетському місті. У 1871 році Максвелл видав у Лондоні книгу "Теорія тепла". Цей підручник користався великою популярністю. Учений писав, що метою його книги "Теорія тепла" був викладення вчення про теплоту "у тій послідовності, у якій воно розвивалося". Незабаром після виходу "Теорії тепла" Максвелл одержав пропозицію зайняти знову організовану кафедру експериментальної фізики в Кембриджу. Він погодився і 8 березня 1871 року був призначений Кавендишським професором Кембріджського університету. У 1873 році виходять "Трактат з електрики та магнетизму" (у двох томах) і книга "Матерія та рух". "Матерія та рух" - це невелика книжка, присвячений викладу основ механіки. "Трактат з електрики та магнетизму" - головна праця Максвелла і вершина його наукової творчості. У ньому він підвів підсумки багаторічної роботи з електромагнетизму, що почалася ще на початку 1854 року. Передмову до "Трактату" датовано 1 лютого 1873 року. Дев'ятнадцять років працював Максвелл над своєю основною працею! Максвелл розглянув усю суму знань з електрики та магнетизму свого часу, починаючи з основних фактів електростатики і кінчаючи створеною їм електромагнітною теорією світла. Він підвів підсумки боротьби теорій дальньої дії і близької дії, що почалася ще при житті Ньютона, присвятивши останню главу своєї книги розгляду теорій дії на відстані. Максвелл не висловився відкрито проти теорій електрики, що існували до його; він виклав фарадеєвську концепцію як рівноправну з пануючими теоріями, але весь дух його книги, його підхід до аналізу електромагнітних явищ були настільки нові і незвичайні, що сучасники відмовлялися зрозуміти книгу. У відомій передмові до "Трактату" Максвелл так характеризує мету своєї праці: описати найбільш важливі з електромагнітних явищ, показати, як їх можна вимірити і "простежити математичні співвідношення між вимірюваними величинами". Він указує, що постарається "по можливості освітити зв'язок математичної форми цієї теорії і загальної динаміки, для того щоб певною мірою підготуватися до визначення тих динамічних законів, серед яких нам варто було б шукати чи ілюстрації пояснення електромагнітних явищ". Закони механіки Максвелл вважає основними законами природи. Не випадково тому як фундаментальну передумову до основних своїх рівнянь електромагнітної теорії він викладає основні положення динаміки. Але разом з тим Максвелл розуміє, що теорія електромагнітних явищ - це якісно нова теорія, що не зводиться до механіки, хоча механіка і полегшує проникнення в цю нову область явищ природи. Головні висновки Максвелла зводяться до наступного: змінне магнітне поле, порушуване струмом, що змінюється, створює в навколишнім просторі електричне поле, яке у свою чергу збуджує магнітне поле, і т.д. Електричні і магнітні поля що змінюються, взаємно породжуючи один одного, утворять єдине змінне електромагнітне поле - електромагнітну хвилю. Він вивів рівняння, що показують, що магнітне поле, створюване джерелом струму, поширюється від нього з постійною швидкістю. Виникнувши, електромагнітне поле поширюється в просторі зі швидкістю світла 300 000 км/с, займаючи усе більший і більший обсяг. Максвелл стверджував, що хвилі світла мають ту ж природу, що і хвилі, що виникають навколо проводу, у якому є змінний електричний струм. Вони відрізняються друг від друга тільки довжиною. Дуже короткі хвилі і є видиме світло. У середині сімдесятих була опублікована робота Максвелла "Про динамічний доказ молекулярної будівлі тіл", що представляє важливе доповнення до його "Теорії тепла" і його роботам по кінетичній теорії газів. У 1874 році він починає велику історичну роботу: вивчення наукової спадщини вченого XVIII століття Генрі Кавендиша і готує її до друку. Після досліджень Максвелла стало ясно, що Кавендиш задовго до Фарадея відкрив вплив діелектрика на величину електроємності і за 15 років до Кулона відкрив закон електричних взаємодій. Роботи Кавендиша по електриці з описом експериментів зайняли великий том, що вийшов у 1879 році за назвою "Статті по електриці високоповажного Генрі Кавендиша". Це була остання книга Максвелла, випущена при його житті. 5 листопада 1879 року в Кембриджу він помер.
|
