ماکسول یک دانشمند است. حقایق جالب جیمز ماکسول

جیمز ماکسول فیزیکدانی است که برای اولین بار پایه های الکترودینامیک کلاسیک را فرموله کرد. امروزه نیز از آنها استفاده می شود. معادله معروف ماکسول شناخته شده است؛ او بود که مفاهیمی مانند جریان جابجایی، میدان الکترومغناطیسی، پیش بینی امواج الکترومغناطیسی، ماهیت و فشار نور را وارد این علم کرد و بسیاری از اکتشافات مهم دیگر را انجام داد.

فیزیکدان دوران کودکی

ماکسول فیزیکدان در قرن نوزدهم در سال 1831 به دنیا آمد. او در ادینبورگ، اسکاتلند به دنیا آمد. قهرمان مقاله ما از خانواده ای از کارمندان بود؛ پدرش صاحب یک ملک خانوادگی در جنوب اسکاتلند بود. در سال 1826، او همسری به نام فرانسیس کی پیدا کرد، آنها ازدواج کردند و 5 سال بعد جیمز برای آنها متولد شد.

در دوران کودکی، ماکسول و والدینش به املاک میدلبی نقل مکان کردند، جایی که او دوران کودکی خود را گذراند، که به شدت تحت الشعاع مرگ مادرش بر اثر سرطان قرار گرفت. او حتی در اولین سال های زندگی خود به طور فعال به دنیای اطراف خود علاقه مند بود، به شعر علاقه داشت و به اصطلاح با "اسباب بازی های علمی" احاطه شده بود. به عنوان مثال، سلف سینمای "دیسک جادویی".

در سن 10 سالگی او شروع به مطالعه با یک معلم خانه کرد، اما معلوم شد که این کار بی نتیجه بود، بنابراین در سال 1841 او به ادینبورگ نقل مکان کرد تا با عمه خود زندگی کند. در اینجا او شروع به حضور در آکادمی ادینبورگ کرد که بر آموزش کلاسیک تأکید داشت.

تحصیل در دانشگاه ادینبورگ

در سال 1847، فیزیکدان آینده جیمز ماکسول شروع به تحصیل در اینجا کرد.او آثاری در زمینه فیزیک، مغناطیس و فلسفه مطالعه کرد و آزمایشات آزمایشگاهی متعددی انجام داد. او بیشتر به خواص مکانیکی مواد علاقه داشت. او آنها را با استفاده از نور پلاریزه بررسی کرد. فیزیکدان ماکسول پس از اینکه همکارش ویلیام نیکول دو دستگاه پلاریزه کننده را که خودش مونتاژ کرده بود به او داد این فرصت را داشت.

در آن زمان، او تعداد زیادی مدل از ژلاتین ساخت، آنها را در معرض تغییر شکل قرار داد و نقاشی‌های رنگی را در نور قطبی نظارت کرد. ماکسول با مقایسه آزمایش های خود با تحقیقات نظری، بسیاری از قوانین جدید را استخراج کرد و قوانین قدیمی را آزمایش کرد. در آن زمان، نتایج این کار برای مکانیک سازه بسیار مهم بود.

ماکسول در کمبریج

در سال 1850، ماکسول می خواهد تحصیلات خود را ادامه دهد، اگرچه پدرش مشتاق این ایده نیست. دانشمند به کمبریج می رود. در آنجا وارد کالج ارزان قیمت پیترهاوس می شود. برنامه درسی موجود در آنجا جیمز را راضی نمی کرد و تحصیل در پیترهاوس هیچ چشم اندازی را فراهم نمی کرد.

فقط در پایان ترم اول توانست پدرش را متقاعد کند و به کالج معتبر ترینیتی منتقل شود. دو سال بعد دانشجوی بورسیه می شود و اتاق جداگانه ای می گیرد.

در عین حال، ماکسول عملاً به فعالیت های علمی نمی پردازد، او در سخنرانی های دانشمندان برجسته زمان خود می خواند و شرکت می کند، شعر می سرود و در حیات فکری دانشگاه شرکت می کند. قهرمان مقاله ما بسیار با افراد جدید ارتباط برقرار می کند، به همین دلیل او خجالتی طبیعی خود را جبران می کند.

کارهای روزمره ماکسول جالب بود. از ساعت 7 صبح تا 5 بعدازظهر کار می کرد، سپس خوابش می برد. دوباره ساعت 21:30 بیدار شدم، مطالعه کردم و از ساعت دو تا سه و نیم صبح، درست در راهروهای هاستل دویدم. بعد از آن دوباره به رختخواب رفت تا تا صبح بخوابد.

کار برق

زمانی که ماکسول در کمبریج بود، به طور جدی به مشکلات برق علاقه مند شد. او اثرات مغناطیسی و الکتریکی را بررسی می کند.

در آن زمان، مایکل فارادی نظریه القای الکترومغناطیسی را مطرح کرده بود، خطوط نیرویی که قادر به اتصال بارهای الکتریکی منفی و مثبت هستند. با این حال، ماکسول از این مفهوم کنش دور خوشش نمی آمد؛ شهودش به او می گفت که در جایی تناقض وجود دارد. بنابراین، او تصمیم گرفت یک نظریه ریاضی بسازد که نتایج به دست آمده توسط طرفداران عمل دوربرد و نمایش فارادی را ترکیب کند. او از روش قیاس استفاده کرد و نتایجی را که قبلاً ویلیام تامسون در تجزیه و تحلیل فرآیندهای انتقال حرارت در جامدات به دست آورده بود، به کار برد. بنابراین، برای اولین بار، او یک توجیه ریاضی منطقی برای چگونگی انتقال عمل الکتریکی در یک محیط خاص ارائه کرد.

عکس های رنگی

در سال 1856، ماکسول به آبردین رفت و به زودی در آنجا ازدواج کرد. در ژوئن 1860، در کنگره انجمن بریتانیا، که در آکسفورد برگزار می شود، قهرمان مقاله ما گزارش مهمی را در مورد تحقیقات خود در زمینه تئوری رنگ ارائه می دهد و آن را با آزمایش های خاص با استفاده از جعبه رنگ پشتیبانی می کند. در همان سال به دلیل کارش در ترکیب اپتیک و رنگ ها مدال اعطا شد.

در سال 1861، در موسسه سلطنتی، او شواهد انکارناپذیری از صحت نظریه خود ارائه کرد - این یک عکس رنگی است که او از سال 1855 روی آن کار می کرد. هیچ کس در جهان تا به حال این کار را انجام نداده است. او نگاتیوها را از طریق چندین فیلتر - آبی، سبز و قرمز، شلیک کرد. او با روشن کردن نگاتیوها از طریق همین فیلترها، موفق می شود یک تصویر رنگی به دست آورد.

معادله ماکسول

تامسون در بیوگرافی جیمز کلرک ماکسول نیز تأثیر زیادی بر او گذاشت. در نتیجه، او به این نتیجه می رسد که مغناطیس ماهیت گردابی دارد و جریان الکتریکی ماهیت انتقالی دارد. او یک مدل مکانیکی ایجاد می کند تا همه چیز را به وضوح نشان دهد.

جریان جابجایی حاصل منجر به معادله پیوستگی معروف شد که امروزه هنوز برای بار الکتریکی استفاده می شود. به گفته معاصران، این کشف مهم ترین کمک ماکسول به فیزیک مدرن بود.

سالهای آخر زندگی

ماکسول آخرین سالهای زندگی خود را در کمبریج در مناصب مختلف اداری گذراند و رئیس انجمن فلسفی شد. او به همراه شاگردانش به مطالعه انتشار امواج در بلورها پرداخت.

کارمندانی که با او کار می کردند به طور مکرر خاطرنشان کردند که ارتباط او تا حد امکان آسان است، خود را کاملاً وقف تحقیق کرده است، توانایی منحصر به فردی برای نفوذ به اصل مسئله دارد، بسیار بصیر است و در عین حال به انتقادات پاسخ کافی می دهد. ، هرگز آرزوی مشهور شدن نداشت، اما در عین حال قادر به طعنه های بسیار تصفیه شده بود.

اولین علائم یک بیماری جدی در سال 1877 ظاهر شد، زمانی که ماکسول تنها 46 سال داشت. او بیشتر و بیشتر شروع به خفگی کرد، خوردن و قورت دادن غذا برایش سخت بود و درد شدیدی را تجربه می کرد.

بعد از دو سال سخنرانی، سخنرانی در جمع برایش خیلی سخت بود، خیلی زود خسته شد. پزشکان خاطرنشان کردند که وضعیت او دائماً رو به وخامت است. تشخیص پزشکان ناامید کننده بود - سرطان شکم. در پایان سال، کاملاً ضعیف شده بود، از گلنلار به کمبریج بازگشت. دکتر جیمز پاجت که در آن زمان معروف بود سعی کرد از رنج او بکاهد.

در نوامبر 1879، ماکسول درگذشت. تابوت همراه با جسد او از کمبریج به املاک خانوادگی منتقل شد و در کنار والدینش در گورستان کوچک روستایی در پارتون دفن شد.

المپیک به افتخار ماکسول

خاطره ماکسول به نام خیابان ها، ساختمان ها، اشیاء نجومی، جوایز و بنیادهای خیریه حفظ می شود. المپیاد فیزیک ماکسول نیز هر ساله در مسکو برگزار می شود.

برای دانش آموزان از کلاس های 7 تا 11 فراگیر اجرا می شود. برای دانش آموزان در کلاس های 7-8، نتایج المپیاد ماکسول در فیزیک جایگزینی برای مراحل منطقه ای و روسی المپیاد برای دانش آموزان مدرسه در فیزیک است.

برای شرکت در مرحله منطقه ای باید در انتخاب اولیه به تعداد کافی امتیاز دریافت کنید. مراحل منطقه ای و نهایی المپیاد ماکسول در فیزیک در دو مرحله برگزار می شود. یکی از آنها نظری است و دومی تجربی.

جالب است که وظایف المپیاد ماکسول در فیزیک در تمام مراحل از نظر سطح دشواری با آزمون های مراحل پایانی المپیاد سراسر روسیه برای دانش آموزان مدرسه مطابقت دارد.

بسیاری از نشریات و مجلات علمی اخیراً مقالاتی در مورد دستاوردهای فیزیک و دانشمندان مدرن منتشر کرده اند و انتشارات مربوط به فیزیکدانان گذشته نادر است. ما می خواهیم این وضعیت را اصلاح کنیم و یکی از فیزیکدانان برجسته قرن گذشته، جیمز کلرک ماکسول را به یاد بیاوریم. این یک فیزیکدان مشهور انگلیسی، پدر الکترودینامیک کلاسیک، فیزیک آماری و بسیاری دیگر از نظریه ها، فرمول های فیزیکی و اختراعات است. ماکسول خالق و اولین مدیر آزمایشگاه کاوندیش شد.

همانطور که می دانید ماکسول اهل ادینبورگ بود و در سال 1831 در خانواده ای اصیل به دنیا آمد که با نام خانوادگی اسکاتلندی Penicuik Clerks مرتبط بود. ماکسول دوران کودکی خود را در املاک گلنلر گذراند. اجداد جیمز سیاستمداران، شاعران، موسیقی دانان و دانشمندان بودند. احتمالاً تمایل او به علم از او به ارث رسیده است.

جیمز بدون مادر (از زمانی که او در 8 سالگی درگذشت) توسط پدری که از پسر مراقبت می کرد بزرگ شد. پدر می خواست پسرش علوم طبیعی بخواند. جیمز بلافاصله عاشق فناوری شد و به سرعت مهارت های عملی خود را توسعه داد. ماکسول کوچولو اولین درس های خود را با پشتکار در خانه گذراند، زیرا روش های آموزشی سختی که معلم استفاده می کرد را دوست نداشت. آموزش بیشتر در یک مدرسه اشرافی انجام شد، جایی که پسر توانایی های ریاضی زیادی از خود نشان داد. ماکسول به خصوص هندسه را دوست داشت.

برای بسیاری از بزرگان، هندسه علم شگفت انگیزی به نظر می رسید و حتی در سن 12 سالگی از یک کتاب هندسه به گونه ای صحبت می کرد که گویی کتاب مقدسی است. ماکسول هندسه را مانند دیگر مشاهیر علمی دوست داشت، اما روابط او با همکلاسی هایش ضعیف بود. مدام برای او لقب های توهین آمیز می آوردند و یکی از دلایلش لباس های مضحک او بود. پدر ماکسول فردی عجیب و غریب به حساب می آمد و برای پسرش لباس هایی می خرید که باعث لبخند زدن او می شد.

ماکسول قبلاً در دوران کودکی امیدهای زیادی در زمینه علم نشان داده بود. در سال 1814 او برای تحصیل در مدرسه گرامر ادینبورگ فرستاده شد و در سال 1846 مدالی برای خدمات به ریاضیات به او اعطا شد. پدرش به پسرش افتخار می کرد و این فرصت به او داده شد تا یکی از آثار علمی پسرش را در هیئت مدیره آکادمی علوم ادینبورگ ارائه کند. این کار مربوط به محاسبات ریاضی ارقام بیضوی است. در آن زمان این اثر با عنوان "در مورد ترسیم بیضی ها و بیضی ها با کانون های بسیار" بود. در سال 1846 نوشته شد و در سال 1851 برای عموم منتشر شد.

ماکسول پس از انتقال به دانشگاه ادینبورگ به شدت شروع به مطالعه فیزیک کرد. کالاند، فوربس و دیگران معلمان او شدند. آنها بلافاصله پتانسیل فکری بالا و میل غیرقابل کنترلی برای مطالعه فیزیک را در جیمز دیدند. قبل از این دوره، ماکسول با شاخه های خاصی از فیزیک مواجه شد و به مطالعه اپتیک پرداخت (او زمان زیادی را به قطبش نور و حلقه های نیوتن اختصاص داد). در این امر فیزیکدان معروف ویلیام نیکول که در یک زمان منشور را اختراع کرد به او کمک کرد.

البته ماکسول با سایر علوم طبیعی بیگانه نبود و به مطالعه فلسفه، تاریخ علم و زیبایی شناسی توجه خاصی داشت.

در سال 1850 وارد کمبریج شد، جایی که نیوتن زمانی در آنجا کار می کرد و در سال 1854 مدرک آکادمیک دریافت کرد. پس از این، تحقیقات او در زمینه برق و تاسیسات الکتریکی بود. و در سال 1855 به او عضویت در شورای کالج ترینیتی اعطا شد.

اولین کار علمی مهم ماکسول، خطوط نیروی فارادی بود که در سال 1855 ظاهر شد. زمانی بولتزمن درباره مقاله ماکسول گفت که این کار معنای عمیقی دارد و نشان می دهد که دانشمند جوان چقدر هدفمند به کار علمی نزدیک می شود. بولتزمن معتقد بود که ماکسول نه تنها مسائل علوم طبیعی را درک می کند، بلکه سهم ویژه ای در فیزیک نظری داشته است. ماکسول در مقاله خود تمام روندهای تکامل فیزیک را برای چند دهه آینده بیان کرد. بعدها، کیرشوف، ماخ و دیگران به همین نتیجه رسیدند.

آزمایشگاه کاوندیش چگونه شکل گرفت؟

جیمز ماکسول پس از اتمام تحصیلات خود در کمبریج به عنوان معلم در اینجا باقی ماند و در سال 1860 به عضویت انجمن سلطنتی لندن درآمد. در همان زمان به لندن نقل مکان کرد و در آنجا به عنوان رئیس بخش فیزیک در کینگز کالج دانشگاه لندن منصوب شد. او 5 سال در این سمت کار کرد.

در سال 1871، ماکسول به کمبریج بازگشت و اولین آزمایشگاه را در انگلستان برای تحقیقات در زمینه فیزیک ایجاد کرد که به نام آزمایشگاه کاوندیش (به افتخار هنری کاوندیش) نام گرفت. ماکسول بقیه عمر خود را وقف توسعه آزمایشگاه کرد که به مرکز واقعی تحقیقات علمی تبدیل شد.

اطلاعات کمی در مورد زندگی ماکسول وجود دارد، زیرا او سوابق یا خاطرات خود را حفظ نمی کرد. او مردی متواضع و خجالتی بود. مکسول در 48 سالگی بر اثر سرطان درگذشت.

میراث علمی جیمز ماکسول چیست؟

فعالیت علمی ماکسول زمینه های بسیاری را در فیزیک شامل می شود: نظریه پدیده های الکترومغناطیسی، نظریه سینماتیک گازها، اپتیک، نظریه کشش و موارد دیگر. اولین چیزی که جیمز ماکسول را مورد توجه قرار داد، مطالعه و انجام تحقیقات در زمینه فیزیولوژی و فیزیک بینایی رنگ بود.

ماکسول اولین کسی بود که یک تصویر رنگی به دست آورد که از طریق نمایش همزمان طیف قرمز، سبز و آبی به دست آمد. با این کار ماکسول بار دیگر به دنیا ثابت کرد که تصویر رنگی بینایی بر اساس نظریه سه جزئی است. این کشف آغازی برای خلق عکس های رنگی بود. در دوره 1857-1859، ماکسول توانست ثبات حلقه های زحل را مطالعه کند. نظریه او نشان می دهد که حلقه های زحل تنها در یک شرایط پایدار خواهند بود - قطع اتصال ذرات یا اجسام از یکدیگر.

از سال 1855، ماکسول توجه ویژه ای به کار در زمینه الکترودینامیک داشت. آثار علمی متعددی از این دوره وجود دارد: «درباره خطوط نیرو فارادی»، «درباره خطوط فیزیکی نیرو»، «رساله الکتریسیته و مغناطیس» و «نظریه دینامیکی میدان الکترومغناطیسی».

ماکسول و نظریه میدان الکترومغناطیسی.

هنگامی که ماکسول شروع به مطالعه پدیده های الکتریکی و مغناطیسی کرد، بسیاری از آنها قبلاً به خوبی مطالعه شده بودند. ایجاد شد قانون کولمب, قانون آمپر، همچنین ثابت شده است که فعل و انفعالات مغناطیسی با عمل بارهای الکتریکی مرتبط است. بسیاری از دانشمندان آن زمان طرفدار تئوری کنش دوربرد بودند که بیان می‌کند که تعامل به صورت آنی و در فضای خالی اتفاق می‌افتد.

نقش اصلی در نظریه تعامل کوتاه برد توسط تحقیقات مایکل فارادی (دهه 30 قرن نوزدهم) ایفا شد. فارادی استدلال کرد که ماهیت بار الکتریکی بر اساس میدان الکتریکی اطراف است. میدان یک بار در دو جهت به بار همسایه متصل می شود. جریان ها با استفاده از میدان مغناطیسی برهم کنش می کنند. به گزارش فرادید، میدان های مغناطیسی و الکتریکی توسط او به شکل خطوط نیرو توصیف می شود که خطوطی الاستیک در یک محیط فرضی - اتر هستند.

ماکسول از نظریه فارادی در مورد وجود میدان های الکترومغناطیسی حمایت می کرد، یعنی حامی فرآیندهای نوظهور پیرامون بار و جریان بود.

ماکسول ایده های فارادی را به شکل ریاضی توضیح داد، چیزی که فیزیک واقعاً به آن نیاز داشت. با معرفی مفهوم میدان، قوانین کولن و آمپر متقاعد کننده تر و عمیق تر شدند. در مفهوم القای الکترومغناطیسی، ماکسول توانست ویژگی های خود میدان را در نظر بگیرد. تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی متناوب، یک میدان الکتریکی با خطوط بسته نیرو در فضای خالی ایجاد می شود. این پدیده میدان الکتریکی گردابی نامیده می شود.

کشف بعدی ماکسول این بود که یک میدان الکتریکی متناوب می تواند یک میدان مغناطیسی شبیه به یک جریان الکتریکی معمولی ایجاد کند. این نظریه فرضیه جریان جابجایی نامیده شد. متعاقبا، ماکسول رفتار میدان های الکترومغناطیسی را در معادلات خود بیان کرد.

ارجاع.معادلات ماکسول معادلاتی هستند که پدیده های الکترومغناطیسی را در محیط های مختلف و فضای خلاء توصیف می کنند و همچنین به الکترودینامیک ماکروسکوپی کلاسیک مربوط می شوند. این یک نتیجه منطقی است که از آزمایشات مبتنی بر قوانین پدیده های الکتریکی و مغناطیسی به دست آمده است.
نتیجه اصلی معادلات ماکسول محدود بودن انتشار فعل و انفعالات الکتریکی و مغناطیسی است که بین تئوری کنش کوتاه برد و نظریه عمل دوربرد تمایز قائل شد. مشخصات سرعت به سرعت نور 300000 کیلومتر بر ثانیه نزدیک شد. این به ماکسول دلیلی داد تا استدلال کند که نور یک پدیده مرتبط با عمل امواج الکترومغناطیسی است.

نظریه جنبشی مولکولی گازهای ماکسول.

ماکسول به مطالعه نظریه جنبشی مولکولی کمک کرد (اکنون این علم نامیده می شود مکانیک آماری). ماکسول اولین کسی بود که ایده ماهیت آماری قوانین طبیعت را مطرح کرد. او قانونی برای توزیع مولکول ها بر اساس سرعت ایجاد کرد و همچنین توانست ویسکوزیته گازها را در رابطه با شاخص های سرعت و مسیر آزاد مولکول های گاز محاسبه کند. همچنین، به لطف کار ماکسول، ما تعدادی روابط ترمودینامیکی داریم.

ارجاع.توزیع ماکسول تئوری توزیع سرعت مولکول های یک سیستم در شرایط تعادل ترمودینامیکی است. تعادل ترمودینامیکی شرطی برای حرکت انتقالی مولکول ها است که توسط قوانین دینامیک کلاسیک توصیف شده است.

ماکسول آثار علمی زیادی داشت که منتشر شد: «نظریه گرما»، «ماده و حرکت»، «الکتریسیته در نمایش ابتدایی» و غیره. ماکسول نه تنها علم را در این دوره پیشرفت داد، بلکه به تاریخ آن نیز علاقه مند بود. او زمانی موفق شد آثار جی.کاوندیش را منتشر کند که با نظرات خود تکمیل شد.

دنیا از جیمز کلرک ماکسول چه چیزی را به خاطر می آورد؟

ماکسول فعالانه روی مطالعه میدان های الکترومغناطیسی کار می کرد. نظریه او در مورد وجود آنها تنها یک دهه پس از مرگش به رسمیت شناخته شد.

ماکسول اولین کسی بود که ماده را طبقه بندی کرد و به هر کدام قوانین خاص خود را اختصاص داد که قابل تقلیل به قوانین مکانیک نیوتن نبودند.

بسیاری از دانشمندان در مورد ماکسول نوشته اند. فیزیکدان آر. فاینمن درباره او گفت که ماکسول، که قوانین الکترودینامیک را کشف کرد، قرن ها به آینده نگاه کرد.

پایان.جیمز کلرک ماکسول در 5 نوامبر 1879 در کمبریج درگذشت. او در یک دهکده کوچک اسکاتلندی در نزدیکی کلیسای مورد علاقه اش، که دور از املاک خانوادگی او نیست، به خاک سپرده شد.

مکسول، جیمز کلرک

فیزیکدان انگلیسی جیمز کلرک ماکسول در ادینبورگ در خانواده یک نجیب زاده اسکاتلندی از خانواده نجیب کارمند به دنیا آمد. او ابتدا در ادینبورگ (1847-1850) و سپس در دانشگاه های کمبریج (1850-1854) تحصیل کرد. در سال 1855، ماکسول به عضویت شورای کالج ترینیتی در سال های 1856-1860 درآمد. استاد کالج ماریشال دانشگاه آبردین بود و از سال 1860 ریاست دپارتمان فیزیک و نجوم در کالج کینگز دانشگاه لندن را بر عهده داشت. در سال 1865، به دلیل یک بیماری جدی، ماکسول از بخش استعفا داد و در املاک خانوادگی خود در گلنلار در نزدیکی ادینبورگ ساکن شد. در آنجا به تحصیل علم ادامه داد و چندین مقاله در مورد فیزیک و ریاضیات نوشت. در سال 1871 کرسی فیزیک تجربی را در دانشگاه کمبریج گرفت. ماکسول یک آزمایشگاه تحقیقاتی ترتیب داد که در 16 ژوئن 1874 افتتاح شد و به افتخار هنری کاوندیش کاوندیش نام گرفت.

ماکسول اولین کار علمی خود را در حالی که هنوز در مدرسه بود انجام داد و روشی ساده برای ترسیم اشکال بیضی ابداع کرد. این اثر در جلسه انجمن سلطنتی گزارش شد و حتی در مجموعه مقالات آن منتشر شد. زمانی که عضو شورای کالج ترینیتی بود، به آزمایش‌هایی روی نظریه رنگ‌ها مشغول بود و به عنوان ادامه‌دهنده نظریه یونگ و نظریه سه رنگ اصلی هلمهولتز عمل می‌کرد. ماکسول در آزمایش‌هایی که روی مخلوط کردن رنگ‌ها انجام می‌داد، از یک تاپ مخصوص استفاده می‌کرد که دیسک آن به بخش‌هایی تقسیم می‌شد که با رنگ‌های مختلف (دیسک ماکسول) رنگ‌شده بودند. هنگامی که قسمت بالایی به سرعت چرخید، رنگ ها با هم ادغام شدند: اگر دیسک به همان شیوه رنگ های طیف رنگ آمیزی می شد، سفید به نظر می رسید. اگر نیمی از آن قرمز و نیمی دیگر زرد بود، نارنجی به نظر می رسید. ترکیب آبی و زرد باعث ایجاد حس سبز می شود. در سال 1860، ماکسول مدال رامفورد را برای کارش در زمینه درک رنگ و اپتیک دریافت کرد.

در سال 1857، دانشگاه کمبریج مسابقه ای را برای بهترین مقاله در مورد پایداری حلقه های زحل اعلام کرد. این تشکیلات توسط گالیله در آغاز قرن هفدهم کشف شد. و راز شگفت انگیزی از طبیعت ارائه کرد: به نظر می رسید که سیاره توسط سه حلقه متحدالمرکز پیوسته احاطه شده است که از ماده ای با طبیعت ناشناخته تشکیل شده است. لاپلاس ثابت کرد که آنها نمی توانند جامد باشند. پس از انجام یک تجزیه و تحلیل ریاضی، ماکسول متقاعد شد که آنها نمی توانند مایع باشند و به این نتیجه رسید که چنین ساختاری تنها در صورتی می تواند پایدار باشد که از دسته ای از شهاب سنگ های نامرتبط تشکیل شده باشد. ثبات حلقه ها با جذب آنها به زحل و حرکت متقابل سیاره و شهاب سنگ ها تضمین می شود. ماکسول برای این کار جایزه جی.آدامز را دریافت کرد.

یکی از اولین کارهای ماکسول نظریه جنبشی گازها بود. در سال 1859، دانشمند گزارشی در جلسه انجمن بریتانیا ارائه کرد که در آن توزیع مولکول ها بر اساس سرعت (توزیع ماکسولیان) را ارائه کرد. ماکسول ایده های سلف خود را در توسعه نظریه جنبشی گازها توسط رودولف کلازیوس، که مفهوم "مسیر آزاد متوسط" را معرفی کرد، توسعه داد. ماکسول از ایده گاز به عنوان مجموعه ای از بسیاری از توپ های ایده آل الاستیک که به طور هرج و مرج در یک فضای بسته حرکت می کنند، نتیجه گرفت. توپ ها (مولکول ها) را می توان با توجه به سرعت به گروه هایی تقسیم کرد، در حالی که در حالت ساکن تعداد مولکول ها در هر گروه ثابت می ماند، اگرچه می توانند از گروه خارج شده و وارد گروه شوند. از این ملاحظه نتیجه می‌شود که «ذرات بر اساس همان قانون با سرعت توزیع می‌شوند که خطاهای مشاهده‌ای در نظریه روش حداقل مربعات توزیع می‌شوند، یعنی. طبق آمار گاوسی." ماکسول به عنوان بخشی از نظریه خود، قانون آووگادرو، انتشار، هدایت حرارتی، اصطکاک داخلی (نظریه انتقال) را توضیح داد. او در سال 1867 ماهیت آماری قانون دوم ترمودینامیک را نشان داد.

در سال 1831، سالی که ماکسول متولد شد، مایکل فارادی آزمایش‌های کلاسیکی را انجام داد که او را به کشف القای الکترومغناطیسی سوق داد. ماکسول حدود 20 سال بعد شروع به مطالعه الکتریسیته و مغناطیس کرد، زمانی که دو دیدگاه در مورد ماهیت اثرات الکتریکی و مغناطیسی وجود داشت. دانشمندانی مانند A. M. Ampere و F. Neumann به مفهوم عمل دوربرد پایبند بودند و نیروهای الکترومغناطیسی را مشابه جاذبه گرانشی بین دو جرم می دانستند. فارادی مدافع ایده خطوط نیرویی بود که بارهای الکتریکی مثبت و منفی یا قطب شمال و جنوب آهنربا را به هم متصل می کند. خطوط نیرو کل فضای اطراف را پر می کند (میدان، در اصطلاح فارادی) و برهمکنش های الکتریکی و مغناطیسی را تعیین می کند. به دنبال فارادی، ماکسول یک مدل هیدرودینامیکی از خطوط نیرو ایجاد کرد و روابط شناخته شده الکترودینامیک را در یک زبان ریاضی مطابق با مدل‌های مکانیکی فارادی بیان کرد. نتایج اصلی این تحقیق در کار "خطوط نیروی فارادی" (1857) منعکس شده است. در 1860-1865 ماکسول تئوری میدان الکترومغناطیسی را ایجاد کرد که در قالب سیستم معادلات (معادلات ماکسول) قوانین اساسی پدیده های الکترومغناطیسی را تشریح کرد: معادله اول القای الکترومغناطیسی فارادی را بیان کرد. 2- القای مغناطیسی، کشف شده توسط ماکسول و بر اساس ایده هایی در مورد جریان های جابجایی. 3- قانون پایستگی برق. 4- طبیعت گردابی میدان مغناطیسی.

در ادامه توسعه این ایده ها، ماکسول به این نتیجه رسید که هرگونه تغییر در میدان های الکتریکی و مغناطیسی باید باعث تغییر در خطوط نیرویی شود که به فضای اطراف نفوذ می کند، یعنی. باید پالس ها (یا امواج) در حال انتشار در محیط وجود داشته باشد. سرعت انتشار این امواج (اختلال الکترومغناطیسی) به نفوذپذیری دی الکتریک و مغناطیسی محیط بستگی دارد و برابر با نسبت واحد الکترومغناطیسی به الکترواستاتیک است. به گفته ماکسول و سایر محققان، این نسبت 3·10 10 سانتی متر بر ثانیه است که نزدیک به سرعت نور است که هفت سال قبل توسط فیزیکدان فرانسوی A. Fizeau اندازه گیری شد. در اکتبر 1861، ماکسول در مورد کشف خود به فارادی اطلاع داد: نور یک اختلال الکترومغناطیسی است که در یک محیط غیر رسانا منتشر می شود. نوعی موج الکترومغناطیسی این مرحله نهایی تحقیق در کار ماکسول "نظریه دینامیکی میدان الکترومغناطیسی" (1864) مشخص شده است و نتیجه کار او در مورد الکترودینامیک در "رساله الکتریسیته و مغناطیس" معروف (1873) خلاصه شده است.

جیمز کلرک ماکسول، ریاضیدان، فیزیکدان و مکانیک انگلیسی در 13 ژوئن 1831 در ادینبورگ (اسکاتلند) به دنیا آمد. به زودی خانواده دانشمند آینده به املاک میدلبی خود نقل مکان کردند، جایی که پسر دوران کودکی خود را گذراند.

در سال 1841، پس از بازگشت دوباره به ادینبورگ، مرد جوان وارد آکادمی ادینبورگ شد. پس از فارغ التحصیلی، ماکسول شروع به تحصیل در دانشگاهی به همین نام کرد.

در سال 1853 وارد کالج ترینیتی کمبریج شد. در آنجا ماکسول به مطالعه الکتریسیته علاقه مند شد و به زودی تحقیقات تجربی را در این زمینه آغاز کرد.

در دهه 50، دانشمند به طور فعال درگیر تدریس بود و در زادگاهش کمبریج و سپس در دانشگاه آبردین و کینگز کالج لندن کار می کرد. در این زمان او نظریه رنگ ها را ایجاد کرد که بعدها ظهور عکاسی رنگی را ممکن کرد و همچنین نظریه گازها را توسعه داد که اساس مکانیک استاتیک مدرن شد.

در سالهای 1864-1865، ماکسول معروف خود "نظریه دینامیکی میدان الکترومغناطیسی" را ایجاد کرد، که کار اصلی علمی او شد و اوج تفکر ریاضی آن زمان محسوب می شود. در سال 1866، او قانون توزیع سرعت مولکول های یک گاز ایده آل را کشف کرد که بعدها به نام دانشمند نامگذاری شد.

در سال 1871، ماکسول دوباره در دانشگاه کمبریج به عنوان استاد فیزیک تجربی شروع به کار کرد. در این زمان، او رساله دایره المعارفی در مورد الکتریسیته و مغناطیس (1873) را نوشت که به یاد مایکل فارادی اختصاص داشت.

در 5 نوامبر 1879، فیزیکدان، ریاضیدان و مکانیک بریتانیایی جیمز کلرک ماکسول درگذشت. او 48 سال داشت. او در طول زندگی خود نویسنده اکتشافات بسیاری شد. جالب ترین آنها را به یاد آوردیم.

1. روش رسم بیضی. ماکسول این کشف را زمانی انجام داد که هنوز یک بچه مدرسه ای بود. او در آکادمی ادینبورگ تحصیل کرد. جیمز در ابتدا علاقه چندانی به مطالعه نداشت، اما بعداً به آن علاقه نشان داد. پسر بیشتر به هندسه علاقه داشت. قدردانی او از زیبایی تصاویر هندسی پس از سخنرانی هنرمند دیوید رمزی هی در مورد هنر اتروسکی افزایش یافت. تأمل در این موضوع ماکسول را به ابداع روشی برای ترسیم بیضی سوق داد. این روش به کار رنه دکارت برمی‌گردد و شامل استفاده از پین‌های کانونی، نخ‌ها و مداد می‌شد که امکان ساخت دایره‌ها (یک فوکوس)، بیضی‌ها (دو فوکوس) و اشکال بیضی پیچیده‌تر (تمرکز بیشتر) را فراهم می‌کرد. . باید گفت که نتایج کار دانشجو بی‌توجه نماند و توسط پروفسور جیمز فوربس در جلسه انجمن سلطنتی ادینبورگ گزارش شد و سپس در مجموعه مقالات او منتشر شد.

2. تئوری رنگ. پس از تحصیل در کمبریج، ماکسول برای کرسی استادی آماده شد. در این زمان، علاقه اصلی مرد جوان به کار بر روی نظریه رنگ تبدیل شد. این از کار اسحاق نیوتن است که به ایده هفت رنگ اصلی پایبند بود. ماکسول ادامه دهنده نظریه توماس یانگ بود که ایده سه رنگ اصلی را مطرح کرد و آنها را با فرآیندهای فیزیولوژیکی در بدن انسان مرتبط کرد. جیمز از یک "تاپ چرخان رنگ" که قبلاً اختراع شده بود، استفاده کرد، که دیسک آن به بخش هایی تقسیم می شد که با رنگ های مختلف رنگ آمیزی شده بودند، و همچنین یک "جعبه رنگی"، یک سیستم نوری که خودش ایجاد کرد و ترکیب رنگ های مرجع را ممکن می کرد. با این حال، برای اولین بار او توانست با کمک آنها نتایج کمی به دست آورد و مخلوط های رنگ حاصل را کاملاً دقیق پیش بینی کند. به عنوان مثال، اگر قبلاً اعتقاد بر این بود که رنگ سفید را می توان با مخلوط کردن آبی، قرمز و زرد به دست آورد، ماکسول این موضوع را رد کرد. آزمایش‌های او نشان داد که مخلوط کردن رنگ‌های آبی و زرد، همانطور که اغلب تصور می‌شد، سبز نیست، بلکه رنگ صورتی ایجاد می‌کند. او همچنین متوجه شد که رنگ های اصلی قرمز، سبز و آبی هستند.

3. پایداری حلقه های زحل. ماکسول در آبردین ازدواج کرد و شروع به تدریس کرد، اما علم هنوز بخش قابل توجهی از زمان او را به خود اختصاص داد. توجه بیشتر ماکسول در این زمان به مطالعه ماهیت حلقه های زحل جلب شد که در سال 1855 توسط دانشگاه کمبریج برای جایزه آدامز پیشنهاد شد (کار باید در دو سال تکمیل می شد). این حلقه‌ها توسط گالیله گالیله در آغاز قرن هفدهم کشف شد و مدت‌ها راز طبیعت بوده است. بسیاری از دانشمندان سعی کردند ماهیت ماده ای را که حلقه های زحل از آن ساخته شده است، تعیین کنند. ویلیام هرشل آنها را اجسام جامد می دانست. پیر سیمون لاپلاس استدلال کرد که حلقه های جامد باید ناهمگن، بسیار باریک و لزوماً بچرخند. ماکسول تحقیقاتی انجام داد - تجزیه و تحلیل ریاضی انواع مختلف ساختار حلقه ها - و متقاعد شد که آنها نمی توانند جامد یا مایع باشند. نتیجه‌گیری دانشمند این بود: چنین ساختاری تنها در صورتی می‌تواند پایدار باشد که از دسته‌ای از شهاب‌سنگ‌های نامرتبط تشکیل شده باشد. ثبات حلقه ها با جذب آنها به زحل و حرکت متقابل سیاره و شهاب سنگ ها تضمین می شود. ماکسول با استفاده از تحلیل فوریه، انتشار امواج در چنین حلقه ای را مطالعه کرد و نشان داد که در شرایط خاصی شهاب سنگ ها با یکدیگر برخورد نمی کنند. برای مورد دو حلقه، او تعیین کرد که در چه نسبتی از شعاع آنها حالت ناپایداری رخ می دهد. ماکسول پس از دریافت جایزه آدامز برای کار خود و دریافت نقدهای تحسین برانگیز از سوی همکارانش، به آزمایشات خود ادامه داد. کار او در محافل علمی شناخته شده است. ستاره شناس رویال جورج ایری آن را درخشان ترین کاربرد ریاضیات در فیزیک اعلام کرد که تا به حال دیده است.

4. اولین عکس رنگی. این کشف در لندن انجام شد. ابتدا، در سال 1860، ماکسول در جلسه انجمن بریتانیا در آکسفورد در مورد نتایج خود در تئوری رنگ ارائه کرد، که توسط نمایش های تجربی با استفاده از یک جعبه رنگ پشتیبانی شد. یک سال بعد، جیمز در طی یک سخنرانی در موسسه سلطنتی، اولین عکس رنگی جهان را به همکاران خود ارائه کرد که ایده آن در سال 1855 از او آغاز شد. به همراه عکاس توماس ساتون تهیه شده است. ابتدا سه نگاتیو نوار رنگی روی شیشه ای که با امولسیون عکاسی (کلودیون) پوشانده شده بود تولید شد. نگاتیوها از طریق فیلترهای سبز، قرمز و آبی (محلول نمکهای فلزات مختلف) گرفته شد. سپس نگاتیوها از طریق همان فیلترها روشن شدند و پس از آن یک تصویر رنگی به دست آمد. به هر حال، آزمایش ماکسول تقریباً صد سال پیش توسط کارمندان شرکت کداک بازسازی شد. اصل دانشمند سالها مورد استفاده قرار گرفت.