БСЭ1/Максвелл, Джемс Клерк

Материал из Викитеки — свободной библиотеки

МАКСВЕЛЛ, Джемс Клерк (1831—79), знаменитый английский физик, один из основоположников классической теории электричества и магнитизма. Родился в Эдинбурге (Шотландия). Получил образование в Эдинбургском ун-те (1847—50) и в университете в Кембридже, который окончил в 1854. В 1856 он получил кафедру натуральной философии (физики) в колледже Маришал, в Абердине, а в 1860 — кафедру физики и астрономии в колледже в Лондоне. В 1871 Максвелл занял должность профессора экспериментальной физики Кембриджского университета.

Научной работой М. начал заниматься с юношеского возраста (с 15 лет), когда он сообщил Эдинбургскому королевскому обществу (Академии наук) через проф. Форбса свою первую краткую работу о механическом способе черчения овала Декарта. 18 лет, будучи студентом в Эдинбурге, он прислал в «Transactions» Эдинбургского королевского общества две работы, одна из к-рых посвящена равновесию упругих тел. В этом исследовании уже заложена основа его позднейшего открытия двойного лучепреломления в вязких жидкостях при тангенциальных напряжениях (shearing stress). Вскоре после получения ученой степени он сообщил свое математич. исследование «О преобразовании поверхностей при изгибании». В тот же период появился его мемуар «О фарадеевых линиях сил», в к-ром М. дал первый набросок своих замечательных исследований по электричеству, к-рые стали величайшим творением его жизни. В 1859 он получил премию Адамса в Кембридже за оригинальное и глубокое исследование «О равновесии колец Сатурна». Начиная с 1855 и до 1872 М. опубликовал серию ценных работ о восприятии цветов и цветовой слепоте, за первые из которых он получил от Королевского общества медаль Румфорда. Работы эти были проделаны с помощью очень простых инструментов и приборов. Одним из важнейших достижений М. являются его исследования по кинетич. теории газов. Благодаря работам М. эта теория получила значительное развитие. М. проявил себя в этой области и как экспериментатор (исследование внутреннего трения в газах) и как теоретик. На основе введенного им впервые в физич. исследование статистич. метода он вывел закон распределения скоростей молекул в газе, известный под названием закона распределения Максвелла. В 1871 он выпустил в свет свою фундаментальную книгу «Theory of heat» («Теория теплоты»), а в 1876 — известную популярную книжку «Материя и движение» («Matter and motion»).

Но важнейшим делом жизни М. является его теория электричества и магнитизма. Он не только перевел идеи Фарадея на математич. язык, но и дополнил и развил его учение об электромагнитном поле. Основной идеей М. (так же, как и Фарадея) был отказ от представления о действии на расстоянии (actio in distans), которое в то время еще господствовало в физике. Из теории электричества и магнитизма Максвелла с необходимостью следовало, что электромагнитные возмущения распространяются с конечной скоростью. Отсюда М. сделал заключение, что эти возмущения распространяются от точки к точке в некоторой мировой среде — эфире. «Действительно, — говорит М., — если вообще энергия передается от одного тела к другому не мгновенно, а в конечное время, то должна существовать среда, в которой она временно пребывает, оставив первое тело и не достигнув еще второго. Поэтому эти теории должны привести к понятию среды, в которой и происходит это распространение» («Treatise of electricity», т. II, стр. 606—607). Максвелл принимает, что наэлектризованное тело приводит эту среду в особое напряженное состояние. По направлению силовых линий это напряжение действует, как притяжение, а перпендикулярно к этим линиям, как отталкивание или давление. М. дополнил основные законы о связи между электричеством и магнитизмом новым законом. Если Фарадей установил, что изменение во времени магнитного поля в какой-либо точке пространства приводит к возникновению электрич. напряженности в этой точке, то М. установил обратный закон, а именно, что изменение электрич. поля во времени обусловливает появление магнитного поля. М. назвал изменение тока электрической индукции «током смещения» и установил, что этот ток, так же, как и ток проводимости, образует вокруг себя магнитное поле.

Дальнейшая разработка теории электромагнитного поля привела М. к выводу об электромагнитной природе света. В пользу этого вывода говорили такие факты, как одинаковая скорость распространения электромагнитных возмущений и света, зависимость показателя преломления света от диэлектрич. постоянной среды, наконец, вращение плоскости поляризации света в магнитном поле. Замечательные следствия теории М. были блестяще подтверждены спустя двадцать лет опытами Герца. На основе своей теории М. теоретически предсказал давление света, обнаруженное на опыте П. Н. Лебедевым в 1901. М. пытался для завершения своей теории поля построить механич. модель эфира, носителя электромагнитных волн, но потерпел (и неизбежно должен был потерпеть) неудачу в этом деле, поскольку электромагнитные процессы не могут быть сведены к механическим. Основной работой М. по электричеству является его трактат об электричестве и магнитизме («Treatise of electricity and magnetism»), опубликованный им в 1873. Теория электромагнитного поля, основы которой заложил М., получила дальнейшее развитие в работах Лоренца по теории электронов. «Уравнения Максвелла» вошли и в теорию относительности Эйнштейна, хотя и в измененном виде.