(1831-1879) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ผู้สร้างทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

James Clerk Maxwell เกิดในปี 1831 ในตระกูลขุนนางผู้มั่งคั่ง ซึ่งเป็นของตระกูลเสมียนชาวสก็อตผู้สูงศักดิ์และเก่าแก่ พ่อของเขา John Clerk ซึ่งใช้นามสกุล Maxwell เป็นทนายความ เขามีความสนใจอย่างมากในประวัติศาสตร์ธรรมชาติ เป็นคนที่มีความสนใจทางวัฒนธรรมที่หลากหลาย เป็นนักเดินทาง นักประดิษฐ์ และนักวิทยาศาสตร์ เจมส์ใช้ชีวิตในวัยเด็กของเขาในเกลนแลร์ ซึ่งเป็นพื้นที่ที่งดงามราวภาพวาดซึ่งอยู่ห่างจากทะเลไอริชเพียงไม่กี่ไมล์

James ชอบที่จะสร้างสิ่งต่างๆ ขึ้นใหม่ ปรับปรุงการออกแบบ ซ่อมแซม วาดภาพ และรู้วิธีถักและปัก ครอบครัวของเขาเข้าใจความอยากรู้อยากเห็นและความชื่นชอบในการไตร่ตรองอย่างโดดเดี่ยวโดยธรรมชาติ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งพ่อของเขา เจมส์มีมิตรภาพกับพ่อมาตลอดชีวิต และเมื่อโตเป็นผู้ใหญ่ เขาจะบอกว่าโชคดีที่สุดในชีวิตคือการมีพ่อแม่ที่ใจดีและฉลาด เด็กชายสูญเสียแม่ไปเร็ว: ในปี พ.ศ. 2382 เธอเสียชีวิตโดยไม่ได้รับการผ่าตัดใหญ่

ในปีพ.ศ. 2384 เมื่ออายุ 10 ขวบ เจมส์เข้าเรียนที่ Edinburgh Academy ซึ่งเป็นสถาบันการศึกษาระดับมัธยมศึกษาที่มีลักษณะคล้ายกับโรงยิมคลาสสิก จนถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 เขาเรียนโดยไม่สนใจและป่วยหนักมาก ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 เด็กชายเริ่มสนใจเรขาคณิต เริ่มสร้างแบบจำลองของตัวเรขาคณิต และคิดหาวิธีการแก้ปัญหาของเขาเอง ในปี พ.ศ. 2389 เมื่อเขาอายุไม่ถึง 15 ปีเขาเขียนงานทางวิทยาศาสตร์ชิ้นแรกของเขา - "การวาดภาพวงรีและวงรีที่มีจุดโฟกัสจำนวนมาก" ซึ่งต่อมาได้รับการตีพิมพ์ในรายงานการประชุมของ Royal Society of Edinburgh งานสำหรับวัยรุ่นนี้เปิดคอลเลกชันบทความทางวิทยาศาสตร์ของ Maxwell จำนวน 2 เล่ม

ในปี 1847 เขาเข้ามหาวิทยาลัยเอดินบะระโดยยังไม่จบมัธยมปลาย ในเวลานี้ เจมส์เริ่มสนใจการทดลองด้านทัศนศาสตร์ เคมี แม่เหล็ก และทำวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์มากมาย ในปี ค.ศ. 1850 เขาได้นำเสนอบทความต่อสมาชิกของ Royal Society เรื่อง "On the Equilibrium of Elastic Bodies" ซึ่งเขาได้พิสูจน์ทฤษฎีบทที่รู้จักกันดีเรียกว่า "ทฤษฎีบทของ Maxwell"

ในปี 1850 เจมส์ย้ายไปเรียนที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ไปยังวิทยาลัยทรินิตีอันโด่งดัง ซึ่งไอแซก นิวตันเคยศึกษาอยู่ บทบาทสำคัญในการสร้างโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ของชายหนุ่มเกิดจากการสื่อสารกับนักวิทยาศาสตร์ในวิทยาลัย โดยหลักๆ กับ George Stokes และ William Thomson (Kelvin) การศึกษางานด้านไฟฟ้าของไมเคิล ฟาราเดย์อย่างอุตสาหะได้ชี้ให้เห็นหนทางสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมของเขาเอง

ในปี พ.ศ. 2397 แม็กซ์เวลล์สำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์โดยได้รับรางวัลที่สอง - รางวัลสมิธซึ่งมอบให้จากการชนะการสอบคณิตศาสตร์ที่ยากที่สุด เขาเสียรางวัลแรกให้กับ Routh ซึ่งเป็นช่างเครื่องและนักคณิตศาสตร์ชื่อดังในอนาคต ทันทีหลังจากสำเร็จการศึกษา เขาเริ่มอาชีพครูที่วิทยาลัยทรินิตี Maxwell บรรยายเกี่ยวกับระบบชลศาสตร์และทัศนศาสตร์ และดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับทฤษฎีสี ในปี ค.ศ. 1855 เขาได้ส่งรายงาน "การทดลองเกี่ยวกับสี" ไปยัง Royal Society of Edinburgh และพัฒนาทฤษฎีการมองเห็นสี ดังที่ผู้ร่วมสมัยให้การเป็นพยาน James Maxwell ไม่ใช่ครูที่เก่ง แต่เขาปฏิบัติต่อความรับผิดชอบในการสอนของเขาอย่างเป็นเรื่องเป็นราว ความหลงใหลที่แท้จริงของเขาคือการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

มาถึงตอนนี้ ความสนใจของเขาในเรื่องปัญหาไฟฟ้าและแม่เหล็กได้ตื่นขึ้น และในปี พ.ศ. 2398-2399 เขาได้ทำงานชิ้นแรกในสาขานี้สำเร็จในสาขานี้ - "แนวแรงของฟาราเดย์" ได้สรุปคุณสมบัติหลักของผลงานที่ยอดเยี่ยมในอนาคตของเขาไว้แล้ว ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2398 นักวิทยาศาสตร์ได้เป็นสมาชิกของ Royal Society of Edinburgh

ในปี พ.ศ. 2399 ศาสตราจารย์ เจ. แม็กซ์เวลล์ ไปทำงานที่ภาควิชาปรัชญาธรรมชาติที่มหาวิทยาลัยอเบอร์ดีนในสกอตแลนด์ ซึ่งเขาอยู่จนถึงปี พ.ศ. 2403 ในปี 1857 เขาส่งบทความเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าให้กับ Michael Faraday ซึ่งโดนใจเขามาก ฟาราเดย์รู้สึกประหลาดใจกับความแข็งแกร่งของพรสวรรค์ของนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์คนนี้ ในช่วงเวลานี้ Maxwell ควบคู่ไปกับปัญหาแม่เหล็กไฟฟ้าได้มีส่วนร่วมในการแก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์ในด้านอื่น ๆ เขาเข้าร่วมการแข่งขันของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เรื่องเสถียรภาพของวงแหวนดาวเสาร์ และส่งบทความเรื่อง “เกี่ยวกับความเสถียรของวงแหวนดาวเสาร์” เข้าประกวด โดยเขาแสดงให้เห็นว่าวงแหวนไม่แข็งหรือของเหลว แต่เป็น ฝูงอุกกาบาต งานนี้เรียกว่าเป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้คณิตศาสตร์ที่น่าทึ่งและนักวิทยาศาสตร์ได้รับรางวัลอดัมส์กิตติมศักดิ์

James Maxwell เป็นหนึ่งในผู้สร้างทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ในปี พ.ศ. 2402 เขาได้ก่อตั้งกฎทางสถิติสำหรับการกระจายความเร็วของโมเลกุลก๊าซในสภาวะสมดุลทางความร้อน เรียกว่าการกระจายแม็กซ์เวลล์

พ.ศ. 2403 ถึง พ.ศ. 2408 แม็กซ์เวลล์เป็นศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่คิงส์คอลเลจ มหาวิทยาลัยลอนดอน ที่นี่เขาได้พบกับไอดอลของเขาเป็นครั้งแรก ไมเคิล ฟาราเดย์ ซึ่งทั้งแก่และป่วยอยู่แล้ว

การเลือกตั้งเจ. แม็กซ์เวลล์ในปี พ.ศ. 2404 ในฐานะสมาชิกของราชสมาคมในลอนดอนตระหนักถึงความสำคัญของงานทางวิทยาศาสตร์ของเขาซึ่งควรกล่าวถึงบทความสำคัญสองเรื่องเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้า: "บนเส้นแรงทางกายภาพ" (พ.ศ. 2404-2405) และ " ทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า” (1864-1865) งานสุดท้ายสรุปทฤษฎีของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเขากำหนดไว้ในรูปแบบของระบบสมการหลายสมการ - สมการของแมกซ์เวลล์ซึ่งแสดงกฎพื้นฐานทั้งหมดของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า และยังให้แนวคิดเรื่องแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอีกด้วย

1 ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าถือเป็นความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเจมส์ แมกซ์เวลล์ ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ในวิชาฟิสิกส์ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ชื่นชมทฤษฎีของแม็กซ์เวลล์ซึ่งกลายเป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์ชั้นนำของโลก

ในปี พ.ศ. 2408 เขาประสบอุบัติเหตุขณะขี่ม้า หลังจากป่วยหนัก เขาจึงออกจากแผนกที่มหาวิทยาลัยลอนดอน และย้ายไปอยู่ที่เกลนแลร์ซึ่งเป็นบ้านเกิดของเขา ไปยังที่ดินของเขา ซึ่งเป็นเวลาหกปี (จนถึงปี พ.ศ. 2414) เขายังคงค้นคว้าเกี่ยวกับทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและความร้อนต่อไป ผลงานของเขาถูกตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2414 ในงาน "ทฤษฎีความร้อน"

ในปี พ.ศ. 2414 ด้วยค่าใช้จ่ายของผู้สืบเชื้อสายของนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษผู้โด่งดังแห่งศตวรรษที่ 18 เฮนรีคาเวนดิช - ดยุคแห่งคาเวนดิช - ภาควิชาฟิสิกส์ทดลองก่อตั้งขึ้นที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ซึ่งเป็นศาสตราจารย์คนแรกคือแม็กซ์เวลล์ เขายังเข้าควบคุมห้องปฏิบัติการร่วมกับแผนกอีกด้วย ซึ่งการก่อสร้างเพิ่งเริ่มต้นภายใต้การดูแลและความเป็นผู้นำของเขา นี่คือห้องปฏิบัติการ Cavendish ที่มีชื่อเสียงในอนาคต - ศูนย์วิทยาศาสตร์และการวิจัยซึ่งต่อมามีชื่อเสียงไปทั่วโลก เมื่อวันที่ 16 มิถุนายน พ.ศ. 2417 มีการเปิดห้องปฏิบัติการคาเวนดิชอย่างยิ่งใหญ่ ซึ่งแม็กซ์เวลล์มุ่งหน้าไปจนวาระสุดท้ายของชีวิต ต่อมานำโดย J. Rayleigh, D. D. Gomson, E. Rutherford, W. Bragg

James Maxwell เป็นผู้จัดการห้องปฏิบัติการที่ยอดเยี่ยมและมีอำนาจในหมู่เจ้าหน้าที่อย่างไม่มีข้อกังขา เขาโดดเด่นด้วยความเรียบง่าย ความอ่อนโยน และความจริงใจในการสื่อสารกับผู้คน มีหลักการและกระตือรือร้นอยู่เสมอ ชื่นชมและรักอารมณ์ขัน

ในเมืองคาเวนดิช แม็กซ์เวลล์ดำเนินงานด้านวิทยาศาสตร์และการสอนอย่างกว้างขวาง ในปี พ.ศ. 2416 มีการตีพิมพ์ "บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก" โดยสรุปงานวิจัยของเขาในสาขานี้และกลายเป็นจุดสุดยอดของความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ของเขา เขาอุทิศเวลาแปดปีให้กับบทความ และอุทิศห้าปีสุดท้ายในชีวิตของเขาในการประมวลผลและจัดพิมพ์ผลงานที่ยังไม่ได้ตีพิมพ์ของเฮนรี คาเวนดิช ซึ่งเป็นชื่อภายหลังผู้ตั้งชื่อห้องปฏิบัติการนี้ แม็กซ์เวลล์ตีพิมพ์ผลงานของคาเวนดิชเล่มใหญ่สองเล่มพร้อมความคิดเห็นของเขาในปี พ.ศ. 2422

เขาไม่เคยแสดงความเห็นแก่ตัวหรืองมงายไม่ต่อสู้เพื่อชื่อเสียงและยอมรับคำวิจารณ์ที่ส่งถึงเขาอย่างใจเย็นเสมอ การควบคุมตนเองและการควบคุมตนเองเป็นเพื่อนของเขาเสมอ แม้ว่าเขาจะป่วยหนักและประสบความเจ็บปวดแสนสาหัส แต่เขาก็ยังคงสมดุลและสงบ นักวิทยาศาสตร์เผชิญอย่างกล้าหาญกับคำพูดของแพทย์ที่ว่าเขาจะมีชีวิตอยู่ได้ไม่เกินหนึ่งเดือน

เจมส์ เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์ เสียชีวิตเมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2422 ด้วยโรคมะเร็ง เมื่ออายุได้ 48 ปี แพทย์ที่รักษาเขาเขียนไว้ในบันทึกความทรงจำว่าเจมส์อดทนต่อโรคนี้อย่างกล้าหาญ เขาเจ็บปวดอย่างไม่น่าเชื่อ แต่ไม่มีใครรอบตัวเขารู้เรื่องนี้ด้วยซ้ำ จนกระทั่งเขาตาย เขาคิดอย่างชัดเจนและชัดเจน ตระหนักดีถึงความตายที่ใกล้จะเกิดขึ้นและรักษาความสงบอย่างสมบูรณ์

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการเปลี่ยนแปลงโฉมหน้าของโลกคือการขยายขอบเขตความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ลักษณะสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลานี้คือการใช้ไฟฟ้าอย่างแพร่หลายในทุกสาขาการผลิต และผู้คนไม่สามารถปฏิเสธที่จะใช้ไฟฟ้าได้อีกต่อไปเมื่อรู้สึกถึงประโยชน์ที่สำคัญของมัน ในเวลานี้ นักวิทยาศาสตร์เริ่มศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างใกล้ชิดและผลกระทบต่อวัสดุต่างๆ

ความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ของวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 เป็นทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสงที่เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ดี. แม็กซ์เวลล์ (พ.ศ. 2408) ซึ่งสรุปการวิจัยและข้อสรุปทางทฤษฎีของนักฟิสิกส์หลายคนจากประเทศต่างๆ ในสาขาแม่เหล็กไฟฟ้า อุณหพลศาสตร์ และทัศนศาสตร์

แม็กซ์เวลล์เป็นที่รู้จักกันดีในการสร้างสมการสี่สมการซึ่งเป็นการแสดงออกของกฎพื้นฐานของไฟฟ้าและแม่เหล็ก ทั้งสองประเด็นนี้ได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางก่อนแม็กซ์เวลล์มาหลายปีแล้ว และเป็นที่ทราบกันดีว่าทั้งสองประเด็นมีความสัมพันธ์กัน อย่างไรก็ตาม แม้ว่ากฎของไฟฟ้าต่างๆ ได้ถูกค้นพบแล้วและกฎเหล่านั้นเป็นจริงสำหรับเงื่อนไขเฉพาะ แต่ไม่มีทฤษฎีทั่วไปและสม่ำเสมอแม้แต่ทฤษฎีเดียวก่อนแม็กซ์เวลล์

D. Maxwell มาถึงแนวคิดเรื่องเอกภาพและความสัมพันธ์กันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กและบนพื้นฐานนี้ได้สร้างทฤษฎีของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าตามที่เมื่อเกิดขึ้นที่จุดใด ๆ ในอวกาศสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายในนั้น ด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วแสง ดังนั้นเขาจึงสร้างการเชื่อมโยงระหว่างปรากฏการณ์แสงและแม่เหล็กไฟฟ้า

ในสมการทั้งสี่ของเขาซึ่งสั้นแต่ค่อนข้างซับซ้อน แม็กซ์เวลล์สามารถอธิบายพฤติกรรมและอันตรกิริยาของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กได้อย่างถูกต้อง ดังนั้นเขาจึงเปลี่ยนปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนนี้ให้เป็นทฤษฎีเดียวที่เข้าใจได้ สมการของแมกซ์เวลล์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในศตวรรษที่ผ่านมาทั้งในด้านทฤษฎีและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ ข้อได้เปรียบหลักของสมการของแมกซ์เวลล์คือเป็นสมการทั่วไปที่ใช้ได้ในทุกสถานการณ์ กฎไฟฟ้าและแม่เหล็กที่ทราบก่อนหน้านี้ทั้งหมดสามารถหาได้จากสมการของแมกซ์เวลล์ รวมถึงผลลัพธ์อื่นๆ ที่ไม่ทราบมาก่อนอีกมากมาย

ผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดเหล่านี้มาจาก Maxwell เอง จากสมการของเขาเราสามารถสรุปได้ว่ามีการสั่นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นระยะ เมื่อเริ่มต้นแล้ว การสั่นสะเทือนดังกล่าวที่เรียกว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายไปในอวกาศ จากสมการของเขา แม็กซ์เวลล์สามารถอนุมานได้ว่าความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวจะอยู่ที่ประมาณ 300,000 กิโลเมตร (186,000 ไมล์) ต่อวินาที แมกซ์เวลล์เห็นว่าความเร็วนี้เท่ากับความเร็วแสง จากนี้เขาสรุปได้อย่างถูกต้องว่าแสงประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น สมการของแมกซ์เวลล์จึงไม่เพียงแต่เป็นกฎพื้นฐานของไฟฟ้าและแม่เหล็กเท่านั้น แต่ยังเป็นกฎพื้นฐานของทัศนศาสตร์ด้วย อันที่จริงกฎแห่งทัศนศาสตร์ที่รู้จักก่อนหน้านี้ทั้งหมดสามารถอนุมานได้จากสมการของเขา เช่นเดียวกับผลลัพธ์และความสัมพันธ์ที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ แสงที่มองเห็นไม่ได้เป็นเพียงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบเดียวที่เป็นไปได้

สมการของแมกซ์เวลล์แสดงให้เห็นว่าอาจมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ ที่มีความยาวคลื่นและความถี่แตกต่างจากแสงที่มองเห็นได้ ข้อสรุปทางทฤษฎีเหล่านี้ได้รับการยืนยันอย่างชัดเจนในเวลาต่อมาโดยไฮน์ริช เฮิรตซ์ ผู้ซึ่งสามารถสร้างและแก้ไขคลื่นที่มองไม่เห็นได้ ซึ่งแม็กซ์เวลล์ทำนายการมีอยู่ของคลื่นไว้

เป็นครั้งแรกในทางปฏิบัติที่นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน G. Hertz สามารถสังเกตการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (พ.ศ. 2426) เขายังพิจารณาด้วยว่าความเร็วการแพร่กระจายของพวกมันคือ 300,000 กม. / วินาที ในทางตรงข้าม เขาเชื่อว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่สามารถนำไปใช้ได้จริง และไม่กี่ปีต่อมา บนพื้นฐานของการค้นพบนี้โดย A.S. โปปอฟใช้พวกมันเพื่อส่งคลื่นวิทยุเครื่องแรกของโลก ประกอบด้วยคำเพียงสองคำ: "Heinrich Hertz"

วันนี้เราใช้มันกับโทรทัศน์ได้สำเร็จ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา รังสีอินฟราเรด รังสีอัลตราไวโอเลต เป็นตัวอย่างอื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งหมดนี้สามารถศึกษาได้จากสมการของแมกซ์เวลล์ แม้ว่าแม็กซ์เวลล์จะได้รับการยอมรับในขั้นต้นจากคุณูปการอันน่าทึ่งของเขาในด้านแม่เหล็กไฟฟ้าและทัศนศาสตร์ แต่เขายังได้มีส่วนร่วมในวิทยาศาสตร์สาขาอื่นๆ ด้วย รวมถึงทฤษฎีดาราศาสตร์และอุณหพลศาสตร์ (การศึกษาความร้อน) หัวข้อที่เขาสนใจเป็นพิเศษคือทฤษฎีจลน์ของก๊าซ แมกซ์เวลล์ตระหนักว่าโมเลกุลของก๊าซไม่ใช่ทุกโมเลกุลจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน โมเลกุลบางชนิดเคลื่อนที่ช้าลง บางชนิดเคลื่อนที่เร็วขึ้น และบางชนิดเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก แม็กซ์เวลล์ได้รับสูตรที่กำหนดว่าอนุภาคของโมเลกุลก๊าซใดจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนด สูตรนี้เรียกว่าการกระจายตัวของแมกซ์เวลล์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในสมการทางวิทยาศาสตร์ และมีการนำไปประยุกต์ใช้ที่สำคัญในฟิสิกส์หลายแขนง

สิ่งประดิษฐ์นี้กลายเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีสมัยใหม่ในการส่งข้อมูลไร้สาย วิทยุ และโทรทัศน์ รวมถึงการสื่อสารเคลื่อนที่ทุกประเภท ซึ่งการทำงานใช้หลักการส่งข้อมูลผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หลังจากยืนยันการทดลองเกี่ยวกับความเป็นจริงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว ก็ได้ค้นพบทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน: มีสสารหลายประเภท และแต่ละสสารก็มีกฎของตัวเอง ซึ่งไม่สามารถลดให้เหลือตามกฎกลศาสตร์ของนิวตันได้

นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน R. Feynman พูดอย่างยอดเยี่ยมเกี่ยวกับบทบาทของ Maxwell ในการพัฒนาวิทยาศาสตร์:“ ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ (ถ้าคุณดูพูดในอีกหมื่นปีต่อมา) เหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 19 จะเป็นเหตุการณ์ของ Maxwell อย่างไม่ต้องสงสัย การค้นพบกฎของพลศาสตร์ไฟฟ้า ท่ามกลางการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญนี้ สงครามกลางเมืองอเมริกาในทศวรรษเดียวกันจะดูเหมือนเป็นเหตุการณ์ระดับจังหวัด

เมื่อวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2374 ในเมืองเอดินบะระ เด็กชายชื่อเจมส์เกิดมาในครอบครัวขุนนางจากตระกูลเสมียนเก่า พ่อของเขา John Clerk Maxwell ซึ่งเป็นสมาชิกของบาร์ สำเร็จการศึกษาระดับมหาวิทยาลัย แต่ไม่ชอบอาชีพของเขา และสนใจเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลาว่างของเขา ฟรานเซส เคย์ แม่ของเจมส์ เป็นลูกสาวของผู้พิพากษา หลังจากที่เด็กชายคลอดบุตร ครอบครัวก็ย้ายไปอยู่ที่มิดเดิลบี ซึ่งเป็นที่ดินของครอบครัวแม็กซ์เวลล์ทางตอนใต้ของสกอตแลนด์ ในไม่ช้าจอห์นก็สร้างบ้านหลังใหม่ที่นั่นชื่อเกลนลาร์

วัยเด็กของนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ในอนาคตนั้นมืดมนเพียงเพราะแม่ของเขาเสียชีวิตเร็วเกินไป เจมส์เติบโตขึ้นมาในฐานะเด็กที่ช่างสงสัย และต้องขอบคุณงานอดิเรกของพ่อที่ทำให้ถูกรายล้อมไปด้วยของเล่น "ทางเทคนิค" ตั้งแต่วัยเด็ก เช่น แบบจำลองทรงกลมท้องฟ้า และ "จานวิเศษ" ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของภาพยนตร์ อย่างไรก็ตามเขายังสนใจบทกวีและเขียนบทกวีด้วยตัวเองโดยไม่ละทิ้งกิจกรรมนี้ไปจนสิ้นอายุขัย พ่อของเจมส์ให้การศึกษาระดับประถมศึกษาแก่เขา - ครูประจำบ้านคนแรกได้รับการว่าจ้างเมื่อเจมส์อายุสิบขวบเท่านั้น จริงอยู่ที่พ่อตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่าการฝึกอบรมดังกล่าวไม่ได้ผลเลยจึงส่งลูกชายไปเอดินบะระไปหาอิซาเบลลาน้องสาวของเขา ที่นี่เจมส์เข้าสู่ Edinburgh Academy ซึ่งเด็ก ๆ ได้รับการศึกษาแบบคลาสสิกล้วนๆ - ละติน, กรีก, วรรณคดีโบราณ, พระคัมภีร์ศักดิ์สิทธิ์และคณิตศาสตร์เล็กน้อย เด็กชายไม่ชอบเรียนในทันที แต่ค่อยๆ กลายเป็นนักเรียนที่ดีที่สุดในชั้นเรียนและเริ่มสนใจเรขาคณิตเป็นหลัก ในเวลานี้เขาได้คิดค้นวิธีการวาดวงรีของตัวเองขึ้นมา

เมื่ออายุสิบหกปี James Maxwell สำเร็จการศึกษาจากสถาบันการศึกษาและเข้ามหาวิทยาลัยเอดินบะระ ในที่สุดเขาก็เริ่มสนใจวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนและในปี ค.ศ. 1850 Royal Society of Edinburgh ยอมรับว่างานของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีความยืดหยุ่นเป็นเรื่องจริงจัง ในปีเดียวกัน พ่อของเจมส์เห็นพ้องต้องกันว่าลูกชายของเขาต้องการการศึกษาอันทรงเกียรติมากกว่านี้ และเจมส์ไปเรียนที่เคมบริดจ์ซึ่งเขาเรียนที่วิทยาลัยปีเตอร์เฮาส์เป็นครั้งแรก และในภาคการศึกษาที่สองก็ย้ายไปที่วิทยาลัยทรินิตี สองปีต่อมา Maxwell ได้รับทุนมหาวิทยาลัยจากความสำเร็จของเขา อย่างไรก็ตาม ที่เคมบริดจ์ เขาค้นคว้าข้อมูลน้อยมาก เขาอ่านหนังสือมากขึ้น ได้รู้จักเพื่อนใหม่ และเคลื่อนไหวอย่างแข็งขันในหมู่ปัญญาชนของมหาวิทยาลัย ในเวลานี้ มุมมองทางศาสนาของเขาก็ก่อตัวขึ้นเช่นกัน - ศรัทธาอย่างไม่มีเงื่อนไขในพระเจ้าและความกังขาต่อเทววิทยาซึ่งเจมส์ แม็กซ์เวลล์วางไว้เป็นอันดับสุดท้ายในบรรดาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ในช่วงที่เขายังเป็นนักศึกษา เขายังกลายเป็นผู้นับถือสิ่งที่เรียกว่า "ลัทธิสังคมนิยมคริสเตียน" และมีส่วนร่วมในงานของ "วิทยาลัยคนงาน" โดยให้การบรรยายยอดนิยมที่นั่น

เมื่ออายุได้ 23 ปี เจมส์สอบปลายภาควิชาคณิตศาสตร์ได้สำเร็จ โดยจบอันดับที่สองในรายชื่อนักเรียน เมื่อสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีแล้ว เขาก็ตัดสินใจอยู่ที่มหาวิทยาลัยและเตรียมตัวรับตำแหน่งศาสตราจารย์ เขาสอน และทำงานร่วมกับวิทยาลัยคนงานต่อไป และเริ่มเขียนหนังสือเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ซึ่งเขาไม่เคยอ่านจบเลย ในเวลาเดียวกัน Maxwell ได้สร้างการศึกษาการ์ตูนเชิงทดลองซึ่งกลายมาเป็นส่วนหนึ่งของนิทานพื้นบ้านของเคมบริดจ์ การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์คือ "การกลิ้งของแมว" - Maxwell กำหนดความสูงขั้นต่ำที่แมวยืนบนอุ้งเท้าเมื่อล้ม แต่ความสนใจหลักของเจมส์ในเวลานั้นคือทฤษฎีสีซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากแนวคิดของนิวตันเกี่ยวกับการมีอยู่ของสีหลักเจ็ดสี ความสนใจด้านไฟฟ้าอย่างจริงจังของเขาเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ทันทีหลังจากสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี Maxwell ก็เริ่มค้นคว้าเรื่องไฟฟ้าและแม่เหล็ก สำหรับคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของผลกระทบทางแม่เหล็กและไฟฟ้า เขายอมรับตำแหน่งของไมเคิล ฟาราเดย์ ตามเส้นแรงที่เชื่อมต่อประจุลบและประจุบวกและเติมเต็มพื้นที่โดยรอบ แต่ผลลัพธ์ที่ถูกต้องนั้นได้มาจากวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าไดนามิกส์ที่ได้รับการยอมรับและเข้มงวดอยู่แล้ว ดังนั้น แม็กซ์เวลล์จึงถามตัวเองด้วยคำถามในการสร้างทฤษฎีที่รวมทั้งแนวคิดของฟาราเดย์และผลลัพธ์ของไฟฟ้าไดนามิกส์ แม็กซ์เวลล์พัฒนาแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของเส้นแรงและเขายังจัดการเป็นครั้งแรกเพื่อแสดงรูปแบบที่ค้นพบโดยฟาราเดย์ในภาษาคณิตศาสตร์ในรูปแบบของสมการเชิงอนุพันธ์

ในฤดูใบไม้ร่วงปี พ.ศ. 2398 เจมส์แม็กซ์เวลล์ซึ่งผ่านการสอบที่จำเป็นได้สำเร็จได้เข้าเป็นสมาชิกสภามหาวิทยาลัยซึ่งหมายถึงการปฏิญาณว่าจะโสดในขณะนั้น เมื่อเริ่มต้นภาคการศึกษาใหม่ เขาเริ่มอ่านการบรรยายเกี่ยวกับทัศนศาสตร์และอุทกสถิตย์ที่วิทยาลัย อย่างไรก็ตาม ในฤดูหนาวเขาต้องไปบ้านเกิดเพื่อส่งพ่อที่ป่วยหนักไปเอดินบะระ เมื่อกลับมาอังกฤษ เจมส์ได้เรียนรู้ว่ามีตำแหน่งครูสอนปรัชญาธรรมชาติที่ Aberdeen Marischal College ว่าง สถานที่แห่งนี้ทำให้เขามีโอกาสได้ใกล้ชิดกับพ่อของเขามากขึ้น และแม็กซ์เวลล์ไม่เห็นโอกาสใด ๆ สำหรับตัวเองในเคมบริดจ์ ในช่วงกลางฤดูใบไม้ผลิ พ.ศ. 2399 เขาได้เป็นศาสตราจารย์ที่อเบอร์ดีน แต่จอห์น เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์เสียชีวิตก่อนที่ลูกชายจะได้รับการแต่งตั้ง เจมส์ใช้เวลาช่วงฤดูร้อนในที่ดินของครอบครัวและออกเดินทางไปอเบอร์ดีนในเดือนตุลาคม

อเบอร์ดีนเคยเป็นเมืองท่าหลักของสกอตแลนด์ แต่หลายแผนกในมหาวิทยาลัยถูกทิ้งร้างอย่างน่าเศร้า ในช่วงแรกของการเป็นศาสตราจารย์ เจมส์ แม็กซ์เวลล์เริ่มแก้ไขสถานการณ์นี้ อย่างน้อยก็ในแผนกของเขา เขาใช้วิธีการสอนแบบใหม่และพยายามให้นักเรียนสนใจงานทางวิทยาศาสตร์ แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จในความพยายามนี้ การบรรยายของศาสตราจารย์คนใหม่ที่เต็มไปด้วยอารมณ์ขันและการเล่นคำ จัดการกับสิ่งที่ซับซ้อนมากและข้อเท็จจริงนี้ทำให้นักเรียนส่วนใหญ่กลัว เนื่องจากคุ้นเคยกับความนิยมในการนำเสนอ การขาดการสาธิต และการละเลยคณิตศาสตร์ จากจำนวนนักเรียนแปดสิบคน แม็กซ์เวลล์สามารถสอนได้เพียงไม่กี่คนที่ต้องการเรียนรู้จริงๆ

ในอเบอร์ดีน แม็กซ์เวลล์ยังจัดการชีวิตส่วนตัวของเขาด้วย - ในฤดูร้อนปี พ.ศ. 2401 เขาได้แต่งงานกับลูกสาวคนเล็กของผู้อำนวยการวิทยาลัย Marischal ชื่อ Catherine Dewar ทันทีหลังงานแต่งงาน เจมส์ถูกไล่ออกจากสภาวิทยาลัยทรินิตีเนื่องจากละเมิดคำปฏิญาณว่าจะถือโสด

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2398 เคมบริดจ์เสนองานเกี่ยวกับการศึกษาวงแหวนของดาวเสาร์เพื่อรับรางวัล Adams Prize อันทรงเกียรติ และ James Maxwell เป็นผู้ได้รับรางวัลในปี พ.ศ. 2400 แต่เขาไม่พอใจกับรางวัลและยังคงพัฒนาหัวข้อนี้ต่อไป ในที่สุดก็ตีพิมพ์บทความเรื่อง "เกี่ยวกับความเสถียรของการเคลื่อนที่ของวงแหวนดาวเสาร์" ในปี พ.ศ. 2402 ซึ่งได้รับการยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ในทันที บทความนี้กล่าวกันว่าเป็นการนำคณิตศาสตร์มาประยุกต์ใช้กับฟิสิกส์ได้อย่างยอดเยี่ยมที่สุด ในระหว่างที่เขาดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ที่วิทยาลัยอเบอร์ดีน แม็กซ์เวลล์ยังได้ทำงานในหัวข้อการหักเหของแสง เลนส์เชิงเรขาคณิต และที่สำคัญที่สุดคือทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ในปี พ.ศ. 2403 เขาได้สร้างแบบจำลองทางสถิติแรกของไมโครโพรเซสซึ่งกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนากลศาสตร์ทางสถิติ

ตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยอเบอร์ดีนเหมาะกับแมกซ์เวลล์ค่อนข้างดี - วิทยาลัยต้องการให้เขามาปรากฏตัวตั้งแต่เดือนตุลาคมถึงเดือนพฤษภาคมเท่านั้นและเวลาที่เหลือนักวิทยาศาสตร์ก็เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ บรรยากาศแห่งอิสรภาพครอบงำในวิทยาลัย อาจารย์ไม่ได้มีหน้าที่รับผิดชอบที่เข้มงวด และนอกจากนี้ ทุกสัปดาห์ แม็กซ์เวลล์ยังบรรยายแบบเสียค่าใช้จ่ายที่ Aberdeen Scientific School สำหรับช่างเครื่องและช่างฝีมือ ซึ่งเขาสนใจในการฝึกอบรมมาโดยตลอด สถานการณ์ที่น่าทึ่งนี้เปลี่ยนไปในปี พ.ศ. 2402 เมื่อมีการตัดสินใจรวมวิทยาลัยทั้งสองแห่งของมหาวิทยาลัยเข้าด้วยกัน และตำแหน่งศาสตราจารย์ในภาควิชาปรัชญาธรรมชาติก็ถูกยกเลิก Maxwell พยายามเข้ารับตำแหน่งเดียวกันที่ University of Edinburgh แต่ตำแหน่งดังกล่าวต้องแข่งขันกับ Peter Tat เพื่อนเก่าของเขา ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2403 เจมส์ได้รับการเสนอให้เป็นศาสตราจารย์ในภาควิชาปรัชญาธรรมชาติที่ King's College ในเมืองหลวง ในเดือนเดียวกันนั้นเอง เขาได้บรรยายเกี่ยวกับงานวิจัยของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีสี และในไม่ช้าก็ได้รับรางวัล Rumford Medal จากผลงานด้านทัศนศาสตร์และการผสมสี อย่างไรก็ตาม เขาใช้เวลาที่เหลือทั้งหมดก่อนเปิดภาคเรียนใน Glenlare ซึ่งเป็นที่ดินของครอบครัว ไม่ใช่ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ แต่ป่วยหนักด้วยไข้ทรพิษ

การเป็นศาสตราจารย์ในลอนดอนกลับกลายเป็นเรื่องที่น่าพึงพอใจน้อยกว่าในอเบอร์ดีนมาก King's College มีห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่มีอุปกรณ์ครบครันและวิทยาศาสตร์เชิงทดลองที่ได้รับการยกย่อง แต่ก็ยังสอนนักเรียนได้อีกหลายคน งานเหลือเวลาให้ Maxwell ทดลองที่บ้านเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2404 เขาได้รวมอยู่ในคณะกรรมการมาตรฐาน ซึ่งได้รับมอบหมายให้กำหนดหน่วยพื้นฐานของไฟฟ้า อีกสองปีต่อมามีการเผยแพร่ผลลัพธ์ของการวัดอย่างระมัดระวังซึ่งในปี พ.ศ. 2424 ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการนำโวลต์ แอมแปร์ และโอห์มมาใช้ แม็กซ์เวลล์ยังคงทำงานของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีความยืดหยุ่น สร้างทฤษฎีบทของแมกซ์เวลล์ซึ่งพิจารณาความเค้นในโครงข้อหมุนโดยใช้วิธีกราโฟสแตติก และวิเคราะห์สภาวะสมดุลของเปลือกทรงกลม สำหรับงานเหล่านี้และงานอื่นๆ ที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก เขาได้รับรางวัล Keith Prize จาก Royal Society of Edinburgh ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2404 ขณะบรรยายเรื่องทฤษฎีสี แม็กซ์เวลล์ได้นำเสนอหลักฐานที่น่าเชื่อถืออย่างยิ่งว่าเขาพูดถูก นี่เป็นภาพถ่ายสีภาพแรกของโลก

แต่การมีส่วนร่วมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ James Maxwell ในด้านฟิสิกส์คือการค้นพบกระแสไฟฟ้า เมื่อได้ข้อสรุปว่ากระแสไฟฟ้ามีลักษณะการแปลและแม่เหล็กมีลักษณะเป็นกระแสน้ำวน Maxwell ได้สร้างแบบจำลองใหม่ซึ่งเป็นแบบจำลองทางกลล้วนๆ ตามที่ "กระแสน้ำวนโมเลกุลผลิต" สนามแม่เหล็กที่กำลังหมุนและ "เกียร์คนขี้เกียจ" ทำให้แน่ใจได้ การหมุนทางเดียว การก่อตัวของกระแสไฟฟ้านั้นมั่นใจได้โดยการเคลื่อนที่แบบแปลนของล้อส่งกำลัง (ตาม Maxwell - "อนุภาคของไฟฟ้า") และสนามแม่เหล็กที่ถูกกำกับไปตามแกนของการหมุนของกระแสน้ำวนกลายเป็นตั้งฉากกับทิศทางของ ปัจจุบัน สิ่งนี้แสดงไว้ใน "กฎของ gimlet" ซึ่ง Maxwell ยืนยัน ต้องขอบคุณแบบจำลองของเขา เขาไม่เพียงแต่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและธรรมชาติของกระแสน้ำวนของสนามที่สร้างกระแสได้อย่างชัดเจน แต่ยังพิสูจน์ได้ว่าการเปลี่ยนแปลงในสนามไฟฟ้าที่เรียกว่ากระแสการกระจัด นำไปสู่การเกิดขึ้นของ สนามแม่เหล็ก กระแสการกระจัดทำให้มีความคิดเกี่ยวกับการมีอยู่ของกระแสเปิด ในบทความของเขาเรื่อง "บนเส้นแรงทางกายภาพ" (พ.ศ. 2404-2405) แม็กซ์เวลล์สรุปผลลัพธ์เหล่านี้และยังตั้งข้อสังเกตถึงความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติของตัวกลางกระแสน้ำวนกับคุณสมบัติของอีเทอร์เรืองแสง - และนี่เป็นขั้นตอนสำคัญต่อการเกิดขึ้น ของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง

บทความของ Maxwell เกี่ยวกับทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการตีพิมพ์ในปี 1864 และในนั้นแบบจำลองทางกลถูกแทนที่ด้วย "สมการของ Maxwell" ซึ่งเป็นสูตรทางคณิตศาสตร์ของสมการสนาม - และสนามเองก็เป็นครั้งแรกที่ถือว่าเป็นของจริง ระบบทางกายภาพที่มีพลังงานบางอย่าง ในบทความนี้ เขาทำนายการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไม่เพียงแต่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย ควบคู่ไปกับการศึกษาแม่เหล็กไฟฟ้า แมกซ์เวลล์ได้ทำการทดลองหลายครั้ง โดยทดสอบผลลัพธ์ของเขาในทฤษฎีจลน์ศาสตร์ เมื่อสร้างอุปกรณ์ที่กำหนดความหนืดของอากาศ เขาจึงเชื่อมั่นว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานภายในไม่ได้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นจริงๆ

ในปี พ.ศ. 2408 แม็กซ์เวลล์รู้สึกเบื่อหน่ายกับกิจกรรมการสอนของเขาในที่สุด ไม่น่าแปลกใจเลย - การบรรยายของเขายากเกินไปที่จะรักษาวินัยในตัวพวกเขาและงานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งต่างจากการสอนก็ครอบงำความคิดทั้งหมดของเขา มีการตัดสินใจและนักวิทยาศาสตร์ก็ย้ายไปที่เกลนลาร์ซึ่งเป็นบ้านเกิดของเขา เกือบจะทันทีหลังจากเคลื่อนไหว เขาได้รับบาดเจ็บขณะขี่ม้าและล้มป่วยด้วยไฟลามทุ่ง หลังจากฟื้นตัวแล้ว เจมส์ก็หันมาทำการเกษตร สร้างใหม่และขยายที่ดินของเขาอย่างแข็งขัน อย่างไรก็ตามเขาไม่ลืมเกี่ยวกับนักเรียน - เขาเดินทางไปลอนดอนและเคมบริดจ์เป็นประจำเพื่อสอบ เขาเป็นคนที่ประสบความสำเร็จในการนำคำถามและปัญหาที่มีลักษณะประยุกต์มาใช้ในการสอบ ในตอนต้นของปี พ.ศ. 2410 แพทย์แนะนำให้ภรรยาของแม็กซ์เวลล์ที่ป่วยบ่อยไปรับการรักษาในอิตาลี และครอบครัวแม็กซ์เวลล์ใช้เวลาตลอดฤดูใบไม้ผลิในฟลอเรนซ์และโรม ที่นี่นักวิทยาศาสตร์ได้พบกับศาสตราจารย์ Matteuci นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีและฝึกฝนภาษาต่างประเทศ อย่างไรก็ตาม แม็กซ์เวลล์มีความรู้ภาษาละติน อิตาลี กรีก เยอรมัน และฝรั่งเศสเป็นอย่างดี ครอบครัวแม็กซ์เวลล์กลับบ้านเกิดผ่านทางเยอรมนี ฮอลแลนด์ และฝรั่งเศส

ในปีเดียวกันนั้นเอง แม็กซ์เวลล์ได้แต่งบทกวีที่อุทิศให้กับปีเตอร์ เทต บทกวีการ์ตูนนี้มีชื่อว่า "To the Chief Musician of Nabla" และประสบความสำเร็จอย่างมากจนได้กำหนดศัพท์ใหม่ทางวิทยาศาสตร์ว่า "nabla" ซึ่งได้มาจากชื่อของเครื่องดนตรีอัสซีเรียโบราณและแสดงถึงสัญลักษณ์ของตัวดำเนินการดิฟเฟอเรนเชียลเวกเตอร์ โปรดทราบว่าแม็กซ์เวลล์เป็นหนี้นามแฝงของเขาเอง ซึ่งเขาเคยใช้ลงชื่อในบทกวีและจดหมาย ให้กับไทต์เพื่อนของเขา ซึ่งร่วมกับทอมสันได้นำเสนอกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เป็น JCM = dp/dt ด้านซ้ายของสูตรตรงกับชื่อย่อของเจมส์ ดังนั้นเขาจึงตัดสินใจใช้ด้านขวา - dp/dt - เป็นลายเซ็น

ในปีพ.ศ. 2411 แม็กซ์เวลล์ได้รับการเสนอให้ดำรงตำแหน่งอธิการบดีที่มหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ แต่นักวิทยาศาสตร์ปฏิเสธ โดยไม่ต้องการเปลี่ยนวิถีชีวิตอันสันโดษในเกลนแลร์ เพียงสามปีต่อมา หลังจากการไตร่ตรองอย่างถี่ถ้วน เขาเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่เพิ่งเปิดในเคมบริดจ์ และด้วยเหตุนี้ เขาจึงกลายเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ทดลอง เมื่อเห็นด้วยกับโพสต์นี้ Maxwell ก็เริ่มจัดการงานก่อสร้างและเตรียมห้องปฏิบัติการทันที (เริ่มแรกด้วยเครื่องมือของเขาเอง) ที่เคมบริดจ์ เขาเริ่มสอนวิชาไฟฟ้า ความร้อน และแม่เหล็ก

นอกจากนี้ในปี พ.ศ. 2414 หนังสือเรียนเรื่องทฤษฎีความร้อนของแม็กซ์เวลล์ก็ได้รับการตีพิมพ์ซึ่งต่อมาได้รับการตีพิมพ์ซ้ำหลายครั้ง บทสุดท้ายของหนังสือเล่มนี้ประกอบด้วยหลักการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลและแนวคิดทางสถิติของแมกซ์เวลล์ ที่นี่เขาได้หักล้างกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ซึ่งกำหนดโดยคลอเซียสและทอมสัน สูตรนี้ทำนาย "การตายด้วยความร้อนของจักรวาล" ซึ่งเป็นมุมมองเชิงกลล้วนๆ แม็กซ์เวลล์ยืนยันธรรมชาติทางสถิติของ "กฎข้อที่สอง" อันโด่งดัง ซึ่งตามความเชื่อมั่นของเขา สามารถถูกละเมิดได้โดยโมเลกุลแต่ละตัวเท่านั้น ในขณะที่ยังคงใช้ได้ในกรณีที่มีมวลรวมขนาดใหญ่ เขาอธิบายจุดยืนนี้ด้วยความขัดแย้งที่เรียกว่า "ปีศาจของแมกซ์เวลล์" ความขัดแย้งอยู่ที่ความสามารถของ "ปีศาจ" (ระบบควบคุม) ในการลดเอนโทรปีของระบบนี้โดยไม่ต้องเปลืองงาน ความขัดแย้งนี้ได้รับการแก้ไขในศตวรรษที่ 20 โดยชี้ให้เห็นถึงบทบาทของความผันผวนในองค์ประกอบควบคุมและพิสูจน์ว่าเมื่อ "ปีศาจ" ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุล มันจะเพิ่มเอนโทรปี ดังนั้นจึงไม่มีการละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

สองปีต่อมา งานสองเล่มของ Maxwell ชื่อ "บทความเกี่ยวกับแม่เหล็กและไฟฟ้า" ได้รับการตีพิมพ์ ประกอบด้วยสมการของแมกซ์เวลล์ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของเฮิรตซ์ (พ.ศ. 2430) บทความยังได้พิสูจน์ธรรมชาติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและทำนายผลกระทบของแรงดันแสงด้วย ตามทฤษฎีนี้ แมกซ์เวลล์ได้อธิบายอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่มีต่อการแพร่กระจายของแสง อย่างไรก็ตามผู้ทรงคุณวุฒิด้านวิทยาศาสตร์ - Stokes, Thomson, Airy, Tait ได้รับการตอบรับอย่างดีเยี่ยมจากงานพื้นฐานนี้ แนวคิดของกระแสการกระจัดฉาวโฉ่ซึ่งตามที่ Maxwell มีอยู่แม้ในอีเธอร์ซึ่งก็คือในกรณีที่ไม่มีสสารกลายเป็นเรื่องยากที่จะเข้าใจเป็นพิเศษ นอกจากนี้สไตล์ของ Maxwell ซึ่งบางครั้งก็วุ่นวายมากในการนำเสนอยังรบกวนการรับรู้อย่างมาก

ห้องทดลองในเคมบริดจ์ซึ่งตั้งชื่อตามเฮนรี คาเวนดิช เปิดในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2417 และดยุคแห่งเดวอนเชียร์ได้มอบต้นฉบับของคาเวนดิชให้กับเจมส์ แม็กซ์เวลล์ในพิธี เป็นเวลาห้าปีที่ Maxwell ศึกษามรดกของนักวิทยาศาสตร์คนนี้ทำซ้ำการทดลองของเขาในห้องปฏิบัติการและในปี พ.ศ. 2422 ภายใต้กองบรรณาธิการของเขาได้ตีพิมพ์ผลงานที่รวบรวมของ Cavendish ซึ่งประกอบด้วยสองเล่ม

ในช่วงสิบปีสุดท้ายของชีวิต Maxwell มีส่วนร่วมในการเผยแพร่วิทยาศาสตร์ให้แพร่หลาย ในหนังสือของเขาที่เขียนขึ้นเพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะ เขาแสดงความคิดเห็นและมุมมองอย่างอิสระมากขึ้น แบ่งปันข้อสงสัยกับผู้อ่าน และพูดคุยเกี่ยวกับปัญหาที่ยังไม่สามารถแก้ไขได้ในขณะนั้น ที่ห้องทดลองคาเวนดิช เขายังคงพัฒนาคำถามเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับฟิสิกส์โมเลกุลต่อไป ผลงานสองชิ้นสุดท้ายของเขาได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2422 เกี่ยวกับทฤษฎีก๊าซที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและทำให้บริสุทธิ์และการกระจายตัวของก๊าซภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยง นอกจากนี้เขายังทำหน้าที่หลายอย่างที่มหาวิทยาลัย - เขาอยู่ในสภาวุฒิสภาของมหาวิทยาลัย, เป็นคณะกรรมาธิการปฏิรูปการสอบคณิตศาสตร์ และดำรงตำแหน่งประธานของสังคมปรัชญา ในช่วงอายุเจ็ดสิบเขามีนักเรียนซึ่งในจำนวนนี้เป็นนักวิทยาศาสตร์ชื่อดังในอนาคต George Crystal, Arthur Shuster, Richard Glazeburg, John Poynting, Ambrose Fleming ทั้งนักศึกษาและผู้ร่วมงานของ Maxwell สังเกตเห็นจุดสนใจของเขา ความง่ายในการสื่อสาร ความเข้าใจ การเสียดสีที่ละเอียดอ่อน และการขาดความทะเยอทะยานโดยสิ้นเชิง

ในฤดูหนาวปี พ.ศ. 2420 แม็กซ์เวลล์แสดงอาการแรกของโรคที่จะคร่าชีวิตเขา และอีกสองปีต่อมาแพทย์ก็วินิจฉัยว่าเขาเป็นมะเร็ง นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่เสียชีวิตในเคมบริดจ์เมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2422 ขณะอายุสี่สิบแปดปี ศพของ Maxwell ถูกส่งไปยัง Glenlare และฝังไว้ไม่ไกลจากที่ดิน ในสุสานเล็กๆ ในหมู่บ้าน Parton

บทบาทของ James Clerk Maxwell ในด้านวิทยาศาสตร์ไม่ได้รับการชื่นชมอย่างเต็มที่จากคนรุ่นราวคราวเดียวกัน แต่ความสำคัญของงานของเขาได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่อาจปฏิเสธได้ในศตวรรษหน้า Richard Feyman นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันกล่าวว่าการค้นพบกฎของพลศาสตร์ไฟฟ้าเป็นเหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 19 เมื่อเทียบกับสงครามกลางเมืองในสหรัฐอเมริกาซึ่งเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันนั้นดูซีดเซียวเมื่อเปรียบเทียบ...

แม็กซ์เวลล์ เจมส์ เคลิร์ก (แม็กซ์เวลล์ เจมส์ เคลิร์ก) (13. วี.1831 - 5. จิน.1879) - นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ สมาชิกของ Edinburgh (1855) และ London (1861) Royal Society อาร์ในเอดินบะระ เขาศึกษาที่โรงเรียนมัธยมเอดินบะระ (พ.ศ. 2390-50) และโรงเรียนมัธยมเคมบริดจ์ (พ.ศ. 2393-54) หลังจากนั้น เขาสอนช่วงสั้นๆ ที่ Trinity College ในปี พ.ศ. 2399 - 60 - ศาสตราจารย์ที่ University of Aberdeen ในปี พ.ศ. 2403 - 65 - ที่ King's College London และตั้งแต่ปี พ.ศ. 2414 - เป็นศาสตราจารย์คนแรกด้านฟิสิกส์ทดลองที่ Cambridge ภายใต้การนำของเขา Cavendish Laboratory ที่มีชื่อเสียงได้ถูกสร้างขึ้นในเคมบริดจ์ซึ่งเขาเป็นผู้นำไปจนวาระสุดท้ายของชีวิต

งานวิจัยนี้เน้นเรื่องไฟฟ้าพลศาสตร์ ฟิสิกส์โมเลกุล สถิติทั่วไป ทัศนศาสตร์ กลศาสตร์ และทฤษฎีความยืดหยุ่น แม็กซ์เวลล์มีส่วนสำคัญที่สุดในด้านฟิสิกส์โมเลกุลและพลศาสตร์ไฟฟ้า
ในทฤษฎีจลน์ของก๊าซซึ่งเขาเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้ง เขาได้ก่อตั้งกฎหมายทางสถิติขึ้นในปี พ.ศ. 2402 ซึ่งอธิบายการกระจายตัวของความเร็วของโมเลกุลก๊าซ (การกระจายตัวของแมกซ์เวลล์) ในปี พ.ศ. 2409 เขาได้ให้กำเนิดฟังก์ชันการกระจายความเร็วของโมเลกุลแบบใหม่ โดยพิจารณาจากการชนโดยตรงและการชนแบบย้อนกลับ ได้พัฒนาทฤษฎีการถ่ายโอนในรูปแบบทั่วไป โดยนำไปประยุกต์ใช้กับกระบวนการแพร่ การนำความร้อน และแรงเสียดทานภายใน และนำเสนอแนวคิดเรื่องเวลาพักผ่อน
ในปี พ.ศ. 2410 กฎข้อแรกแสดงให้เห็นธรรมชาติทางสถิติของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ (“ปีศาจของแมกซ์เวลล์”) และในปี พ.ศ. 2421 เขาได้แนะนำคำว่า “กลศาสตร์ทางสถิติ”

ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของแมกซ์เวลล์คือทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เขาสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2403 - 2508 ซึ่งเขากำหนดขึ้นในรูปแบบของระบบสมการหลายสมการ (สมการของแมกซ์เวลล์) ซึ่งแสดงกฎพื้นฐานทั้งหมดของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า (สมการสนามอนุพันธ์แรกคือ เขียนโดยแม็กซ์เวลล์ในปี พ.ศ. 2398 - 56) ในทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของเขา Maxwell ใช้แนวคิดใหม่ (พ.ศ. 2404) - กระแสกระจัดทำให้ (พ.ศ. 2407) ให้คำจำกัดความของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและคาดการณ์ (พ.ศ. 2408) ผลกระทบที่สำคัญใหม่: การดำรงอยู่ในพื้นที่ว่างของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (แม่เหล็กไฟฟ้า คลื่น) และการแพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วแสง หลังให้เหตุผลแก่เขาในการพิจารณาแสงประเภทหนึ่งของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (แนวคิดเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงแม่เหล็กไฟฟ้า) (พ.ศ. 2408) และเพื่อเปิดเผยความเชื่อมโยงระหว่างปรากฏการณ์ทางแสงและแม่เหล็กไฟฟ้า คำนวณความดันของแสงตามทฤษฎี (พ.ศ. 2416) กำหนดอัตราส่วน ε = n 2 (1860)
ทำนายผลกระทบของ Stewart - Tolman และ Einstein - de Haas (1878) ผลกระทบทางผิวหนัง

นอกจากนี้เขายังกำหนดทฤษฎีบทในทฤษฎีบทความยืดหยุ่น (ทฤษฎีบทของแมกซ์เวลล์) สร้างความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์หลัก (ความสัมพันธ์ทางอุณหพลศาสตร์ของแมกซ์เวลล์) พัฒนาทฤษฎีการมองเห็นสี และศึกษาความเสถียรของวงแหวนของดาวเสาร์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าวงแหวนไม่แข็ง หรือของเหลวแต่เป็นฝูงอุกกาบาต
ออกแบบอุปกรณ์จำนวนหนึ่ง
เขาเป็นผู้เผยแพร่ความรู้ทางกายภาพที่มีชื่อเสียง
ตีพิมพ์ครั้งแรก (พ.ศ. 2422) ต้นฉบับของ G. คาเวนดิช .

บทความ:

1. ผลงานคัดสรรเกี่ยวกับทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า - สำนักพิมพ์ของรัฐวรรณกรรมเทคนิคและทฤษฎี ม., 2495 (ซีรีส์ "คลาสสิกของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ")
2. สุนทรพจน์และบทความ สำนักพิมพ์ของรัฐวรรณกรรมด้านเทคนิคและทฤษฎี ม.-ล., 2483 (ซีรีส์ "คลาสสิกของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ")
3. สสารและการเคลื่อนไหว - Izhevsk, ศูนย์วิจัย "พลวัตปกติและวุ่นวาย", 2544
4. บทความเรื่องไฟฟ้าและแม่เหล็ก - ม., วิทยาศาสตร์, 2532 (ซีรีส์ "คลาสสิกของวิทยาศาสตร์"). เล่มที่ 1 เล่มที่ 2
5. ข้อความที่ตัดตอนมาจากงาน:

วรรณกรรม:

1. วี. คาร์ทเซฟ. แม็กซ์เวลล์. ชีวิตของผู้คนที่ยอดเยี่ยม ยามหนุ่ม; มอสโก; 1974

ภาพยนตร์:

สิ่งพิมพ์และนิตยสารทางวิทยาศาสตร์หลายฉบับเพิ่งตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับความสำเร็จในสาขาฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ และสิ่งพิมพ์เกี่ยวกับนักฟิสิกส์ในอดีตก็หายาก เราต้องการแก้ไขสถานการณ์นี้และระลึกถึง James Clerk Maxwell หนึ่งในนักฟิสิกส์ที่โดดเด่นแห่งศตวรรษที่ผ่านมา นี่คือนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษผู้โด่งดัง บิดาแห่งพลศาสตร์ไฟฟ้าคลาสสิก ฟิสิกส์สถิติ และทฤษฎีอื่นๆ อีกมากมาย สูตรทางกายภาพ และสิ่งประดิษฐ์ แม็กซ์เวลล์กลายเป็นผู้สร้างและผู้อำนวยการคนแรกของห้องปฏิบัติการคาเวนดิช

ดังที่คุณทราบ Maxwell มาจากเอดินบะระและเกิดในปี พ.ศ. 2374 ในตระกูลผู้สูงศักดิ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับนามสกุลชาวสก็อตของ Penicuik Clerks Maxwell ใช้ชีวิตวัยเด็กของเขาในที่ดิน Glenlare บรรพบุรุษของเจมส์เป็นนักการเมือง กวี นักดนตรี และนักวิทยาศาสตร์ อาจเป็นไปได้ว่าความชอบด้านวิทยาศาสตร์ของเขานั้นสืบทอดมาจากเขา

เจมส์ถูกเลี้ยงดูมาโดยไม่มีแม่ (เนื่องจากเธอเสียชีวิตเมื่ออายุ 8 ขวบ) โดยพ่อที่ดูแลเด็กชาย พ่อต้องการให้ลูกชายเรียนวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ เจมส์ตกหลุมรักเทคโนโลยีทันทีและพัฒนาทักษะการปฏิบัติอย่างรวดเร็ว แม็กซ์เวลล์ตัวน้อยเรียนบทเรียนแรกที่บ้านด้วยความเพียรพยายาม เนื่องจากเขาไม่ชอบวิธีการศึกษาที่รุนแรงที่ครูใช้ การฝึกอบรมเพิ่มเติมเกิดขึ้นในโรงเรียนชนชั้นสูงซึ่งเด็กชายแสดงความสามารถทางคณิตศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม แม็กซ์เวลล์ชอบเรขาคณิตเป็นพิเศษ

สำหรับคนเก่งๆ หลายคน เรขาคณิตดูเหมือนเป็นวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่ง และแม้แต่ตอนอายุ 12 ปี เขาก็พูดถึงหนังสือเรียนเรขาคณิตราวกับว่ามันเป็นหนังสือศักดิ์สิทธิ์ แม็กซ์เวลล์ชอบเรขาคณิตเช่นเดียวกับผู้ทรงคุณวุฒิด้านวิทยาศาสตร์อื่นๆ แต่ความสัมพันธ์ของเขากับเพื่อนร่วมโรงเรียนไม่ค่อยดีนัก พวกเขาคิดชื่อเล่นที่ไม่เหมาะสมให้เขาอยู่ตลอดเวลา และสาเหตุหนึ่งก็คือเสื้อผ้าที่ไร้สาระของเขา พ่อของแม็กซ์เวลล์ถือเป็นคนประหลาดและซื้อเสื้อผ้าให้ลูกชายซึ่งทำให้เขายิ้มได้

แม็กซ์เวลล์ได้แสดงให้เห็นศักยภาพอันยิ่งใหญ่ในสาขาวิทยาศาสตร์ตั้งแต่ยังเป็นเด็ก ในปี 1814 เขาถูกส่งไปเรียนที่ Edinburgh Grammar School และในปี 1846 เขาได้รับเหรียญรางวัลสำหรับการบริการด้านคณิตศาสตร์ พ่อของเขาภูมิใจในตัวลูกชายของเขาและได้รับโอกาสในการนำเสนอผลงานทางวิทยาศาสตร์ของลูกชายคนหนึ่งต่อหน้าคณะกรรมการของ Edinburgh Academy of Sciences งานนี้เกี่ยวข้องกับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ของรูปวงรี สมัยนั้นผลงานนี้มีชื่อว่า “การวาดวงรีและวงรีที่มีจุดโฟกัสหลายจุด” เขียนขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2389 และเผยแพร่สู่สาธารณชนในปี พ.ศ. 2394

Maxwell เริ่มเรียนฟิสิกส์อย่างเข้มข้นหลังจากย้ายไปเรียนที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ คัลแลนด์ ฟอร์บส์ และคนอื่นๆ กลายเป็นครูของเขา พวกเขามองเห็นศักยภาพทางสติปัญญาระดับสูงของเจมส์ในทันทีและความปรารถนาที่จะเรียนฟิสิกส์อย่างควบคุมไม่ได้ ก่อนช่วงเวลานี้ แม็กซ์เวลล์ได้พบกับสาขาฟิสิกส์บางสาขาและศึกษาทัศนศาสตร์ (เขาทุ่มเทเวลาอย่างมากให้กับโพลาไรเซชันของแสงและวงแหวนของนิวตัน) ในเรื่องนี้เขาได้รับความช่วยเหลือจากนักฟิสิกส์ชื่อดัง William Nicol ซึ่งครั้งหนึ่งเป็นผู้คิดค้นปริซึม

แน่นอนว่า แม็กซ์เวลล์ไม่ใช่คนแปลกจากวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่นๆ และเขาให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการศึกษาปรัชญา ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ และสุนทรียศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1850 เขาเข้าเรียนที่เมืองเคมบริดจ์ ซึ่งนิวตันเคยทำงานอยู่ และในปี ค.ศ. 1854 ก็ได้รับปริญญาทางวิชาการ หลังจากนั้นงานวิจัยของเขาเกี่ยวข้องกับสาขาไฟฟ้าและการติดตั้งระบบไฟฟ้า และในปี พ.ศ. 2398 เขาได้รับการแต่งตั้งให้เป็นสมาชิกสภาวิทยาลัยทรินิตี

งานทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญชิ้นแรกของแม็กซ์เวลล์คือเรื่อง On Faraday's Lines of Force ซึ่งปรากฏในปี พ.ศ. 2398 ครั้งหนึ่ง Boltzmann กล่าวเกี่ยวกับบทความของ Maxwell ว่างานนี้มีความหมายลึกซึ้งและแสดงให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์เข้าถึงงานทางวิทยาศาสตร์อย่างมีจุดประสงค์เพียงใด Boltzmann เชื่อว่า Maxwell ไม่เพียงแต่เข้าใจคำถามเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังมีส่วนช่วยเป็นพิเศษในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีด้วย แม็กซ์เวลล์สรุปไว้ในบทความของเขาถึงแนวโน้มทั้งหมดในวิวัฒนาการของฟิสิกส์ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า ต่อมา Kirchhoff, Mach และคนอื่นๆ ได้ข้อสรุปเดียวกัน

ห้องปฏิบัติการคาเวนดิชเกิดขึ้นได้อย่างไร?

หลังจากสำเร็จการศึกษาที่เคมบริดจ์ James Maxwell ยังคงเป็นครูอยู่ที่นี่และในปี พ.ศ. 2403 เขาได้เข้าเป็นสมาชิกของ Royal Society of London ในเวลาเดียวกัน เขาย้ายไปลอนดอน ซึ่งเขาได้รับตำแหน่งเป็นหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์ที่ King's College, University of London เขาทำงานในตำแหน่งนี้เป็นเวลา 5 ปี

ในปี พ.ศ. 2414 แม็กซ์เวลล์กลับมาที่เคมบริดจ์และสร้างห้องปฏิบัติการแห่งแรกในอังกฤษเพื่อการวิจัยในสาขาฟิสิกส์ ซึ่งเรียกว่าห้องปฏิบัติการคาเวนดิช (เพื่อเป็นเกียรติแก่เฮนรี คาเวนดิช) แม็กซ์เวลล์อุทิศชีวิตที่เหลือเพื่อการพัฒนาห้องปฏิบัติการซึ่งกลายเป็นศูนย์กลางการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่แท้จริง

ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับชีวิตของแม็กซ์เวลล์ เนื่องจากเขาไม่ได้เก็บบันทึกหรือไดอารี่ เขาเป็นคนถ่อมตัวและขี้อาย แม็กซ์เวลล์เสียชีวิตเมื่ออายุ 48 ปีด้วยโรคมะเร็ง

มรดกทางวิทยาศาสตร์ของ James Maxwell คืออะไร?

กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ของแม็กซ์เวลล์ครอบคลุมหลายสาขาในฟิสิกส์: ทฤษฎีปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีจลนศาสตร์ของก๊าซ เลนส์ ทฤษฎีความยืดหยุ่น และอื่นๆ สิ่งแรกที่ James Maxwell สนใจคือการศึกษาและดำเนินการวิจัยทางสรีรวิทยาและฟิสิกส์ของการมองเห็นสี

แม็กซ์เวลล์เป็นคนแรกที่ได้รับภาพสี ซึ่งได้มาจากการฉายภาพสีแดง เขียว และน้ำเงินพร้อมกัน ด้วยเหตุนี้ แม็กซ์เวลล์จึงได้พิสูจน์ให้โลกเห็นอีกครั้งว่าภาพสีของการมองเห็นมีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสามองค์ประกอบ การค้นพบครั้งนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของการสร้างภาพถ่ายสี ในช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2400-2402 แม็กซ์เวลล์สามารถศึกษาความเสถียรของวงแหวนดาวเสาร์ได้ ทฤษฎีของเขาชี้ให้เห็นว่าวงแหวนของดาวเสาร์จะมีเสถียรภาพภายใต้เงื่อนไขเดียวเท่านั้น นั่นคือการแยกอนุภาคหรือวัตถุออกจากกัน

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2398 Maxwell ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับงานด้านไฟฟ้าพลศาสตร์ มีผลงานทางวิทยาศาสตร์หลายชิ้นในช่วงเวลานี้: "บนเส้นแรงของฟาราเดย์", "บนเส้นแรงทางกายภาพ", "บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก" และ "ทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า"

แมกซ์เวลล์กับทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อแมกซ์เวลล์เริ่มศึกษาปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก หลายๆ ปรากฏการณ์ก็ได้รับการศึกษามาอย่างดีแล้ว ถูกสร้างขึ้น กฎของคูลอมบ์, กฎของแอมแปร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าปฏิกิริยาทางแม่เหล็กเกี่ยวข้องกับการกระทำของประจุไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์หลายคนในสมัยนั้นเป็นผู้เสนอทฤษฎีการกระทำระยะไกล ซึ่งระบุว่าปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นทันทีและในที่ว่าง

บทบาทหลักในทฤษฎีการกระทำระยะสั้นแสดงโดยการวิจัยของ Michael Faraday (ยุค 30 ของศตวรรษที่ 19) ฟาราเดย์แย้งว่าธรรมชาติของประจุไฟฟ้าขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าโดยรอบ สนามของประจุหนึ่งเชื่อมต่อกับประจุที่อยู่ใกล้เคียงในสองทิศทาง กระแสโต้ตอบโดยใช้สนามแม่เหล็ก จากข้อมูลของฟาราเดย์ เขาอธิบายสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในรูปแบบของเส้นแรง ซึ่งเป็นเส้นยืดหยุ่นในตัวกลางสมมุติ - อีเทอร์

แม็กซ์เวลล์สนับสนุนทฤษฎีของฟาราเดย์เกี่ยวกับการดำรงอยู่ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ เขาเป็นผู้สนับสนุนกระบวนการที่เกิดขึ้นใหม่เกี่ยวกับประจุและกระแส

แม็กซ์เวลล์อธิบายแนวคิดของฟาราเดย์ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ฟิสิกส์ต้องการจริงๆ ด้วยการนำแนวคิดเรื่องสนามมาใช้ กฎของคูลอมบ์และแอมแปร์จึงน่าเชื่อถือและมีความหมายลึกซึ้งยิ่งขึ้น ในแนวคิดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แมกซ์เวลล์สามารถพิจารณาคุณสมบัติของสนามแม่เหล็กได้ ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กสลับ สนามไฟฟ้าที่มีเส้นแรงปิดจะถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ว่าง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน

การค้นพบครั้งต่อไปของแมกซ์เวลล์คือสนามไฟฟ้ากระแสสลับสามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้คล้ายกับกระแสไฟฟ้าธรรมดา ทฤษฎีนี้เรียกว่าสมมติฐานปัจจุบันของการกระจัด ต่อมา แมกซ์เวลล์ได้แสดงพฤติกรรมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในสมการของเขา

อ้างอิง.สมการของแมกซ์เวลล์เป็นสมการที่อธิบายปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าในสื่อต่างๆ และพื้นที่สุญญากาศ และยังเกี่ยวข้องกับพลศาสตร์ไฟฟ้ากระแสหลักแบบคลาสสิกด้วย นี่เป็นข้อสรุปเชิงตรรกะจากการทดลองตามกฎของปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก
ข้อสรุปหลักของสมการของแมกซ์เวลล์คือความจำกัดของการแพร่กระจายของปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก ซึ่งแยกความแตกต่างระหว่างทฤษฎีการกระทำระยะสั้นและทฤษฎีการกระทำระยะไกล ลักษณะความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง 300,000 กม./วินาที สิ่งนี้ทำให้ Maxwell มีเหตุผลที่จะโต้แย้งว่าแสงเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการกระทำของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซแมกซ์เวลล์

แมกซ์เวลล์มีส่วนในการศึกษาทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุล (ปัจจุบันเรียกว่าวิทยาศาสตร์นี้) กลศาสตร์ทางสถิติ- แม็กซ์เวลล์เป็นคนแรกที่เกิดแนวคิดเกี่ยวกับลักษณะทางสถิติของกฎแห่งธรรมชาติ เขาสร้างกฎสำหรับการกระจายตัวของโมเลกุลตามความเร็ว และเขายังสามารถคำนวณความหนืดของก๊าซโดยสัมพันธ์กับตัวบ่งชี้ความเร็วและเส้นทางอิสระของโมเลกุลก๊าซ นอกจากนี้ ต้องขอบคุณงานของ Maxwell ที่ทำให้เรามีความสัมพันธ์ทางอุณหพลศาสตร์หลายประการ

อ้างอิง.การกระจายของแมกซ์เวลล์เป็นทฤษฎีการกระจายความเร็วของโมเลกุลของระบบภายใต้สภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ สมดุลทางอุณหพลศาสตร์เป็นเงื่อนไขสำหรับการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่อธิบายโดยกฎของพลศาสตร์คลาสสิก

แม็กซ์เวลล์มีผลงานทางวิทยาศาสตร์มากมายที่ได้รับการตีพิมพ์: "ทฤษฎีความร้อน", "สสารและการเคลื่อนที่", "ไฟฟ้าในนิทรรศการเบื้องต้น" และอื่นๆ แม็กซ์เวลล์ไม่เพียงแต่วิทยาศาสตร์ขั้นสูงในช่วงเวลานั้นเท่านั้น แต่ยังสนใจในประวัติศาสตร์ของมันด้วย ครั้งหนึ่งเขาสามารถตีพิมพ์ผลงานของ G. Cavendish ซึ่งเขาเสริมด้วยความคิดเห็นของเขา

โลกจำอะไรเกี่ยวกับ James Clerk Maxwell ได้บ้าง?

Maxwell ทำงานอย่างแข็งขันในการศึกษาสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีของเขาเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของพวกมันได้รับการยอมรับทั่วโลกเพียงหนึ่งทศวรรษหลังจากการตายของเขา

แม็กซ์เวลล์เป็นคนแรกที่จำแนกสสารและกำหนดกฎของตัวเอง ซึ่งไม่สามารถลดลงตามกฎกลศาสตร์ของนิวตันได้

นักวิทยาศาสตร์หลายคนเขียนเกี่ยวกับแม็กซ์เวลล์ นักฟิสิกส์ อาร์. ไฟน์แมน กล่าวถึงเขาว่าแมกซ์เวลล์ผู้ค้นพบกฎของพลศาสตร์ไฟฟ้าได้มองอนาคตไปหลายศตวรรษ

บทส่งท้าย James Clerk Maxwell เสียชีวิตเมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2422 ที่เมืองเคมบริดจ์ เขาถูกฝังอยู่ในหมู่บ้านเล็กๆ ในสกอตแลนด์ ใกล้กับโบสถ์โปรดของเขา ซึ่งอยู่ไม่ไกลจากที่ดินของครอบครัวเขา