Введение
В мире физики его ставят рядом с Эйнштейном и Ньютоном, однако имя Джеймса Клерка Максвелла мало знакомо широкой публике. Он сделал решающие шаги в понимании электричества, магнетизма и света. Возможно, скромный характер учёного и ограничил его известность. Шотландец‑гений охотно отвечал на вопросы Kennislink.
Электромагнетизм – единое поле
Яркая молния в небе сразу напоминает о могуществе электричества. Долгое время человечество не знало, что это за сила. Благодаря Максвеллу (1831–1879) мы теперь понимаем, что электричество, магнетизм и свет – проявления одного электромагнитного поля. Без его уравнений современный мир без электричества был бы немыслим.
Другие научные интересы
Максвелл также внес вклад в исследование цветового зрения, поведения газов и структуры колец Сатурна. Он создал первую цветную фотографию и был талантливым поэтом. В Kennislink его «интервью‑выдумка» раскрывает личность учёного.
Интервью
– Максвелл, вы – самый молодой физик в серии «Handsome Heads». Как это ощущается?
«Спасибо за приглашение. Я польщён, хотя сам не чувствовал особой славы. Надеюсь, мои работы по электромагнетизму откроют новые области, но предсказать их последствия пока невозможно.»
– Ваши уравнения называют уравнениями Максвелла, но их почти называли уравнениями Клерка, верно?
«Да. Мой отец был Джоном Клерком, но после наследования земель в Мидлби он принял фамилию Максвелл. Так я получил двойную фамилию – Клерк‑Максвелл.»
– Как прошли детские годы в Мидлби?
«Мы жили в небольшом уютном доме – Glenlair House, на большой ферме. Я был очень любознателен: хотел знать, как работает каждая вещь, и часто просил отца показать мне «как это работает».»
– В школе в Эдинбургской академии вы столкнулись с травлей?
«Да, меня называли «Dafty» (англ. «тупица») из‑за сельской одежды и акцента. Но я не принимал это близко к сердцу. Позже я подружился с Питером Гутри Тэйтом и Льюисом Кэмпбеллом.»
В пятом классе меня захватил курс геометрии. Я начал изучать построение эллипсов с помощью струн, а затем расширил их математическое описание. Отец показал мои работы профессору Джеймсу Форбсу, который сравнил их с трудами Декарта и признал их выдающимися для пятнадцатилетнего ученика.
– Как возник интерес к цвету?
«В детстве меня завораживали призмы Уильяма Николя, меняющие поляризацию света. В 1849 г. я участвовал в экспериментах с цветными дисками, изучая, какие комбинации дают серый или белый цвет. Позже я создал «коробку» для измерения чувствительности к основным цветам – красному, зелёному и синему.»
– Вы получили медаль Рамфорда в 1860 г., а затем сделали первую цветную фотографию?
«Я попросил Томаса Саттона снять три снимка шотландской ткани с красным, зелёным и синим фильтрами, а затем совместил их. На лекции в Royal Institution в 1861 г. публика была в восторге.»
– Что привело к исследованию колец Сатурна?
«В 1855 г. Кембридж присудил мне премию Адамса за работу, объясняющую стабильность колец. Я показал, что кольца состоят из множества мелких частиц, а не из сплошного или жидкого тела. Судья сэр Джордж Айри назвал мою работу «одним из самых замечательных применений математики в физике».
– Как вы пришли к распределению скоростей молекул газа?
«Я изучал работы Рудольфа Клаузиуса о столкновениях частиц. Было ясно, что скорости молекул различаются. Я ввёл статистическую функцию распределения, которая позже стала известна как распределение Максвелла‑Больцмана, после дополнения Людвига Больцмана.»
– Как возникли уравнения электромагнетизма?
«После открытий Оersteda и Фарадея я стал преподавать в King's College. Фарадей представлял силы как поля, а не как действие на расстоянии. Я, при помощи Питера Тэйта, записал его идеи в виде векторных уравнений в трёх измерениях. Затем я заметил, что закон Ампера неполон, и ввёл термин «смещение тока», показывающий, что меняющееся электрическое поле порождает магнитное поле.»
Получив симметричные уравнения, я нашёл их решения – электромагнитные волны. Вычислив их скорость, я получил значение, почти совпадающее со скоростью света. Так я понял, что свет – это электромагнитная волна.
Поэтическая нотка
О, как в ночи, в одиночестве стен,
Я жажду над морем и землёй лететь,
Прорезать мрак, разорвать мглу,
И к тебе, к любимой, прилететь.И ты бы, милый, в ответ полетела,
Мы знали бы друг друга, как в первый раз,
Но жизнь без рядом, словно корона без короны,
Тускнеет в холодных часах.Скоро, в полночной тишине, я надеюсь,
Встретиться в месте, где всё странно,
И среди грохота поезда, летя,
Тебя держать рядом вечно.
Хотите задать свой вопрос Максвеллу? Отправляйте его до 19 апреля на contest@example.com с темой «Contest for Handsome Heads». Лучший вопрос будет опубликован, а победитель получит книгу «Канон физики» стоимостью 42,50 € от Нидерландского физического общества.
