Научные труды → джеймс максвелл

Интересные факты

Майкл Фарадей отличался трудолюбием, методичностью, тщательностью исполнения экспериментов и стремлением проникнуть в суть исследуемой проблемы. Его называли «королем экспериментаторов». Всего он провел около 30 тыс. экспериментов.

В 1821 г. известный физик У. Волластон пожаловался Дэви, что один из опытов Фарадея является плагиатом его идеи. Профессор стал на сторону Волластона, поэтому его отношения с Фарадеем ухудшились. Но вскоре Фарадей разъяснил свою позицию, и проблема была решена. Однако когда изобретатель стал членом Королевского общества, Дэви был единственным, кто был против этого. Отметим, что даже Волластон голосовал за избрание. Тем не менее, отношения Дэви и Фарадея позднее улучшились. Первый любил повторять, что главным его открытием являлось «открытие Фарадея».

В 1821 г. Фарадей женился на Саре Барнард, сестре его друга. Брак был счастливым и продлился 46 лет. Супруги жили на верхнем этаже Королевского института. У них не был собственных детей, поэтому они решили взять на воспитание племянницу-сироту Джейн.

В 1830 г. великий экспериментатор стал почётным членом Петербургской академии наук.

Фарадей был всемирно известным ученым, но, по словам современников, всегда был скромным и добрым человеком. Так, он отклонил предложение возвести его в рыцарское достоинство, отказался стать президентом Королевского общества. В ходе Крымской войны британское правительство просило его принять участие в разработке химического оружия, но Фарадей отверг такую работу, считая её аморальной. На протяжении всей жизни он вел непритязательный образ жизни и не раз отклонял выгодные предложения, которые могли помешать ему заниматься наукой.

В 1853 г. ученый исследовал модное в 19 веке «столоверчение» после чего заявил, что стол движется не духами умерших, а бессознательными движениями пальцев участников. В результате он получил немало возмущенных писем от оккультистов. На это он ответил, что претензии примет только от самих духов.

В 1862 г. Фарадей выдвинул гипотезу, что магнитное поле влияет на спектральные линии. Правда, оборудование тех лет не могло обнаружить этот эффект. Лишь в 1897 г. П. Зееман подтвердил данную гипотезу и получил за это Нобелевскую премию.

Фарадей был членом протестантской общины, известной как «гласиты» или «сандеманиане». Ученого несколько раз избирали диаконом и старейшиной лондонской общины «гласитов».

Портрет великого изобретателя размещался на банкноте в £20 выпуска 1991-1999 гг.

В честь Фарадея названы: фарад – единица измерения электрической ёмкости; фарадей – единица измерения электрического заряда;

• диск Фарадея;
• эффект Фарадея;
• закон электромагнитной индукции;
• постоянная Фарадея;
• клетка Фарадея;
• законы электролиза;
• цилиндр Фарадея;
• премия Майкла Фарадея;
• астероид 37582;
• лунный кратер Faraday;
• корпус Лондонского института электротехники;
• одно из зданий Эдинбургского университета;
• ряд школ и колледжей.

Визит к королеве

Совпадение это или нет, но практически сразу после открытия первого производства динамо-машин в Бирмингеме сандеманианцы присвоили Фарадею статус почетного прихожанина. Родная секта, довольно равнодушно наблюдавшая его научные успехи, возможно, решила отметить начало их реальной службы на пользу человечества. Фарадея, впрочем, уже влекли новые темы.

 Совпадение это или нет, но практически сразу после открытия первого производства динамо-машин в Бирмингеме сандеманианцы присвоили Фарадею статус почетного прихожанина

После своих выдающихся работ в области электромагнетизма Фарадей занялся электрохимией, открыл законы электролиза и, что не менее любопытно, вместе со своим другом классическим филологом Уильямом Уэвеллом разработал терминологию для этой области науки. Ион, катод, анод, электрод, электролиз — все это результат их совместного лингвистического творчества. Успел оставить свой след Фарадей и в таких отраслях как диа- и парамагнетизм, химия катализа, ему удалось предсказать влияние электромагнитного поля на световое излучение, конечную скорость распространения электромагнитного поля. Он предвосхитил исследовательскую программу Эйнштейна, считая, что в итоге все фундаментальные взаимодействия природы, включая гравитацию, имеют единую основу.

Фарадей объединил линзы Френеля (А и В) с часовым механизмом (М и Р), в результате мигающий свет, видимый моряками, служил для отличия маяка от звезд или береговых огней

Wikipedia

Но занимался Фарадей и совсем прикладными задачами — выступал технологическим экспертом в судах, консультировал правительство по научным вопросам, совершенствовал маяки, разрабатывал защиту днищ кораблей от коррозии, правда, наотрез отказался от участия в разработке химического оружия (токсичных газов) для Крымской войны — не позволили религиозные убеждения. Власть на закате жизни относилась к нему с большим уважением, королева Виктория выделила ему покои во дворце и искала его общества (именно отсутствие на одной из сандеманианских служб по причине визита к королеве стоило Фарадею звания старейшины общины — сандеманианцы не сочли это уважительной причиной). Но Фарадей считал, что власть пока не до конца оценила роль и значение ученых и изобретателей в современной истории и был уверен, что, если она не позволит исследовательскому классу участвовать в принятии важных решений, она может поплатиться за это в ближайшую эпоху. Комиссия Британского общества естествоиспытателей обратилась однажды к Фарадею с запросом, какие, по его мнению, средства могло бы употребить правительство для улучшения в Англии положения представителей науки. В ответ Фарадей написал, что, по его мнению, «правительству ради своей выгоды следовало бы ценить людей, служащих стране и приносящих ей честь» и что «во множестве случаев, требующих научных знаний, правительству следовало бы пользоваться учеными; но к сожалению, это не практикуется в таких размерах, в каких могло бы делаться с пользою для всех; очевидно, правительство, еще не научившееся уважать ученых как особый класс людей, не может найти верных путей и средств вступать с ними в сношения и сильно проигрывает от этого».

Alibi sepulti на памятной табличке Фарадея в Вестминстерском аббатстве означает «похоронен в другом месте» 

Когда Фарадей умер, королева Виктория намеревалась организовать пышные похороны и погребение великого ученого рядом с Исааком Ньютоном и другими великими деятелями в Вестминстерском аббатстве. Однако он успел по-другому распорядиться своими похоронами, оставив следующую записку: «Скромные похороны, на которых должны присутствовать только мои родственники, самый простой надгробный памятник в самом обычном месте земли». Как истинного сандеманианца Фарадея похоронили на сандеманианском участке кладбища Хайгейт в Лондоне, а рядом с могилой Исаака Ньютона в Вестминстерском аббатстве повесили скромную табличку.

Наследство

Его зовут соблюдаемый несколькими способами:

• maxwell (Mx), состав получил единицу CGS, измеряющую магнитный поток
• Максвелл Монтес, горная цепь на Венере
• Промежуток Максвелла в кольцах Сатурна
• Клерк Джеймса Максвелл Телескоуп, самая большая длина волны подмиллиметра астрономический телескоп в мире, с диаметром
• Клерк Джеймса Максвелл Билдинг из Эдинбургского университета, жилье школы математики, физики и метеорологии
• Клерка Джеймса Максвелла, строящего в кампусе Ватерлоо Королевского колледжа в Лондоне, стула в Физике и общества студенческих физиков, называют в честь него в университете.
• Клерк Джеймса Максвелл центр Эдинбургской академии
• Статуя на Джордж-Стрит Эдинбурга
• Изготовитель GPU Nvidia назвал архитектуру его сериала GeForce 900 после Максвелла
• Предложенная скульптура звонила, Звезда Каледонии должна отдать дань клерку Джеймса Максвеллу

Жизненный путь

Фарадей родился в небогатой семье кузнеца. Уже в 13 лет Майкл оставил школу и начал работать рассыльным в книжном магазине Рибо. Затем он стал учеником переплётчика. Будущий изобретатель не имел систематического образования, но обладал страстью к чтению. А в магазине, где он работал, было немало научных книг. В первую очередь его интересовали книги по химии и электричеству. Майкл не только читал, но и проводил самостоятельные опыты. Брат и отец поощряли его тягу к знаниям и даже помогли сделать простейший электрогенератор.

1810-1811 гг. – посещал курсы Городского философского общества. Здесь он слушал лекции по астрономии и физике, а также участвовал в диспутах.

1812 г. – посетитель книжного магазина Рибо, музыкант У. Денс, подарил Фарадею билет на цикл лекций знаменитого ученого Гемфри Дэви. После посещения лекций Майкл выслал Дэви письмо, где просил принять его на работу в Королевский институт. Профессор, который из ученика аптекаря превратился в лорда, был восхищён знаниями юноши и через несколько месяцев удовлетворил его просьбу.

1813-1815 гг. – был лаборантом Королевского института. В это время Фарадей помогал преподавателям Института в подготовке лекций, учёте материальных ценностей и уходе за ними. Кроме того, он проводил химические эксперименты. Также Майкл стал помощником Г. Дэви. Вместе с ним он побывал в 2-летнем путешествии научными центрами Европы.

1815 г. – стал ассистентом Королевского института. Продолжал собственные научные исследования.

1816 г. – опубликована первая печатная работа ученого. Она была посвящена химическому составу тосканского известняка. За 3 последующих года число его публикаций превысило 40. В это время Майкл Фарадей вел переписку с крупными европейскими учеными.

1820 г. – провёл опыт по выплавке стали с добавкой никеля. Данный опыт считается открытием нержавеющей стали. Но в то время он не заинтересовал металлургов.

1821 г. – стал техническим смотрителем здания и лабораторий Королевского института. Опубликовал статью об изобретении электродвигателя. После этого Фарадей становится всемирно известным ученым.

1825 г. – занял пост директора физической и химической лабораторий Королевского института.

1831 г – открыл электромагнитную индукцию. Это открытие устранило трудности к широкому внедрению электроэнергии.

1833 г. — получил профессорскую кафедру в Королевском институте. В своих лекциях он сочетал доступность и наглядность с глубиной рассмотрения. Его лекции для детей под названием «История свечи» издаются до сих пор.

1840 г. – Фарадей тяжело заболел (частичная потеря памяти). По одной из версий, его болезнь был результатом отравления парами ртути, которые использовались при опытах. В это время ученый жил в крайней нужде (£22 в год). Только через 5 лет ему назначили пенсию в £300 в год. Хотя премьер-министр Великобритании У. Лэм сначала даже не хотел её давать.

1845 г. – ученый открыл так называемый эффект Фарадея и диамагнетизм.

1848 г. – королева Виктория предоставила ученому в пожизненное пользование дом, который являлся частью дворцового комплекса Хэмптон-Корт. Все расходы и налоги она взяла на себя. Здесь Фарадей провёл свои последние годы.

1867 г. – великий ученый скончался за письменным столом. Его похоронили на Хайгейтском кладбище.

Научная деятельность

Фарадей работал очень методично. Обнаружив какой-либо эффект, он старался изучить его максимально глубоко, выясняя от каких параметров и, как он зависит. Фарадей является основоположником учения об электромагнитном поле. Среди его открытий стоит выделить:

• создание первой модели электродвигателя и первого трансформатора;
• открытие химического действие тока и действия магнитного поля на свет;
• открытие законов электролиза и диамагнетизма;
• предсказание электромагнитных волн;
• обнаружение поворота плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея);
• открытие бензола и изобутилена;
• введение в научный обиход таких терминов, как ион, анод, катод, электролит, диамагнетизм, диэлектрик, парамагнетизм и др.

В 1836 г. Фарадей доказал, что электрический заряд может воздействовать только на поверхность замкнутой оболочки-проводника, при этом он не оказывает никакого воздействия на объекты, находящиеся внутри неё. Это открытие было использовано в устройстве, известном как «клетка Фарадея».

Правительство часто привлекало Фарадея к решению различных технических задач, таких как защита кораблей от коррозии, усовершенствование маяков, экспертиза судебных дел и т.д. Фарадей исследовал наночастицы разных металлов и описал их особенности. Эти опыты стали первым вкладом в будущее нанотехнологии.

Работы по электричеству

Во время пребывания в Кембридже физик Максвелл всерьез увлекается проблемами электричества. Он исследует магнетизм, природу магнитных и электрических эффектов.

К тому времени Майкл Фарадей выдвинул теорию электромагнитной индукции, силовых линий, способных соединять отрицательный и положительный электрические заряды. Однако такая концепция действия на расстоянии не нравилась Максвелла, интуиция ему подсказывала, что где-то есть противоречия. Поэтому он решил построить математическую теорию, которая объединила бы результаты, полученные сторонниками дальнодействия, и представление Фарадея. Он использовал метод аналогии и применил результаты, которых ранее добился Уильямом Томсоном при анализе процессов теплопередачи в твердом теле. Так он впервые дал аргументированное математическое обоснование тому, как идет передача электрического действия в определенной среде.

Олимпиада в честь Максвелла

Память о Максвелле сохранилась в названиях улиц, зданий, астрономических объектов, наград и благотворительных фондов. Также ежегодно в Москве проходит олимпиада по физике имени Максвелла.

Она проходит для учеников с 7 по 11 классы включительно. Для школьников 7-8 классов результаты олимпиады Максвелла по физике являются заменой регионального и Всероссийского этапа олимпиады школьников по физике.

Чтобы участвовать в региональном этапе, нужно получить достаточное количество баллов на предварительном отборе. Региональный и финальный этапы олимпиады Максвелла по физике проходят в два этапа. Один из них теоретический, а второй — экспериментальный.

Интересно, что задания олимпиады Максвелла по физике на всех этапах совпадают по уровню сложности с испытаниями финальных этапов Всероссийской олимпиады школьников.

Последние годы жизни

Последние годы своей жизни Максвелл провел в Кембридже на различных административных должностях, становился президентом философского общества. Вместе с учениками исследовал распространение волн в кристаллах.

Сотрудники, которые с ним работали, неоднократно отмечали, что он был максимально прост в общении, всецело отдавался исследованиям, имел уникальную способность проникать в суть самой проблемы, был очень проницательным, при этом адекватно реагировал на критику, никогда не стремился стать знаменитым, но в то же время был способен на весьма утонченный сарказм.

Первые симптомы серьезного заболевания у него проявились в 1877 году, когда Максвеллу исполнилось всего 46 лет. Он все чаще стал задыхаться, ему трудно было есть и проглатывать пищу, возникали сильные боли.

Уже через два года ему было совсем тяжело читать лекции, выступать на публике, он очень быстро уставал. Врачи отмечали, что его состояние постоянно ухудшалось. Диагноз медиков был неутешителен — рак брюшной полости. В конце года, окончательно ослабев, он вернулся из Гленлэра в Кембридж. Облегчить его страдания пытался доктор Джеймс Паджет, известный в то время.

В ноябре 1879 году Максвелл умер. Гроб с его телом перевезли из Кембриджа в фамильное имение, похоронив рядом с родителями на небольшом деревенском кладбище в Партоне.

Уравнения Максвелла

Поддержка его теоремы, уравнения Максвелла, говорящие о способности ученого использовать математику для формулирования научных явлений, были найдены в статье «Динамическая теория электромагнитного поля», представленной Лондонскому королевскому обществу в 1864 году. и опубликовано в следующем году. В 1873 году он опубликовал книгу «Трактат об электричестве и магнетизме», в которой подробно изложил свои исследования.

Другие научные работы Максвелла включали в себя создание первой цветной фотографии, сделанной в 1861 году, и создание структурно-инженерных расчетов для обслуживания моста. Он За время своей карьеры получил множество наград, в том числе медаль Румфорда, приз Кейта и Хопкинса, а также членство в таких группах, как Королевская академия наук Амстердама. Другие публикации включали в себя «Теорию жары» (1871) и «Материя». и Motion (1877).

Максвелл в Кембридже

В 1850 году Максвелл желает продолжить образование, хотя отец и не в восторге от этой затеи. Ученый отправляется в Кембридж. Там он поступает в недорогой колледж Питерхаус. Имевшаяся там учебная программа не удовлетворяла Джеймса, к тому же учеба в Питерхаусе не давала никаких перспектив.

Только в конце первого семестра ему удалось убедить отца и перевестись в более престижный Тринити-колледж. Через два года он становится стипендиатом, получает отдельную комнату.

При этом Максвелл практически не занимается научной деятельностью, больше читает и посещает лекции видных ученых своего времени, пишет стихи, участвует в интеллектуальной жизни университета. Герой нашей статьи много общается с новыми людьми, за счет этого компенсирует природную застенчивость.

Интересным был распорядок дня Максвелла. С 7 утра до 5 вечера он трудился, затем засыпал. Снова вставал в 21.30, читал, а с двух до полтретьего ночи занимался бегом прямо в коридорах общежития. После этого снова ложился, чтобы проспать до самого утра.

Мнения о Фарадее

Современники Фарадея отмечали его доброжелательность, скромность и обаяние.

Ж. Б. Дюма, известный политик и химик, считал, что Фарадей владел нравственным совершенством. Он называл великого физика неутомимым художником, горячим проповедником истины, человеком, исполненным веселости и радушия, при этом гуманным и достаточно мягким в частной жизни.

Д. К. Максвелл считал Фарадея математиком высокого порядка

У. Томсон (лорд Кельвин) указывал, что Фарадей отличался необычайной быстротой и живостью. По словам лорда, каждый чувствовал его обаяние: от философа до простого ребёнка.

Один из биографов Фарадея сказал о нем: «Он умер бедняком, хотя поддерживал научную славу Англии 40 лет».

Детство физика

Физик Максвелл родился в XIX веке, в 1831 году. Он появился на свет в шотландском Эдинбурге. Герой нашей статьи происходил из рода Клерков, его отец владел фамильным имением в Южной Шотландии. В 1826 году он нашел себе супругу по имени Фрэнсис Кей, они сыграли свадьбу, а через 5 лет у них родился Джеймс.

В младенчестве Максвелл с родителями переехал в имение Миддлби, здесь он и провел детство, которое было сильно омрачено смертью матери от рака. Еще в первые годы жизни он активно интересовался окружающим миром, увлекался поэзией, его окружали так называемые «научные игрушки». Например, предшественник кинематографа «магический диск».

В 10-летнем возрасте он начал заниматься с домашним учителем, но это оказалось неэффективным, тогда в 1841 году он переехал в Эдинбург к своей тете. Здесь он начал посещать Эдинбургскую академию, в которой упор делался на классическое образование.