James Clerk Maxwell

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell ( Edinburgh , 13 iunie 1831 - Cambridge , 5 noiembrie 1879 ) a fost un matematician și fizician scoțian .

Semnătura lui Maxwell

El a elaborat prima teorie modernă a electromagnetismului , grupând într-o teorie toate observațiile anterioare, experimentele și ecuațiile fără legătură ale acestei ramuri a fizicii și unindu-le cu așa-numitele ecuații Maxwell . De asemenea, el a adus o contribuție importantă la teoria cinetică a gazelor ca fizico-statistică și la termodinamica statistică cu relațiile lui Maxwell . Ecuațiile lui Maxwell arată că electricitatea , magnetismul și lumina sunt manifestări ale aceluiași fenomen: câmpul electromagnetic . Din acest moment, celelalte legi și ecuații clasice ale acestor discipline vor fi reduse la cazuri simplificate ale celor patru ecuații fundamentale. Opera lui Maxwell a fost numită „a doua mare unificare a fizicii” , [1] după cea realizată de Isaac Newton .

Maxwell a demonstrat că câmpurile electrice și magnetice se propagă prin spațiu sub formă de unde cu viteza constantă a luminii . În 1864 a scris „O teorie dinamică a câmpului electromagnetic”, unde a propus pentru prima dată că natura undelor luminii este cauza fenomenelor electrice și magnetice. Munca sa în elaborarea unui model unificat pentru electromagnetism este considerată una dintre cele mai mari realizări ale fizicii secolului al XIX-lea . Cu toate acestea, el a rămas totuși legat de teoria clasică - acum abandonată - a propagării luminii prin eterul luminifer , un mediu inefabil și evaziv la orice măsurătoare experimentală care ar fi pătruns în spațiul gol.

Principalele linii directoare ale gândirii lui Maxwell pot fi identificate în:

  1. căutarea unității (unificare);
  2. respingerea ipotezelor microscopice;
  3. accent pe rezultatele experimentale.

Ca metodă de investigație teoretică, Maxwell răsplătește analogia , deoarece, potrivit lui, este capabil să facă lumină asupra domeniilor mai puțin cunoscute ale științei, pornind de la legile care guvernează fenomene mai cunoscute. Însă această metodă, deși eficientă, trebuie utilizată, potrivit lui Maxwell, cu conștientizare pentru a nu frustra eforturile și a transforma „ajutoarele utile în voințe” ( ajutoarele utile în Testamentele Wisp” , din Eseu pentru apostoli asupra analogiilor în natură ) [2] .

Biografie

Tânărul Maxwell era student la Trinity College

James Clerk Maxwell s-a născut la 13 iunie 1831 la Edinburgh din John Clerk Maxwell și Frances Cay. În același an, Michael Faraday obținea rezultatele sale importante în ceea ce privește inducția magnetică , fenomen pe care Maxwell însuși l-ar ajuta să-l explice în timpul carierei sale.

Familia sa mutat, când era încă tânăr, la Glenlair, pe moșia tatălui său, lângă Corsock, în mediul rural scoțian. Toate indiciile sugerează că Maxwell a avut o curiozitate neobosită încă de când era copil . Mama lui Frances - realizându-și potențialul - a jucat un rol influent în educația din tinerețe, dar din păcate a murit, probabil de cancer , în 1839 , când Maxwell avea doar opt ani. După moartea mamei sale, tatăl său a angajat un profesor privat pentru a-i preda lui James primele lecții. Din acest tânăr gardian se știe doar că metodele sale erau foarte stricte și că nu i-a cruțat băiatul pedeapsa corporală. James nu a reacționat bine și tatăl său a decis să-l trimită în 1841 la Academia din Edinburgh . În acel loc, Maxwell s-a trezit curând izolat din cauza rezervei și a modului său ciudat, precum și a puternicului său accent scoțian. Colegii săi l-au poreclit „ daftie ”, ceea ce înseamnă „ prost ”.

Maxwell a înțeles geometria de la o vârstă fragedă și a redescoperit niște poliedre obișnuite în copilărie. În 1846 , la vârsta de 14 ani, a scris un articol despre elipse , unde generalizează definiția unei elipse ca locusul punctelor în care suma de m ori distanța de la un punct fix plus n ori distanța de la un al doilea punct fix este constantă. Dacă m = n = 1 curba este o elipsă. Maxwell definește, de asemenea, curbele în care există mai mult de două focare ( Despre descrierea curbelor ovale și cele care au o pluralitate de foci , 1846). Acesta este începutul primei sale lucrări despre descrierea curbelor ovale și a celor cu focare multiple, care va fi citită de Royal Society din Edinburgh la 6 aprilie 1846. Aceste idei nu erau întru totul noi, deoarece Descartes le definise ca curbe înainte. dar lucrarea este încă foarte impresionantă, având în vedere că Maxwell avea doar paisprezece ani.

La vârsta de 16 ani a părăsit Academia și s-a înscris la Universitatea din Edinburgh , unde s-a remarcat pentru abilitățile sale. La scurt timp după aceea, încă fără studii, s-a mutat la Trinity College din Cambridge , unde l-a cunoscut pe William Thomson , viitorul Lord Kelvin. A devenit membru al Clubului Apostolilor , grupul care reunește cei mai buni doisprezece studenți ai Trinității. A absolvit în 1854 și a rămas la facultate ca profesor până în 1856 . În această perioadă a publicat două articole care i-au dezvăluit abilitățile: Despre liniile de forță ale lui Faraday și Despre echilibrul solidelor elastice .

Din 1855 până în 1872 a publicat o serie de articole legate de percepția culorii care i-au adus Medalia Rumford în 1860 . Pentru aceste cercetări, Maxwell a inventat și multe instrumente, cum ar fi discul Maxwell . La începutul anului 1856 tatăl său s-a îmbolnăvit și Maxwell a decis să petreacă mai mult timp cu el. Prin urmare, a încercat să obțină un loc în Scoția; a plecat la Edinburgh în timpul sărbătorilor de Paște din 1856 pentru a fi cu tatăl său și apoi cei doi au mers împreună la Glenlair. Pe 3 aprilie, tatăl său a murit, iar Maxwell s-a întors la Cambridge la scurt timp după aceea. Înainte de sfârșitul lunii aprilie, a primit știri despre atribuirea unui profesor la Colegiul Marischal.

James și Katherine Maxwell în 1869

În 1859 a câștigat Premiul Adams pentru un eseu original ( Despre stabilitatea inelelor lui Saturn ) în care a demonstrat că stabilitatea inelelor nu poate fi atinsă decât dacă acestea ar fi compuse din bucăți de rocă care orbitează planeta . Aceasta a susținut teoria conform căreia sistemul solar s- a format dintr-o nebuloasă care începuse să se rotească asupra sa.

Statuia lui Maxwell din Edinburgh

În 1859 s- a căsătorit cu Katherine Mary Deward, fiica rectorului colegiului, dar asta nu l-a împiedicat să-și piardă slujba când Marischal College a fuzionat cu King's College din Aberdeen pentru a forma Universitatea din Aberdeen. A aplicat pentru o catedră la Edinburgh, dar prietenul său Peter Tait a fost preferat. Cu toate acestea, a reușit să obțină un loc la King's College din Londra , dar, în 1865 , l-a abandonat, din motive misterioase și astăzi, pentru a se retrage în moșia sa din Glenlair , Scoția .

A scris un manual de termodinamică ( Teoria căldurii , 1871 ) și un tratat elementar de mecanică ( Materia și mișcarea , 1876 ). Maxwell a fost primul autor care a folosit în mod explicit analiza dimensională încă din 1871 .

În 1871 Maxwell a devenit primul profesor Cavendish de fizică la Universitatea Cambridge : a fost însărcinat cu promovarea dezvoltării Laboratorului Cavendish . Într-adevăr, una dintre ultimele contribuții ale lui Maxwell la știință a fost publicarea notelor lui Henry Cavendish .

Maxwell și soția sa Katherine nu au avut copii. În vara anului 1879 Maxwell s-a întors împreună cu soția sa bolnavă la Glenlair, dar propria sa sănătate a continuat să se deterioreze. S-a întors împreună cu soția sa la Cambridge pe 8 octombrie și a murit acolo la 5 noiembrie 1879, la vârsta de 48 de ani, de o tumoare abdominală. Medicul său, dr. Paget, a spus: „Niciun om pe care l-am cunoscut nu a murit mai calm”. A fost înmormântat în Biserica Parton din Galloway , Scoția .

Personalitate

Încă din copilărie, religia a influențat multe aspecte ale vieții lui Maxwell. Ambii părinți erau creștini devotați, adepți ai Bisericii Episcopale Scoțiene și l-au educat în conformitate cu principiile fundamentale ale crezului lor.

Credința lui Maxwell s-a manifestat și în abordarea sa asupra activității științifice. El s-a declarat cititor al cărții naturii . Potrivit lui Maxwell, această carte se arată omului de știință ca fiind ordonată și armonioasă, dezvăluind puterea infinită și înțelepciunea lui Dumnezeu în adevărul său de neatins și etern. Maxwell a justificat cunoașterea naturii și succesul științei, adică capacitatea omului de a dezvolta o știință care știa să predice anumite adevăruri despre natură, printr-un act de credință . De fapt, el a susținut că Dumnezeu a creat mintea și natura umană în corespondență.

Maxwell a iubit poezia britanică și a memorat multe balade și poezii englezești. De asemenea, a scris câteva poezii, dintre care cel mai cunoscut este probabil Rigid Body Sings [3] :

Gin un corp întâlnește un corp
Zburând prin aer.
Versuri sensul: Gin un corp lovit un corp,
Va zbura? Si unde?
[...]

O colecție de poezii sale a fost publicată de prietenul său Lewis Campbell în 1882 .

Avea un caracter ironic: în corespondența sa sunt scrisori către prieteni și colegi semnate în „formă diferențială” cu inițialele dp / dt . Funcția termodinamică dp / dt = JCM are, de fapt, ca rezultat inițialele numelui său. La sosirea sa la Universitatea Cambridge , când i s-a explicat existența unei slujbe bisericești la 6 dimineața, Maxwell și-a chinuit barba și i-a răspuns încet, în cadența sa scoțiană: „Bine, cred că pot sta treaz până la acea oră”.

Contribuții la știință

Teoria cinetică

Una dintre cele mai semnificative realizări ale lui Maxwell a fost elaborarea unui model fizico-statistic pentru teoria cinetică a gazelor . Propusă pentru prima dată de Daniel Bernoulli , această teorie a fost dezvoltată ulterior de diverși oameni de știință printre care John Herapath , John James Waterston , James Prescott Joule și, cel mai important, Rudolf Clausius , dar a primit o dezvoltare enormă din intuiția lui Maxwell.

În 1866 , fizicianul scoțian a formulat - independent de Ludwig Boltzmann - distribuția Maxwell-Boltzmann , o distribuție de probabilitate care poate fi utilizată pentru a descrie distribuția vitezei moleculelor unui volum dat de gaz la o temperatură dată. Această abordare i-a permis lui Maxwell să generalizeze legile termodinamicii stabilite anterior și să ofere o explicație mai bună observațiilor experimentale. Această lucrare l-a determinat, mai târziu, să conducă experimentul de gândire al micului diavol al lui Maxwell .

Electromagnetismul

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: ecuațiile lui Maxwell .
O lucrare Maxwell pentru Peter Tait

Cea mai importantă lucrare a lui Maxwell este cu siguranță cea legată de electromagnetism . Fizicianul scoțian a unificat lucrările despre electricitate și magnetism ale lui Michael Faraday , André-Marie Ampère și multe altele [4] într-o serie de patru ecuații diferențiale (inițial erau douăzeci, dar ulterior au fost reduse la patru). Cunoscute sub numele de ecuații ale lui Maxwell , aceste ecuații au fost prezentate Societății Regale în 1864 și împreună descriu câmpurile electrice și magnetice și interacțiunile lor cu materia.

Ecuațiile prezic existența undelor electromagnetice , adică oscilații ale câmpului electromagnetic . Maxwell a încercat - pe baza datelor disponibile în acel moment - să calculeze teoretic viteza acestor unde, obținând rezultatul de 310.740.000 m / s . În 1865 a scris:

„Această viteză este atât de apropiată de cea a luminii încât am motive să presupun că lumina însăși este o„ undă electromagnetică

Maxwell avea dreptate, iar descoperirea experimentală ulterioară a undelor electromagnetice de către Heinrich Rudolf Hertz a fost unul dintre triumfurile absolute ale fizicii secolului al XIX-lea.

Teoria culorii

Prima fotografie color făcută de Maxwell în 1861

Contribuțiile lui Maxwell la optică și percepția culorilor au fost, de asemenea, relevante. Maxwell a descoperit că fotografia color poate fi realizată prin suprapunerea filtrelor roșu, verde și albastru. În 1861 l-a pus pe Thomas Sutton să fotografieze un tartan scoțian de trei ori, plasând peste lentile trei filtre colorate diferite. Cele trei imagini au fost apoi dezvoltate și proiectate pe un ecran cu trei proiectoare diferite. Odată concentrată pe același punct, a apărut imaginea color, prima din istorie.

Stiinta Materialelor

Prima formulare a criteriului von Mises ( „criteriul energiei de distorsiune maximă” ), pe care a propus-o pe baza unor considerații pur matematico-formale în 1856, se întoarce la Maxwell. Criteriul lui von Mises este un criteriu de rezistență referitor la materiale ductile , izotrope , cu rezistență egală la tracțiune și compresie .

Onoruri

Mulțumiri

Membru al Societății Regale - panglică uniformă obișnuită Membru al Societății Regale

Lucrările și traducerile lui Maxwell

  • Maxwell James Clerk, Tratat de electricitate și magnetism: electrostatică și electrodinamică , vol I, în seria „Clasici ai științei”, Turin Utet , prima ediție 1973
  • Maxwell James Clerk, Tratat de electricitate și magnetism: electromagnetism , vol II, în seria „Clasici ai științei”, Turin Utet, prima ediție 1983
  • Maxwell James Clerk, Poesie (1844-1878) , în seria „Supernovae”, Archivio Dedalus edizioni, Milano , 2013.

Notă

  1. ^ Nahin, PJ, Spectrum, IEEE, Volumul 29, Numărul 3, martie 1992 Pagină (e): 45 -
  2. ^ The Scientific Letters and Papers of James Clerk Maxwell: 1846-1862, Cambridge University Press, 1990, ISBN 0-521-25625-9
  3. ^ Aceasta este parodia celebrului cântec „Comin 'Through the Rye” al poetului scoțian Robert Burns , renumit pentru că este legat de titlul englez al romanului The Young Holden de Salinger
  4. ^ E. Agastra și S. Selleri, Pavers of Maxwell's Pathway to His Equations , în IEEE Antennas Propagat. Mag. , Vol. 56, nr. 6, 2014, pp. 308-316, DOI : 10.1109 / MAP.2014.7011076 , ISSN 1045-9243 ( WC ACNP ) .

Bibliografie

  • Vasile Mahon. Omul care a schimbat totul: viața lui James Clerk Maxwell. John Wiley și Sons Ltd, 2003. ISBN 0-470-86088-X
  • anul l, n. 5 noiembrie 1998 de Giulio Peruzzi măreții științei Maxwell de la câmpurile electromagnetice la componenții finali ai materiei 9 771126 545003

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității VIAF (EN) 64.037.507 · ISNI (EN) 0000 0001 2136 4370 · SBN IT \ ICCU \ IEIV \ 012 824 · LCCN (EN) n79089636 · GND (DE) 11873220X · BNF (FR) cb12113496h (dată) · BNE (ES) XX1008534 (data) · NLA (EN) 35.336.156 · NDL (EN, JA) 00.52428 milioane · WorldCat Identities (EN) lccn-n79089636