Джеймс Максвелл - фізик, який першим сформулював основи класичної електродинаміки. Їх застосовують до цих пір. Відомо знамените рівняння Максвелла, саме він ввів в цю науку такі поняття, як струм зміщення, електромагнітне поле, передбачив електромагнітні хвилі, природу і тиск світла, зробив безліч інших важливих відкриттів.

Дитинство фізика

Фізик Максвелл народився в XIX столітті, у 1831 році. Він з'явився на світло в шотландському Единбурзі. Герой нашої статті походив з роду Клерків, його батько володів родинним маєтком в Південній Шотландії. У 1826 році він знайшов собі дружину по імені Френсіс Кей, вони зіграли весілля, а через 5 років у них народився Джеймс.


У дитинстві Максвелл з батьками переїхав до маєтку Міддлбі, тут він і провів дитинство, яке було затьмарене смертю матері від раку. Ще в перші роки життя він активно цікавився навколишнім світом, захоплювався поезією, його оточували так звані "наукові іграшки". Наприклад, попередник кінематографа "магічний диск". У 10-річному віці він почав займатися з домашнім вчителем, але це виявилося неефективним, тоді в 1841 році він переїхав в Едінбург до своєї тітки. Тут він почав відвідувати Единбурзький академію, в якій наголос робився на класичну освіту.

Навчання в Единбурзькому університеті

У 1847 році майбутній фізик Джеймс Максвелл починає вчитися в Единбурзькому університеті. Тут він вивчав праці з фізики, магнетизму і філософії, ставив численні лабораторні досліди. Найбільше його цікавили механічні властивості матеріалів. Він їх досліджував з допомогою поляризованого світла. Така можливість у фізика Максвелла з'явилася після того, як його колега Вільям Ніколь подарував йому два власноруч зібраних поляризаційних приладу.


У той час він виготовляв велику кількість моделей з желатину, піддавав їх деформацій, стежив за кольоровими картинами в поляризованому світлі. Порівнюючи свої досліди з теоретичними дослідженнями, Максвелл вивів багато нових закономірностей і перевірив старі. У той час результати цієї роботи були надзвичайно важливими для будівельної механіки.

Максвелл в Кембриджі

У 1850 році Максвелл бажає продовжити освіту, хоча батько і не в захваті від цієї затії. Вчений відправляється в Кембридж. Там він надходить в недорогий коледж Пітерхаус. Була там навчальна програма не задовольняла Джеймса, до того ж навчання в Питерхаусе не давала ніяких перспектив. Тільки в кінці першого семестру йому вдалося переконати батька і перевестися в більш престижний Трініті-коледж. Через два роки він стає стипендіатом, отримує окрему кімнату. При цьому Максвелл практично не займається науковою діяльністю, більше читає і відвідує лекції видатних учених свого часу, пише вірші, бере участь в інтелектуальному житті університету. Герой нашої статті багато спілкується з новими людьми, за рахунок цього компенсує природну сором'язливість. Цікавим був розпорядок дня Максвелла. З 7 ранку до 5 вечора він працював, потім засинав. Знову вставав о 2130 читав, а з двох до пів на третю ночі займався бігом прямо в коридорах гуртожитку. Після цього знову лягав, щоб проспати до самого ранку.

Роботи з електрики

Під час перебування в Кембриджі фізик Максвелл всерйоз захоплюється проблемами електрики. Він досліджує магнетизм, природу магнітних і електричних ефектів. До того часу Майкл Фарадей висунув теорію електромагнітної індукції, силових ліній, здатних поєднувати негативний і позитивний електричні заряди. Однак така концепція дії на відстані не подобалася Максвелла, інтуїція йому підказувала, що десь є протиріччя. Тому він вирішив побудувати математичну теорію, яка об'єднала б результати, отримані прихильниками дальнодії, та подання Фарадея. Він використовував метод аналогії і застосував результати, яких раніше добився Вільямом Томсоном при аналізі процесів теплопередачі в твердому тілі. Так він уперше дав аргументоване математичне обгрунтування того, як іде передача електричного дії в певному середовищі.

Кольорові знімки

У 1856 році Максвелл відправляється в Абердін, де незабаром одружиться. У червні 1860 році на з'їзді Британської асоціації, який проходить в Оксфорді, герой нашої статті робить важливий доповідь про свої дослідження в області теорії кольорів, підкріплюючи їх конкретними експериментами з допомогою колірного скриньки. У тому ж року його нагороджують медаллю за роботу над з'єднанням оптики і квітів. В 1861 році він надає в Королівському інституті неспростовні докази правильності своєї теорії - це кольорова фотографія, над якою він працював ще з 1855 року. Такого в світі ще ніхто не робив. Негативи він зняв через кілька фільтрів - синій, зелений і червоний. Висвітлюючи негативи через ті ж фільтри, йому вдається отримати кольорове зображення.

Рівняння Максвелла

Сильний вплив в біографії Джеймса Клерка Максвелла на нього зробили фізики Фарадей і Томсон. В результаті він приходить до висновку, що магнетизм має вихровий природою, а електричний струм - поступальної. Він створює механічну модель, щоб наочно продемонструвати всі.
В результаті струм зміщення привів до знаменитого рівняння неперервності, яке до цих пір використовується для електричного заряду. На думку сучасників, це відкриття стало найбільш значущим внеском Максвелла в сучасну фізику.

Останні роки життя

Останні роки свого життя Максвелл провів в Кембриджі на різних адміністративних посадах, ставав президентом філософського товариства. Разом з учнями дослідив поширення хвиль в кристалах. Співробітники, які з ним працювали, неодноразово відзначали, що він був максимально простий в спілкуванні, цілком віддавався досліджень, мав унікальну здатність проникати у суть самої проблеми, був дуже проникливим, при цьому адекватно реагував на критику, ніколи не прагнув стати знаменитим, але в той же час був здатний на дуже витончений сарказм. Перші симптоми серйозного захворювання у нього проявилися в 1877 році, коли Максвеллу виповнилося 46 років. Він все частіше став задихатися, йому важко було є і ковтати їжу, виникали сильні болі. Вже через два роки йому було зовсім важко читати лекції, виступати на публіці, він дуже швидко втомлювався. Лікарі відзначали, що його стан постійно погіршувався. Діагноз медиків був невтішний - рак черевної порожнини. В кінці року, остаточно ослабнувши, він повернувся з Гленлэра в Кембридж. Полегшити його страждання намагався доктор Джеймс Паджет, відомий у той час. У листопаді 1879 році Максвелл помер. Труну з його тілом перевезли з Кембриджа в фамільне маєток, поховавши поруч з батьками на невеликому сільському кладовищі в Партоне.

Олімпіада в честь Максвелла

Пам'ять про Максвелле збереглася в назвах вулиць, будівель, астрономічних об'єктів, нагород та благодійних фондів. Також щорічно в Москві проходить олімпіада з фізики імені Максвелла. Вона проходить для учнів з 7 по 11 класи включно. Для школярів 7-8 класів результати олімпіади Максвелла з фізики є заміною регіонального та Всеукраїнського етапу олімпіади школярів з фізики. Щоб брати участь в регіональному етапі, потрібно отримати достатню кількість балів на попередньому відборі. Регіональний і фінальний етапи олімпіади Максвелла з фізики проходять у два етапи. Один з них теоретичний, а другий - експериментальний. Цікаво, що завдання олімпіади Максвелла з фізики на всіх етапах збігаються за рівнем складності з випробуваннями фінальних етапів Всеросійської олімпіади школярів.