Войти
Джеймс Клерк Максвелл ФРБ ФРС (13 июня 1831 г. - 5 ноября 1879 г.) был шотландским ученым в области математической физики. Его заметным достижением было формулировка классической теории электромагнитного излучения, впервые объединившей электричество, магнетизм и свет как разные проявления одного и того же. явление. Уравнения Максвелла для электромагнетизма были названы «вторым великим объединением в физике », где первое было реализовано Исааком Ньютоном.
с публикацией «Динамическая теория электромагнитного поля »В 1865 году Максвеллал, что электрические и магнитные поля перемещаются в пространстве в виде волн, движущихся в скорость света. Это колебание в той же среде, которая является причиной болезни и магнитных явлений. Объединение света и электрических явлений привело его к предсказанию существования радиоволн. Максвелл также считается основателем современной области электротехники.
. Он участвовал в разработке распределения Максвелла - Больцмана, статистические средства обслуживания кинетической теории газов.. Он также известен тем, что представил первую прочную цветную в 1861 году и своей фундаментальной работой по анализу жесткости стержневых каркасов (фермы ). как на многих мостах.
Его открытия помогли вступить в эру современной физики, заложив фундамент для таких областей, как специальная теория относительности и квантовая механика. Многие физики считают Максвелла ученым 19-го века, оказавшим наибольшее влияние на физику 20-го века. Многие считают, что его вклад в науку не меньше, чем вклад Исаака Ньютона и Альберта Эйнштейна. В опросе "Миллениум" - опрос 100 самых выдающихся физиков - Максвелл был признан третьим величайшим физиком всех времен после Ньютона и Эйнштейна. К столетию со дня рождения Максвелланштейн охарактеризовал работу Максвелла как «самую глубокую и наиболее плодотворную, которую когда-либо испытывала физика со времен Ньютона». Эйнштейну, когда он посетил Кембриджский университет в 1922 году, хозяин сказал, что он сделал великие дела, потому что он создал на плечах Ньютона; Эйнштейн ответил: «Нет. Я стою на плечах Максвелла ».
Место рождения Джеймса Клерка Максвелла на улице Индия, 14, Эдинбург. Сейчас это дом Фонд Джеймса Клерка Максвелла.Джеймс Клерк Максвелл родился 13 июня 1831 года по адресу: 14 Индия-стрит, Эдинбург,, Джон Клерк Максвелл из Миддлби, адвокат, и Фрэнсис Кей, дочь Роберта Ходшона Кея и сестра Джона Кея. (В его месте рождения сейчас находится музей, управляемый Фондом Джеймса Клерка Максвелла.) Его отец был обеспеченным человеком из семьи Клерков Пеникуик, обладателей баронетства. из Клерк Пеникуика. Брат его отца был 6-м баронетом. Он родился «Джон Клерк», добавив Максвелла к своему собственному после того, как он унаследовал (будучи младенцем в 1793 году) имение Миддлби, собственность Максвелла в Дамфрисшире. Джеймс приходился двоюродным братом художнику Джемайме Блэкберн (дочери сестры его отца) и инженеру-строителю Уильяму Дайсу Кею (сыну брата его матери). Кей и Максвелл были близкими друзьями, и Кей был его шаферой, когда Максвелл женился.
Родители Максвелла познакомились и поженились, когда им было уже за тридцать; его матери было почти 40, когда он родился. У них один был более ранний ребенок, дочь по имени Элизабет, которая умерла в младенчестве.
Когда Максвелл был молод, его семья переехала в Гленлер в Кирккадбрайтшире, который его родители построили в поместье, которое составляло 1500 акров (610 га). Все указывает на то, что Максвелл с раннего возраста сохранял неутолимое любопытство. К трем годам все, что двигалось, светилось или издавало шум, вызывало вопрос: «Что с того?» В отрывке, добавленном к письму отца к невестке Джейн Кей в 1834 году, его мать описала это врожденное чувство любознательности:
Он очень счастливый человек, и с тех пор как погода стала умеренной, он значительно поправился. ; он отлично работает с дверьми, замками, ключами и т. д., и «покажи мне, как это делается» никогда не выходит из его уст. Он также исследует скрытое течение ручьев и проводов, то, как вода проходит из пруда через стену....
Признавая потенциал мальчика, мать Максвелла Фрэнсис взял на себя ответственность за свое начальное образование, которое в викторианскую эпоху было в основном работой хозяйки дома. В восемь лет он мог читать длинные отрывки из Милтона и весь 119-й псалом (176 стихов). Действительно, его знание Священного Писания уже было подробно; он мог дать главы и стихи почти для любой цитаты из псалмов. Его мать заболела раком брюшной полости и после неудачной операции умерла в декабре 1839 года, когда ему было восемь лет. За его образованием тогда наблюдали его отец и невестка его отца Джейн, которые сыграли решающую роль в его жизни. Его формальное школьное образование началось безуспешно под руководством наемного учителя, 16 лет. Мало что известно о молодом человеке, нанятом для обучения Максвелла, за исключением того, что он жестко обращался с младшим человеком, упрекая его за медлительность и своенравие. Наставник был уволен в ноябре 1841 года. Отец Джеймса отвел его на Роберт Дэвидсон показал электрическую тягу и магнитную силу 12 февраля 1842 года, что имело серьезные последствия для мальчика.
Эдинбург. Академия, где получил образование Максвелл Максвелла отправили в престижную Эдинбургскую академию. Во время семестра он поселился в доме своей тети Изабеллы. В это время его страсть к рисованию была поддержана его старшей кузиной Джемаймой. Десятилетний Максвелл, выросший в изоляции в загородном имении своего отца, плохо учился в школе. Первый год был заполнен, что вынудило его пойти на второй год с одноклассниками на год старше его. Его манеры и галлоуэйский акцент показались другим мальчикам простоватыми. Приехав в первый день в школе домашней обуви и тунике, он получил недоброе прозвище «Дафти ». Похоже, он никогда не обижался на этот эпитет и долгие годы его без жалоб. Социальная изоляция в Академии закончилась, когда он встретил Льюиса Кэмпбелла и Питера Гатри Тэйта, двух мальчиков примерно того же возраста, которые позже стали известными учеными. Они остались друзьями на всю жизнь.
Максвелл был очарован геометрией в раннем возрасте, заново открыв правильные многогранники еще до того, как получил какие-либо формальные инструкции. Несмотря на то, что он выиграл школьную премию за биографию Священных Писаний на втором курсе, его академическая работа оставалась незамеченной, пока в возрасте 13 лет он не выиграл школьную математическую медаль и первую премию как по английскому языку, так и по поэзии.
Интересы Максвелла рассировались. далеко за пределами школьной программы, и он не обращал особого внимания на результаты экзаменов. Он написал свою первую научную статью в возрасте 14 лет. В ней он описал механические средства рисования математических кривых с помощью куска шпагата, а также свойства эллипсов, декартовы овалы и связанные кривые с более чем двумя фокусами. Работа 1846 г. «Об описании овальных кривых и кривых с множеством очагов» была представлена Королевскому обществу Эдинбурга Джеймсом Форбсом, профессором натурфилософия в Эдинбургском университете, потому что Максвелл был сочтен слишком молодым, чтобы сам представить работу. Работа не была полностью оригинальной, так как Рене Декарт также исследовал свойства таких >в 17 веке, но он упростил их конструкцию.
Старый колледж Эдинбургского университета Максвелл покинул Академию в 1847 году в возрасте 16 лет и начал посещать занятия в Эдинбургском университете. У него была возможность поступить в Кембриджский университет, но после своего первого семестра он решил завершить полный курс бакалавриата в Эдинбурге. В преподавательский состав входили некоторые высоко оцененные имена; его наставниками на первом курсе были сэр Уильям Гамильтон, который читал ему лекции по логике и метафизике, Филип Келланд по математике и Джеймс Форбс по естественной философии. Он не считал занятия в университете, и поэтому мог полностью погрузиться в частные занятия в университете, особенно когда вернулся домой в Гленлер. Там он экспериментировал с импровизированными химическими, электрическими и магнитными приборами, однако его больше всего беспокоили свойства поляризованного света. Он сконструировал фигурные блоки из желатина, подвергал их <различным449>напряжениям и с парой поляризационных призм, предоставленных ему Уильямом Николом, просмотрели цветные полосы, которые образовались внутри желе. Благодаря этой практике он обнаружил фотоупругость, которая является средством определения напряжений в физических структурах.
В 18 лет Максвелл опубликовал две статьи для Сделок Королевского общества. Эдинбурга. Один из них, «О равновесии упругих тел», заложил основу для важного открытия, сделанного в его жизни, а именно временного двойного лучепреломления, большого в вязких жидкостей с помощью напряжение сдвига. Другой его доклад был «Кривые качения», и, как и в случае с докладом «Овальные кривые», который он написал в Эдинбургской академии, его снова сочли слишком молодым, чтобы стоять на трибуне и самому представителю его. Документ был доставлен Королевскому обществу его наставником Келландом.
молодой Максвелл из Тринити-колледжа в Кембридже. Он держит один из своих цветовых кругов .в октябре 1850 года, Максвелл уехал из Шотландии в Кембриджский университет. Первоначально он посещал Петерхаус, однако до конца своего первого срока перешел в Тринити, где, как он полагал, было бы легче получить стипендию. В Тринити он был избранным в элитное тайное общество, известное как Кембриджские апостолы. Интеллектуальное понимание Максвелла своей христианской веры и быстро росло в течение его Кембриджских лет. Он присоединился к «Апостолам», эксклюзивному дискуссионному сообществу интеллектуальной элиты, где с помощью своих эссе стремился выработать это понимание.
Теперь мой великий план, задуманный в давние времена,... не позволять ничего умышленно оставлять без внимания. Ничто не должно быть святой землей, посвященной Непоколебимой Вере, ни положительной, ни отрицательной. Вся залежь должна быть вспахана с соблюдением регулярной системы ротации.... Никогда ничего не скрывайте, будь то травка или нет, и не пытайтесь скрыть это.... Я снова заявляю о праве вторжения на любой участок Святой Земли, который кто-либо выделил.... Очистить землю от святых мест.... Я не говорю, что у христиан нет таких замкнутых помещений. У многих много, и у каждого есть. Но на территории насмешников, пантеистов, квиетистов, формалистов, догматиков, сенсуалистов и прочих есть обширные и важные трактаты, которые открыты и торжественно наложены табу.... "
Христианство, то есть религия Библии, - это единственная схема или форма веры, которая отвергает любую собственность на таком владении. Вы можете исследовать Священное Писание и не найти текст, который остановил бы вас в ваших исследованиях...
Ветхий Завет, Закон Моисея иудаизм обычно Скептики делают вид, что прочитали их, и представили некоторые остроумные возражения... которые слишком многие из непрочитанных ортодоксов признают, и закрывают эту тему, считая ее преследующей призраками.. Но есть много свидетельств., Особенно со студенческой скамьи, что он действительно действительно исследовал свою веру, поэтому его уверенность в Священном Писании не была основана на незнании.
Летом третьего курса Максвелл провел некоторое время в Суффолке дом преподобного СиБи Тайлера, дяди своего одноклассника Г.В.Х. Тайлер. Любовь к Богу, проявленная семьей, произвела впечатление на Максвелла, особенно после того, как священник и его жена вылечили его от болезни.
По возвращении в Кембридж Максвелл пишет своему недавнему хозяину болтливое и нежное письмо. включая следующее свидетельство:
... Я могу быть более нечестивым, чем любой пример, который мне мог бы подать человек, и... если я убегу, это только по милости Божьей помогает мне избавиться от себя, частично в науке, более полно в обществе, но не в совершенстве, кроме как посвятив себя Богу...
В ноябре 1851 года Максвелл учился у Уильяма Хопкинса, чей успех в воспитании математического гения ему прозвище «старший мастер ».
В 1854 году Максвелл окончил Тринити со степенью математика. Он получил второе место на заключительном экзамене, уступив Эдварду Раусу и заработав себе титул Второго Вранглера. Позже он был признан равным Раусу в более суровом испытании на экзамен премии Смита. Сразу после получения ученой степени Максвелл прочитал свою статью «О преобразовании поверхностей путем изгибания» в Кембриджском философском обществе. Это одна из немногих написанных им чисто математических статей, демонстрирующих его растущий статус математика. Максвелл решил остаться в Тринити после окончания учебы и подал заявку на получение стипендии, что, как он мог ожидать, займет пару лет. Воодушевленный своим успехом в качестве студента-исследователя, он был бы свободен, помимо некоторых наставнических и экзаменационных обязанностей, заниматься научными интересами в свободное время.
Природа и восприятие цвета были одними из таких интересов, которые у него были. начал в Эдинбургском университете, когда был студентом Forbes. С помощью цветных волчков , изобретенных Forbes, Максвелл смог реализовать, что белый свет является результатом смеси красного, зеленого и синего света. Его статья «Эксперименты с цветом» изложила принципы сочетания цветов и была представлена Королевскому обществу Эдинбурга в марте 1855 года. На этот раз Максвелл смог сделать это сам.
Максвелла сделали членом Тринити. 10 октября 1855 г., раньше, чем было положено, ему было предложено подготовить лекции по гидростатике и оптике и подготовить экзаменационные работы. В феврале следующего года Forbes уговорил его подать заявку на недавно освободившуюся кафедру естественной философии в Marischal College, Абердин. Его отец помогал ему в подготовке необходимых справок, но умер 2 апреля в Гленлере, прежде чем оба узнали о результатах выдвижения Максвелла. Он принял профессуру в Абердине и покинул Кембридж в ноябре 1856 года.
Максвелл доказал, что Кольца Сатурна состоят из множества мелких частиц. 25-летний Максвелл был на добрые 15 лет моложе любого другого профессора в Маришале. Он приступил к выполнению своих новых обязанностей в качестве главы отдела, разработав программу и подготовив лекции. Он взял на себя обязательство читать лекции по 15 часов в неделю, включая еженедельные лекции pro bono в местном колледже рабочих. Он жил в Абердине со своим двоюродным братом Уильямом Дайсом Кей, шотландским инженером-строителем, в течение шести месяцев учебного года и проводил лето в Гленлере, который он унаследовал от своего отца.
Джеймс и Кэтрин Максвелл, 1869 Он сосредоточил свое внимание на проблеме, ускользавшей от ученых в течение 200 лет: природе колец Сатурна. Было неизвестно, как они могли оставаться стабильными, не разбиваясь, не уходя и не врезаясь в Сатурн. Проблема приобрела в то время особый резонанс, потому что Колледж Святого Иоанна в Кембридже выбрал ее в качестве темы для присуждения Премии Адамса 1857 года. Максвелл посвятил два года изучению проблемы, доказав, что обычное твердое кольцо не может быть устойчивым, в то время как жидкое кольцо будет вынуждено под действием волн распадаться на капли. Поскольку ни то, ни другое не наблюдалось, он пришел к выводу, что кольца должны состоять из множества мелких частиц, которые он назвал «летучими мышами», каждая из которых независимо вращается вокруг Сатурна. Максвелл был удостоен премии Адамса в 130 фунтов в 1859 г. за эссе «Об устойчивости движения колец Сатурна»; он был единственным участником, который продвинулся достаточно далеко, чтобы подать заявку. Его работа была настолько подробной и убедительной, что, когда Джордж Бидделл Эйри прочитал ее, он прокомментировал: «Это одно из самых замечательных приложений математики к физике, которые я когда-либо видел». Это считалось последним словом в этом вопросе, пока прямые наблюдения с помощью пролетов Voyager в 1980-х годах не подтвердили предсказание Максвелла о том, что кольца состоят из частиц. Однако теперь стало понятно, что частицы колец совсем нестабильны, так как гравитация притягивает их к Сатурну. Ожидается, что кольца полностью исчезнут в течение следующих 300 миллионов лет.
В 1857 годуМаксвелл подружился с преподобным Дэниелом Дьюаром, который в то время был директором Маришаль. Через него Максвелл познакомился с дочерью Дьюара, Кэтрин Мэри Дьюар. Они обручились в феврале 1858 года и поженились в Абердине 2 июня 1858 года. Вх руководитель о браке Максвелл указан как профессор естественной философии в Маришальском колледже в Абердине. Кэтрин была на семь лет старше Максвелла. О ней известно сравнительно немного, хотя известно, что она помогла в его лаборатории и работала над экспериментами с вязкостью. Биограф и друг Максвелла, Льюис Кэмпбелл, проявил нехарактерную сдержанность в отношении Кэтрин, хотя и описал их семейную жизнь как «жизнь беспрецедентной преданности».
В 1860 году колледж Маришаль объединился с соседним Королевским колледжем., чтобы сформировать Университет Абердина. Для двух профессоров естественной философии не было места, поэтому Максвелл, несмотря на свою научную репутацию, был уволен. Ему не удалось подать заявку на отдельное кресло Forbes в Эдинбурге, вместо этого он получил должность Тейта. Вместо этого Максвелл был удостоен кафедры естественной философии в Королевском колледже в Лондоне. Оправившись от своей почти смертельного приступа оспы в 1860 году, он переехал в Лондон со женой.
День памяти системы Максвелла в Кингс Колледж. Одна из трех идентичных таблицчек IEEE Milestone Plaques, остальные находились на месте рождения Максвелла в Эдинбурге и в семейном доме в Гленлере. Время, проведенное Максвеллом в Кингс, было, вероятно, самым продуктивным в его карьере. Он был награжден медалью Рамфорда Королевского общества в 1860 году за свои работы в области цвета и позже был избран в Общество в 1861 году. В этот период его жизни он показал первый в мире свет. -быстрая цветная фотография, дальнейшее развитие его идей о вязкости газов и предложения системы определения физических величин - теперь известной как анализ размеров. Максвелл часто посещает лекции в Королевском институте, где он регулярно контактировал с Майклом Фарадеем. Отношения между этими двумя мужчинами нельзя было назвать близкими, потому что Фарадей был на 40 лет старше Максвелла и проявлял признаки дряхлости. Тем не менее, они сохраняли глубокое уважение к талантам друг друга.
Голубая доска, Терраса Дворцовых садов, 16, Кенсингтон, дом Максвелла, 1860–1865 гг. Это время особенно примечательно благодаря достижениям Максвелла в области электричества и магнетизма. Он исследовал природу как электрических, так и магнитного полей в своей статье из двух частей «О физических силовых линиях », опубликованной в 1861 году. В ней он представил концептуальную модель электромагнитной индукции, состоящий из крошечных вращающихся ячеек с магнитным потоком . Еще две части были позже добавлены и опубликованы в той же статье в начале 1862 года. В первой дополнительной части он обсуждался природу электростатики и тока с ущерба. Во второй дополнительной части он имел дело с вращением плоскости поляризации света в магнитном поле, явлением, которое было обнаружено Фарадеем и теперь известно как эффект Фарадея.
Надгробие Джеймса Клерка Максвелла, его родители и жены в Партоне Кирке (Галлоуэй) 
Этот мемориальный камень Джеймсу Клерку Максвеллу стоит на лужайке перед церковью, рядом с военным мемориал в Партоне (Галлоуэй). В 1865 году Максвелл оставил кафедру в Королевском колледже в Лондоне и вернулся в Гленлер с Кэтрин. В своей статье «О регуляторах» (1868 г.) он математически описал поведение регуляторов, устройств, управляющих скоростью паровых двигателей, тем самым созданием теоретической основы техники управления. В своей статье «О взаимных фигурах, каркасах и диаграммах сил» (1870 г.) он обсуждал жесткость различных конструкций решетки. Он написал учебник «Теория тепла» (1871 г.) и трактат «Материя и движение» (1876 г.). Максвелл также был первым, кто явно использовал анализ измерений в 1871 году.
В 1871 году он вернулся в Кембридж, чтобы стать первым Кавендишским профессором физики. Максвелл был назначен ответственным за развитие Кавендишской лаборатории, контролирующий каждый шаг в процессе строительства и закупки коллекции оборудования. Одним из великих вкладов Максвелла в науку было редактирование (с обильными оригинальными последними результатами) исследования Генри Кавендиша, из которого боролись, что Кавендиш исследовал, другие такие вопросы, как плотность Земли и состав воды.
В марте 1879 года Максвелл отправил важное письмо астроному Дэвиду Тодду. В апреле 1879 года Максвелл начал испытывать затруднения при глотании, что стало первым симптомом еготельной болезни.
Максвелл умер в Кембридже от рака брюшной полости 5 ноября 1879 года в возрасте 48 лет. Его мать умерла в том же возрасте. того же типа рака. Министр, который регулярно навещал его в последние недели его жизни, был поражен его ясностью, безмерной силой и размахом его память, но более конкретно его комментарии:
... его болезнь захватила все сердце, душу и дух этого человека. : его твердая и несомненная вера в Воплощение и все его результаты; в полной мере Искупления; в работе Святого Духа. Он был измерил и осмыслил все схемы и системы философии и нашел их совершенно пустыми и неудовлетворительными - «неработоспособными» его собственное слово о них - и он обратился с простым верой к Евангелию Спасителя.
Как смерть подошел к Максвеллу и сказал своему коллеге из Кембриджа:
Я думал, как очень мягко со мной всегда обращались. За мою жизнь у меня не было сильных толчков. Единственное желание, которое у меня может быть, это, как у Дэвида, служить моему собственному поколению по воле Бога, а заснуть.
Максвелл похоронен в Партоне Кирке, недалеко от Замка Дуглас в Галлоуэе недалеко от того места, где он вырос. Прод биография Джеймса Клерка Максвелла, написанная его бывшим школьным товарищем и другом на всю жизнь профессором Льюисом Кэмпбеллом, была опубликована в 1882 году. Его собрание сочинений было выпущено в двух томах издательством Cambridge University Press в 1890 году.
Исполнителями имущества Максвелла были его врач Джордж Эдвард Пэджет, Г. Г. Стоукс и Колин Маккензи, двоюродный брат Максвелла. Обремененный работой, Стоукс передал документы Максвелла Уильяму Гарнетту, который действует управлял документы примерно до 1884 года.
Возле экрана хора есть памятная надпись в его честь в Вестминстерское аббатство.
Будучи большим любителем шотландской поэзии, Максвелл заучивали и писал свои стихи собственные. Самая известная - это Rigid Body Sings, основанная на "Comin 'Through the Rye " Роберта Бернса, которую он, по-видимому, пел, аккомпанируя себе на гитаре. В нем есть начальные строки
Джин, тело с телом.
Летит по воздуху.. Джин, тело врезается в,.
Будет ли оно летать? И где?
Сборник его стихов был опубликован его Льюисом Кэмпбеллом в 1882 году.
В описаниях Максвелла отмечается, что его выдающие интеллектуальные качества сочетаются с социальной неловкостью.
Максвелл был евангелистом пресвитерианином и в последние годы своей жизни стал старейшиной из церкви Шотландии. Религиозные убеждения в порядке их действия в ряде статей. Посещая церковные службы Шотландии (принадлежность его отца) и епископальную (деноминацию его матери) в детстве, Максвелл позже претерпел евангельское обращение в апреле 1853 года. Одна из сторон этого обращения может согласовать его с позицией антипозитивиста.
Открытка Максвелла Питеру Тейту Максвелл изучил и прокомментировал об электричестве и магнетизме еще в 1855 году, когда его доклад «О силовых линиях Фарадея» был зачитан Кембриджским философским обществом. В документе представлена упрощенная модель работы Фарадея и того, как связаны электричество и магнетизм. Он свел все текущие знания в связанном наборе дифференциальных уравнений с 20 уравнениями с 20 переменными. Эта работа была позже опубликована как «О физических линиях силы » в марте 1861 года.
Примерно в 1862 году, читая лекции в Королевском колледже, Максвелл вычислил, что скорость распространения электромагнитного поля равна равной скорости света (см. скорость света # электромагнитные константы ). Он счел это больше, чем просто совпадение, комментируя: «Вряд ли можно избежать электрических явлений одной и той же среды, которая является причиной электрических явлений и магнитных явлений».
Работа над кроме того, Максвелл показал, что уравнения предсказывают существование волн осциллирующих электрических и магнитных полей, которые проходят через пустое пространство со скоростью, что можно предсказать из простых электрические эксперименты; Используя данные, доступные в то время, Максвелл получил скорость 310 740 000 метров в секунду (1,0195 × 10 футов / с). В своей статье 1864 года «Динамическая теория электромагнитного поля » Максвелл писал: «Согласованность результатов, кажется, показывает, что свет и магнетизм - это воздействие одного и того же вещества, а свет - это электромагнитное возмущение. распространяется через поле в соответствии с электромагнитными законами ».
Его знаменитые уравнения в современной форме четырех дифференциальных уравнений в частных производных впервые появились в полностью развернутой форме в его учебнике Трактат об электричестве и магнетизме в 1873 году. Большая часть этой работы была проделана Максвеллом в Гленлере в период между его лондонским постом и его вступлением в кресло Кавендиша. Оливер Хевисайд уменьшил сложность Максвелла. теория вплоть до четырех различных соотношений, известных теперь как законы Максвелла или уравнения Максвелла. Хотя потенциалы стали намного менее популярными в девятнадцатом веке, использование скалярных и векторных потенциалов теперь стало стандартом при решении уравнений Максвелла.
Как описывают Барретт и Граймс (1995):
Максвелл выразил электромагнетизм в алгебру кватернионов и сделал электромагнитный потенциал центральным элементом своей теории. В 1881 году Хевисайд заменил электромагнитное потенциальное поле силовыми полями как центральный элемент электромагнитной теории. По словам Хевисайда, электромагнитное потенциальное поле было произвольным, и его нужно было «уничтожить». (sic) Несколько лет спустя между Хевисайдом и [Питером Гатри] Тейтом (sic) возник спор об относительных достоинствах векторного анализа и кватернионов. Результатом стало осознание того, что нет необходимости в более глубоком понимании физической природы, обеспечиваемом кватернионами, если теория была чисто локальной, а векторный анализ стал обычным явлением.
Максвелл оказался прав, и его количественная связь между светом и электромагнетизмом считается одним из величайших достижений 19-го века математической физики.
Максвелл также ввел понятие электромагнитного поля по сравнению с силовыми линиями, которые Фарадей описано. Понимая распространение электромагнетизма как поле, излучаемое активными частицами, Максвелл смог продвинуть свою работу по свету. В то время Максвелл считал, что для распространения света требуется среда для волн, получившая название светоносный эфир. Со временем существование такой среды, пронизывающей все пространство и все же не обнаруживаемой механическими средствами, оказалось невозможным согласовать с такими экспериментами, как эксперимент Майкельсона-Морли. Более того, казалось, что требовалась абсолютная система отсчета, в которой уравнения были действительными, с неприятным результатом, что уравнения изменили форму для движущегося наблюдателя. Эти трудности вдохновили Альберта Эйнштейна сформулировать теорию специальной теории относительности ; в процессе Эйнштейн отказался от потребности в стационарном светоносном эфире.
Первое долговечное цветное фотографическое изображение, продемонстрированное Джеймсом Клерком Максвеллом в лекции 1861 года Наряду с большинством физиков того времени, Максвелл сильно интересовался психологией. Следуя шагам Исаака Ньютона и Томаса Янга, он особенно интересовался изучением цветового зрения. С 1855 по 1872 год Максвелл периодически публиковал серию исследований, касающихся восприятия цвета, дальтонизма и теории цвета, и был награжден медалью Рамфорда за «О теории». of Color Vision ».
Исаак Ньютон продемонстрировал с помощью призм, что белый свет, такой как солнечный свет, состоит из ряда монохроматических компонентов, которые затем могут воссоединиться в белый свет. Ньютон также показал, что оранжевая краска, состоящая из желтого и красного, может выглядеть в точности как монохроматический оранжевый свет, хотя состоит из двух монохроматических желтого и красного света. Отсюда парадокс, который озадачил физиков того времени: два сложных источника света (состоящих из более чем одного монохроматического света) могли выглядеть одинаково, но быть физически разными, и назывались метамерами. Томас Янг позже предположил, что этот парадокс можно объяснить тем, что цвета воспринимаются через ограниченное количество каналов в глазах, которые он предложил, чтобы они были тройными, теория трехцветного цвета. Максвелл использовал недавно разработанную линейную алгебру для доказательства теории Юнга. Любой монохроматический свет, стимулирующий три рецептора, должен в равной степени стимулироваться набором из трех разных монохроматических источников света (фактически, любым набором из трех разных источников света). Он продемонстрировал, что это так, изобретя эксперименты с цветной фотографией с цзин и колориметрия.
Максвелл также интересовался применением своей теории цветового восприятия, а именно цветной фотографией. Исходя непосредственно из его психологической работы по восприятию цвета: если сумма любых трех источников света может воспроизводить любой воспринимаемый цвет, то цветные фотографии могут быть получены с помощью набора из трех цветных фильтров. В своей статье 1855 года Максвелл предположил, что если бы три черно-белые фотографии были сделаны через красный, зеленый и синий фильтры, и прозрачные отпечатки изображений были проецируются на экран с использованием Трех проекторов оснащенным аналогичными фильтрами, при наложении на экран будет восприниматься человеческим глазом как полное воспроизведение всех цветов сцены.
Во время лекции Королевского института 1861 года. В области теории цвета Максвелл представил первую в мире демонстрацию цветные фотографии с использованием этого принципа трехцветного анализа и алгоритма. Томас Саттон, изобретатель однообъективной зеркальной камеры, сделал снимок. Он сфотографировал тартановую ленту трижды через красный, зеленый и синий фильтры, а также сделал четвертую через желтый фильтр, который, по словам Максвелла, не использовался в демонстрации. Временные фотопластинки Саттона были нечувствительны к красному и почти не чувствительны к зеленому, результаты этого новаторского эксперимента были далеки от совершенства. В опубликованном отчете о лекции было сделано, что «если бы красные и зеленые изображения были сфотографированы так же полно, как и синие», это было бы действительно цветное изображение ленты. В 1961 году исследователи пришли к выводу, что кажущийся невозможным частичным воздействием с фильтром красного света был связан с ультрафиолетовым светом, который сильно улучшил представление цветов объектов. отражается некоторыми красителями, не полностью блокируется красным фильтром и находится в пределах диапазона значений процесса мокрого коллодия использовал Саттон.
демон Максвелла, мысленный эксперимент, в энтропии уменьшается 
Набросок Максвелла трех- размерная термодинамическая поверхность, названная позже его именем (письмо Томсону, 8 июля 1875 г.) Максвелл также исследовал кинетическую теорию газов. Возникнув у Даниэля Бернулли, эта теория была развита последовательными трудами Джона Херапата, Джона Джеймса У отерстона, Джеймса Джоуля и особенно Рудольф Клаузиус, до такой степени, что его общая точность не вызывает сомнения; но она получила огромное развитие от Максвелла, который в этой области выступил как экспериментатор (по законам газового трения), а также как математик.
Между 1859 и 1866 годами он разработал теорию распределений скоростей в частицах газа, работа, позже обобщенная Людвигом Больцманом. Формула, называемая распределением Максвелла - Больцмана, дает долю молекул газа, движущихся с заданной скоростью при любой заданной температуре. В кинетической теории температура и тепло связаны только с движением молекул. Этот подход обобщил законы термодинамики и усиливает наблюдения и эксперименты лучше, чем это было достигнуто ранее. Его работа по термодинамике привела его к разработке мысленного эксперимента, который стал известен как демон Максвелла, где второй закон термодинамики нарушается воображаемым существом, способным сортировать частицы по энергии.
В 1871 году он установил термодинамические соотношения Максвелла, утвержденные утвержденными утверждениями о втором производных термодинамических потенциалов по различным термодинамическим переменным. В 1874 году он построил термодинамическую визуализацию гипсов как способ исследования фазовых переходов, основанных на графических термодинамических стать американских ученых Джозайя Уилларда Гиббса.
Максвелл опубликовал статью «О губернаторах» в Proceedings of the Royal Society, vol. 16 (1867–1868). Эта статья первая статья теории управления. Здесь «регуляторы» к регулятору или центробежному регулятору, используемому для регулирования паровых двигателей.
Памятник Джеймсу Клерку Максвеллу в Эдинбурге, автор Александр Стоддарт. По заказу Королевского общества Эдинбурга; открыта в 2008 году.  | Викискладе есть медиафайлы, связанные с Джеймсом Клерком Максвеллом. |
 | Викицитатник содержит цитаты, связанные с: Джеймсом Клерк Максвелл |
 | Викиисточник содержит оригинальные работы, написанные. Джеймсом Клерком Максвеллом |
Джеймс Клерк Максвелл