Teoria elettromagnetica di James Clark Maxwell. Scoperte scientifiche del 19° secolo

James Clerk Maxwell (1831-79) - fisico inglese, creatore dell'elettrodinamica classica, uno dei fondatori della fisica statistica, organizzatore e primo direttore (dal 1871) del Laboratorio Cavendish, predisse l'esistenza delle onde elettromagnetiche, avanzò l'idea della natura elettromagnetica della luce, stabilì la prima legge statistica - la legge della distribuzione delle molecole in base alla velocità, che porta il suo nome.

Quando un fenomeno può essere descritto come un caso speciale di qualche principio generale applicabile ad altri fenomeni, allora si dice che questo fenomeno è stato spiegato

Maxwell James Impiegato

Sviluppando le idee di Michael Faraday, creò la teoria del campo elettromagnetico (equazioni di Maxwell); introdusse il concetto di corrente di spostamento, predisse l'esistenza delle onde elettromagnetiche e avanzò l'idea della natura elettromagnetica della luce. Stabilì una distribuzione statistica a lui intitolata. Ha studiato la viscosità, la diffusione e la conduttività termica dei gas. Maxwell dimostrò che gli anelli di Saturno sono costituiti da corpi separati. Funziona sulla visione dei colori e colorimetria (disco di Maxwell), ottica (effetto Maxwell), teoria dell'elasticità (teorema di Maxwell, diagramma di Maxwell-Cremona), termodinamica, storia della fisica, ecc.

Famiglia. Anni di studio

James Maxwell è nato il 13 giugno 1831 a Edimburgo. È stato figlio unico Il nobile e avvocato scozzese John Clerk, che, avendo ereditato la proprietà della moglie di un parente, nata Maxwell, aggiunse questo nome al suo cognome. Dopo la nascita del figlio, la famiglia si trasferì nel sud della Scozia, nella propria tenuta, Glenlare ("Shelter in the Valley"), dove il ragazzo trascorse la sua infanzia.

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Maxwell James Impiegato

Nel 1841, il padre di James lo mandò in una scuola chiamata Accademia di Edimburgo. Qui, all’età di 15 anni, Maxwell scrisse il suo primo articolo scientifico, “On Drawing Ovals”. Nel 1847 entrò all'Università di Edimburgo, dove studiò per tre anni, e nel 1850 si trasferì all'Università di Cambridge, dove si laureò nel 1854. A quel tempo, James Maxwell era un matematico di prima classe con un'intuizione superbamente sviluppata di un fisico.

Creazione del Laboratorio Cavendish. Lavoro didattico

Dopo la laurea all'università, James Maxwell fu lasciato a Cambridge per lavorare come insegnante. Nel 1856 ottenne un posto di professore al Marischal College dell'Università di Aberdeen (Scozia). Nel 1860 fu eletto membro della Royal Society di Londra. Nello stesso anno si trasferì a Londra, accettando l'offerta di ricoprire l'incarico di capo del dipartimento di fisica del King's College dell'Università di Londra, dove lavorò fino al 1865.

Ritornato all'Università di Cambridge nel 1871, Maxwell organizzò e diresse il primo laboratorio appositamente attrezzato del Regno Unito per esperimenti fisici, noto come Laboratorio Cavendish (dal nome dello scienziato inglese Henry Cavendish). La formazione di questo laboratorio, che a cavallo tra il XIX e il XX secolo. trasformato in uno dei più grandi centri della scienza mondiale, Maxwell dedicò gli ultimi anni della sua vita.

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In generale, si conoscono pochi fatti della vita di Maxwell. Timido e modesto, cercava di vivere in solitudine e non teneva diari. Nel 1858 James Maxwell si sposò, ma la vita familiare, a quanto pare, si è rivelato senza successo, ha esacerbato la sua asocialità e lo ha alienato dai suoi ex amici. Si ipotizza che gran parte del materiale importante sulla vita di Maxwell sia andato perduto nell'incendio del 1929 nella sua casa di Glenlare, 50 anni dopo la sua morte. Morì di cancro all'età di 48 anni.

Attività scientifica

La sfera insolitamente ampia di interessi scientifici di Maxwell copriva la teoria dei fenomeni elettromagnetici, la teoria cinetica dei gas, l'ottica, la teoria dell'elasticità e molto altro. Uno dei suoi primi lavori fu la ricerca sulla fisiologia e fisica della visione dei colori e della colorimetria, iniziata nel 1852. Nel 1861, James Maxwell ottenne per la prima volta un'immagine a colori proiettando simultaneamente diapositive rosse, verdi e blu su uno schermo. Ciò ha dimostrato la validità della teoria della visione a tre componenti e ha delineato i modi per creare la fotografia a colori. Nei suoi lavori del 1857-59, Maxwell studiò teoricamente la stabilità degli anelli di Saturno e dimostrò che gli anelli di Saturno possono essere stabili solo se sono costituiti da particelle (corpi) non collegate tra loro.

Nel 1855, D. Maxwell iniziò una serie dei suoi lavori principali sull'elettrodinamica. Furono pubblicati gli articoli “Sulle linee di forza di Faraday” (1855-56), “Sulle linee di forza fisiche” (1861-62) e “Teoria dinamica del campo elettromagnetico” (1869). La ricerca si completò con la pubblicazione di una monografia in due volumi, “Trattato sull'elettricità e il magnetismo” (1873).

Qualunque grande personaè unico nel suo genere. Nel corteo storico degli scienziati, ciascuno di essi ha il proprio compito specifico e il proprio posto specifico.

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Creazione della teoria del campo elettromagnetico

Quando James Maxwell iniziò le ricerche sui fenomeni elettrici e magnetici nel 1855, molti di essi erano già stati ben studiati: in particolare, erano state stabilite le leggi di interazione delle cariche elettriche stazionarie (legge di Coulomb) e delle correnti (legge di Ampere); È stato dimostrato che le interazioni magnetiche sono interazioni di cariche elettriche in movimento. La maggior parte degli scienziati dell'epoca credeva che l'interazione fosse trasmessa istantaneamente, direttamente attraverso il vuoto (la teoria dell'azione a lungo raggio).

Una svolta decisiva alla teoria dell'azione a corto raggio fu fatta da Michael Faraday negli anni '30. 19esimo secolo Secondo le idee di Faraday, una carica elettrica crea un campo elettrico nello spazio circostante. Il campo di una carica agisce su un'altra e viceversa. L'interazione delle correnti viene effettuata attraverso un campo magnetico. Faraday ha descritto la distribuzione dei campi elettrici e magnetici nello spazio utilizzando linee di forza che, a suo avviso, assomigliano alle normali linee elastiche in un mezzo ipotetico: l'etere mondiale.

Maxwell accettò pienamente le idee di Faraday sull'esistenza di un campo elettromagnetico, cioè sulla realtà dei processi nello spazio vicino a cariche e correnti. Credeva che il corpo non potesse agire dove non esiste.

La prima cosa che D.K Maxwell - diede alle idee di Faraday una rigorosa forma matematica, così necessaria in fisica. Si è scoperto che con l'introduzione del concetto di campo, le leggi di Coulomb e Ampere hanno cominciato ad esprimersi in modo più completo, profondo ed elegante. Nel fenomeno induzione elettromagnetica Maxwell vide una nuova proprietà dei campi: un campo magnetico alternato genera nello spazio vuoto un campo elettrico con linee di forza chiuse (il cosiddetto campo elettrico a vortice).

Il passo successivo e finale nella scoperta delle proprietà fondamentali del campo elettromagnetico fu compiuto da Maxwell senza fare alcun affidamento sull'esperimento. Ha fatto la brillante ipotesi che un campo elettrico alternato generi un campo magnetico, proprio come una normale corrente elettrica (ipotesi della corrente di spostamento). Nel 1869, tutte le leggi fondamentali del comportamento del campo elettromagnetico furono stabilite e formulate sotto forma di un sistema di quattro equazioni, chiamate equazioni di Maxwell.

Il vero cuore della scienza non sono i volumi di lavori scientifici, ma la mente vivente di una persona e, per far avanzare la scienza, è necessario dirigere il pensiero umano in una direzione scientifica. Si può fare diversi modi: annunciare una scoperta, difendere un'idea paradossale, o inventare una frase scientifica, o esporre un sistema di dottrina

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Le equazioni di Maxwell sono le equazioni di base dell'elettrodinamica macroscopica classica, che descrivono i fenomeni elettromagnetici in mezzi arbitrari e nel vuoto. Le equazioni di Maxwell furono ottenute da J.C. Maxwell negli anni '60. 19esimo secolo come risultato della generalizzazione delle leggi dei fenomeni elettrici e magnetici riscontrate dall'esperienza.

Una conclusione fondamentale segue dalle equazioni di Maxwell: la finitezza della velocità di propagazione delle interazioni elettromagnetiche. Questa è la cosa principale che distingue la teoria dell'azione a breve raggio dalla teoria dell'azione a lungo raggio. La velocità si è rivelata essere uguale velocità luce nel vuoto: 300.000 km/s. Da ciò Maxwell concluse che la luce è una forma di onde elettromagnetiche.

Lavora sulla teoria cinetica molecolare dei gas

Il ruolo di James Maxwell nello sviluppo e nell’affermazione della teoria cinetica molecolare è estremamente importante ( nome moderno-meccanica statistica). Maxwell fu il primo a fare una dichiarazione sulla natura statistica delle leggi della natura. Nel 1866 scoprì la prima legge statistica: la legge della distribuzione delle molecole in base alla velocità (distribuzione di Maxwell). Inoltre, calcolò la viscosità dei gas in base alla velocità e al libero percorso delle molecole e derivò una serie di relazioni termodinamiche.

La distribuzione di Maxwell è la distribuzione della velocità delle molecole di un sistema in uno stato di equilibrio termodinamico (a condizione che il movimento traslazionale delle molecole sia descritto dalle leggi della meccanica classica). Fondata da J.C. Maxwell nel 1859.

Maxwell fu un brillante divulgatore della scienza. Scrisse numerosi articoli per l'Enciclopedia Britannica e libri popolari: "La teoria del calore" (1870), "Materia e movimento" (1873), "Elettricità in esposizione elementare" (1881), che furono tradotti in russo; ha tenuto conferenze e relazioni su argomenti fisici per un vasto pubblico. Maxwell mostrò anche grande interesse per la storia della scienza. Nel 1879 pubblicò i lavori di G. Cavendish sull'elettricità, corredandoli di ampi commenti.

Valutazione del lavoro di Maxwell

Le opere dello scienziato non furono apprezzate dai suoi contemporanei. Le idee sull'esistenza di un campo elettromagnetico sembravano arbitrarie e infruttuose. Solo dopo che Heinrich Hertz dimostrò sperimentalmente l'esistenza delle onde elettromagnetiche previste da Maxwell nel 1886-89, la sua teoria ottenne l'accettazione universale. Ciò è accaduto dieci anni dopo la morte di Maxwell.

Dopo la conferma sperimentale della realtà del campo elettromagnetico, è stata fatta una scoperta scientifica fondamentale: esistono diversi tipi materia, e ciascuna di esse ha le proprie leggi, non riducibili alle leggi della meccanica di Newton. Tuttavia, lo stesso Maxwell ne era appena consapevole e inizialmente cercò di costruire modelli meccanici dei fenomeni elettromagnetici.

Il fisico americano Richard Feynman ha parlato in modo eccellente del ruolo di Maxwell nello sviluppo della scienza: “Nella storia dell'umanità (se la guardi, diciamo, diecimila anni dopo), l'evento più significativo del 19 ° secolo sarà senza dubbio la scoperta di Maxwell delle leggi dell'elettrodinamica. Sullo sfondo di questa importante scoperta scientifica, la guerra civile americana nello stesso decennio sembrerà un incidente provinciale.

James Maxwell è morto 5 novembre 1879, Cambridge. È sepolto non nella tomba dei grandi uomini d'Inghilterra - l'Abbazia di Westminster - ma in una tomba modesta accanto alla sua amata chiesa in un villaggio scozzese, non lontano dalla tenuta di famiglia.

James Clerk Maxwell - citazioni

Condurre il lavoro scientifico in modo completamente corretto attraverso esperimenti sistematici e dimostrazioni accurate richiede un'arte strategica.

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Lo sviluppo della scienza richiede in ogni epoca non solo che gli uomini pensino in generale, ma che concentrino i loro pensieri su quella parte del vasto campo della scienza che è tempo a disposizione richiede sviluppo.

(1831-1879) Fisico inglese, ideatore della teoria del campo elettromagnetico

James Clerk Maxwell nacque nel 1831 da una ricca famiglia nobile, appartenente alla nobile e antica famiglia scozzese dei Clerks. Suo padre, John Clerk, che prese il cognome Maxwell, era un avvocato. Aveva un grande interesse per la storia naturale, era un uomo dai molteplici interessi culturali, un viaggiatore, un inventore e uno scienziato. James trascorse la sua infanzia a Glenlare, una pittoresca zona situata a poche miglia dal Mare d'Irlanda.

James amava rifare le cose, migliorandone il design, armeggiando, disegnando e sapeva lavorare a maglia e ricamare. La sua naturale curiosità e la propensione alla riflessione solitaria furono pienamente comprese dalla sua famiglia e soprattutto da suo padre. James ha portato avanti l'amicizia con suo padre per tutta la vita e, da adulto, dirà che la più grande fortuna nella vita è avere genitori gentili e saggi. Il ragazzo perse presto la madre: nel 1839 morì senza subire un'operazione importante.

Nel 1841, all'età di 10 anni, James entrò all'Accademia di Edimburgo, nella scuola secondaria Istituto d'Istruzione tipo di palestra classica. Fino alla quinta elementare studiava senza molto interesse e si ammalava molto. In quinta elementare, il ragazzo si interessò alla geometria e iniziò a realizzare modelli corpi geometrici e trovare i propri metodi per risolvere i problemi. Nel 1846, quando non aveva nemmeno 15 anni, scrisse il suo primo lavoro scientifico: "Sul disegno di ovali e su ovali con molti fuochi", che fu successivamente pubblicato negli atti della Royal Society di Edimburgo. Questo lavoro giovanile apre una raccolta in due volumi di articoli scientifici di Maxwell.

Nel 1847, senza finire il liceo, entrò all'Università di Edimburgo. A questo punto, James si interessò agli esperimenti di ottica, chimica, magnetismo e fece molta fisica e matematica. Nel 1850 presentò un articolo ai membri della Royal Society, “Sull’equilibrio dei corpi elastici”, in cui dimostrò un noto teorema chiamato “teorema di Maxwell”.

Nel 1850, James si trasferì all'Università di Cambridge, al famoso Trinity College, dove una volta studiò Isaac Newton. Un ruolo importante nella formazione visione del mondo scientifica giovanotto La sua comunicazione con gli scienziati universitari, principalmente George Stokes e William Thomson (Kelvin), ha avuto un ruolo. Lo studio accurato del lavoro di Michael Faraday sull'elettricità ha aperto la strada alle sue ulteriori ricerche.

Nel 1854, Maxwell si laureò all'Università di Cambridge, ricevendo il suo secondo premio: il Premio Smith, assegnato per aver vinto l'esame di matematica più difficile. Ha perso il primo premio contro Routh, un futuro famoso meccanico e matematico. Subito dopo la laurea, ha iniziato la carriera di insegnante al Trinity College. Maxwell tiene conferenze sull'idraulica e l'ottica e conduce ricerche sulla teoria dei colori. Nel 1855 inviò un rapporto “Experiments on Color” alla Royal Society di Edimburgo e sviluppò la teoria della visione dei colori. Come testimoniarono i contemporanei, James Maxwell non era un insegnante brillante, ma trattava le sue responsabilità di insegnante in modo molto coscienzioso. La sua vera passione era la ricerca scientifica.

A questo punto, il suo interesse per i problemi dell'elettricità e del magnetismo si era risvegliato e nel 1855-1856 completò il suo primo lavoro in questo campo: "Sulle linee di forza di Faraday". Delinea già le caratteristiche principali della sua futura grande opera. Dal 1855, lo scienziato è membro della Royal Society di Edimburgo.

Nel 1856, il professor J. Maxwell andò a lavorare presso il Dipartimento di Filosofia Naturale dell'Università di Aberdeen in Scozia, dove rimase fino al 1860. Nel 1857 inviò il suo articolo sull'elettromagnetismo a Michael Faraday, cosa che lo toccò moltissimo. Faraday rimase stupito dalla forza del talento del giovane scienziato. Durante questo periodo, Maxwell, parallelamente ai problemi dell'elettromagnetismo, fu impegnato nella risoluzione di problemi scientifici in altri settori. Partecipa al concorso dell'Università di Cambridge sulla stabilità degli anelli di Saturno, e presenta al concorso un articolo “Sulla stabilità degli anelli di Saturno”, in cui dimostra che gli anelli non sono solidi né liquidi, ma sono uno sciame di meteoriti. Questo lavoro è stato definito una delle straordinarie applicazioni della matematica e lo scienziato ha ricevuto un premio Adams onorario.

James Maxwell è uno dei creatori della teoria cinetica dei gas. Nel 1859 stabilì la legge statistica sulla distribuzione delle molecole di gas in uno stato equilibrio termale, in base alle velocità, chiamata distribuzione di Maxwell.

Dal 1860 al 1865 Maxwell fu professore di fisica al King's College, Università di Londra. Qui incontrò per la prima volta il suo idolo, Michael Faraday, che era già vecchio e malato.

L’elezione di J. Maxwell nel 1861 a membro della Royal Society di Londra riconobbe l’importanza dei suoi lavori scientifici, tra i quali vanno segnalati due importanti articoli sull’elettromagnetismo: “Sulle linee fisiche di forza” (1861-1862) e “ Teoria dinamica del campo elettromagnetico” (1864-1865). L'ultimo lavoro ha delineato la teoria del campo elettromagnetico, che ha formulato sotto forma di un sistema di diverse equazioni: le equazioni di Maxwell, che esprimono tutte le leggi fondamentali dei fenomeni elettromagnetici. Dà anche un’idea della luce come onde elettromagnetiche.

1 teoria del campo elettromagnetico è la più grande conquista scientifica James Maxwell, segnò l’inizio di una nuova fase nella fisica. La maggior parte degli scienziati apprezzò molto la teoria di Maxwell, che divenne uno dei fisici più importanti del mondo.

Nel 1865 ebbe un incidente mentre andava a cavallo. Dopo aver subito una grave malattia, lasciò il dipartimento dell'Università di Londra e si trasferì nella nativa Glenlare, nella sua tenuta, dove per sei anni (fino al 1871) continuò le ricerche sulla teoria dell'elettromagnetismo e del calore. I risultati del suo lavoro furono pubblicati nel 1871 nell'opera “La teoria del calore”.

Nel 1871, a spese del discendente del famoso scienziato inglese del XVIII secolo Henry Cavendish - Duca di Cavendish - fu istituito il dipartimento fisica sperimentale all'Università di Cambridge, dove Maxwell fu invitato come primo professore. Insieme al dipartimento ha rilevato anche il laboratorio, la cui costruzione era appena iniziata sotto la sua supervisione e guida. Questo era il futuro famoso Cavendish Laboratory, un centro scientifico e di ricerca che in seguito divenne famoso in tutto il mondo. Il 16 giugno 1874 ebbe luogo l'inaugurazione del Laboratorio Cavendish, che Maxwell diresse fino alla fine della sua vita. Successivamente, fu diretto da J. Rayleigh, D. D. Gomson, E. Rutherford, W. Bragg.

James Maxwell lo era un eccellente leader laboratorio e godeva di indiscutibile autorità tra i dipendenti. Si distingueva per la grande semplicità, gentilezza e sincerità nel comunicare con le persone, era sempre attivo e di principio, apprezzato e amato dall'umorismo.

A Cavendish, Maxwell guidò un grande lavoro scientifico e lavoro pedagogico. Nel 1873 fu pubblicato il suo “Trattato sull'elettricità e il magnetismo”, che riassume le sue ricerche in questo settore e diventa l'apice della sua creatività scientifica. Dedicò otto anni al Trattato e dedicò gli ultimi cinque anni della sua vita all'elaborazione e alla pubblicazione delle opere inedite di Henry Cavendish, da cui il laboratorio prese il nome. Maxwell pubblicò due grandi volumi delle opere di Cavendish con i suoi commenti nel 1879.

Non ha mai mostrato egoismo o suscettibilità, non ha lottato per la fama e ha sempre accettato con calma le critiche rivolte a lui. L'autocontrollo e l'autocontrollo sono sempre stati i suoi compagni. Anche quando si ammalò gravemente e provò dolori atroci, rimase equilibrato e calmo. Lo scienziato affrontò coraggiosamente le parole del medico secondo cui non aveva più di un mese di vita.

James Clerk Maxwell morì il 5 novembre 1879 di cancro all'età di quarantotto anni. Il medico che lo ha curato scrive nelle sue memorie che James ha sopportato coraggiosamente la malattia. Soffriva un dolore incredibile, ma nessuno intorno a lui lo sapeva nemmeno. Fino alla sua morte, pensò in modo chiaro e chiaro, pienamente consapevole della sua morte imminente e mantenendo la completa calma.

James-Clerk MAXWELL

(13.6.1831, Edimburgo, - 5.11.1879, Cambridge)

James Clerk Maxwell - fisico inglese, creatore dell'elettrodinamica classica, uno dei fondatori della fisica statistica, nacque a Edimburgo nel 1831.
Maxwell è il figlio di un nobile scozzese di una nobile famiglia di impiegati. Studiò alle università di Edimburgo (1847-50) e Cambridge (1850-54). Membro della Royal Society di Londra (1860). Professore al Marischal College di Aberdeen (1856-60), poi all'Università di Londra (1860-65). Dal 1871 Maxwell è professore all'Università di Cambridge. Lì fondò il primo laboratorio di fisica della Gran Bretagna appositamente costruito, il Cavendish Laboratory, di cui fu direttore dal 1871.
Le attività scientifiche di Maxwell includono problemi di elettromagnetismo, teoria cinetica dei gas, ottica, teoria dell'elasticità e altro ancora. Maxwell completò la sua prima opera, "Sul disegno degli ovali e sugli ovali con molti trucchi", quando non aveva ancora 15 anni (1846, pubblicata nel 1851). Alcuni dei suoi primi studi furono lavori sulla fisiologia e fisica della visione dei colori e sulla colorimetria (1852-72). Nel 1861, Maxwell dimostrò per la prima volta un'immagine a colori ottenuta dalla proiezione simultanea di diapositive rosse, verdi e blu su uno schermo, dimostrando così la validità della teoria a tre componenti della visione dei colori e allo stesso tempo delineando modi per creare fotografie a colori. Ha creato uno dei primi strumenti per la misurazione quantitativa del colore, chiamato disco di Maxwell.
Nel 1857-59. Maxwell ha condotto uno studio teorico sulla stabilità degli anelli di Saturno e ha dimostrato che gli anelli di Saturno possono essere stabili solo se sono costituiti da particelle solide non correlate.
Nelle ricerche sull'elettricità e sul magnetismo (articoli "Sulle linee di forza di Faraday", 1855-56; "Sulle linee di forza fisiche", 1861-62; "Teoria dinamica del campo elettromagnetico", 1864; fondamentale in due volumi "Trattato sull'elettricità" Elettricità e magnetismo", 1873) Maxwell sviluppò matematicamente le opinioni di Michael Faraday sul ruolo del mezzo intermedio nelle interazioni elettriche e magnetiche. Ha provato (seguendo Faraday) a interpretare questo mezzo come un etere mondiale onnipervasivo, ma questi tentativi non hanno avuto successo.
Ulteriori sviluppi la fisica ha dimostrato che il portatore delle interazioni elettromagnetiche è campo elettromagnetico, la teoria di cui (nella fisica classica) Maxwell creò. In questa teoria, Maxwell generalizzò tutti i fatti dell'elettrodinamica macroscopica allora conosciuti e introdusse per la prima volta l'idea di una corrente di spostamento che genera un campo magnetico come una corrente ordinaria (corrente di conduzione in movimento cariche elettriche). Maxwell espresse le leggi del campo elettromagnetico sotto forma di un sistema di 4 equazioni alle derivate parziali ( Le equazioni di Maxwell).
La natura generale e completa di queste equazioni si è manifestata nel fatto che la loro analisi ha permesso di prevedere molti fenomeni e modelli precedentemente sconosciuti.
Ne seguì quindi l'esistenza delle onde elettromagnetiche, che furono successivamente scoperte sperimentalmente da G. Hertz. Studiando queste equazioni, Maxwell giunse alla conclusione sulla natura elettromagnetica della luce (1865) e dimostrò che la velocità di qualsiasi altra onda elettromagnetica nel vuoto è uguale alla velocità della luce.
Misurò (con maggiore precisione di W. Weber e F. Kohlrausch nel 1856) il rapporto tra l'unità di carica elettrostatica e quella elettromagnetica e ne confermò l'uguaglianza alla velocità della luce. La teoria di Maxwell implicava che le onde elettromagnetiche producessero pressione.
La pressione della luce fu stabilita sperimentalmente nel 1899 da P. N. Lebedev.
La teoria dell'elettromagnetismo di Maxwell ricevette una completa conferma sperimentale e divenne la base classica generalmente accettata della fisica moderna. Il ruolo di questa teoria è stato chiaramente descritto da A. Einstein: “... qui avvenne una grande svolta, che sarà per sempre associata ai nomi di Faraday, Maxwell, Hertz. La parte del leone in questa rivoluzione spetta a Maxwell... Dopo Maxwell, la realtà fisica fu concepita sotto forma di campi continui che non si possono spiegare meccanicamente... Questo cambiamento nel concetto di realtà è il più profondo e fruttuoso di quelli che la fisica ha sperimentato fin dai tempi di Newton".
Nelle ricerche sulla teoria cinetica molecolare dei gas (articoli "Spiegazioni sulla teoria dinamica dei gas", 1860, e "Teoria dinamica dei gas", 1866), Maxwell risolse per primo il problema statistico della distribuzione delle molecole gas ideale per velocità ( Distribuzione di Maxwell). Maxwell calcolò la dipendenza della viscosità del gas dalla velocità e dal percorso libero medio delle molecole (1860), calcolando valore assoluto quest'ultimo, derivò una serie di importanti relazioni della termodinamica (1860). Misurato sperimentalmente il coefficiente di viscosità dell'aria secca (1866). Nel 1873-74. Maxwell scoprì il fenomeno della doppia rifrazione in un flusso ( Effetto Maxwell).
Maxwell fu un grande divulgatore della scienza. Ha scritto numerosi articoli per l'Enciclopedia Britannica, libri popolari come "La teoria del calore" (1870), "Materia e movimento" (1873), "Elettricità in esposizione elementare" (1881), tradotti in russo. Un importante contributo alla storia della fisica è la pubblicazione da parte di Maxwell dei manoscritti delle opere di G. Cavendish sull'elettricità (1879) con ampi commenti.

Il 13 giugno 1831, a Edimburgo, un ragazzo di nome James nacque nella famiglia di un aristocratico della vecchia famiglia Clerk. Suo padre, John Clerk Maxwell, membro dell'ordine degli avvocati, aveva una formazione universitaria, ma non amava la sua professione e nelle ore libere si interessava alla tecnologia e alla scienza. La madre di James, Frances Kay, era la figlia di un giudice. Dopo la nascita del bambino, la famiglia si trasferì a Middleby, la tenuta della famiglia Maxwell nel sud della Scozia. Presto John costruì lì nuova casa, di nome Glenlar.

L'infanzia del futuro grande fisico fu oscurata solo dalla morte troppo prematura di sua madre. James è cresciuto come un ragazzo curioso e, grazie agli hobby di suo padre, fin dall'infanzia è stato circondato da giocattoli "tecnici", come un modello sfera celeste e il “disco magico”, precursore del cinema. Tuttavia, era anche interessato alla poesia e, tra l'altro, scrisse anche lui stesso poesie, non lasciando questa attività fino alla fine dei suoi giorni. Educazione elementare dato a James da suo padre - il primo insegnante familiare fu assunto solo quando James aveva dieci anni. È vero, il padre si rese presto conto che tale addestramento non era affatto efficace e mandò suo figlio a Edimburgo, da sua sorella Isabella. Qui James entrò all'Accademia di Edimburgo, dove ai bambini veniva impartita un'educazione puramente classica: latino, greco, letteratura antica, Sacra Scrittura e un po' di matematica. Al ragazzo non piacque subito lo studio, ma gradualmente divenne il miglior studente della classe e si interessò principalmente alla geometria. In questo momento ha inventato il proprio metodo per disegnare gli ovali.

A sedici anni, James Maxwell si laureò all'accademia ed entrò all'Università di Edimburgo. È qui che finalmente si è lasciato trasportare scienze esatte, e già nel 1850 la Royal Society di Edimburgo riconobbe serio il suo lavoro sulla teoria dell'elasticità. Nello stesso anno, il padre di James concordò che suo figlio aveva bisogno di un'istruzione più prestigiosa, e James andò a Cambridge, dove studiò prima al Peterhouse College, e nel secondo semestre si trasferì al Trinity College. Due anni dopo, Maxwell ricevette una borsa di studio universitaria per il suo successo. Tuttavia, a Cambridge si occupava pochissimo di scienza: leggeva di più, faceva nuove conoscenze e si muoveva attivamente tra gli intellettuali universitari. In questo momento si formarono le sue opinioni religiose: fede incondizionata in Dio e lo scetticismo verso la teologia, che James Maxwell collocava all'ultimo posto tra le altre scienze. IN anni studenteschi aderì anche al cosiddetto “socialismo cristiano” e prese parte ai lavori del Collegio dei Lavoratori, tenendovi conferenze divulgative.

A ventitré anni, James superò l'esame finale di matematica, classificandosi secondo nella graduatoria degli studenti. Dopo aver conseguito la laurea, ha deciso di rimanere all'università e prepararsi per il grado di professore. Insegnò, continuò a collaborare con il Collegio dei Lavoratori e iniziò un libro sull'ottica, che non terminò mai. Allo stesso tempo, Maxwell creò uno studio comico sperimentale che divenne parte del folklore di Cambridge. Lo scopo di questa ricerca era il “cat-twirling” – lo definì Maxwell altezza minima, con cui un gatto, cadendo, si rialza sulle zampe. Ma l'interesse principale di James a quel tempo era la teoria dei colori, che ebbe origine dall'idea di Newton dell'esistenza di sette colori primari. Allo stesso periodo risale il suo serio interesse per l'elettricità. Subito dopo aver conseguito la laurea, Maxwell iniziò a fare ricerche sull'elettricità e sul magnetismo. Sulla questione della natura degli effetti magnetici ed elettrici, accettò la posizione di Michael Faraday, secondo cui le linee di forza collegano le cariche negative e positive e riempiono lo spazio circostante. Ma i risultati corretti furono ottenuti dalla scienza già consolidata e rigorosa dell’elettrodinamica, e quindi Maxwell si pose la questione di costruire una teoria che includesse sia le idee di Faraday che i risultati dell’elettrodinamica. Maxwell sviluppò un modello idrodinamico delle linee di forza e riuscì anche per la prima volta a esprimere nel linguaggio matematico i modelli scoperti da Faraday, sotto forma di equazioni differenziali.

Nell'autunno del 1855, James Maxwell, dopo aver superato con successo l'esame richiesto, divenne membro del consiglio universitario, il che, tra l'altro, a quel tempo significava fare voto di celibato. Con l'inizio del nuovo semestre iniziò a leggere lezioni di ottica e idrostatica al college. Tuttavia, in inverno dovette recarsi nella sua tenuta natale per trasportare il padre gravemente malato a Edimburgo. Ritornato in Inghilterra, James apprese che c'era un posto vacante per un insegnante di filosofia naturale all'Aberdeen Marischal College. Questo posto gli ha dato l'opportunità di essere più vicino a suo padre e Maxwell non vedeva alcuna prospettiva per se stesso a Cambridge. A metà primavera del 1856 divenne professore ad Aberdeen, ma John Clerk Maxwell morì prima della nomina di suo figlio. James trascorse l'estate nella tenuta di famiglia e partì per Aberdeen in ottobre.

Aberdeen era il principale porto della Scozia, ma molti dei dipartimenti della sua università furono purtroppo abbandonati. Nei primissimi giorni della sua cattedra, James Maxwell iniziò a correggere questa situazione, almeno nel suo dipartimento. Ha lavorato su nuovi metodi di insegnamento e ha cercato di interessare gli studenti al lavoro scientifico, ma non ha avuto successo in questo sforzo. Le lezioni del nuovo professore, piene di umorismo e giochi di parole, trattavano argomenti molto complessi, e questo fatto spaventò la maggior parte degli studenti, abituati alla popolarità della presentazione, alla mancanza di dimostrazioni e all'abbandono della matematica. Delle otto dozzine di studenti, Maxwell riuscì a insegnare solo a poche persone che volevano davvero imparare.

Ad Aberdeen, Maxwell organizzò anche la sua vita personale: nell'estate del 1858 si sposò figlia più giovane Preside del Marischal College, Catherine Dewar. Subito dopo il matrimonio, James fu espulso dal consiglio del Trinity College per aver violato il suo voto di celibato.

Nel 1855 Cambridge si offrì premio prestigioso Adams sullo studio degli anelli di Saturno, e fu James Maxwell a vincere il premio nel 1857. Ma non si accontentò del premio e continuò a sviluppare l’argomento, pubblicando infine nel 1859 il trattato “Sulla stabilità del movimento degli anelli di Saturno”, che ottenne immediatamente il riconoscimento tra gli scienziati. Si diceva che il trattato fosse la più brillante applicazione esistente della matematica alla fisica. Durante la sua cattedra all'Aberdeen College, Maxwell lavorò anche sul tema della rifrazione della luce, dell'ottica geometrica e, soprattutto, della teoria cinetica dei gas. Nel 1860 costruì il primo modello statistico dei microprocessori, che divenne la base per lo sviluppo della meccanica statistica.

La posizione di professore all'Università di Aberdeen si adattava abbastanza bene a Maxwell: il college richiedeva la sua presenza solo da ottobre a maggio, e nel resto del tempo lo scienziato era completamente libero. Nel college regnava un'atmosfera di libertà, i professori non avevano responsabilità rigide e, inoltre, ogni settimana Maxwell teneva lezioni retribuite presso la Aberdeen Scientific School per meccanici e artigiani, alla cui formazione era sempre interessato. Questa notevole situazione cambiò nel 1859, quando si decise di unire i due collegi dell'università e la carica di professore nel dipartimento di filosofia naturale fu abolita. Maxwell cercò di ottenere la stessa posizione all'Università di Edimburgo, ma il posto passò in concorrenza al suo vecchio amico Peter Tat. Nel giugno 1860, a James fu offerta una cattedra nel dipartimento di filosofia naturale del King's College della capitale. Nello stesso mese tenne un discorso sulla sua ricerca sulla teoria del colore e presto fu insignito della Medaglia Rumford per il suo lavoro nell'ottica e nella miscelazione dei colori. Tuttavia, trascorse tutto il tempo rimanente prima dell'inizio del semestre a Glenlare, la tenuta di famiglia - e non a studi scientifici, ma gravemente malato di vaiolo.

Essere professore a Londra si è rivelato molto meno piacevole che ad Aberdeen. Il King's College aveva laboratori di fisica superbamente attrezzati e venerava la scienza sperimentale, ma insegnava anche a molti più studenti. Il lavoro lasciava a Maxwell solo il tempo per gli esperimenti domestici. Tuttavia, nel 1861 fu incluso nel Comitato per gli standard, incaricato di definire le unità di base dell'elettricità. Due anni dopo furono pubblicati i risultati di misurazioni accurate, che nel 1881 servirono come base per l'adozione del volt, dell'ampere e dell'ohm. Maxwell ha continuato il suo lavoro sulla teoria dell'elasticità, ha creato il teorema di Maxwell, che considera lo stress nelle capriate utilizzando metodi grafostatici e ha analizzato le condizioni di equilibrio dei gusci sferici. Per queste e altre opere di significativa importanza pratica, ha ricevuto il Premio Keith dalla Royal Society di Edimburgo. Nel maggio 1861, mentre teneva una conferenza sulla teoria dei colori, Maxwell presentò prove molto convincenti del fatto che aveva ragione. Questa è stata la prima fotografia a colori al mondo.

Ma il più grande contributo di James Maxwell alla fisica è stata la scoperta della corrente. Giunto alla conclusione che la corrente elettrica ha una natura traslazionale e il magnetismo ha una natura vorticosa, Maxwell ha creato un nuovo modello, puramente meccanico, secondo il quale "i vortici molecolari producono" un campo magnetico rotante e "ruote di trasmissione folli" garantire la loro rotazione unidirezionale. Formazione corrente elettrica era assicurato dal movimento traslatorio delle ruote di trasmissione (secondo Maxwell - "particelle di elettricità"), e il campo magnetico, essendo diretto lungo l'asse di rotazione del vortice, si rivelò perpendicolare alla direzione della corrente. Ciò è stato espresso nella “regola del succhiello”, che Maxwell ha dimostrato. Grazie al suo modello, riuscì non solo a illustrare chiaramente il fenomeno dell'induzione elettromagnetica e la natura vorticosa del campo che genera corrente, ma anche a dimostrare che le variazioni del campo elettrico, chiamate correnti di spostamento, portano alla nascita di un campo magnetico. Ebbene, la corrente di spostamento ha dato un'idea dell'esistenza di correnti aperte. Nel suo articolo "Sulle linee di forza fisiche" (1861-1862), Maxwell delineò questi risultati e notò anche la somiglianza delle proprietà del mezzo vorticoso con le proprietà dell'etere luminifero - e questo fu un passo serio verso l'emergere della teoria elettromagnetica della luce.

L'articolo di Maxwell sulla teoria dinamica del campo elettromagnetico fu pubblicato nel 1864, e in esso il modello meccanico fu sostituito dalle “equazioni di Maxwell” - una formulazione matematica delle equazioni del campo - e il campo stesso fu per la prima volta trattato come un reale sistema fisico con una certa energia. In questo articolo, ha predetto l'esistenza non solo delle onde magnetiche, ma anche di quelle elettromagnetiche. Parallelamente allo studio dell'elettromagnetismo, Maxwell condusse numerosi esperimenti, verificando i suoi risultati nella teoria cinetica. Avendo costruito un dispositivo che determinava la viscosità dell'aria, si convinse che il coefficiente di attrito interno in realtà non dipende dalla densità.

Nel 1865 Maxwell finalmente si stancò del suo attività pedagogica. Non è sorprendente: le sue lezioni erano troppo complicate anche per mantenerle disciplinate, e lavoro scientifico, a differenza dell'insegnamento, occupava tutti i suoi pensieri. La decisione fu presa e lo scienziato si trasferì nella sua nativa Glenlar. Quasi subito dopo il trasloco è rimasto ferito equitazione e si ammalò di erisipela. Dopo essersi ripreso, James si dedicò attivamente all'agricoltura, ricostruendo ed espandendo la sua tenuta. Tuttavia, non si è dimenticato degli studenti: si recava regolarmente a Londra e Cambridge per sostenere gli esami. È stato lui a ottenere l'introduzione negli esami di domande e problemi di natura applicata. All'inizio del 1867, un medico consigliò alla moglie spesso malata di Maxwell di sottoporsi a cure in Italia, e i Maxwell trascorsero l'intera primavera a Firenze e Roma. Qui lo scienziato ha incontrato il professor Matteuci, un fisico italiano, e ha fatto pratica lingue straniere. A proposito, Maxwell conosceva bene il latino, l'italiano, il greco, il tedesco e il francese. I Maxwell tornarono in patria attraverso la Germania, l'Olanda e la Francia.

Nello stesso anno Maxwell compose una poesia dedicata a Peter Tait. L'ode comica si chiamava "Al capo musicista di Nabla" e ebbe un tale successo che stabilì nella scienza un nuovo termine "nabla", derivato dal nome di un antico strumento musicale assiro e che denota il simbolo di un operatore differenziale vettoriale. Si noti che Maxwell è debitore al suo amico Tait, che insieme a Thomson presentò la seconda legge della termodinamica come JCM = dp/dt, il suo pseudonimo, con cui firmava le sue poesie e le sue lettere. Il lato sinistro della formula coincideva con le iniziali di James, e quindi decise di utilizzare il lato destro - dp/dt - come firma.

Nel 1868, a Maxwell fu offerto il posto di rettore presso l'Università di St. Andrews, ma lo scienziato rifiutò, non volendo cambiare il suo stile di vita appartato a Glenlare. Solo tre anni dopo, dopo lunghe riflessioni, diresse il laboratorio di fisica appena aperto a Cambridge e, di conseguenza, divenne professore di fisica sperimentale. Dopo aver accettato questo incarico, Maxwell iniziò immediatamente a organizzare i lavori di costruzione e ad attrezzare il laboratorio (prima con i propri strumenti). A Cambridge iniziò a tenere corsi di elettricità, calore e magnetismo.

Sempre nel 1871 fu pubblicato il libro di testo di Maxwell "Teoria del calore", che fu successivamente ristampato più volte. L'ultimo capitolo del libro conteneva i postulati fondamentali della teoria cinetica molecolare e le idee statistiche di Maxwell. Qui confutò la seconda legge della termodinamica, formulata da Clausius e Thomson. Questa formulazione prevedeva la “morte termica dell’Universo” – puramente punto meccanico visione. Maxwell affermò la natura statistica della famigerata “seconda legge”, che, secondo la sua convinzione, può essere violata solo da singole molecole, mentre rimane valida nel caso di grandi aggregati. Ha illustrato questa posizione con un paradosso chiamato “il demone di Maxwell”. Il paradosso sta nella capacità del “demone” (il sistema di controllo) di ridurre l’entropia di questo sistema senza spendere lavoro. Questo paradosso è stato risolto nel XX secolo sottolineando il ruolo che svolgono le fluttuazioni nell'elemento di controllo e dimostrando che quando il “demone” riceve informazioni sulle molecole, aumenta l'entropia e quindi non vi è alcuna violazione della seconda legge della termodinamica.

Due anni dopo fu pubblicata l’opera in due volumi di Maxwell, intitolata “Trattato sul magnetismo e l’elettricità”. Conteneva le equazioni di Maxwell, che portarono alla scoperta delle onde elettromagnetiche da parte di Hertz (1887). Il trattato dimostrò anche la natura elettromagnetica della luce e predisse l'effetto della pressione luminosa. Basandosi su questa teoria, Maxwell spiegò l'influenza del campo magnetico sulla propagazione della luce. Tuttavia, questo lavoro fondamentale è stato accolto con grande freddezza dai luminari della scienza: Stokes, Thomson, Airy, Tait. Il concetto della famigerata corrente di spostamento, che secondo Maxwell esiste anche nell'etere, cioè in assenza di materia, si rivelò particolarmente difficile da comprendere. Inoltre, lo stile di Maxwell, che a volte era molto caotico nella presentazione, interferiva notevolmente con la percezione.

Il laboratorio di Cambridge, intitolato a Henry Cavendish, fu aperto nel giugno 1874 e il duca di Devonshire consegnò cerimonialmente i manoscritti di Cavendish a James Maxwell. Per cinque anni, Maxwell studiò l'eredità di questo scienziato, riprodusse i suoi esperimenti in laboratorio e nel 1879, sotto la sua direzione, pubblicò le opere raccolte di Cavendish, che consistevano in due volumi.

Una decina anni recenti Per tutta la sua vita, Maxwell fu coinvolto nella divulgazione della scienza. Nei suoi libri, scritti proprio per questo scopo, esprimeva più liberamente le sue idee e opinioni, condivideva dubbi con il lettore e parlava di problemi che a quel tempo non erano ancora risolvibili. Al Cavendish Laboratory ha continuato a svilupparsi completamente domande concrete riguardante fisica molecolare. Due di lui ultimi lavori pubblicato nel 1879 - sulla teoria dei gas rarefatti e disomogenei e sulla distribuzione del gas sotto l'influenza delle forze centrifughe. Svolse anche numerosi incarichi all'università: fece parte del consiglio del senato universitario, della commissione per la riforma dell'esame di matematica e prestò servizio come presidente della società filosofica. Negli anni settanta aveva studenti, tra cui i futuri famosi scienziati George Crystal, Arthur Shuster, Richard Glazeburg, John Poynting, Ambrose Fleming. Sia gli studenti che i collaboratori di Maxwell hanno notato la sua concentrazione, facilità di comunicazione, intuizione, sarcasmo raffinato e completa assenza ambizione.

Nell'inverno del 1877 Maxwell mostrò i primi sintomi della malattia che lo avrebbe ucciso e due anni dopo i medici gli diagnosticarono un cancro. Il grande scienziato morì a Cambridge il 5 novembre 1879, all'età di quarantotto anni. Il corpo di Maxwell fu trasportato a Glenlare e sepolto non lontano dalla tenuta, in un modesto cimitero nel villaggio di Parton.

Il ruolo di James Clerk Maxwell nella scienza non fu pienamente apprezzato dai suoi contemporanei, ma l'importanza del suo lavoro fu innegabile per il secolo successivo. Richard Feyman, fisico americano, disse che la scoperta delle leggi dell'elettrodinamica è l'evento più significativo del XIX secolo, rispetto al quale la guerra civile negli Stati Uniti, avvenuta nello stesso periodo, impallidisce...

Il fattore più importante nel cambiare il volto del mondo è l’espansione degli orizzonti della conoscenza scientifica. Una caratteristica chiave nello sviluppo della scienza di questo periodo di tempo è ampia applicazione energia elettrica in tutti i settori. E le persone non potevano più rifiutarsi di usare l'elettricità, avendone percepito i benefici significativi. In questo momento, gli scienziati iniziarono a studiare da vicino le onde elettromagnetiche e il loro effetto su vari materiali.

Una grande conquista della scienza nel XIX secolo. è stato proposto dallo scienziato inglese D. Maxwell teoria elettromagnetica Light (1865), che riassumeva le ricerche e le conclusioni teoriche di molti fisici paesi diversi nei campi dell'elettromagnetismo, della termodinamica e dell'ottica.

Maxwell è noto per aver formulato quattro equazioni che erano espressione delle leggi fondamentali dell'elettricità e del magnetismo. Queste due aree erano state ampiamente studiate prima di Maxwell per molti anni, ed era risaputo che erano correlate. Tuttavia, sebbene fossero già state scoperte varie leggi dell'elettricità e fossero vere per condizioni specifiche, non esisteva un'unica teoria generale e uniforme prima di Maxwell.

D. Maxwell arrivò all'idea dell'unità e dell'interrelazione dei campi elettrici e magnetici, creò su questa base la teoria del campo elettromagnetico, secondo la quale, essendo sorto in qualsiasi punto dello spazio, il campo elettromagnetico si propaga in esso a una velocità pari alla velocità della luce. Stabilì così la connessione tra i fenomeni luminosi e l'elettromagnetismo.

Nelle sue quattro equazioni, brevi ma piuttosto complesse, Maxwell riuscì a descrivere accuratamente il comportamento e l'interazione dei campi elettrici e magnetici. Pertanto, ha trasformato questo fenomeno complesso in un'unica teoria comprensibile. Le equazioni di Maxwell furono ampiamente utilizzate nel secolo scorso sia nelle scienze teoriche che in quelle applicate. Il vantaggio principale delle equazioni di Maxwell è che lo sono equazioni generali, applicabile in ogni circostanza. Tutte le leggi dell'elettricità e del magnetismo precedentemente conosciute possono essere derivate dalle equazioni di Maxwell, così come da molti altri risultati precedentemente sconosciuti.

Il più importante di questi risultati fu derivato dallo stesso Maxwell. Dalle sue equazioni possiamo concludere che esiste un'oscillazione periodica del campo elettromagnetico. Una volta avviate, tali vibrazioni, chiamate onde elettromagnetiche, si diffonderanno nello spazio. Dalle sue equazioni, Maxwell riuscì a dedurre che la velocità di tali onde elettromagnetiche sarebbe stata di circa 300.000 chilometri (186.000 miglia) al secondo. Maxwell vide che questa velocità era uguale alla velocità della luce. Da ciò concluse correttamente che la luce stessa è costituita da onde elettromagnetiche. Pertanto, le equazioni di Maxwell non sono solo le leggi fondamentali dell'elettricità e del magnetismo, sono le leggi fondamentali dell'ottica. In effetti, tutte le leggi dell'ottica precedentemente conosciute possono essere dedotte dalle sue equazioni, proprio come risultati e relazioni precedentemente sconosciuti. La luce visibile non è l’unica forma possibile radiazioni elettromagnetiche.

Le equazioni di Maxwell hanno mostrato che potrebbero esserci altre onde elettromagnetiche diverse da luce visibile per lunghezza d'onda e frequenza. Queste conclusioni teoriche furono successivamente confermate chiaramente da Heinrich Hertz, che riuscì sia a creare che a rettificare le onde invisibili, la cui esistenza era stata prevista da Maxwell.

Per la prima volta nella pratica, il fisico tedesco G. Hertz riuscì ad osservare la propagazione delle onde elettromagnetiche (1883). Ha inoltre determinato che la loro velocità di propagazione è di 300mila km/sec. Paradossalmente, credeva che le onde elettromagnetiche non avrebbero funzionato applicazione pratica. E qualche anno dopo, sulla base di questa scoperta di A.S. Popov li usò per trasmettere il primo radiogramma al mondo. Consisteva di sole due parole: “Heinrich Hertz”.

Oggi li usiamo con successo per la televisione. Raggi X, raggi gamma, raggi infrarossi, raggi ultravioletti sono un altro esempio di radiazione elettromagnetica. Tutto questo può essere studiato attraverso le equazioni di Maxwell. Sebbene Maxwell ottenne riconoscimenti principalmente per i suoi spettacolari contributi all'elettromagnetismo e all'ottica, diede anche contributi ad altri campi della scienza, tra cui la teoria astronomica e la termodinamica (lo studio del calore). L'oggetto del suo particolare interesse era la teoria cinetica dei gas. Maxwell si rese conto che non tutte le molecole di gas si muovono alla stessa velocità. Alcune molecole si muovono più lentamente, altre più velocemente e altre ancora si muovono molto velocemente. ad alta velocità. Maxwell derivò una formula che determina quale particella di una data molecola di gas si muoverà a una data velocità. Questa formula, chiamata distribuzione di Maxwell, è ampiamente utilizzata nelle equazioni scientifiche e ha applicazioni significative in molti settori della fisica.

Questa invenzione è diventata la base per tecnologie moderne trasmissione senza fili di informazioni, radio e televisione, compresi tutti i tipi di comunicazioni mobili, il cui funzionamento si basa sul principio della trasmissione dei dati tramite onde elettromagnetiche. Dopo la conferma sperimentale della realtà del campo elettromagnetico, è stata fatta una scoperta scientifica fondamentale: esistono diversi tipi di materia, e ognuno di essi ha le proprie leggi, che non sono riducibili alle leggi della meccanica di Newton.

Il fisico americano R. Feynman ha parlato in modo eccellente del ruolo di Maxwell nello sviluppo della scienza: “Nella storia dell'umanità (se la guardi, diciamo, diecimila anni dopo), l'evento più significativo del diciannovesimo secolo sarà senza dubbio l'evento di Maxwell scoperta delle leggi dell’elettrodinamica. Sullo sfondo di questa importante scoperta scientifica, la guerra civile americana nello stesso decennio sembrerà un incidente provinciale.