« О физических силовых линиях » - это статья из четырех частей, написанная Джеймсом Клерком Максвеллом, опубликованная в 1861 году. [1] В ней Максвелл вывел уравнения электромагнетизма в сочетании с «морем» « молекулярных вихрей », которые он использовал для моделируют силовые линии Фарадея . Максвелл изучал и комментировал область электричества и магнетизма еще в 1855/6, когда Кембриджскому философскому обществу была зачитана книга «О силовых линиях Фарадея» [2].. Максвелл провел аналогию между плотностью этой среды и магнитной проницаемостью, а также аналогию между поперечной упругостью и диэлектрической проницаемостью и, используя результаты предыдущего эксперимента Вильгельма Эдуарда Вебера и Рудольфа Кольрауша, выполненного в 1856 году, он установил связь между скоростью света и скоростью распространения волн в этой среде.
Работа открыла новую эру классической электродинамики и послужила катализатором дальнейшего прогресса в математической области векторного исчисления . Из-за этого она считается одной из наиболее исторически значимых публикаций в области физики и науки в целом, сравнимой с статьями Эйнштейна Annus Mirabilis и Principia Mathematica Ньютона .
Мотивации
В 1856 году Вильгельм Эдуард Вебер и Рудольф Кольрауш провели эксперимент с лейденской банкой и установили отношение электрического заряда, измеренного статически, к тому же электрическому заряду, измеренного электродинамически . Максвелл использовал это соотношение в уравнении Исаака Ньютона для скорости звука , которое применялось с использованием плотности и поперечной упругости его моря молекулярных вихрей. Он получил значение, очень близкое к скорости света , недавно измеренной непосредственно Ипполитом Физо . Затем Максвелл написал [3]
«едва ли можно избежать вывода о том, что свет состоит из поперечных волн одной и той же среды, что является причиной электрических и магнитных явлений»
Также в этой статье 1861 года Максвелл впервые ввел термин ток смещения, который теперь включен в закон Ампера . Но только в своей следующей статье 1865 года « Динамическая теория электромагнитного поля » Максвелл использовал этот термин смещения тока для вывода уравнения электромагнитной волны .
Влияние
Четыре современных уравнения Максвелла , изложенные в публикации Оливера Хевисайда в 1884 году, все появились в статье Максвелла 1861 года. Однако Хевисайд представил эти уравнения в современном векторном формате, используя оператор набла (∇), разработанный Уильямом Роуэном Гамильтоном в 1837 году,
О работе Максвелла Альберт Эйнштейн писал: [4]
«Представьте себе чувства [Максвелла], когда сформулированные им дифференциальные уравнения доказали ему, что электромагнитные поля распространяются в форме поляризованных волн и со скоростью света! Лишь немногие люди в мире удостоились такого опыта ... это Физикам потребовалось несколько десятилетий, чтобы полностью осознать значение открытия Максвелла, настолько смелым был прыжок, который его гений навязывал концепциям своих коллег ».
Другие физики были также впечатлены работой Максвелла, например Ричард Фейнман, который прокомментировал: [5]
«С точки зрения истории мира - скажем, через десять тысяч лет - не может быть никаких сомнений в том, что самым значительным событием XIX века будет считаться открытие Максвеллом законов электромагнетизма. Гражданская война в США превратится в провинциальную незначительность по сравнению с этим важным научным событием того же десятилетия ».
Чарльз Коулстон Гиллиспи заявляет, что статья ввела слово « поле » в мир физики [6], но Фарадей впервые ввел этот термин в употребление в 1849 году [7].
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Максвелл, JC (1861). «О физических силовых линиях». Философский журнал . 90 : 11–23. Bibcode : 2010PMag ... 90S..11M . DOI : 10.1080 / 14786431003659180 .
- ↑ На линиях силы Фарадея 'Джеймса Клерка Максвелла 1855
- ^ Чарльз Коулстон Гиллиспи. «Джеймс Клерк-Максвелл». Словарь научной биографии . Сыновья Чарльза Скрибнера .
- ^ Альберт Эйнштейн (1940). «Соображения по основам теоретической физики». Наука . 91 (2369): 487–492. Bibcode : 1940Sci .... 91..487E . DOI : 10.1126 / science.91.2369.487 . PMID 17847438 .
- ^ Роберт П. Криз (2008). Великие уравнения: прорывы в науке от Пифагора до Гейзенберга . WW Norton & Company . п. 133. ISBN. 0-393-06204-X.
- ^ Гиллиспи, Чарльз Коулстон (1960). Грань объективности: очерк истории научных идей . Издательство Принстонского университета. п. 466 . ISBN 0-691-02350-6.
- ^ Вайнберг, Стивен (1977). «Поиск единства: заметки по истории квантовой теории поля». Дедал . 106 (4): 17–35. JSTOR 20024506 .
дальнейшее чтение
- Джеймс К. Максвелл (1861 г.). . Философский журнал .
- Бэзил Махон (2003). Человек, который все изменил: жизнь Джеймса Клерка Максвелла . Вайли . ISBN 978-0-470-86088-5.
- Джеймс Клерк Максвелл (1878). . Британская энциклопедия девятое издание . 8 . С. 568–572.