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James Clerk Maxwell:经典电动力学创始人,对物理学影响深远

更新时间:2024-11-21 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的个人名片英国物理学家和数学家。经典电动力学的奠基人,统计物理学的奠基人之一。 1873年出版的《电磁学通论》也被视为继牛顿《自然哲学数学原理》之后最重要的物理学经典。麦克斯韦通常被认为是物理学界最有影响力的物理学家之一。没有电磁学,就没有现代电气工程,也就没有现代文明。 (1831?1879)传记 1846年,智力发展极早的麦克斯韦向爱丁堡皇家科学院提交了一篇科学研究论文。 1847年,16岁的他高中毕业,进入爱丁堡大学。这是苏格兰最高的大学。他是班里年纪最小的学生,但考试成绩却总是名列前茅。在这里他专攻数学物理并表现出了非凡的天赋。詹姆斯·克拉克 (James Clerk) 1831 年 6 月 13 日出生于苏格兰爱丁堡。他学习很努力,但并不沉迷于读书。学习之余,他还写诗,读得津津有味的课外书,积累了广泛的知识。在爱丁堡大学,麦克斯韦接受了攀登科学高峰所需的基本训练。对他影响最深的两个人是物理学家、登山家福布斯,另一个是逻辑学和形而上学教授汉密尔顿。福布斯是一位实验学家,他培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣,这是一个从事理论物理的人很难拥有的。jlA物理好资源网(原物理ok网)

他强迫麦克斯韦写作连贯,并将他对科学史的兴趣传递给麦克斯韦。汉密尔顿教授以其广博的知识影响了他,并以其杰出而独特的批判能力激发了麦克斯韦研究基本问题。生平简介 生平简介 在这些有真才实学的人的影响下,加上麦克斯韦个人的天才和努力,麦克斯韦的知识一天天进步。他用三年时间完成了四年的学业。相比之下,爱丁堡大学的摇篮已经无法满足麦克斯韦对知识的渴求。为了继续深造,1850年,他得到父亲的许可离开爱丁堡,前往人才辈出的城市剑桥学习。 1850年转入剑桥大学三一学院数学系。 1854年,他以第二名的成绩获得史密斯奖学金,毕业后留校两年。 1856年,他被任命为苏格兰阿伯丁马里沙尔剑桥大学三一学院自然哲学教授。 1860年物理学家的简介,他前往伦敦国王学院担任自然哲学和天文学教授。 1861年,他当选为伦敦皇家学会会员。 1865年春,他辞去教职回到家乡留学之路,系统总结了自己在电磁学方面的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《电磁学通论》,于1873年出版。1871年之后,他被任命为剑桥大学新成立的卡文迪什实验物理学教授,负责建立著名的卡文迪什实验室。 1874年实验室成立后,他担任实验室第一任主任,直至1879年11月5日在剑桥去世。jlA物理好资源网(原物理ok网)

传记:麦克斯韦于1855年左右开始研究电磁学,在研究了法拉第关于电磁学的新理论和新思想后,他坚信法拉第的新理论蕴含着真理。于是他抱着为法拉第理论“提供数学方法基础”的愿望,决心以清晰准确的数学形式表达法拉第的天才思想。他的主要成就是在前人成果的基础上对整个电磁现象进行了系统、全面的研究。他凭借深厚的数学造诣和丰富的想象力,发表了三篇关于电磁场理论的论文:《论法拉第力线》(1855年12月至1856年2月);《论物理学中的力线》(1861年至1862年);《论法拉第力线》(1855年12月至1856年2月);《论物理学中的力线》(1861年至1862年)。电磁场的动态理论》(1864年12月8日)。他对前人和自己的工作进行了全面的总结,用简洁、对称、完美的数学形式表达了电磁场理论。经过整理和重写被后人认为是经典电动力学的主要基础麦克斯韦方程组,其中E为电场强度(单位伏特/米,V/m);B为磁通密度(单位特斯拉, T),也称为磁感应强度;H为磁场强度(单位A/米,A/m);D为电位移矢量(单位库仑/平方米,C/m2); (单位库仑/立方米,C/m3);J为自由电流表面密度(单位安培/平方米,A/m2); ?是真空介电常数; μ0 为真空磁导率。jlA物理好资源网(原物理ok网)

据此,他于1865年预言了电磁波的存在,电磁波只能是横波,并推论电磁波的传播速度等于光速。他还得出结论,光是电磁波的一种形式,揭示了光现象与电磁现象之间的关系。接触。这一理论预测后来得到了充分的实验验证。他为物理学树立了一座纪念碑。造福人类的无线电技术的主要成就都是基于电磁场理论发展起来的。 1888年,德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在。经过八年的努力,麦克斯韦的电磁学专着终于在1873年出版,题为《电磁学通论》。 《电磁学通论》是电磁理论的经典著作。在这部巨著中,麦克斯韦系统地总结了19世纪中叶前后人类对电磁现象探索和研究的轨迹,其中包括库仑、安培、奥地利学派等。他比较详细、系统地总结了约翰·施特劳斯、法拉第等人不可磨灭的成就,总结了自己创造性努力的成果和成就,从而建立了完整的电磁理论。这部巨著具有非凡的历史意义,可以与牛顿的《数学原理》(力学)和达尔文的《物种起源》(生物学)相媲美。麦克斯韦当时只有 42 岁,回到剑桥担任实验物理学教授。他的朋友、学生和科学界人士对他的书期待已久,纷纷涌入书店购买,以求一睹为快。 ,所以这本书的第一版很快就卖完了。jlA物理好资源网(原物理ok网)

卡文迪什实验室 麦克斯韦悄悄地将自己的努力奉献给了卡文迪什实验室。该实验室于 1872 年破土动工,并于 1874 年竣工。其建设资金由一位鼓励科学的公爵捐赠。为了添置仪器,麦克斯韦还花光了自己的微薄积蓄。整个准备过程,从设计、建造、仪器购买,到门上的铭文,麦克斯韦都亲自操刀。他是该实验室的创始人和第一任主任。该实验室在20世纪取得了成果。这里培养了一大批优秀的科学人才,特别是原子能物理方面的人才。麦克斯韦这几年的主要工作就是整理卡文迪什留下的大量资料。公爵交给他的任务相当繁重。卡文迪什实验室 卡文迪什是18世纪英国著名的物理学家和化学家,性格古怪。他曾发现氢气,测定了水的化学成分,第一个计算出地球的质量,在静电学方面也非常活跃。他从未结过婚,性格害羞,喜欢独居。他去世后留下了20多篇未发表的科学手稿,大部分与数学和电学有关。其中许多价值不菲,被埋藏了近半个世纪。整理这些信息是一项非常详细且困难的任务。为了完成这项工作,麦克斯韦做出了巨大的牺牲:他放弃了研究,耗尽了精力。一颗恒星的陨落 麦克斯韦的晚年生活充满了麻烦。jlA物理好资源网(原物理ok网)

物理学家的简介jlA物理好资源网(原物理ok网)

他的教诲没有人理解,他的妻子也病了很长时间。这双重的不幸使他疲惫不堪。尽管如此,他的讲座和实验室工作从未中断。过度的焦虑和疲劳最终损害了他的健康。但他依然如此顽强地工作着。 1879年是麦克斯韦生命的最后一年。今年的春天来得特别晚,而且特别寒冷。他的健康状况明显恶化,但他继续推广电磁理论。此时,听他演讲的听众只有两个。一个是来自美国的研究生,另一个是后来发明电子管的弗莱明。这是多么奇妙的一幕啊!空荡荡的报告厅里,只有前排坐着两个学生。麦克斯韦腋下夹着讲义走上讲台,仿佛他不是在向两个观众物理学家的简介,而是向全世界解释他的理论。 1879 年 11 月 5 日,麦克斯韦因癌症去世,享年 48 岁。物理学史上一位可以与牛顿相媲美的明星陨落了。非常可惜的是,他在盛年时英年早逝。他的理论为现代科学技术开辟了新的道路,但他的成就在他生前并没有受到重视。这位科学巨人生前的荣誉远不及法拉第。直到他去世多年后,赫兹证明了电磁波的存在,人们才意识到电磁波的存在,并承认他是“继牛顿之后世界上最伟大的数学物理学家”。一颗恒星的陨落 赫兹是德国一位年轻的物理学家。jlA物理好资源网(原物理ok网)

麦克斯韦发表《电磁学通论》时年仅16岁。当时的德国,人们还固守着牛顿的传统物理观念。法拉第和麦克斯韦的理论提供了对物质世界的新描述,但它们违反了传统。因此,他们在德国和其他欧洲中心没有地位,甚至被解雇。把它当作一个奇怪的谈话。当时支持电磁理论研究的只有玻尔兹曼和亥姆霍兹。赫兹后来成为亥姆霍兹的学生。在老师的影响下,海因里希·鲁道夫·赫兹对电磁学进行了深入的研究。在对比物理事实后,他证实麦克斯韦理论比传统的“超距离理论”更有趣。人们深信不疑。于是他决定用实验来证实这一点。 1886年,经过反复实验,赫兹发明了无线电波戒指。他用这个无线电波环进行了一系列实验,终于在1888年发现了人们所怀疑和期待已久的电磁波。赫兹的实验公布后,引起了全世界科学界的轰动。由法拉第开创并由麦克斯韦总结的电磁理论取得了决定性的胜利。麦克斯韦最后的伟大愿望终于实现了。麦克斯韦于 1879 年 11 月 5 日去世,同年爱因斯坦出生。科学史上另一个这样的巧合发生在 1642 年,这一年伽利略去世,牛顿出生。jlA物理好资源网(原物理ok网)

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