Техника - молодёжи 1954-12, страница 27

Прошло три четверти века после смерти Джемса Клерка Максвелла и целое столетие после появления его первых трудов, но и сейчас идеи, понятия и формулы Максвелла находятся в центре теоретических обобщений физики вообще н учения об электричестве в особенности. Имя Максвелла встречается на многих страницах любой современной книги по электрофизике, электротехнике и радиотехнике, и не только имя: большие разделы этих книг излагают работы Максвелла, а ряд других разделов представляет развитие его идей.

Жизнь Максвелла, бедная внешними событиями, была глубоко драматичной. глубоко содержательной. Она была посвящена непрерывному, настойчивому, напряженному труду, мучительному и радостному, кропотливому и смелому.

Максвелл родился 13 июня 1831 года в Эдинбурге, в семье шотландского помещика. Отец Максвелла с необычным для его среды вниманием следил за развитием техтшкн и особенно за распространением и техническим прогрессом паровых машин. Он сам конструировал механизмы, производил научно-технические эксперименты и помещал в Эдинбургском научном журнале статьи на научно-технические темы. Среди писем. адресованных Максвеллу, мы встречаем письма отца в Бирмингам, где тогда находился Максвелл, с советами и просьбами ознакомиться с работой металлообрабатывающих и оружейных заводов, с изготовлением лаков, с устройством электролитических ванн, плавкой, штампов тем, изготовлением пуговиц, перьев, иголок, производством стекла и в особенности с изготовляемыми в Бирмингеме научными приборами. Научно-технические интересы и отца Максвелла и его гениального сына формировались под влиянием стремительного промышленного развития, происходившего в Англии в те времена. Энгельс в книге «Положение рабочего класса в Англии», написанной в 1845 году, говорил, что за шестьдесят лет Англия преобразилась, стала страной «с колоссальными фабричными городами, с промышленностью, снабжающей своими изделиями весь мир и производящей почти все при помощи самых сложных машин...».

Максвелл был верным сыном своего времени — времени быстрого перехода от одних колгструкций к другим, времени, когда кинематические модели стояли в центре внимания и инженеров и ученых. Джемс Клерк Максвелл учился в Кембриджском университете, и здесь в середине 50-х годов он приступил к систематической разработке проблем электричества. Впоследствии он занял кафедру в Абердине, где продолжал работать в области теории электричества и оптики.

В 60-х годах Максвелл работал в Лондоне. Здесь он, наконец, лично познакомился с великим английским физиком Фарадеем, учеником которого Максвелл считал себя всю жизнь. В Лондоне им были написаны работы, посвященные электромагнетизму, а также известные труды по кинетической теории газов. В 1865 году Максвелл поселился в своем имении и здесь написал бессмертный «Трактат о электричестве и магнетизме». Переехав из уединенного шотландского поместья в Кембридж, он возглавил крупный исследовательский институт (Кэвен-дишскую лабораторию). Умер Максвелл 5 ноября 1879 года в Кембридже.

Своим научным бессмертием Максвелл обязан работам по физике газов и в еще большей степени — теории электромагнитных явлений. В последнем счете эти работы были навеяны производственжигехническими требованиями и теми новыми фактическими сведениями, которыми физика стала располагать благодаря развитию производ ства. Особенно ясно видна связь между паровой техникой того времени и работами Максвелла, посвященными теории газов. Исследование паровых машин толкало вперед разработку физической теории тепла Развивая кинетические идеи, провозглашенные еще в XVIII веке

КЛЕРК МАКСВЕЛЛ

СЕМ Н ДЕСЯТИ ПЯТИЛЕТИЮ < о дня ( МЕГТИ

Лауреат Сталинской премии профессор S. КУЗНЕЦОВ

Ломоносовым, физики прошлого столетия рисовали все более точную и конкретную картину молекулярных движений, лежащих в основе явлений теплоты. В результате работ Клаузиу-са и других физиков появилась возможность математического изучения систем, состоящих из бесчисленного количества движущихся молекул. Нельзя следить за поведением каждой молекулы, но Клаузиус нашел другой путь: он распределил движущиеся молекулы по группам, соответственно их скоростям, и учитывал измешмше числа молекул в различных группах, характеризуемых определенными скоростями. «Следуя этому методу — единственно возможному как с точки зрения экспериментальной, так и математической, — писал Максвелл. — мы переход!гм от строго динамических методоз к методам статистики и теории вероятностей. При столкновении двух молекул они переходят из одной группы в другую, но за время большего числа столкновений число молекул, вступающих в каждую группу, в среднем не больше и не меньше, чем число покинувших ее за тот же промежуток времени. Когда система достигла этого состояния, число молекул в каждой группе должно быть распределено, согласно некоторому определенному закону». Формулировка установленного им закона распределения числа молекул по группам скоростей и содержалась в работе Максвелла 1860 года. Этот закон впоследствии подвергся дальнейшей разработке в трудах Людвига Больцмана.

Еще большее значение имеют работы Максвелла по теории электричества. Они также связаны с производ-ствезшой техникой. Разумеется, современная электротехника снлып>тх токов, широко применяющая пден и методы Максвелла, еще не развилась в 1855—1856 годах, когда Максвелл опубликовал первые труды, содержавшие его теорию электромагнетизма Связь идей Максвелла с электротехникой была более сложной.

Электротехника, с которой был знаком Максвелл. — это электротехника слабых токов (телеграф) и первые магнитоэлектрические найлоны. Максвелл живо интересовался вопросами телеграфной связи и кон-структированием электрических генераторов. В то время уже существовала теория электрически* машин, основы которой были заложены Ленцем и Якоби. Продолжением работ Ленца была работа Максвелла «О теории поддержания электрических токов механическим путем без применения постоянных магнитов», доложенная Лоидонскол?у королевскому обществу в марте 1867 года, через месяц после сообщения о машинах с самовозбуждением.

Конечно, не только, развитие электротехники лежало в основе создания максвелловской теории электромагнетнз ма. Она имела более широкие корни — все развитие физики и математики первой половины века Если говорить здесь о технических истоках, то плгрокой основой тех научно-технических сдвигов, которые привели к новой теории электромагнетизма, было применение пара и связанное с применением паровых машин первоначальное развитие электротехники С конструированием передач, генераторов и двигателей переменного тока, с радиотехникой и электроникой связано дальнейшее развитие теории Максвелла.

Чтобы оценить роль Максвелла в развитии учения об электричестве, необходимо остановиться в двух словах на основных открытиях в этой области в течение второй четверти XIX столетия В 1820 году после того, как датский физш< Эрстедт обнаружил действие тока на магнитную стрелку, экспериментальная работа приобрела срав-тггельно большой размах. Вскоре французский ученый Ампер сообщил о своем замечательном открытии Он обнаружил. что проводгапш. по которым проходят токи от гальванической батареи, притягиваются в том случае, когда токи имеют одинаковое направление, и отталкиваются, когда они проходят в разных направлениях. Ампер предложил назвать новые явления, связанные

27