Джеймс Максвелл – історія геніального вченого з Единбурга

Единбург є містом, яке щедро обдарував світ численними талантами. Ці люди стали яскравими представниками найрізноманітніших сфер діяльності. Однак серед останніх науці, безперечно, належить особлива роль. Навіть якщо ви ознайомтесь з історією найбільш відомих і значущих винаходів, то будете здивовані, – багато з них були розроблені саме единбурзькими вченими. Джеймс Клерк Максвелл є одним із них. Більше розповість Edinburgh-future.

Цей шотландський фізик мав широкі наукові інтереси. І саме він, завдяки класичній теорії електромагнітного випромінювання, зміг довести те, що світло, електрика та магнетизм, по суті, є різними проявами одного явища. 

Ранні роки

Майбутній фізик народився в Единбурзі 13 червня 1831 року. Сім’я його була доволі заможною. Адже батько хлопчика був одним з успішних адвокатів. Тому на розвиток та навчання дитини батьки не шкодували коштів. 

Тим більше, що з раннього віку хлопчик відрізнявся підвищеною цікавістю. 

Так, вже з трьох років Джеймс дуже цікавився всім, що рухалося, шуміло і блищало. Причому паралельно в дитини виникало постійне питання:

“Що з цим робити?”

Розумний хлопчик

Таким чином, усвідомлюючи потенціал сина, мати Джеймса зрозуміла, що дитина потребує навчання. Причому чим раніше його цим забезпечити, тим краще. 

В результаті вже у 8 років хлопчик легко декламував уривки зі Святого Письма. 

В цілому нині, освіта молодого генія повністю “лежала на плечах” матері. Але, на жаль, коли Джеймсу було лише 8, жінка померла від раку черевної порожнини. Тому навчанням сина довелося зайнятися батькові та його родичам. 

Формально здобувати освіту Максвелл почав із домашнім учителем. Але все це не дало успіхів. Причому причина полягала в некомпетентності репетитора. Останній не зміг розглянути в учні тонкої душевної організації. Тому постійно лаяв його і поводився з ним дуже суворо. В результаті в листопаді 1841 року наставника було звільнено. 

Вирішальна подія

У 1842 році Джеймс разом з батьком вперше відвідав захід, на якому Роберт Девідсон розповідав про електричний рух та магнітну силу. Ця подія залишила глибокий слід у душі та свідомості майбутнього вченого. 

Освіта

Для навчання сина батько вибрав престижний заклад – The Edinburgh Academy. Але треба сказати, що незважаючи на величезний потенціал хлопчика, освоїтись у школі йому було дуже непросто. Манери та специфічний акцент практично одразу привернули увагу інших учнів. І тому вже незабаром за Джеймсом закріпилися образливі прізвиська. 

Однак, на щастя, згодом хлопчик познайомився з Льюїсом Кемпбеллом (Lewis Campbell) і Пітером Ґатрі Тейтом (Peter Guthrie Tait). Згодом вони також стали відомими вченими. А їхня дружба з Максвеллом тривала протягом усього життя. 

Талант

Якщо говорити про потенціал Джеймса, доказом наявності останнього були наукові інтереси хлопчика.

Так, із ранніх років він захоплювався геометрією. А в школі Максвелл демонстрував великі успіхи у поезії та англійській мові. 

Загалом, знання та навички юнака далеко виходили за межі шкільної програми. Тому оцінки та результати іспитів його не дуже хвилювали.

Першу наукову роботу Максвелла було написано тоді, коли йому було 14 років. У ній він докладно розповів про механічні способи зображення математичних кривих, за допомогою шматка шпагату, властивості декартових овалів та еліпсів. 

З легкістю та ентузіазмом

Навчання у The Edinburgh Academy Джеймс Майбутній вчений завершив у 16 ​​років. То був 1847 рік. І саме тоді він одразу перейшов до занять в Единбурзькому університеті. 

Потрібно сказати, що навчання юнакові давалося дуже легко. Тому в нього залишалося багато вільного часу, який він присвячував самостійному навчанню. У ході останнього Максвелл проводив експерименти з електричними, хімічними та магнітними приладами. Також він зайнявся конструюванням формованих блоків желатину, що в результаті йому успішно вдалося. А ще молодий учений зміг відкрити фотопружність, яка допомагає визначати, як розподіляється напруга всередині тієї чи іншої фізичної структури. 

Несподіваний крок

Коли восени 1850 року Максвелл вже був досвідченим математиком, він прийняв кардинальне рішення залишити рідну Шотландію. Це було йому потрібно для того, щоб стати студентом Кембриджського університету.

А вже в листопаді 1851 року Джеймсу випала унікальна нагода навчатися у самого Вільяма Гопкінса. Слід зазначити, що це зіграло величезну роль в розвитку таланту Максвелла. 

Навчання в університеті добігло кінця в 1854 році. Тоді единбурзький геній офіційно здобув науковий ступінь з математики. 

Крім того, значні успіхи Джеймса у дослідженнях дозволяли йому у вільний час займатися особистими розробками. І це не впливало на його основні обов’язки.

“Ігри” з кольорами

Серед згаданих самостійних досліджень Джеймса справедливо виділити його експерименти із кольорами. А точніше, з їхньою природою та сприйняттям. 

Завдяки цьому вчений зміг довести, що білий виникає за допомогою змішування зеленого, червоного та синього. 

Подібним “іграм” з кольорами він навіть присвятив окрему статтю, яку в 1855 році представив Королівському товариству Единбурга. 

Вирішення актуальної проблеми 

У 1856 році Максвелл був прийнятий на посаду професора в Marischal College в Абердині. І з цього моменту в його кар’єрі розпочався новий етап. 

Вчений займався розробкою навчальної програми та підготовкою лекцій, поєднуючи все це з виконанням обов’язків завідувача кафедри. 

Приблизно в цей час розум Джеймса був зайнятий новою науковою проблемою. І торкалася вона природи кілець Сатурна. Адже на той момент вчені не могли зрозуміти, як вони можуть бути стабільними, не врізаючись у Сатурн, і не розпадаючись. 

Максвелл займався вивченням цього питання протягом 2 років. І згодом зміг довести, що звичайному твердому кільцю не властива стабільність, а рідке кільце через дію хвиль розпадається на краплі. В силу того, що ні перше, ні друге не мало місця, Максвелл дійшов висновку, – кільця складаються з численних дрібних частинок. І кожна з них обертається довкола Сатурна.

Варто зазначити, що в цьому питанні результати дослідження Джеймса були настільки докладними, що його удостоїли премії Адамса (Adams Prize). Адже раніше жодному вченому не вдавалося так просунутися у вирішенні цієї наукової проблеми.

Звільнення

В 1860 році відбулося об’єднання двох закладів, – Marischal College і King’s College. Внаслідок цього було сформовано Абердинський університет (The University of Aberdeen).

Через такі перетворення та збільшення кількості професорів, Максвелл змушений був попрощатися зі своєю посадою. Інакше кажучи, його звільнили.

Проте вже незабаром новим місцем роботи Джеймса став King’s College London.

Новий поворот

Якщо говорити про кар’єру Максвелла, то негласне “правило”, – “якби не нещастя, не було б і щастя” спрацювало з ним дуже точно. 

Адже на новому місці в King’s College London його діяльність стала ще продуктивнішою. Саме тоді вчений зміг представити всьому світу справжню сенсацію у вигляді першої світлостійкої кольорової фотографії. Також йому вдалося скласти систему визначення фізичних величин, яка згодом набула популярності як аналіз розмірностей. 

Проте найціннішими за цей період стали розробки Джеймса у сфері магнетизму та електрики. Зокрема, вчений займався дослідженням природи магнітних та електричних полів. Усе це згодом “вилилося” в окрему статтю “Про фізичні силові лінії”, опубліковану в 1861 році. 

В роботі автор поділився концептуальною моделлю електромагнітної індукції. Складовими частинами останньої стали крихітні обертові осередки магнітного потоку. 

Численні роботи

В 1865 році Максвелл вирішив піти з King’s College London. Однак це не означає, що він завершив свою наукову діяльність.

Упродовж наступних років з’явилося чимало цінних робіт. Зокрема, йдеться про: “On governors” (1868; у цій статті описано поведінку пристроїв, які керують швидкістю парових машин); “On reciprocal figures, frames and diagrams of forces” (1870 рік; там розповідалося про жорсткість конструкцій решітки); “Theory of Heat” (1871) і “Matter and Motion” (1876). 

Зла іронія

Крім того, в 1871 році Максвелл повернувся в The University of Cambridge, де знову обійняв посаду професора. 

Але життя розпорядилося так, що тамтешня діяльність вченого тривала недовго. Вже в 1879 році він почав відчувати перші симптоми серйозного захворювання. І, на жаль, останнє розвивалося настільки швидко, що в тому ж, 1879 році Джеймса не стало.

За злою іронією долі відомий винахідник, як і його мати, помер від раку черевної порожнини. Причому навіть у тому ж віці, – у 48 років.

Незважаючи на те, що Джеймсу Максвеллу судилося прожити доволі мало, за цей час він встиг зробити дуже багато для просування науки. Кожна з його розробок стала цінним внеском і згодом, – безцінною спадщиною.

Саме тому забути такого геніального вченого неможливо. Як і все те, що є результатом його дивовижної роботи.