生日快乐,詹姆斯文员麦克斯韦

2019年6月13日

您能想象没有手机,收音机甚至彩色电视的情况吗?詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)部分使这项技术成为可能。麦克斯韦(Maxwell)以电磁学领域的工作而闻名,为这些现代设备以及像阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)这样的未来科学家奠定了基础。麦克斯韦不仅限于一种物理学 - 他还为天文学,热力学,颜色摄影等做出了贡献。

对科学界的早期贡献

1831年6月13日,詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)出生于苏格兰的爱丁堡。起初,他的母亲在家里教麦克斯韦。一个非常聪明的孩子,他能够在八岁时引用米尔顿和圣经的长篇文章。大约在这个时候,他的母亲去世了。然后,他的父亲将他分配给他一位导师,他声称麦克斯韦学习缓慢。这一指控与麦克斯韦的父亲或姨妈不好,因此他们决定将他送到爱丁堡学院。

詹姆斯·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的黑白肖像。
詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)。在公共领域中的图像,通过Wikimedia Commons

麦克斯韦(Maxwell)仅14岁就在爱丁堡学院(Edinburgh Academy)发表了他的第一篇科学论文。他讨论了椭圆形曲线(用线和销钉追踪),并概括了椭圆的定义。这项工作并不是全新的 - 雷内·笛卡尔(RenéDescartes)早些时候定义了这些曲线 - 但麦克斯韦(Maxwell)的方法大大简化了这个想法。两年后,麦克斯韦开始在爱丁堡大学学习,在此期间,他发表了另外两篇论文:一篇关于滚动曲线的论文,另一篇论文在弹性固体的平衡上。

麦克斯韦于1850年开始上剑桥三一学院。在那里,他遇到了“牧马人制造者”威廉·霍普金斯。霍普金斯承认麦克斯韦的才华,将他带到他的翅膀下。Previously, Maxwell had never cared much for the curricula (typically pursuing his own studies instead), but with Hopkins’ help, he earned second wrangler (the title for the second-highest scoring student in math) as well as the Smith’s Prize upon his graduation.

麦克斯韦(Maxwell)在他自己的学业之后,在苏格兰度过了几年,在那里他是马里沙尔学院(Marischal College)的教授。然后,他回到伦敦,在国王学院担任自然哲学教授。接下来的五年标志着麦克斯韦成就的顶峰……

推进电磁作用

詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)最著名的成就是在电磁领域。他想建立迈克尔·法拉迪(Michael Faraday)早期使用电力和磁性线的力线,将物理思想转变为数学形式。他创建了现在被称为麦克斯韦方程,一组相对简单的方程式描述了电场和磁场的行为和相互作用。

此外,麦克斯韦将电场和磁场连接到光线。他首先创建了一个实验,以证明法拉第的电磁诱导概念,显示了变化的磁场如何诱导电磁场。使用此设置,他能够计算电磁波的速度,发现它与光速几乎相同。麦克斯韦(Maxwell)随后将光是电和磁现象的众多副产品之一。乐动体育app无法登录此外,他预测可以在实验室环境中产生电磁波。后来由海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)证明的这一预测导致发现了无线电波。

看到颜色

詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)还试图回答以下问题:为什么混合光的颜色与混合相同的油漆颜色产生不同的结果?以前,像托马斯·杨(Thomas Young)这样的物理学家认为眼睛包含三种颜色受体,但没有人确定他们对哪种颜色做出了反应。

麦克斯韦证明了杨的想法,然后演示了如何将其应用于色彩感知。他认为,光的原色实际上是红色,蓝色和绿色(现在称为麦克斯韦的颜色三角形)。他使用他的礼物进行机械建模,建立了一个涉及的实验:

  1. 通过红色,绿色和蓝色过滤器拍摄照片
  2. 投影透明图像
  3. 再次应用三个过滤器

结果?第一张彩色照片!
有史以来第一张彩色照片的图像。
第一张彩色照片,于1861年拍摄的丝带。在公共领域中的图像,通过Wikimedia Commons

其他值得注意的贡献

詹姆斯·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)贡献的另一个领域是天文学。在200多年的时间里,科学家们想知道土星的戒指如何保持如此稳定。正是麦克斯韦(Maxwell)弄清楚环必须由独立颗粒而不是液体或固体物质制成。一百年后,Voyager太空调查证实了这一想法。

土星及其环在紫外线中的图像。
土星及其环在紫外线中。NASA和公共领域的图像,通过Wikimedia Commons

他贡献的其他一些领域包括:

  • 热力学
  • 气体动力学理论
  • 信息理论
  • 控制论
  • 控制理论(例如离心行长
  • 量子力学

詹姆斯·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的持久遗产

由于他的科学成就,詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)成为第一位卡文迪许物理教授。他还是伦敦和阿姆斯特丹皇家协会的成员,并获得了亚当斯奖,Rumford Medal和Keith Medal等。

今天,麦克斯韦被公认为第三大现代科学家,就在艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦之后。爱因斯坦也是引用说,“我不是站在牛顿的肩膀上,而是在麦克斯韦的肩膀上。”

为了纪念他的成就,让我们祝詹姆斯·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)生日快乐!

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评论(3)

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Swapnil Badgujar
Swapnil Badgujar
2019年6月14日

漂亮又脆。感谢分享。

穆罕默德·亚伯拉(Muhammad Abrar)
穆罕默德·亚伯拉(Muhammad Abrar)
2019年7月13日

出色的

文件室
文件室
2020年8月4日

非常好的帖子。我真的很喜欢阅读这篇文章。

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