ประวัติโดยย่อของ เจมส์ แม็กซ์เวลล์ เจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์: นักวิทยาศาสตร์กับปีศาจของเขา

เมื่อวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2374 ในเมืองเอดินบะระ เด็กชายชื่อเจมส์เกิดมาในครอบครัวขุนนางจากตระกูลเสมียนเก่า พ่อของเขา John Clerk Maxwell ซึ่งเป็นสมาชิกของบาร์ สำเร็จการศึกษาระดับมหาวิทยาลัย แต่ไม่ชอบอาชีพของเขา และสนใจเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลาว่างของเขา ฟรานเซส เคย์ แม่ของเจมส์ เป็นลูกสาวของผู้พิพากษา หลังจากที่เด็กชายคลอดบุตร ครอบครัวก็ย้ายไปอยู่ที่มิดเดิลบี ซึ่งเป็นที่ดินของครอบครัวแม็กซ์เวลล์ทางตอนใต้ของสกอตแลนด์ ในไม่ช้าจอห์นก็สร้างบ้านหลังใหม่ที่นั่นชื่อเกลนลาร์

วัยเด็กของนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ในอนาคตนั้นมืดมนเพียงเพราะแม่ของเขาเสียชีวิตเร็วเกินไป เจมส์เติบโตขึ้นมาในฐานะเด็กที่ช่างสงสัย และต้องขอบคุณงานอดิเรกของพ่อที่ทำให้ถูกรายล้อมไปด้วยของเล่น "ทางเทคนิค" ตั้งแต่วัยเด็ก เช่น แบบจำลองทรงกลมท้องฟ้า และ "จานวิเศษ" ซึ่งเป็นบรรพบุรุษของภาพยนตร์ อย่างไรก็ตามเขายังสนใจบทกวีและเขียนบทกวีด้วยตัวเองโดยไม่ละทิ้งกิจกรรมนี้ไปจนสิ้นอายุขัย พ่อของเจมส์ให้การศึกษาระดับประถมศึกษาแก่เขา - ครูประจำบ้านคนแรกได้รับการว่าจ้างเมื่อเจมส์อายุสิบขวบเท่านั้น จริงอยู่ที่พ่อตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่าการฝึกอบรมดังกล่าวไม่ได้ผลเลยจึงส่งลูกชายไปเอดินบะระไปหาอิซาเบลลาน้องสาวของเขา ที่นี่เจมส์เข้าเรียนที่ Edinburgh Academy ซึ่งเด็ก ๆ ได้รับการศึกษาแบบคลาสสิกล้วนๆ - ละติน, กรีก, วรรณคดีโบราณ, พระคัมภีร์ศักดิ์สิทธิ์และคณิตศาสตร์เล็กน้อย เด็กชายไม่ชอบเรียนในทันที แต่ค่อยๆ กลายเป็นนักเรียนที่ดีที่สุดในชั้นเรียนและเริ่มสนใจเรขาคณิตเป็นหลัก ในเวลานี้เขาได้คิดค้นวิธีการวาดวงรีของตัวเองขึ้นมา

เมื่ออายุสิบหก James Maxwell สำเร็จการศึกษาจากสถาบันการศึกษาและเข้ามหาวิทยาลัยเอดินบะระ ในที่สุดเขาก็เริ่มสนใจวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนและในปี ค.ศ. 1850 Royal Society of Edinburgh ยอมรับว่างานของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีความยืดหยุ่นเป็นเรื่องจริงจัง ในปีเดียวกัน พ่อของเจมส์เห็นพ้องต้องกันว่าลูกชายของเขาต้องการการศึกษาอันทรงเกียรติมากกว่านี้ และเจมส์ไปเรียนที่เคมบริดจ์ซึ่งเขาเรียนที่วิทยาลัยปีเตอร์เฮาส์เป็นครั้งแรก และในภาคการศึกษาที่สองก็ย้ายไปที่วิทยาลัยทรินิตี สองปีต่อมา Maxwell ได้รับทุนมหาวิทยาลัยจากความสำเร็จของเขา อย่างไรก็ตาม ที่เคมบริดจ์ เขามีความรู้ด้านวิทยาศาสตร์น้อยมาก เขาอ่านหนังสือมากขึ้น ได้รู้จักเพื่อนใหม่ และเคลื่อนไหวอย่างกระตือรือร้นในหมู่ปัญญาชนของมหาวิทยาลัย ในเวลานี้ มุมมองทางศาสนาของเขาก็ก่อตัวขึ้นเช่นกัน - ศรัทธาอย่างไม่มีเงื่อนไขในพระเจ้าและความกังขาต่อเทววิทยาซึ่งเจมส์ แม็กซ์เวลล์วางไว้เป็นอันดับสุดท้ายในบรรดาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ ในช่วงที่เขายังเป็นนักศึกษา เขายังกลายเป็นผู้นับถือสิ่งที่เรียกว่า "ลัทธิสังคมนิยมคริสเตียน" และมีส่วนร่วมในงานของ "วิทยาลัยคนงาน" โดยให้การบรรยายยอดนิยมที่นั่น

เมื่ออายุได้ 23 ปี เจมส์สอบปลายภาควิชาคณิตศาสตร์ได้สำเร็จ โดยจบอันดับที่สองในรายชื่อนักเรียน เมื่อสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีแล้ว เขาก็ตัดสินใจอยู่ที่มหาวิทยาลัยและเตรียมตัวรับตำแหน่งศาสตราจารย์ เขาสอน และทำงานร่วมกับวิทยาลัยคนงานต่อไป และเริ่มเขียนหนังสือเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ซึ่งเขาไม่เคยอ่านจบเลย ในเวลาเดียวกัน Maxwell ได้สร้างการศึกษาการ์ตูนเชิงทดลองซึ่งกลายมาเป็นส่วนหนึ่งของนิทานพื้นบ้านของเคมบริดจ์ การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์คือ "การกลิ้งของแมว" - Maxwell กำหนดความสูงขั้นต่ำที่แมวยืนบนอุ้งเท้าเมื่อล้ม แต่ความสนใจหลักของเจมส์ในเวลานั้นคือทฤษฎีสีซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากแนวคิดของนิวตันเกี่ยวกับการมีอยู่ของสีหลักเจ็ดสี ความสนใจด้านไฟฟ้าอย่างจริงจังของเขาเกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน ทันทีหลังจากสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี Maxwell ก็เริ่มค้นคว้าเรื่องไฟฟ้าและแม่เหล็ก สำหรับคำถามเกี่ยวกับธรรมชาติของผลกระทบทางแม่เหล็กและไฟฟ้า เขายอมรับตำแหน่งของไมเคิล ฟาราเดย์ ตามเส้นแรงที่เชื่อมต่อประจุลบและประจุบวกและเติมเต็มพื้นที่โดยรอบ แต่ผลลัพธ์ที่ถูกต้องได้มาจากวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าพลศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับและเข้มงวดอยู่แล้ว ดังนั้น แม็กซ์เวลล์จึงถามตัวเองด้วยคำถามในการสร้างทฤษฎีที่รวมทั้งแนวคิดของฟาราเดย์และผลลัพธ์ของไฟฟ้าพลศาสตร์ แม็กซ์เวลล์พัฒนาแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของเส้นแรง และเขายังจัดการเป็นครั้งแรกในการแสดงกฎที่ค้นพบโดยฟาราเดย์ในภาษาคณิตศาสตร์ในรูปแบบของสมการเชิงอนุพันธ์

ในฤดูใบไม้ร่วงปี พ.ศ. 2398 เจมส์แม็กซ์เวลล์ซึ่งผ่านการสอบที่จำเป็นได้สำเร็จได้เข้าเป็นสมาชิกสภามหาวิทยาลัยซึ่งหมายถึงการปฏิญาณว่าจะโสดในขณะนั้น เมื่อเริ่มต้นภาคการศึกษาใหม่ เขาเริ่มอ่านการบรรยายเกี่ยวกับทัศนศาสตร์และอุทกสถิตย์ที่วิทยาลัย อย่างไรก็ตาม ในฤดูหนาวเขาต้องไปบ้านเกิดเพื่อส่งพ่อที่ป่วยหนักไปเอดินบะระ เมื่อกลับมาอังกฤษ เจมส์ได้เรียนรู้ว่ามีตำแหน่งครูสอนปรัชญาธรรมชาติที่ Aberdeen Marischal College ว่าง สถานที่แห่งนี้ทำให้เขามีโอกาสได้ใกล้ชิดกับพ่อของเขามากขึ้น และแม็กซ์เวลล์ไม่เห็นโอกาสใด ๆ สำหรับตัวเองในเคมบริดจ์ ในช่วงกลางฤดูใบไม้ผลิ พ.ศ. 2399 เขาได้เป็นศาสตราจารย์ที่อเบอร์ดีน แต่จอห์น เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์เสียชีวิตก่อนที่ลูกชายจะได้รับการแต่งตั้ง เจมส์ใช้เวลาช่วงฤดูร้อนในที่ดินของครอบครัวและออกเดินทางไปอเบอร์ดีนในเดือนตุลาคม

อเบอร์ดีนเคยเป็นเมืองท่าหลักของสกอตแลนด์ แต่หลายแผนกในมหาวิทยาลัยถูกทิ้งร้างอย่างน่าเศร้า ในช่วงแรกของการเป็นศาสตราจารย์ เจมส์ แม็กซ์เวลล์เริ่มแก้ไขสถานการณ์นี้ อย่างน้อยก็ในแผนกของเขา เขาใช้วิธีการสอนแบบใหม่และพยายามให้นักเรียนสนใจงานทางวิทยาศาสตร์ แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จในความพยายามนี้ การบรรยายของศาสตราจารย์คนใหม่ที่เต็มไปด้วยอารมณ์ขันและการเล่นคำ จัดการกับสิ่งที่ซับซ้อนมากและข้อเท็จจริงนี้ทำให้นักเรียนส่วนใหญ่กลัว เนื่องจากคุ้นเคยกับความนิยมในการนำเสนอ การขาดการสาธิต และการละเลยคณิตศาสตร์ จากจำนวนนักเรียนแปดสิบคน แม็กซ์เวลล์สามารถสอนได้เพียงไม่กี่คนที่ต้องการเรียนรู้จริงๆ

ในอเบอร์ดีน แม็กซ์เวลล์ยังจัดการชีวิตส่วนตัวของเขาด้วย - ในฤดูร้อนปี พ.ศ. 2401 เขาได้แต่งงานกับลูกสาวคนเล็กของผู้อำนวยการวิทยาลัย Marischal ชื่อ Catherine Dewar ทันทีหลังงานแต่งงาน เจมส์ถูกไล่ออกจากสภาวิทยาลัยทรินิตีเนื่องจากละเมิดคำปฏิญาณว่าจะถือโสด

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2398 เคมบริดจ์เสนองานเกี่ยวกับการศึกษาวงแหวนของดาวเสาร์เพื่อรับรางวัล Adams Prize อันทรงเกียรติ และ James Maxwell เป็นผู้ได้รับรางวัลในปี พ.ศ. 2400 แต่เขาไม่พอใจกับรางวัลและยังคงพัฒนาหัวข้อนี้ต่อไป ในที่สุดก็ตีพิมพ์บทความเรื่อง "เกี่ยวกับความเสถียรของการเคลื่อนที่ของวงแหวนดาวเสาร์" ในปี พ.ศ. 2402 ซึ่งได้รับการยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ในทันที บทความนี้กล่าวกันว่าเป็นการนำคณิตศาสตร์มาประยุกต์ใช้กับฟิสิกส์ได้อย่างยอดเยี่ยมที่สุด ในระหว่างที่เขาดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ที่วิทยาลัยอเบอร์ดีน แม็กซ์เวลล์ยังได้ทำงานในหัวข้อการหักเหของแสง เลนส์เชิงเรขาคณิต และที่สำคัญที่สุดคือทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ในปี พ.ศ. 2403 เขาได้สร้างแบบจำลองทางสถิติแรกของไมโครโพรเซสซึ่งกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนากลศาสตร์ทางสถิติ

ตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยอเบอร์ดีนเหมาะกับแมกซ์เวลล์ค่อนข้างดี - วิทยาลัยต้องการให้เขามาปรากฏตัวตั้งแต่เดือนตุลาคมถึงเดือนพฤษภาคมเท่านั้นและเวลาที่เหลือนักวิทยาศาสตร์ก็เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ บรรยากาศแห่งอิสรภาพครอบงำในวิทยาลัย อาจารย์ไม่ได้มีหน้าที่รับผิดชอบที่เข้มงวด และนอกจากนี้ ทุกสัปดาห์ แม็กซ์เวลล์ยังบรรยายแบบเสียค่าใช้จ่ายที่ Aberdeen Scientific School สำหรับช่างเครื่องและช่างฝีมือ ซึ่งเขาสนใจในการฝึกอบรมมาโดยตลอด สถานการณ์ที่น่าทึ่งนี้เปลี่ยนไปในปี พ.ศ. 2402 เมื่อมีการตัดสินใจรวมวิทยาลัยทั้งสองแห่งของมหาวิทยาลัยเข้าด้วยกัน และตำแหน่งศาสตราจารย์ในภาควิชาปรัชญาธรรมชาติก็ถูกยกเลิก Maxwell พยายามเข้ารับตำแหน่งเดียวกันที่ University of Edinburgh แต่ตำแหน่งดังกล่าวต้องแข่งขันกับ Peter Tat เพื่อนเก่าของเขา ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2403 เจมส์ได้รับการเสนอให้เป็นศาสตราจารย์ในภาควิชาปรัชญาธรรมชาติที่ King's College ในเมืองหลวง ในเดือนเดียวกันนั้นเอง เขาได้บรรยายเกี่ยวกับงานวิจัยของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีสี และในไม่ช้าก็ได้รับรางวัล Rumford Medal จากผลงานด้านทัศนศาสตร์และการผสมสี อย่างไรก็ตาม เขาใช้เวลาที่เหลือทั้งหมดก่อนเปิดภาคเรียนใน Glenlare ซึ่งเป็นที่ดินของครอบครัว ไม่ใช่ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ แต่ป่วยหนักด้วยไข้ทรพิษ

การเป็นศาสตราจารย์ในลอนดอนกลับกลายเป็นเรื่องที่น่าพึงพอใจน้อยกว่าในอเบอร์ดีนมาก King's College มีห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่มีอุปกรณ์ครบครันและวิทยาศาสตร์เชิงทดลองที่ได้รับการยกย่อง แต่ยังสอนนักเรียนอีกมากมายอีกด้วย งานเหลือเวลาให้ Maxwell ทดลองที่บ้านเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2404 เขาได้รวมอยู่ในคณะกรรมการมาตรฐาน ซึ่งได้รับมอบหมายให้กำหนดหน่วยพื้นฐานของไฟฟ้า อีกสองปีต่อมามีการเผยแพร่ผลลัพธ์ของการวัดอย่างระมัดระวังซึ่งในปี พ.ศ. 2424 ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการนำโวลต์ แอมแปร์ และโอห์มมาใช้ แม็กซ์เวลล์ยังคงทำงานของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีความยืดหยุ่น สร้างทฤษฎีบทของแมกซ์เวลล์ซึ่งพิจารณาความเค้นในโครงข้อหมุนโดยใช้วิธีกราโฟสแตติก และวิเคราะห์สภาวะสมดุลของเปลือกทรงกลม สำหรับงานเหล่านี้และงานอื่น ๆ ที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก เขาได้รับรางวัล Keith Prize จาก Royal Society of Edinburgh ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2404 ขณะบรรยายเรื่องทฤษฎีสี แม็กซ์เวลล์ได้นำเสนอหลักฐานที่น่าเชื่อถืออย่างยิ่งว่าเขาพูดถูก นี่เป็นภาพถ่ายสีภาพแรกของโลก

แต่การมีส่วนร่วมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ James Maxwell ในด้านฟิสิกส์คือการค้นพบกระแสไฟฟ้า เมื่อได้ข้อสรุปว่ากระแสไฟฟ้ามีลักษณะการแปลและแม่เหล็กมีลักษณะเป็นกระแสน้ำวน Maxwell ได้สร้างแบบจำลองใหม่ซึ่งเป็นแบบจำลองเชิงกลล้วนๆ ตามที่ "กระแสน้ำวนโมเลกุลผลิต" สนามแม่เหล็กหมุนและ "ล้อส่งกำลังคนขี้เกียจ" ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการหมุนทางเดียว การก่อตัวของกระแสไฟฟ้านั้นมั่นใจได้โดยการเคลื่อนที่แบบแปลนของล้อส่งกำลัง (ตาม Maxwell - "อนุภาคของไฟฟ้า") และสนามแม่เหล็กที่ถูกกำกับไปตามแกนของการหมุนของกระแสน้ำวนกลายเป็นตั้งฉากกับทิศทางของ ปัจจุบัน สิ่งนี้แสดงไว้ใน "กฎของ gimlet" ซึ่ง Maxwell ยืนยัน ต้องขอบคุณแบบจำลองของเขา เขาไม่เพียงแต่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและธรรมชาติของกระแสน้ำวนของสนามที่สร้างกระแสได้อย่างชัดเจน แต่ยังพิสูจน์ได้ว่าการเปลี่ยนแปลงในสนามไฟฟ้าที่เรียกว่ากระแสการกระจัด นำไปสู่การเกิดขึ้นของ สนามแม่เหล็ก กระแสการกระจัดทำให้ทราบถึงการมีอยู่ของกระแสน้ำเปิด ในบทความของเขาเรื่อง "บนเส้นแรงทางกายภาพ" (พ.ศ. 2404-2405) แม็กซ์เวลล์สรุปผลลัพธ์เหล่านี้และยังตั้งข้อสังเกตถึงความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติของตัวกลางกระแสน้ำวนกับคุณสมบัติของอีเทอร์เรืองแสง - และนี่เป็นขั้นตอนสำคัญต่อการเกิดขึ้น ของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแสง

บทความของ Maxwell เกี่ยวกับทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการตีพิมพ์ในปี 1864 และในนั้นแบบจำลองทางกลถูกแทนที่ด้วย "สมการของ Maxwell" ซึ่งเป็นสูตรทางคณิตศาสตร์ของสมการสนาม - และสนามเองก็เป็นครั้งแรกที่ถือว่าเป็นของจริง ระบบทางกายภาพด้วยพลังงานบางอย่าง ในบทความนี้ เขาทำนายการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไม่เพียงแต่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย ควบคู่ไปกับการศึกษาแม่เหล็กไฟฟ้า แมกซ์เวลล์ได้ทำการทดลองหลายครั้ง โดยทดสอบผลลัพธ์ของเขาในทฤษฎีจลน์ศาสตร์ เมื่อสร้างอุปกรณ์ที่กำหนดความหนืดของอากาศ เขาจึงเชื่อมั่นว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานภายในไม่ได้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นจริงๆ

ในปี พ.ศ. 2408 แม็กซ์เวลล์รู้สึกเบื่อหน่ายกับกิจกรรมการสอนของเขาในที่สุด ไม่น่าแปลกใจเลย - การบรรยายของเขายากเกินไปที่จะรักษาวินัยในตัวพวกเขาและงานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งต่างจากการสอนก็ครอบงำความคิดทั้งหมดของเขา มีการตัดสินใจและนักวิทยาศาสตร์ก็ย้ายไปที่เกลนลาร์ซึ่งเป็นบ้านเกิดของเขา เกือบจะทันทีหลังจากเคลื่อนไหว เขาได้รับบาดเจ็บขณะขี่ม้าและล้มป่วยด้วยไฟลามทุ่ง หลังจากฟื้นตัวแล้ว เจมส์ก็หันมาทำการเกษตร สร้างใหม่และขยายที่ดินของเขาอย่างแข็งขัน อย่างไรก็ตามเขาไม่ลืมเกี่ยวกับนักเรียน - เขาเดินทางไปลอนดอนและเคมบริดจ์เป็นประจำเพื่อสอบ เขาเป็นคนที่ประสบความสำเร็จในการนำคำถามและปัญหาที่มีลักษณะประยุกต์มาใช้ในการสอบ ในตอนต้นของปี พ.ศ. 2410 แพทย์แนะนำให้ภรรยาของแม็กซ์เวลล์ที่ป่วยบ่อยไปรับการรักษาในอิตาลี และครอบครัวแม็กซ์เวลล์ใช้เวลาตลอดฤดูใบไม้ผลิในฟลอเรนซ์และโรม ที่นี่นักวิทยาศาสตร์ได้พบกับศาสตราจารย์ Matteuci นักฟิสิกส์ชาวอิตาลีและฝึกฝนภาษาต่างประเทศ อย่างไรก็ตาม แม็กซ์เวลล์มีความรู้ภาษาละติน อิตาลี กรีก เยอรมัน และฝรั่งเศสเป็นอย่างดี ครอบครัวแม็กซ์เวลล์กลับบ้านเกิดผ่านทางเยอรมนี ฮอลแลนด์ และฝรั่งเศส

ในปีเดียวกันนั้นเอง แม็กซ์เวลล์ได้แต่งบทกวีที่อุทิศให้กับปีเตอร์ เทต บทกวีการ์ตูนนี้มีชื่อว่า "To the Chief Musician of Nabla" และประสบความสำเร็จอย่างมากจนได้กำหนดศัพท์ใหม่ทางวิทยาศาสตร์ว่า "nabla" ซึ่งได้มาจากชื่อของเครื่องดนตรีอัสซีเรียโบราณและแสดงถึงสัญลักษณ์ของตัวดำเนินการดิฟเฟอเรนเชียลเวกเตอร์ โปรดทราบว่าแม็กซ์เวลล์เป็นหนี้เพื่อนของเขา เทต ซึ่งร่วมกับทอมสันได้เสนอกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์เป็น JCM = dp/dt ซึ่งเป็นนามแฝงของเขาเอง ซึ่งเขาใช้ลงชื่อในบทกวีและจดหมายของเขา ด้านซ้ายของสูตรตรงกับชื่อย่อของเจมส์ ดังนั้นเขาจึงตัดสินใจใช้ด้านขวา - dp/dt - เป็นลายเซ็น

ในปีพ.ศ. 2411 แม็กซ์เวลล์ได้รับการเสนอให้ดำรงตำแหน่งอธิการบดีที่มหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ แต่นักวิทยาศาสตร์ปฏิเสธ โดยไม่ต้องการเปลี่ยนวิถีชีวิตอันสันโดษในเกลนแลร์ เพียงสามปีต่อมา หลังจากการไตร่ตรองอย่างถี่ถ้วน เขาเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่เพิ่งเปิดในเคมบริดจ์ และด้วยเหตุนี้ เขาจึงกลายเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ทดลอง เมื่อเห็นด้วยกับโพสต์นี้ Maxwell ก็เริ่มจัดการงานก่อสร้างและเตรียมห้องปฏิบัติการทันที (เริ่มแรกด้วยเครื่องมือของเขาเอง) ที่เคมบริดจ์ เขาเริ่มสอนวิชาไฟฟ้า ความร้อน และแม่เหล็ก

นอกจากนี้ในปี พ.ศ. 2414 หนังสือเรียนเรื่องทฤษฎีความร้อนของแม็กซ์เวลล์ก็ได้รับการตีพิมพ์ซึ่งต่อมาได้รับการพิมพ์ซ้ำหลายครั้ง บทสุดท้ายของหนังสือเล่มนี้ประกอบด้วยหลักการพื้นฐานของทฤษฎีจลน์ศาสตร์ของโมเลกุลและแนวคิดทางสถิติของแมกซ์เวลล์ ที่นี่เขาได้หักล้างกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ซึ่งกำหนดโดยคลอเซียสและทอมสัน สูตรนี้ทำนาย "การตายด้วยความร้อนของจักรวาล" ซึ่งเป็นมุมมองเชิงกลล้วนๆ แม็กซ์เวลล์ยืนยันธรรมชาติทางสถิติของ "กฎข้อที่สอง" อันโด่งดัง ซึ่งตามความเชื่อมั่นของเขา สามารถถูกละเมิดได้โดยโมเลกุลแต่ละตัวเท่านั้น ในขณะที่ยังคงใช้ได้ในกรณีที่มีมวลรวมขนาดใหญ่ เขาอธิบายจุดยืนนี้ด้วยความขัดแย้งที่เรียกว่า "ปีศาจของแมกซ์เวลล์" ความขัดแย้งอยู่ที่ความสามารถของ "ปีศาจ" (ระบบควบคุม) ในการลดเอนโทรปีของระบบนี้โดยไม่ต้องเปลืองงาน ความขัดแย้งนี้ได้รับการแก้ไขในศตวรรษที่ 20 โดยชี้ให้เห็นถึงบทบาทของความผันผวนในองค์ประกอบควบคุมและพิสูจน์ว่าเมื่อ "ปีศาจ" ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับโมเลกุล มันจะเพิ่มเอนโทรปี ดังนั้นจึงไม่มีการละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

สองปีต่อมา งานสองเล่มของ Maxwell ชื่อ "บทความเกี่ยวกับแม่เหล็กและไฟฟ้า" ได้รับการตีพิมพ์ ประกอบด้วยสมการของแมกซ์เวลล์ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของเฮิรตซ์ (พ.ศ. 2430) บทความยังได้พิสูจน์ธรรมชาติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและทำนายผลกระทบของแรงดันแสงด้วย ตามทฤษฎีนี้ แมกซ์เวลล์ได้อธิบายอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่มีต่อการแพร่กระจายของแสง อย่างไรก็ตามผู้ทรงคุณวุฒิด้านวิทยาศาสตร์ - Stokes, Thomson, Airy, Tait ได้รับการตอบรับอย่างดีเยี่ยมจากงานพื้นฐานนี้ แนวคิดของกระแสการกระจัดฉาวโฉ่ซึ่งตามที่ Maxwell มีอยู่แม้ในอีเธอร์ซึ่งก็คือในกรณีที่ไม่มีสสารกลายเป็นเรื่องยากที่จะเข้าใจเป็นพิเศษ นอกจากนี้สไตล์ของ Maxwell ซึ่งบางครั้งก็วุ่นวายมากในการนำเสนอยังรบกวนการรับรู้อย่างมาก

ห้องทดลองในเคมบริดจ์ซึ่งตั้งชื่อตามเฮนรี คาเวนดิช เปิดในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2417 และดยุคแห่งเดวอนเชียร์ได้มอบต้นฉบับของคาเวนดิชให้กับเจมส์ แม็กซ์เวลล์ในพิธี เป็นเวลาห้าปีที่ Maxwell ศึกษามรดกของนักวิทยาศาสตร์คนนี้ทำซ้ำการทดลองของเขาในห้องปฏิบัติการและในปี พ.ศ. 2422 ภายใต้กองบรรณาธิการของเขาได้ตีพิมพ์ผลงานที่รวบรวมของ Cavendish ซึ่งประกอบด้วยสองเล่ม

ในช่วงสิบปีสุดท้ายของชีวิต Maxwell มีส่วนร่วมในการเผยแพร่วิทยาศาสตร์ให้แพร่หลาย ในหนังสือของเขาที่เขียนขึ้นเพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะ เขาแสดงความคิดเห็นและมุมมองอย่างอิสระมากขึ้น แบ่งปันข้อสงสัยกับผู้อ่าน และพูดคุยเกี่ยวกับปัญหาที่ยังไม่สามารถแก้ไขได้ในขณะนั้น ที่ห้องทดลองคาเวนดิช เขายังคงพัฒนาคำถามเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับฟิสิกส์โมเลกุลต่อไป ผลงานสองชิ้นสุดท้ายของเขาได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2422 เกี่ยวกับทฤษฎีก๊าซที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและทำให้บริสุทธิ์และการกระจายตัวของก๊าซภายใต้อิทธิพลของแรงเหวี่ยง นอกจากนี้เขายังทำหน้าที่หลายอย่างที่มหาวิทยาลัย - เขาอยู่ในสภาวุฒิสภาของมหาวิทยาลัย, เป็นคณะกรรมาธิการปฏิรูปการสอบคณิตศาสตร์ และดำรงตำแหน่งประธานของสังคมปรัชญา ในช่วงอายุเจ็ดสิบเขามีนักเรียนซึ่งในจำนวนนี้เป็นนักวิทยาศาสตร์ชื่อดังในอนาคต George Crystal, Arthur Shuster, Richard Glazeburg, John Poynting, Ambrose Fleming ทั้งนักศึกษาและผู้ร่วมงานของ Maxwell สังเกตเห็นจุดสนใจของเขา ความง่ายในการสื่อสาร ความเข้าใจ การเสียดสีที่ละเอียดอ่อน และการขาดความทะเยอทะยานโดยสิ้นเชิง

ในฤดูหนาวปี พ.ศ. 2420 แม็กซ์เวลล์แสดงอาการแรกของโรคที่จะคร่าชีวิตเขา และอีกสองปีต่อมาแพทย์ก็วินิจฉัยว่าเขาเป็นมะเร็ง นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่เสียชีวิตในเคมบริดจ์เมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายน พ.ศ. 2422 ขณะอายุสี่สิบแปดปี ศพของ Maxwell ถูกส่งไปยัง Glenlare และฝังไว้ไม่ไกลจากที่ดิน ในสุสานเล็กๆ ในหมู่บ้าน Parton

บทบาทของเจมส์ เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์ในด้านวิทยาศาสตร์ไม่ได้รับการชื่นชมอย่างเต็มที่จากคนรุ่นราวคราวเดียวกัน แต่ความสำคัญของงานของเขาได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่อาจปฏิเสธได้ในศตวรรษหน้า Richard Feyman นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันกล่าวว่าการค้นพบกฎของพลศาสตร์ไฟฟ้าเป็นเหตุการณ์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 19 เมื่อเทียบกับสงครามกลางเมืองในสหรัฐอเมริกาซึ่งเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันนั้นดูซีดเซียวเมื่อเปรียบเทียบ...

ชีวประวัติ

กำเนิดในตระกูลขุนนางชาวสก็อตจากตระกูลเสมียนผู้สูงศักดิ์

เขาศึกษาครั้งแรกที่ Edinburgh Academy, University of Edinburgh (1847-1850) จากนั้นที่ University of Cambridge (1850-1854) (Peterhouse and Trinity College)

กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์

แม็กซ์เวลล์ทำงานทางวิทยาศาสตร์ชิ้นแรกเสร็จเรียบร้อยในขณะที่ยังอยู่ที่โรงเรียน โดยคิดค้นวิธีง่ายๆ ในการวาดรูปทรงวงรี งานนี้ได้รับการรายงานในการประชุมของ Royal Society และยังตีพิมพ์ใน Proceedings อีกด้วย ในขณะที่เป็นสมาชิกสภาวิทยาลัยทรินิตี เขามีส่วนร่วมในการทดลองเกี่ยวกับทฤษฎีสี โดยทำหน้าที่เป็นผู้สานต่อทฤษฎีของจุงและทฤษฎีแม่สีสามสีของเฮล์มโฮลทซ์ ในการทดลองการผสมสี Maxwell ใช้ส่วนบนแบบพิเศษ โดยดิสก์จะถูกแบ่งออกเป็นส่วนที่ทาสีด้วยสีต่างๆ (ดิสก์ Maxwell) เมื่อด้านบนหมุนอย่างรวดเร็ว สีต่างๆ จะรวมกัน: หากดิสก์ถูกทาสีในลักษณะเดียวกับสีของสเปกตรัม ก็จะปรากฏเป็นสีขาว ถ้าครึ่งหนึ่งทาสีแดงและอีกครึ่งหนึ่งเป็นสีเหลืองก็จะปรากฏเป็นสีส้ม การผสมสีน้ำเงินและสีเหลืองทำให้เกิดความรู้สึกถึงสีเขียว ในปี 1860 Maxwell ได้รับรางวัล Rumford Medal จากผลงานของเขาเกี่ยวกับการรับรู้สีและทัศนศาสตร์

ผลงานชิ้นแรกของ Maxwell คือทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ในปี พ.ศ. 2402 นักวิทยาศาสตร์ได้รายงานในที่ประชุมของสมาคมอังกฤษ โดยเขาได้นำเสนอการกระจายตัวของโมเลกุลตามความเร็ว (การกระจายแบบแมกซ์เวลเลียน) แม็กซ์เวลล์พัฒนาแนวคิดของบรรพบุรุษของเขาในการพัฒนาทฤษฎีจลน์ของก๊าซโดย R. Clausius ผู้แนะนำแนวคิดเรื่อง "เส้นทางอิสระเฉลี่ย" แมกซ์เวลล์ดำเนินการจากแนวคิดเรื่องแก๊สโดยเป็นกลุ่มของลูกบอลยืดหยุ่นในอุดมคติจำนวนมากที่เคลื่อนที่อย่างโกลาหลในพื้นที่ปิด ลูกบอล (โมเลกุล) สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามความเร็ว ในขณะที่จำนวนโมเลกุลในแต่ละกลุ่มยังคงอยู่ในสถานะคงที่ แม้ว่าพวกมันจะออกจากและเข้ากลุ่มได้ก็ตาม จากการพิจารณานี้ ตามมาว่า "อนุภาคถูกกระจายด้วยความเร็วตามกฎเดียวกันซึ่งกระจายข้อผิดพลาดเชิงสังเกตในทฤษฎีวิธีกำลังสองน้อยที่สุด นั่นคือ ตามสถิติแบบเกาส์เซียน" แม็กซ์เวลล์อธิบายกฎของอาโวกาโดร การแพร่ การนำความร้อน แรงเสียดทานภายใน (ทฤษฎีการถ่ายโอน) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีของเขา ในปี ค.ศ. 1867 เขาได้แสดงให้เห็นลักษณะทางสถิติของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ (“แมกซ์เวลล์ปีศาจ”)

ในปี พ.ศ. 2374 ซึ่งเป็นปีเกิดของแม็กซ์เวลล์ เอ็ม. ฟาราเดย์ได้ทำการทดลองแบบคลาสสิกซึ่งนำเขาไปสู่การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แมกซ์เวลล์เริ่มศึกษาไฟฟ้าและแม่เหล็กประมาณ 20 ปีต่อมา เมื่อมีมุมมองสองประการเกี่ยวกับธรรมชาติของผลกระทบทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์ เช่น A. M. Ampere และ F. Neumann ยึดมั่นในแนวคิดของการกระทำระยะไกล โดยมองว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีความคล้ายคลึงกับแรงดึงดูดโน้มถ่วงระหว่างมวลสองมวล ฟาราเดย์เป็นผู้ยึดมั่นในแนวคิดเรื่องเส้นแรงซึ่งเชื่อมต่อประจุไฟฟ้าบวกและลบหรือขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็ก เส้นแรงเติมเต็มพื้นที่โดยรอบทั้งหมด (สนาม ในศัพท์เฉพาะของฟาราเดย์) และกำหนดปฏิกิริยาทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก หลังจากฟาราเดย์ แม็กซ์เวลล์ได้พัฒนาแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของเส้นแรง และแสดงความสัมพันธ์ของไฟฟ้าไดนามิกส์ที่ทราบในขณะนั้นในภาษาคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกับแบบจำลองทางกลของฟาราเดย์ ผลลัพธ์หลักของการวิจัยนี้สะท้อนให้เห็นในงาน “Faraday Lines of Force” ( เส้นพลังของฟาราเดย์, 1857) ในปี พ.ศ. 2403-2408 แม็กซ์เวลล์ได้สร้างทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเขาได้กำหนดไว้ในรูปแบบของระบบสมการ (สมการของแมกซ์เวลล์) ซึ่งอธิบายกฎพื้นฐานของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า: สมการที่ 1 แสดงการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์; ประการที่ 2 - การเหนี่ยวนำแมกนีโตอิเล็กทริก ค้นพบโดย Maxwell และอิงตามแนวคิดเกี่ยวกับกระแสการกระจัด ประการที่ 3 - กฎการอนุรักษ์ไฟฟ้า ประการที่ 4 - ลักษณะกระแสน้ำวนของสนามแม่เหล็ก

การพัฒนาแนวคิดเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง Maxwell ได้ข้อสรุปว่าการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะต้องทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเส้นแรงที่ทะลุผ่านพื้นที่โดยรอบ กล่าวคือ ต้องมีพัลส์ (หรือคลื่น) แพร่กระจายในตัวกลาง ความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นเหล่านี้ (การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ขึ้นอยู่กับความสามารถในการซึมผ่านของอิเล็กทริกและแม่เหล็กของตัวกลางและเท่ากับอัตราส่วนของหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไฟฟ้าสถิต ตามที่ Maxwell และนักวิจัยคนอื่นๆ กล่าวไว้ อัตราส่วนนี้คือ 3.4 * 10 10 ซม./วินาที ซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วแสงที่วัดได้เมื่อเจ็ดปีก่อนโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส A. Fizeau ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2404 แม็กซ์เวลล์แจ้งให้ฟาราเดย์ทราบถึงการค้นพบของเขา: แสงคือการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในตัวกลางที่ไม่นำไฟฟ้า นั่นคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ขั้นตอนสุดท้ายของการวิจัยมีสรุปไว้ในงานของ Maxwell เรื่อง The Dynamic Theory of the Electromagnetic Field (บทความเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก, 1864) และผลงานของเขาเกี่ยวกับไฟฟ้าพลศาสตร์ได้ถูกสรุปไว้ในบทความที่มีชื่อเสียงเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก (1873) .

ทฤษฎีของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและโดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อสรุปที่ตามมาเกี่ยวกับการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงชีวิตของ Maxwell ยังคงเป็นแนวคิดทางทฤษฎีล้วนๆ ที่ไม่มีการยืนยันการทดลองใด ๆ และมักถูกมองว่าเป็น "เกมแห่งความคิด" ” ในปี พ.ศ. 2430 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Heinrich Hertz ได้ทำการทดลองที่ยืนยันข้อสรุปทางทฤษฎีของ Maxwell อย่างสมบูรณ์

ในช่วงปีสุดท้ายของชีวิต แม็กซ์เวลล์กำลังเตรียมการพิมพ์และจัดพิมพ์มรดกต้นฉบับของคาเวนดิช มีการพิมพ์เล่มใหญ่สองเล่มในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2422

James Maxwell เป็นนักฟิสิกส์ผู้คิดค้นรากฐานของไฟฟ้าไดนามิกแบบคลาสสิกเป็นคนแรก พวกเขายังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน สมการแมกซ์เวลล์ที่มีชื่อเสียงเป็นที่รู้จัก เขาเป็นผู้แนะนำแนวคิดเกี่ยวกับกระแสการกระจัด สนามแม่เหล็กไฟฟ้า การทำนายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ธรรมชาติและความดันของแสง และทำการค้นพบที่สำคัญอื่น ๆ อีกมากมาย

นักฟิสิกส์ในวัยเด็ก

นักฟิสิกส์ แม็กซ์เวลล์ เกิดในศตวรรษที่ 19 ในปี พ.ศ. 2374 เขาเกิดที่เมืองเอดินบะระ ประเทศสกอตแลนด์ พระเอกของบทความของเรามาจากครอบครัวเสมียน พ่อของเขาเป็นเจ้าของที่ดินของครอบครัวในเซาท์สกอตแลนด์ ในปี 1826 เขาพบภรรยาชื่อ Frances Kay ทั้งคู่แต่งงานกัน และอีก 5 ปีต่อมา James ก็เกิดมาเพื่อพวกเขา

ในวัยเด็ก แม็กซ์เวลล์และพ่อแม่ของเขาย้ายไปอยู่ที่คฤหาสน์มิดเดิลบี ซึ่งเขาใช้ชีวิตในวัยเด็ก ซึ่งถูกบดบังด้วยการเสียชีวิตของแม่ด้วยโรคมะเร็งอย่างมาก แม้แต่ในปีแรกของชีวิต เขาก็สนใจโลกรอบตัวเขา ชอบบทกวี และถูกรายล้อมไปด้วยสิ่งที่เรียกว่า "ของเล่นวิทยาศาสตร์" ตัวอย่างเช่นบรรพบุรุษของโรงภาพยนตร์ "แผ่นวิเศษ"

เมื่ออายุ 10 ขวบเขาเริ่มเรียนกับผู้สอนประจำบ้าน แต่กลับกลายเป็นว่าไม่ได้ผล ดังนั้นในปี พ.ศ. 2384 เขาจึงย้ายไปเอดินบะระเพื่ออาศัยอยู่กับป้าของเขา ที่นี่เขาเริ่มเข้าเรียนที่ Edinburgh Academy ซึ่งเน้นการศึกษาแบบคลาสสิก

เรียนที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ

ในปี 1847 นักฟิสิกส์ในอนาคต James Maxwell เริ่มเรียนที่นี่ เขาศึกษางานด้านฟิสิกส์ แม่เหล็ก และปรัชญา และทำการทดลองในห้องปฏิบัติการมากมาย เขาสนใจคุณสมบัติทางกลของวัสดุมากที่สุด เขาตรวจสอบพวกมันโดยใช้แสงโพลาไรซ์ นักฟิสิกส์ Maxwell มีโอกาสนี้หลังจากที่ William Nicol เพื่อนร่วมงานของเขามอบอุปกรณ์โพลาไรซ์สองชิ้นที่เขาประกอบเองให้เขา

ในเวลานั้น เขาสร้างแบบจำลองจำนวนมากจากเจลาติน ทำให้พวกเขาเสียรูป และตรวจดูภาพวาดสีในแสงโพลาไรซ์ เมื่อเปรียบเทียบการทดลองของเขากับการวิจัยเชิงทฤษฎี แม็กซ์เวลล์ได้รับกฎหมายใหม่มากมายและทดสอบกฎหมายเก่าๆ ในเวลานั้นผลงานชิ้นนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับกลศาสตร์โครงสร้าง

แม็กซ์เวลล์ในเคมบริดจ์

ในปี 1850 แม็กซ์เวลล์ต้องการศึกษาต่อ แม้ว่าพ่อของเขาจะไม่กระตือรือร้นกับแนวคิดนี้ก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ไปเคมบริดจ์ ที่นั่นเขาเข้าเรียนที่วิทยาลัยปีเตอร์เฮาส์ราคาไม่แพง หลักสูตรที่มีสอนที่นั่นไม่เป็นที่พอใจของเจมส์ และการเรียนที่ปีเตอร์เฮาส์ไม่ได้ให้โอกาสใดๆ เลย

เมื่อสิ้นสุดภาคเรียนแรกเท่านั้นที่เขาสามารถโน้มน้าวพ่อของเขาและย้ายไปเรียนที่ Trinity College ที่มีชื่อเสียงมากกว่าได้ สองปีต่อมาเขาก็กลายเป็นนักเรียนทุนและได้รับห้องแยกต่างหาก

ในเวลาเดียวกัน Maxwell ไม่ได้มีส่วนร่วมในกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ เขาอ่านและเข้าร่วมการบรรยายโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงในยุคของเขา เขียนบทกวี และมีส่วนร่วมในชีวิตทางปัญญาของมหาวิทยาลัย ฮีโร่ของบทความของเราสื่อสารกับผู้คนใหม่ ๆ มากมายด้วยเหตุนี้เขาจึงชดเชยความเขินอายตามธรรมชาติของเขา

กิจวัตรประจำวันของ Maxwell น่าสนใจ เขาทำงานตั้งแต่ 7 โมงเช้าถึง 5 โมงเย็น แล้วก็หลับไป ฉันตื่นนอนอีกครั้งเวลา 21.30 น. อ่านหนังสือและตั้งแต่ตีสองถึงตีสองครึ่งฉันก็ไปวิ่งจ๊อกกิ้งตรงทางเดินของโฮสเทล หลังจากนั้นก็เข้านอนอีกครั้งจนรุ่งเช้า

งานไฟฟ้า

ขณะที่อยู่ที่เคมบริดจ์ นักฟิสิกส์ Maxwell เริ่มสนใจปัญหาไฟฟ้าอย่างจริงจัง เขาสำรวจเอฟเฟกต์แม่เหล็กและไฟฟ้า

เมื่อถึงเวลานั้น ไมเคิล ฟาราเดย์ได้เสนอทฤษฎีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นเส้นแรงที่สามารถเชื่อมต่อประจุไฟฟ้าลบและบวกได้ อย่างไรก็ตาม แม็กซ์เวลล์ไม่ชอบแนวคิดเรื่องการกระทำในระยะไกล เพราะสัญชาตญาณของเขาบอกเขาว่ามีความขัดแย้งอยู่ที่ไหนสักแห่ง ดังนั้นเขาจึงตัดสินใจสร้างทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่จะรวมผลลัพธ์ที่ได้รับจากผู้เสนอการกระทำระยะไกลและการเป็นตัวแทนของฟาราเดย์ เขาใช้วิธีการเปรียบเทียบและใช้ผลลัพธ์ที่วิลเลียม ทอมสันเคยประสบมาก่อนหน้านี้ในการวิเคราะห์กระบวนการถ่ายเทความร้อนในของแข็ง ดังนั้น จึงเป็นครั้งแรกที่เขาให้เหตุผลทางคณิตศาสตร์อย่างมีเหตุผลว่าการส่งผ่านการกระทำทางไฟฟ้าเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมบางอย่างได้อย่างไร

ภาพถ่ายสี

ในปี พ.ศ. 2399 แม็กซ์เวลล์เดินทางไปอเบอร์ดีนซึ่งในไม่ช้าเขาก็แต่งงานกัน ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2403 ที่การประชุมใหญ่ของสมาคมอังกฤษซึ่งจัดขึ้นที่อ็อกซ์ฟอร์ด พระเอกของบทความของเราจัดทำรายงานสำคัญเกี่ยวกับการวิจัยของเขาในสาขาทฤษฎีสี โดยสนับสนุนการทดลองเฉพาะโดยใช้กล่องสี ในปีเดียวกันนั้น เขาได้รับเหรียญรางวัลจากผลงานด้านการผสมผสานทัศนศาสตร์และสี

ในปี พ.ศ. 2404 ที่ Royal Institution เขาได้ให้หลักฐานที่หักล้างไม่ได้เกี่ยวกับความถูกต้องของทฤษฎีของเขา - นี่คือภาพถ่ายสีซึ่งเขาทำงานมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2398 ไม่มีใครในโลกนี้เคยทำเช่นนี้มาก่อน เขาถ่ายภาพเนกาทีฟผ่านฟิลเตอร์หลายตัว - น้ำเงิน เขียว และแดง ด้วยการให้แสงเนกาทีฟผ่านฟิลเตอร์เดียวกัน เขาจึงได้ภาพสี

สมการของแมกซ์เวลล์

ในชีวประวัติของ James Clerk Maxwell ทอมสันก็มีอิทธิพลอย่างมากต่อเขาเช่นกัน ด้วยเหตุนี้ เขาจึงได้ข้อสรุปว่าแม่เหล็กมีลักษณะเป็นกระแสน้ำวน และกระแสไฟฟ้ามีลักษณะแบบแปลนได้ เขาสร้างแบบจำลองทางกลเพื่อแสดงให้เห็นทุกสิ่งอย่างชัดเจน

กระแสการกระจัดที่เกิดขึ้นนำไปสู่สมการความต่อเนื่องที่มีชื่อเสียงซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันสำหรับประจุไฟฟ้า ตามความเห็นของผู้ร่วมสมัย การค้นพบนี้กลายเป็นผลงานที่สำคัญที่สุดของ Maxwell ในด้านฟิสิกส์ยุคใหม่

ปีสุดท้ายของชีวิต

แม็กซ์เวลล์ใช้ชีวิตในช่วงปีสุดท้ายของชีวิตในเคมบริดจ์ในตำแหน่งบริหารต่างๆ และกลายเป็นประธานของสมาคมปรัชญา เขาร่วมกับนักเรียนของเขาศึกษาการแพร่กระจายของคลื่นในผลึก

พนักงานที่ทำงานกับเขาตั้งข้อสังเกตซ้ำแล้วซ้ำเล่าว่าเขาสื่อสารได้ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ อุทิศตนให้กับการวิจัย มีความสามารถเฉพาะตัวในการเจาะลึกถึงแก่นแท้ของปัญหา เป็นคนที่ชาญฉลาดมากและในขณะเดียวกันก็ตอบสนองต่อคำวิจารณ์อย่างเพียงพอ ไม่เคยปรารถนาที่จะมีชื่อเสียง แต่ในขณะเดียวกันเขาก็สามารถพูดเหน็บแนมได้อย่างประณีตมาก

อาการแรกของการเจ็บป่วยร้ายแรงเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2420 เมื่อแม็กซ์เวลล์อายุเพียง 46 ปี เขาเริ่มสำลักบ่อยขึ้นเรื่อยๆ เป็นการยากสำหรับเขาที่จะกินและกลืนอาหาร และเขาก็มีอาการปวดอย่างรุนแรง

หลังจากผ่านไปสองปี มันยากมากสำหรับเขาที่จะบรรยายและพูดในที่สาธารณะ เขาเหนื่อยเร็วมาก แพทย์ตั้งข้อสังเกตว่าอาการของเขาทรุดลงอย่างต่อเนื่อง การวินิจฉัยของแพทย์น่าผิดหวัง - มะเร็งช่องท้อง ในตอนท้ายของปีเขากลับจากเกลนแลร์ไปยังเคมบริดจ์ด้วยความอ่อนแอลงอย่างสิ้นเชิง ดร. เจมส์ พาเก็ท ผู้มีชื่อเสียงในขณะนั้นพยายามบรรเทาความทุกข์ทรมานของเขา

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2422 แม็กซ์เวลล์เสียชีวิต โลงศพพร้อมร่างของเขาถูกส่งจากเคมบริดจ์ไปยังที่ดินของครอบครัว โดยฝังไว้ข้างพ่อแม่ของเขาในสุสานเล็กๆ ในหมู่บ้านพาร์ตัน

โอลิมปิกเพื่อเป็นเกียรติแก่แม็กซ์เวลล์

ความทรงจำของแม็กซ์เวลล์ถูกเก็บรักษาไว้ในชื่อถนน อาคาร วัตถุทางดาราศาสตร์ รางวัล และมูลนิธิการกุศล Maxwell Physics Olympiad จัดขึ้นเป็นประจำทุกปีที่กรุงมอสโก

มันทำงานสำหรับนักเรียนตั้งแต่เกรด 7 ถึง 11 รวม สำหรับเด็กนักเรียนเกรด 7-8 ผลลัพธ์ของ Maxwell Olympiad in Physics จะใช้แทนการแข่งขันโอลิมปิกระดับภูมิภาคและ All-Russian สำหรับเด็กนักเรียนในวิชาฟิสิกส์

หากต้องการเข้าร่วมการแข่งขันระดับภูมิภาค คุณจะต้องได้รับคะแนนเพียงพอในการคัดเลือกเบื้องต้น ขั้นตอนระดับภูมิภาคและขั้นตอนสุดท้ายของ Maxwell Olympiad ในสาขาฟิสิกส์จะจัดขึ้นในสองขั้นตอน หนึ่งในนั้นเป็นทฤษฎี และอย่างที่สองคือการทดลอง

เป็นที่น่าสนใจว่างานของ Maxwell Olympiad ในสาขาฟิสิกส์ในทุกขั้นตอนนั้นตรงกับระดับความยากกับการทดสอบขั้นตอนสุดท้ายของ All-Russian Olympiad สำหรับเด็กนักเรียน

แม็กซ์เวลล์, เจมส์ เคลิร์ก

นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ James Clerk Maxwell เกิดที่เมืองเอดินบะระในตระกูลขุนนางชาวสก็อตจากตระกูลเสมียนผู้สูงศักดิ์ เขาศึกษาครั้งแรกที่เอดินบะระ (พ.ศ. 2390–2393) จากนั้นที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (พ.ศ. 2393–2397) ในปี พ.ศ. 2398 แม็กซ์เวลล์ได้เข้าเป็นสมาชิกสภาของวิทยาลัยทรินิตี ในปี พ.ศ. 2399-2403 เป็นศาสตราจารย์ที่ Marischal College, University of Aberdeen และตั้งแต่ปี 1860 เป็นหัวหน้าภาควิชาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ King's College, University of London ในปีพ.ศ. 2408 เนื่องจากอาการป่วยหนัก แม็กซ์เวลล์จึงลาออกจากแผนกนี้และไปตั้งรกรากในที่ดินของครอบครัวที่เกลนแลร์ ใกล้เอดินบะระ ที่นั่นเขายังคงศึกษาวิทยาศาสตร์และเขียนบทความเกี่ยวกับฟิสิกส์และคณิตศาสตร์หลายบทความ ในปี พ.ศ. 2414 เขาได้ดำรงตำแหน่งประธานภาควิชาฟิสิกส์ทดลองที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ แม็กซ์เวลล์จัดห้องปฏิบัติการวิจัย ซึ่งเปิดเมื่อวันที่ 16 มิถุนายน พ.ศ. 2417 และได้รับการตั้งชื่อว่าคาเวนดิชเพื่อเป็นเกียรติแก่เฮนรี คาเวนดิช

ในปี พ.ศ. 2400 มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ได้ประกาศการแข่งขันเพื่อชิงบทความเกี่ยวกับความเสถียรของวงแหวนดาวเสาร์ที่ดีที่สุด การก่อตัวเหล่านี้ถูกค้นพบโดยกาลิเลโอเมื่อต้นศตวรรษที่ 17 และนำเสนอความลึกลับอันน่าทึ่งของธรรมชาติ ดูเหมือนว่าดาวเคราะห์ดวงนี้จะล้อมรอบด้วยวงแหวนที่มีศูนย์กลางศูนย์กลางต่อเนื่องกัน 3 วง ซึ่งประกอบด้วยสสารที่ไม่ทราบธรรมชาติ ลาปลาซพิสูจน์ให้เห็นว่าพวกมันไม่สามารถแข็งแกร่งได้ หลังจากทำการวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ แม็กซ์เวลล์เริ่มมั่นใจว่าพวกมันไม่สามารถเป็นของเหลวได้ และได้ข้อสรุปว่าโครงสร้างดังกล่าวจะมีเสถียรภาพได้ก็ต่อเมื่อมันประกอบด้วยกลุ่มอุกกาบาตที่ไม่เกี่ยวข้องกัน ความเสถียรของวงแหวนนั้นมั่นใจได้ด้วยการดึงดูดดาวเสาร์และการเคลื่อนที่ร่วมกันของดาวเคราะห์และอุกกาบาต สำหรับงานนี้ Maxwell ได้รับรางวัล J. Adams Prize

ผลงานชิ้นแรกของ Maxwell คือทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ในปี พ.ศ. 2402 นักวิทยาศาสตร์ได้รายงานในที่ประชุมของสมาคมอังกฤษ โดยเขาได้นำเสนอการกระจายตัวของโมเลกุลตามความเร็ว (การกระจายแบบแมกซ์เวลเลียน) แม็กซ์เวลล์พัฒนาแนวคิดของบรรพบุรุษของเขาในการพัฒนาทฤษฎีจลน์ของก๊าซโดยรูดอล์ฟ เคลาเซียส ผู้แนะนำแนวคิดเรื่อง "เส้นทางอิสระเฉลี่ย" แมกซ์เวลล์ดำเนินการจากแนวคิดเรื่องแก๊สโดยเป็นกลุ่มของลูกบอลยืดหยุ่นในอุดมคติจำนวนมากที่เคลื่อนที่อย่างโกลาหลในพื้นที่ปิด ลูกบอล (โมเลกุล) สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามความเร็ว ในขณะที่จำนวนโมเลกุลในแต่ละกลุ่มยังคงอยู่ในสถานะคงที่ แม้ว่าพวกมันจะออกจากและเข้ากลุ่มได้ก็ตาม จากการพิจารณานี้ ตามมาว่า “อนุภาคถูกกระจายด้วยความเร็วตามกฎเดียวกันกับความคลาดเคลื่อนจากการสังเกตซึ่งกระจายอยู่ในทฤษฎีวิธีกำลังสองน้อยที่สุด กล่าวคือ ตามสถิติแบบเกาส์เซียน" แม็กซ์เวลล์อธิบายกฎของอาโวกาโดร การแพร่ การนำความร้อน แรงเสียดทานภายใน (ทฤษฎีการถ่ายโอน) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีของเขา ในปี พ.ศ. 2410 เขาได้แสดงให้เห็นลักษณะทางสถิติของกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1831 ซึ่งเป็นปีที่แม็กซ์เวลล์เกิด ไมเคิล ฟาราเดย์ได้ทำการทดลองแบบคลาสสิกที่นำเขาไปสู่การค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แมกซ์เวลล์เริ่มศึกษาไฟฟ้าและแม่เหล็กประมาณ 20 ปีต่อมา เมื่อมีมุมมองสองประการเกี่ยวกับธรรมชาติของผลกระทบทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์ เช่น A. M. Ampere และ F. Neumann ยึดมั่นในแนวคิดของการกระทำระยะไกล โดยมองว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีความคล้ายคลึงกับแรงดึงดูดโน้มถ่วงระหว่างมวลสองมวล ฟาราเดย์เป็นผู้สนับสนุนแนวคิดเรื่องเส้นแรงที่เชื่อมต่อประจุไฟฟ้าบวกและลบหรือขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็ก เส้นแรงเติมเต็มพื้นที่โดยรอบทั้งหมด (สนาม ในศัพท์เฉพาะของฟาราเดย์) และกำหนดปฏิกิริยาทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก หลังจากฟาราเดย์ แม็กซ์เวลล์ได้พัฒนาแบบจำลองอุทกพลศาสตร์ของเส้นแรง และแสดงความสัมพันธ์ของไฟฟ้าไดนามิกส์ที่ทราบในขณะนั้นในภาษาคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกับแบบจำลองทางกลของฟาราเดย์ ผลลัพธ์หลักของการวิจัยนี้สะท้อนให้เห็นในงาน "Faraday's Lines of Force" (1857) ในปี พ.ศ. 2403–2408 แม็กซ์เวลล์สร้างทฤษฎีของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเขากำหนดไว้ในรูปแบบของระบบสมการ (สมการของแมกซ์เวลล์) ซึ่งอธิบายกฎพื้นฐานของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้า: สมการที่ 1 แสดงการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์ ประการที่ 2 – การเหนี่ยวนำแมกนีโตอิเล็กทริก ค้นพบโดย Maxwell และอาศัยแนวคิดเกี่ยวกับกระแสการกระจัด ประการที่ 3 – กฎการอนุรักษ์ไฟฟ้า ประการที่ 4 – ลักษณะกระแสน้ำวนของสนามแม่เหล็ก

แม็กซ์เวลล์พัฒนาแนวคิดเหล่านี้อย่างต่อเนื่องโดยสรุปว่าการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กควรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในแนวแรงที่ทะลุผ่านพื้นที่โดยรอบ เช่น จะต้องมีพัลส์ (หรือคลื่น) แพร่กระจายในตัวกลาง ความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นเหล่านี้ (การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ขึ้นอยู่กับความสามารถในการซึมผ่านของอิเล็กทริกและแม่เหล็กของตัวกลางและเท่ากับอัตราส่วนของหน่วยแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไฟฟ้าสถิต ตามที่แม็กซ์เวลล์และนักวิจัยคนอื่นๆ กล่าวไว้ อัตราส่วนนี้คือ 3·10 10 ซม./วินาที ซึ่งใกล้เคียงกับความเร็วแสงที่วัดได้เมื่อเจ็ดปีก่อนโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส เอ. ฟิโซ ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2404 แม็กซ์เวลล์แจ้งให้ฟาราเดย์ทราบเกี่ยวกับการค้นพบของเขา: แสงคือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายในตัวกลางที่ไม่นำไฟฟ้า กล่าวคือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ขั้นตอนสุดท้ายของการวิจัยมีสรุปไว้ในงานของ Maxwell เรื่อง “The Dynamic Theory of the Electromagnetic Field” (1864) และผลงานของเขาเกี่ยวกับ Electrodynamics ได้สรุปไว้ใน “Treatise on Electricity and Magnetism” (1873) อันโด่งดัง

เจมส์-เคลิร์ก แม็กซ์เวลล์

(13.6.1831, เอดินบะระ, - 5.11.1879, เคมบริดจ์)

James Clerk Maxwell - นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ผู้สร้างไฟฟ้าพลศาสตร์คลาสสิก ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งฟิสิกส์เชิงสถิติ เกิดที่เมืองเอดินบะระในปี พ.ศ. 2374
แม็กซ์เวลล์เป็นบุตรชายของขุนนางชาวสก็อตจากตระกูลเสมียนผู้สูงศักดิ์ เขาศึกษาที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระ (พ.ศ. 2390-50) และมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (พ.ศ. 2393-54) สมาชิกของราชสมาคมแห่งลอนดอน (พ.ศ. 2403) ศาสตราจารย์ที่ Marischal College, Aberdeen (1856-60) จากนั้นที่ University of London (1860-65) ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2414 Maxwell เป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ที่นั่นเขาได้ก่อตั้งห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะแห่งแรกในอังกฤษ นั่นคือห้องปฏิบัติการคาเวนดิช ซึ่งเขาดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการตั้งแต่ปี พ.ศ. 2414
กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ของ Maxwell ได้แก่ ปัญหาแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ เลนส์ ทฤษฎีความยืดหยุ่นและอีกมากมาย แม็กซ์เวลล์ทำงานชิ้นแรกของเขาเสร็จเรียบร้อย "On the Drawing of Ovals and on Ovals with Many Tricks" เมื่อเขายังอายุไม่ถึง 15 ปี (พ.ศ. 2389 ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2394) การศึกษาครั้งแรกของเขาบางส่วนเป็นผลงานเกี่ยวกับสรีรวิทยาและฟิสิกส์ของการมองเห็นสีและการวัดสี (1852-72) ในปีพ.ศ. 2404 แม็กซ์เวลล์ได้สาธิตภาพสีที่ได้จากการฉายสไลด์สีแดง เขียว และน้ำเงินพร้อมกันบนหน้าจอ เป็นครั้งแรก ซึ่งพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีการมองเห็นสีที่มีสามองค์ประกอบ และในขณะเดียวกันก็สรุปวิธีสร้างภาพถ่ายสีด้วย เขาสร้างเครื่องมือชิ้นแรกๆ สำหรับการวัดสีเชิงปริมาณ เรียกว่าดิสก์แมกซ์เวลล์
ในปี พ.ศ. 2400-59 แม็กซ์เวลล์ทำการศึกษาเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับความเสถียรของวงแหวนดาวเสาร์และแสดงให้เห็นว่าวงแหวนของดาวเสาร์จะมีเสถียรภาพได้ก็ต่อเมื่อวงแหวนประกอบด้วยอนุภาคของแข็งที่ไม่เกี่ยวข้องกัน
ในการวิจัยเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็ก (บทความ "บนเส้นแรงของฟาราเดย์", พ.ศ. 2398-56; "บนเส้นแรงทางกายภาพ", พ.ศ. 2404-62; "ทฤษฎีไดนามิกของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า", พ.ศ. 2407; พื้นฐานสองเล่ม "บทความเกี่ยวกับ ไฟฟ้าและแม่เหล็ก", พ.ศ. 2416 (ค.ศ. 1873) แมกซ์เวลล์พัฒนามุมมองของไมเคิล ฟาราเดย์เกี่ยวกับบทบาทของตัวกลางในปฏิกิริยาทางไฟฟ้าและแม่เหล็กในทางคณิตศาสตร์ เขาพยายาม (ตามฟาราเดย์) เพื่อตีความสื่อนี้ว่าเป็นอีเทอร์โลกที่แผ่ซ่านไปทั่ว แต่ความพยายามเหล่านี้ไม่ประสบความสำเร็จ
การพัฒนาฟิสิกส์เพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าพาหะของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าคือ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นทฤษฎีที่แม็กซ์เวลล์สร้างขึ้น (ในฟิสิกส์คลาสสิก) ในทฤษฎีนี้ Maxwell สรุปข้อเท็จจริงทั้งหมดของพลศาสตร์ไฟฟ้าขนาดมหภาคที่รู้จักในเวลานั้นและเป็นครั้งแรกที่แนะนำแนวคิดของกระแสการกระจัดที่สร้างสนามแม่เหล็กเหมือนกระแสธรรมดา (กระแสการนำ, ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่) แม็กซ์เวลล์แสดงกฎของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปแบบของระบบสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย 4 แบบ ( สมการของแมกซ์เวลล์).
ลักษณะทั่วไปและครอบคลุมของสมการเหล่านี้แสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าการวิเคราะห์ทำให้สามารถทำนายปรากฏการณ์และรูปแบบที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้มากมายได้
ดังนั้นจึงติดตามการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งต่อมาถูกค้นพบโดย G. Hertz จากการศึกษาสมการเหล่านี้ แมกซ์เวลล์ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับธรรมชาติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (พ.ศ. 2408) และแสดงให้เห็นว่าความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ ในสุญญากาศเท่ากับความเร็วแสง
เขาวัด (ด้วยความแม่นยำมากกว่า W. Weber และ F. Kohlrausch ในปี 1856) อัตราส่วนของหน่วยประจุไฟฟ้าสถิตต่อประจุแม่เหล็กไฟฟ้า และยืนยันความเท่าเทียมกับความเร็วแสง ทฤษฎีของแมกซ์เวลล์บอกเป็นนัยว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสร้างแรงกดดัน
การทดลองแรงดันเบาเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2442 โดย P. N. Lebedev
ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ได้รับการยืนยันจากการทดลองอย่างสมบูรณ์และกลายเป็นพื้นฐานคลาสสิกที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปของฟิสิกส์สมัยใหม่ บทบาทของทฤษฎีนี้ได้รับการอธิบายอย่างชัดเจนโดย A. Einstein: “... จุดเปลี่ยนที่ยิ่งใหญ่เกิดขึ้นที่นี่ซึ่งเกี่ยวข้องกับชื่อของฟาราเดย์, แม็กซ์เวลล์, เฮิรตซ์ตลอดไป ส่วนแบ่งที่สำคัญในการปฏิวัตินี้เป็นของ Maxwell... หลังจาก Maxwell ความเป็นจริงทางกายภาพเกิดขึ้นในรูปแบบของสนามต่อเนื่องที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยกลไก... การเปลี่ยนแปลงในแนวคิดเรื่องความเป็นจริงนี้เป็นสิ่งที่ลึกซึ้งและมีผลมากที่สุดในบรรดาฟิสิกส์นั้น มีประสบการณ์มาตั้งแต่สมัยนิวตัน".
ในการศึกษาเกี่ยวกับทฤษฎีจลน์ศาสตร์โมเลกุลของก๊าซ (บทความ "คำอธิบายเกี่ยวกับทฤษฎีไดนามิกของก๊าซ", พ.ศ. 2403 และ "ทฤษฎีไดนามิกของก๊าซ", พ.ศ. 2409) แมกซ์เวลล์เป็นคนแรกที่แก้ปัญหาทางสถิติของการกระจายตัวของโมเลกุลก๊าซในอุดมคติ ตามความเร็ว ( การกระจายแม็กซ์เวลล์- แมกซ์เวลล์คำนวณการพึ่งพาความหนืดของก๊าซกับความเร็วและเส้นทางอิสระของโมเลกุล (พ.ศ. 2403) คำนวณค่าสัมบูรณ์ของโมเลกุลหลัง และได้รับความสัมพันธ์ทางอุณหพลศาสตร์ที่สำคัญจำนวนหนึ่ง (พ.ศ. 2403) ทดลองวัดค่าสัมประสิทธิ์ความหนืดของอากาศแห้ง (พ.ศ. 2409) ในปี พ.ศ. 2416-2517 แมกซ์เวลล์ค้นพบปรากฏการณ์การหักเหสองครั้งในกระแส ( แม็กซ์เวลล์เอฟเฟ็กต์).
แม็กซ์เวลล์เป็นผู้เผยแพร่วิทยาศาสตร์รายใหญ่ เขาเขียนบทความหลายบทความสำหรับ Encyclopedia Britannica หนังสือยอดนิยมเช่น "Theory of Heat" (1870), "Matter and Motion" (1873), "Electricity in Elementary Exposition" (1881) แปลเป็นภาษารัสเซีย การสนับสนุนที่สำคัญในประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์คือการตีพิมพ์ต้นฉบับของ Maxwell เกี่ยวกับผลงานไฟฟ้าของ G. Cavendish (1879) พร้อมข้อคิดเห็นมากมาย