Трактат об электричестве и магнетизме
 Титульный лист первого тома шедевра Максвелла. | |
| Автор | Джеймс Клерк Максвелл |
|---|---|
| Язык | Английский |
| Предмет | |
| Жанр |
|
| Издатель | Издательство Оксфордского университета |
Дата публикации | 1873 |
| Место публикации | Англия |
| Текст | Трактат об электричестве и магнетизме в Wikisource |
«Трактат об электричестве и магнетизме» — это двухтомный трактат по электромагнетизму , написанный Джеймсом Клерком Максвеллом в 1873 году. Максвелл редактировал « Трактат» для второго издания, когда он умер в 1879 году. Редакция была завершена Уильямом Дэвидсоном Нивеном для публикации в 1881 году. Третье издание было подготовлено Дж. Дж. Томсоном к публикации в 1892 году.
Говорят, что этот трактат чрезвычайно трудно читать, он содержит множество идей, но ему не хватает четкой направленности и упорядоченности, которые, возможно, позволили бы ему легче прижиться. [1] Один историк науки заметил, что попытка Максвелла составить всеобъемлющий трактат по всей электротехнике имела тенденцию скрывать важные результаты его работы под «длинными описаниями различных явлений, обсуждаемых с нескольких точек зрения». [1] Далее он говорит, что, помимо рассмотрения эффекта Фарадея , Максвелл не смог подробно объяснить свои ранние работы, особенно генерацию электромагнитных волн и вывод законов, управляющих отражением и преломлением. [1]
Максвелл ввел использование векторных полей , и его метки увековечены:
- A (векторный потенциал), B (магнитная индукция), C (электрический ток), D (смещение), E (электрическое поле – электродвижущая сила Максвелла), F (механическая сила), H (магнитное поле – магнитная сила Максвелла). [2]
Работа Максвелла считается образцом научной риторики : [3]
- Уравнения Лагранжа появляются в «Трактате» как кульминация длинной серии риторических ходов, включая (среди прочего) теорему Грина Гаусса , потенциальную теорию Фарадея и силовые линии – все из которых подготовили читателя к лагранжевому видению мира природы, который целостно и взаимосвязано: это настоящий кардинальный переход от видения Ньютона.
Содержание [ править ]
Предварительный. Об измерении величин.
Часть I. Электростатика.
- Описание явлений.
- Элементарная математическая теория электричества.
- Об электрической работе и энергии в системе проводников.
- Общие теоремы.
- Механическое действие между двумя электрическими системами.
- Точки и линии равновесия.
- Формы эквипотенциальных поверхностей и линий тока.
- Простые случаи электрификации.
- Сферические гармоники.
- Конфокальные поверхности второй степени.
- Теория электрических изображений.
- Сопряженные функции в двух измерениях.
- Электростатические инструменты.
Часть II. Электрокинематика.
- Электрический ток.
- Проводимость и сопротивление.
- Электродвижущая сила между соприкасающимися телами.
- Электролиз.
- Электролитическая поляризация.
- Математическая теория распределения электрических токов.
- Проводимость в трех измерениях.
- Сопротивление и проводимость в трех измерениях.
- Проводимость через гетерогенные среды.
- Проводимость в диэлектриках.
- Измерение электрического сопротивления проводников.
- Электрическое сопротивление веществ.
Часть III. Магнетизм
- Элементарная теория магнетизма.
- Магнитная сила и магнитная индукция.
- Особые формы магнитов.
- Индуцированная намагниченность.
- Магнитные проблемы.
- Теория магнитной индукции Вебера.
- Магнитные измерения.
- Земной магнетизм.
Часть IV. Электромагнетизм.
- Электромагнитная сила.
- Взаимное действие электрических токов.
- Индукция электрических токов.
- Индукция тока на самого себя.
- Общие уравнения динамики.
- Применение динамики к электромагнетизму.
- Электрокинетика.
- Исследование месторождения посредством вторичного контура.
- Общие уравнения.
- Габаритные размеры электроагрегатов.
- Энергия и стресс.
- Текущие таблицы.
- Параллельные токи.
- Круговые токи.
- Электромагнитные приборы.
- Электромагнитные наблюдения.
- Электрическое измерение коэффициентов индукции.
- Определение сопротивления в электромагнитной мере.
- Сравнение электростатических и электромагнитных устройств.
- Электромагнитная теория света.
- Магнитное действие на свет.
- Электрическая теория магнетизма.
- Теории действия на расстоянии .
Прием [ править ]
Отзывы [ править ]
24 апреля 1873 года журнал Nature анонсировал публикацию с подробным описанием и большой похвалой. [4] Когда в 1881 году вышло второе издание, Джордж Кристал написал обзор для Nature . [5]
Пьер Дюэм Максвелла опубликовал критическое эссе, в котором изложил ошибки, которые он нашел в «Трактате» . [6] Рецензия на книгу Дюэма была опубликована в журнале Nature . [7]
Комментарии [ править ]
Герман фон Гельмгольц (1881): «Теперь, когда математическая интерпретация представлений Фарадея о природе электрических и магнитных сил была дана Клерком Максвеллом, мы видим, насколько велика степень точности и точности действительно скрывалась за словами Фарадея… в высшей степени удивительно видеть, какое большое количество общих теорий, механическая дедукция которых требует высочайших способностей математического анализа, он нашел посредством своего рода интуиции, с уверенностью инстинкта, без помощи единого математическая формула». [8]
Оливер Хевисайд (1893): «В чем состоит теория Максвелла? В первом приближении можно сказать: существует книга Максвелла в том виде, в котором он ее написал; вот его текст и его уравнения: вместе они составляют его теорию. Но когда мы приступим к его внимательному рассмотрению, мы обнаружим, что этот ответ неудовлетворителен. Для начала достаточно обратиться к работам физиков, написанным, скажем, в течение первых двенадцати лет после первой публикации трактата Максвелла, чтобы увидеть, что могут быть большие расхождения во мнениях относительно того, в чем состоит его теория. Оно может быть истолковано разными людьми по-разному, и это является знаком, который не изложен в совершенно ясной и безошибочной форме. Есть много неясностей и некоторых несоответствий. Если говорить о себе, то только изменив форму изложения, я смог увидеть это ясно и избежать несоответствий. Сейчас в растущей науке нет окончательности. Поэтому невозможно строго придерживаться теории Максвелла в том виде, в каком он дал ее миру, хотя бы из-за ее неудобной формы. [9] [10]
Александр Макфарлейн (1902): «Эта работа послужила отправной точкой многих достижений, сделанных в последние годы. Максвелл — научный предок Герца , Герца Маркони и всех других работников беспроводной телеграфии. [11]
Оливер Лодж (1907) «Затем идет Максвелл с его острой проницательностью и большим пониманием мысли в сочетании с математической тонкостью и силой выражения; он усваивает факты, сочувствует философским, но необученным способам выражения, изобретенным Фарадеем, связывает теоремы Грина, Стокса и Томсона к фактам Фарадея, и из этого союза вырастает молодая современная наука об электричестве...» [12]
Э. Т. Уиттакер (1910): «В этой знаменитой работе охвачены почти все разделы электрической и магнитной теории, но намерением автора было обсудить все с единой точки зрения, а именно с точки зрения Фарадея , так что немного или не было дано никакого отчета о гипотезах, выдвинутых в течение двух предшествующих десятилетий великими немецкими электриками... Доктрины, свойственные Максвеллу... не были представлены ни в первом томе, ни в первой половине второго». [13]
Альберт Эйнштейн (1931): «До Максвелла люди представляли физическую реальность – поскольку она должна представлять события в природе – как материальные точки, изменения которых состоят исключительно из движений, подчиняющихся полным дифференциальным уравнениям. После Максвелла они представлял физическую реальность как представленную непрерывными полями , необъяснимыми механически, которые подчиняются уравнениям в частных производных . Это изменение в концепции реальности является наиболее глубоким и плодотворным, которое пришло в физику со времен Ньютона, но в то же время оно произошло; следует признать, что программа еще далеко не полностью выполнена». [14]
Ричард П. Фейнман (1964): «При взгляде на историю человечества, скажем, через десять тысяч лет, не может быть никаких сомнений в том, что самое значительное событие XIX века будет оценено как открытие Максвелла. законов электродинамики. Гражданская война в США отойдет на второй план по сравнению с этим важным научным событием того же десятилетия». [15]
Л. Пирс Уильямс (1991): «В 1873 году Джеймс Клерк Максвелл опубликовал бессвязный и трудный двухтомный «Трактат об электричестве и магнетизме» Ньютона. «Начала» , которому было суждено изменить ортодоксальную картину физической реальности. Этот трактат сделал для электромагнетизма то, что сделали для классической механики он не только предоставил математические инструменты для исследования и представления всей электромагнитной теории, но и изменил саму структуру как теоретической, так и экспериментальной физики. Хотя этот процесс продолжался на протяжении всего девятнадцатого века, он продолжался. эта работа, которая окончательно вытеснила действие на расстоянии физику и заменила физику поля » . [16]
Марк П. Сильверман (1998) «Я изучал принципы самостоятельно – в данном случае, используя « Трактат Максвелла » как мое вдохновение и учебник. Это не тот опыт, который я обязательно рекомендовал бы другим. Несмотря на всю его легендарную мягкость, Максвелл требовательный учитель, и его выдающееся произведение - совсем не чтение за журнальным столиком ... В то же время этот опыт был очень полезным, поскольку я пришел к пониманию, как я понял гораздо позже, аспектов электромагнетизма, которые редко преподаются в школах. любого уровня сегодня и отражают уникальную физическую проницательность их создателя. [2] : 202
Эндрю Уорвик (2003): «Разрабатывая математическую теорию электричества и магнетизма в «Трактате» , Максвелл допустил ряд ошибок, и для студентов, имеющих лишь слабое представление о физических концепциях базовой теории электромагнетизма и конкретных методах решения некоторых проблем, было чрезвычайно трудно отличить случаи, когда Максвелл допустил ошибку, от случаев, когда они просто не следовали физическим или математическим рассуждениям». [17]
См. также [ править ]
- « О физических силовых линиях »
- « Динамическая теория электромагнитного поля ».
- Введение в электродинамику
- Классическая электродинамика
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б с Брюс Дж. Хант (1991) Максвеллианцы , стр. 13
- ^ Перейти обратно: а б Марк П. Сильверман (1998) Волны и зерна: размышления о свете и обучении , страницы 205, 6, Princeton University Press ISBN 0-691-00113-8
- ^ Томас К. Симпсон (2010) Математическая риторика Максвелла: переосмысление Трактата об электричестве и магнетизме , страница xiii, Санта-Фе, Нью-Мексико: Green Lion Press
- ^ «Трактат об электричестве и магнетизме» . Природа . 7 (182): 478–480. 24 апреля 1873 г. Бибкод : 1873Natur...7..478. . дои : 10.1038/007478a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 10178476 .
- ^ Джордж Кристал (1882) Обзор: 2-е издание , ссылка из Nature
- ^ Пьер Дюэм (1902). Электрические теории Дж. Клерка Максвелла: историческое и критическое исследование . Париж: А. Германн
- ^ В. МакФ. Орр (1902) «Французский критик Максвелла» , Nature , 17 апреля 1902 г.
- ^ Герман Гельмгольц (1881) «О современном развитии концепции электричества Фарадея», Лекция Фарадея в Королевском обществе
- ^ Оливер Хевисайд (1893) Электромагнитная теория , т. 1 , Предисловие, с. vii, ссылка из Интернет-архива
- ^ Максвеллианцы , стр. 201.
- ^ Александр Макфарлейн (1916) Лекции о десяти британских физиках девятнадцатого века , ссылка из Интернет-архива
- ^ Оливер Лодж (1907) Современные взгляды на электричество , 3-е издание, стр. 24, Macmillan & Company
- ^ ET Whittaker (1910) История теорий эфира и электричества , страница 300
- ^ Эйнштейн, Альберт (1931). «Влияние Максвелла на эволюцию идеи физической реальности» . Джеймс Клерк Максвелл: Памятный том . CUP Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года . Проверено 7 июля 2014 г.
- ^ Брюс Дж. Хант (1991) Максвеллианцы , страница 1, Cornell University Press ISBN 0-8014-2641-3 . Источник Фейнмановские лекции по физике (1964) 2:1.11.
- ^ Л. Пирс Уильямс (1991) Предисловие к Максвеллианцам
- ^ Эндрю Уорвик (2003) Магистр теории: Кембридж и развитие математической физики , глава 6: Осмысление трактата Максвелла об электричестве и магнетизме в Кембридже средней викторианской эпохи, стр. 286–356, цитата стр. 297, Издательство Чикагского университета ISBN 0-226-87374-9
Дальнейшее чтение [ править ]
- Ахард, Ф. (1 января 2005 г.), Граттан-Гиннесс, И.; Кук, Роджер; Корри, Лео; Крепель, Пьер (ред.), «Глава 44 - Джеймс Клерк Максвелл, Трактат об электричестве и магнетизме, первое издание (1873 г.)» , « Важные сочинения по западной математике 1640–1940 гг. », Амстердам: Elsevier Science, стр. 564–587, ISBN 978-0-444-50871-3 , получено 12 октября 2020 г.
- Левин, МЛ; Миллер, Массачусетс (30 ноября 1981 г.). «Трактат об электричестве и магнетизме» Максвелла » . Успехи советской физики . 24 (11): 904. doi : 10.1070/PU1981v024n11ABEH004793 . ISSN 0038-5670 .
- Кристал, Г. (январь 1882 г.). «Трактат об электричестве и магнетизме. Элементарный трактат об электричестве» . Природа . 25 (637): 237–240. Бибкод : 1882Natur..25..237C . дои : 10.1038/025237a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 41145395 .
Внешние ссылки [ править ]
СМИ, связанные с «Трактатом об электричестве и магнетизме», на Викискладе?
- Перепечатка из Dover Publications ( ISBN 0-486-60636-8 )
- Трактат об электричестве и магнетизме - Том 1 - 1873 г. - Мемориальная коллекция Познера - Университет Карнеги-Меллон.
- Трактат об электричестве и магнетизме в Интернет-архиве
- Оригинальные уравнения Максвелла – 20 уравнений Максвелла с 20 неизвестными – PDF