Трактат об электричестве и магнетизме

Трактат об электричестве и магнетизме

Титульный лист первого тома шедевра Максвелла.
Автор	Джеймс Клерк Максвелл
Язык	Английский
Предмет	Электромагнетизм Математическая физика
Жанр	Научная литература трактат научное письмо
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. 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». 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.

Максвелл ввел использование векторных полей , и его ярлыки увековечились:

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).

Работа Максвелла считается образцом научной риторики :

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

Предварительные сведения об измерении величин, трактат об электричестве и магнетизме (1873 г.)

Предварительный. Об измерении величин.

Часть I. Электростатика.

1. Описание явлений.
2. Элементарная математическая теория электричества.
3. Об электрической работе и энергии в системе проводников.
4. Общие теоремы.
5. Механическое действие между двумя электрическими системами.
6. Точки и линии равновесия.
7. Формы эквипотенциальных поверхностей и линий тока.
8. Простые случаи электрификации.
9. Сферические гармоники.
10. Конфокальные поверхности второй степени.
11. Теория электрических изображений.
12. Сопряженные функции в двух измерениях.
13. Электростатические инструменты.

Часть II. Электрокинематика.

1. Электрический ток.
2. Проводимость и сопротивление.
3. Электродвижущая сила между соприкасающимися телами.
4. Электролиз.
5. Электролитическая поляризация.
6. Математическая теория распределения электрических токов.
7. Проводимость в трех измерениях.
8. Сопротивление и проводимость в трех измерениях.
9. Проводимость через гетерогенные среды.
10. Проводимость в диэлектриках.
11. Измерение электрического сопротивления проводников.
12. Электрическое сопротивление веществ.

Часть III. Магнетизм

1. Элементарная теория магнетизма.
2. Магнитная сила и магнитная индукция.
3. Особые формы магнитов.
4. Индуцированная намагниченность.
5. Магнитные проблемы.
6. Теория магнитной индукции Вебера.
7. Магнитные измерения.
8. Земной магнетизм.

Часть IV. Электромагнетизм.

1. Электромагнитная сила.
2. Взаимное действие электрических токов.
3. Индукция электрических токов.
4. Индукция тока на самого себя.
5. Общие уравнения динамики.
6. Применение динамики к электромагнетизму.
7. Электрокинетика.
8. Исследование месторождения посредством вторичного контура.
9. Общие уравнения.
10. Габаритные размеры электроагрегатов.
11. Энергия и стресс.
12. Текущие таблицы.
13. Параллельные токи.
14. Круговые токи.
15. Электромагнитные инструменты.
16. Электромагнитные наблюдения.
17. Электрическое измерение коэффициентов индукции.
18. Определение сопротивления в электромагнитной мере.
19. Сравнение электростатических и электромагнитных устройств.
20. Электромагнитная теория света.
21. Магнитное действие на свет.
22. Электрическая теория магнетизма.
23. Теории действия на расстоянии .

Прием

Отзывы

24 апреля 1873 года журнал Nature анонсировал публикацию с подробным описанием и большой похвалой. Когда в 1881 году вышло второе издание, Джордж Кристал написал обзор для Nature .

Пьер Дюэм Максвелла опубликовал критическое эссе, в котором изложил ошибки, которые он нашел в «Трактате» . Рецензия на книгу Дюэма была опубликована в журнале Nature .

Комментарии

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».

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.

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.

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, симпатизирует 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...»

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, которые были выдвинуты в течение двух предшествующих десятилетий великими немецкими электриками... Доктрины, свойственные Максвеллу... не были представлены ни в первом томе, ни в первой половине второго».

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».

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».

Л. Пирс Уильямс (1991): «В 1873 году Джеймс Клерк Максвелл опубликовал бессвязный и трудный двухтомный «Трактат об электричестве и магнетизме» , которому было суждено изменить ортодоксальную картину физической реальности. Этот трактат сделал для электромагнетизма то, что «Начала» сделали Ньютона. 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 » .

Марк П. Сильверман (1998) «Я изучал принципы самостоятельно – в данном случае, используя «Трактат Максвелла » как 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.

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».

См. также

• « О физических силовых линиях »
• « Динамическая теория электромагнитного поля ».
• Введение в электродинамику
• Классическая электродинамика

Дальнейшее чтение

• 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 » , 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

• 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.
  • Том 2
• Трактат об электричестве и магнетизме в Интернет-архиве
  • 1-е издание 1873 г. Том 1 , Том 2
  • 2-е издание 1881 г. Том 1 , Том 2
  • 3-е издание 1892 г. (изд. Дж. Дж. Томсона ), Том 1 , Том 2
  • 3-е издание 1892 г. (Дуврское переиздание 1954 г.) Том 1 , Том 2
• Оригинальные уравнения Максвелла – 20 уравнений Максвелла с 20 неизвестными – PDF