О физических силовых линиях

« О физических силовых линиях » — статья из четырёх частей, написанная Джеймсом Клерком Максвеллом и опубликованная в 1861 году. ^[1] В ней Максвелл вывел уравнения электромагнетизма в сочетании с «морем» « молекулярных вихрей », которые он использовал для моделирования . силовых линий Фарадея Максвелл изучал и комментировал область электричества и магнетизма еще в 1855/56 году, когда написал «О силовых линиях Фарадея». ^[2] был прочитан Кембриджскому философскому обществу . Максвелл провел аналогию между плотностью этой среды и магнитной проницаемостью, а также аналогию между поперечной упругостью и диэлектрической проницаемостью и, используя результаты предыдущего эксперимента Вильгельма Эдуарда Вебера и Рудольфа Кольрауша , выполненного в 1856 году, установил связь между скоростью света и скоростью распространения волн в этой среде.

Эта статья открыла новую эру классической электродинамики и послужила катализатором дальнейшего прогресса в математической области векторного исчисления . Из-за этого она считается одной из наиболее исторически значимых публикаций в физике и науке в целом, сравнимой с работами Эйнштейна Annus Mirabilis Ньютона и Principia Mathematica .

Мотивации

В 1856 году Вильгельм Эдуард Вебер и Рудольф Кольрауш провели эксперимент с лейденской банкой и установили соотношение электрического заряда , измеренного статически, к тому же электрическому заряду, измеренному электродинамически . Максвелл использовал это соотношение в Исаака Ньютона уравнении для скорости звука , применяя его к плотности и поперечной упругости своего моря молекулярных вихрей. Он получил значение, очень близкое к скорости света , которую недавно измерил непосредственно Ипполит Физо . Максвелл затем написал ^[3]

«Мы едва ли можем избежать вывода, что свет состоит из поперечных колебаний той же самой среды, которая является причиной электрических и магнитных явлений»

Также в этой статье 1861 года Максвелл впервые ввел термин ток смещения , который теперь включен в закон цепи Ампера . Но только в своей следующей статье 1865 года « Динамическая теория электромагнитного поля » Максвелл использовал этот термин для тока смещения для вывода уравнения электромагнитной волны .

\mathbf {\nabla } \times \mathbf {B} =\mu _{0}\mathbf {J} +\underbrace {\mu _{0}\epsilon _{0}{\frac {\partial }{\partial t}}\mathbf {E} } _{\mathrm {Maxwell's\ term} }

Влияние

Все четыре современных уравнения Максвелла , изложенные в публикации Оливера Хевисайда в 1884 году, появились в статье Максвелла 1861 года. Однако Хевисайд представил эти уравнения в современном векторном формате, используя оператор набла (∇), изобретенный Уильямом Роуэном Гамильтоном в 1837 году:

О работе Максвелла Альберт Эйнштейн писал: ^[4]

«Представьте себе чувства [Максвелла], когда сформулированные им дифференциальные уравнения доказали ему, что электромагнитные поля распространяются в виде поляризованных волн и со скоростью света! Лишь немногие люди в мире удостоились такого опыта... Физикам потребовалось несколько десятилетий, чтобы осознать всю значимость открытия Максвелла, настолько смелым был скачок, который его гений совершил в концепциях его коллег».

Другие физики были не менее впечатлены работой Максвелла, например Ричард Фейнман, который прокомментировал: ^[5]

«При взгляде на мировую историю, скажем, через десять тысяч лет, не может быть никаких сомнений в том, что самое значительное событие XIX века будет расценено как открытие Максвеллом законов электромагнетизма. Гражданская война в США отойдет на второй план в сравнении с этим важным научным событием того же десятилетия».

Чарльз Коулстон Гиллиспи слово « поле ». утверждает, что эта статья ввела в мир физики ^[6] но Фарадей впервые ввел этот термин в 1849 году. ^[7]

См. также

Ссылки

^ Максвелл, Дж. К. (1861). «О физических силовых линиях». Философский журнал . 90 : 11–23. Бибкод : 2010PMag...90S..11M . дои : 10.1080/14786431003659180 . S2CID 135524562 .
↑ О силовых линиях Фарадея Джеймс Клерк Максвелл, 1855 г.
^ Чарльз Коулстон Гиллиспи. «Джеймс Клерк-Максвелл». Словарь научной биографии . Сыновья Чарльза Скрибнера .
^ Альберт Эйнштейн (1940). «Соображения относительно основ теоретической физики». Наука . 91 (2369): 487–492. Бибкод : 1940Sci....91..487E . дои : 10.1126/science.91.2369.487 . ПМИД 17847438 .
^ Роберт П. Криз (2008). Великие уравнения: прорывы в науке от Пифагора до Гейзенберга . WW Нортон и компания . п. 133. ИСБН 0-393-06204-Х .
^ Гиллиспи, Чарльз Коулстон (1960). Грань объективности: Очерк истории научных идей . Издательство Принстонского университета. п. 466 . ISBN 0-691-02350-6 .
^ Вайнберг, Стивен (1977). «В поисках единства: заметки по истории квантовой теории поля». Дедал . 106 (4): 17–35. JSTOR 20024506 .

Дальнейшее чтение

Джеймс К. Максвелл (1861). «О физических силовых линиях» . Философский журнал .
Бэзил Махон (2003). Человек, который изменил все: Жизнь Джеймса Клерка Максвелла . Уайли . ISBN 978-0-470-86088-5 .
Джеймс Клерк Максвелл (1878). «Эфир» . Британская энциклопедия, девятое издание . Том. 8. стр. 568–572.

[1] Максвелл, Дж. К. (1861). «О физических силовых линиях». Философский журнал . 90 : 11–23. Бибкод : 2010PMag...90S..11M . дои : 10.1080/14786431003659180 . S2CID 135524562 .

[2] О силовых линиях Фарадея Джеймс Клерк Максвелл, 1855 г.

[3] Чарльз Коулстон Гиллиспи. «Джеймс Клерк-Максвелл». Словарь научной биографии . Сыновья Чарльза Скрибнера .

[4] Альберт Эйнштейн (1940). «Соображения относительно основ теоретической физики». Наука . 91 (2369): 487–492. Бибкод : 1940Sci....91..487E . дои : 10.1126/science.91.2369.487 . ПМИД 17847438 .

[5] Роберт П. Криз (2008). Великие уравнения: прорывы в науке от Пифагора до Гейзенберга . WW Нортон и компания . п. 133. ИСБН 0-393-06204-Х .

[6] Гиллиспи, Чарльз Коулстон (1960). Грань объективности: Очерк истории научных идей . Издательство Принстонского университета. п. 466 . ISBN 0-691-02350-6 .

[7] Вайнберг, Стивен (1977). «В поисках единства: заметки по истории квантовой теории поля». Дедал . 106 (4): 17–35. JSTOR 20024506 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]