Элементарный трактат об электричестве

Элементарный трактат об электричестве
	Титульный лист первого издания 1881 года.
Автор	Джеймс Клерк Максвелл
Язык	Английский
Предмет	Электромагнетизм ; Математическая физика ;
Жанр	Научная литература ; трактат ; научное письмо ;
Издатель	Издательство Оксфордского университета
Дата публикации	1881
Место публикации	Англия
Страницы	xvi, 208, 7 пластин

«Элементарный трактат об электричестве» — посмертно опубликованный трактат об электричестве Джеймса Клерка Максвелла под редакцией Уильяма Гарнетта . Книга была опубликована в 1881 году издательством Оксфордского университета через два года после смерти Максвелла в 1879 году. В примечании редактора в начале книги говорится, что большая часть содержания книги была написана примерно за пять лет до смерти Максвелла, часть из которых была использована в лекции Максвелла по электричеству, которые читал членам Кавендишской лаборатории . ^{[ 1 ]}

Содержание

Книга состоит из тринадцати глав, охватывающих следующие темы:

Глава I: [Общего заголовка нет; охватывает основные электрические эксперименты]
Глава II: «Об обвинениях в электрифицированных телах»
Глава III: «Об электроработах и энергетике»
Глава IV: «Электрическое поле»
Глава V: «Закон линий индукции Фарадея»
Глава VI: «Особые случаи электрификации»
Глава VII: «Электрические образы»
Глава VIII: «Пропускная способность»
Глава IX: «Электрический ток»
Глава X: «Явления электрического тока, протекающего в неоднородных средах»
Глава XI: «Методы поддержания электрического тока»
Глава XII: «Об измерении электрического сопротивления»
Глава XIII: «Об электрическом сопротивлении веществ»

Первые восемь глав были готовы на момент смерти Максвелла, как и части девятой и десятой глав, хотя материалы для этих глав оказались беспорядочными. Первые четыре главы перемежаются описаниями восемнадцати экспериментов, иллюстрирующих описываемые явления. Вместо того, чтобы публиковать работу во фрагментарной форме, Гарнетт и его сотрудники решили заполнить пробелы в « Элементарном трактате» , заимствовав соответствующие разделы из великого труда Максвелла « Трактат об электричестве и магнетизме» , впервые опубликованного в двух томах в 1873 году и опубликованного в пересмотренная версия в том же году, что и « Элементарный трактат» . Из-за почти полного отсутствия текста глав с одиннадцатой по тринадцатую «Элементарного трактата» эти главы в основном построены на материале более крупного труда.

Цель книги изложена в отрывочном предисловии самого Максвелла:

Цель следующего трактата отличается от цели моего более обширного трактата об электричестве и магнетизме. Предполагается, что в более широком трактате читатель знаком с высшими математическими методами, которые не используются в этой книге, и его исследования направлены так, чтобы дать ему возможность математически иметь дело с различными явлениями науки. В этой небольшой книге я попытался представить в настолько сжатой форме, насколько это возможно, те явления, которые, по-видимому, проливают свет на теорию электричества, и использовать их, каждое на своем месте, для развития электрических идей в разум читателя. ^{[ 1 ]}

Максвелл, Фарадей и элементарный трактат

Книга не является просто переизложением некоторых частей «Трактата об электричестве и магнетизме» . Максвелл отмечает, что

В большом трактате я иногда использовал методы, которые я не считаю лучшими сами по себе, но без которых студент не может следовать исследованиям основателей математической теории электричества. С тех пор я еще больше убедился в превосходстве методов, подобных методам Фарадея, и поэтому принял их с самого начала. ^{[ 1 ]}

Считается, что это относится к использованию в «Трактате об электричестве и магнетизме» потенциалов A и Ψ как фундаментальных. То, что Максвелл принял «методы, подобные методам Фарадея», «с самого начала» в « Элементарном трактате», придает ему важное место в нашем понимании того, что Максвелл мог бы сделать с полной математической обработкой второго издания « Трактата об электричестве и магнетизме». . По этой причине, а также из-за менее технического изложения « Элементарного трактата» , последний был назван «окончательным, незаконченным выражением понимания [Максвелла], достигнутого путем изучения и расширения работы Фарадея». ^{[ 2 ]} Отношения Максвелла с работами Майкла Фарадея Фарадея были основополагающими: будучи молодым человеком, приступив к изучению электричества, Максвелл решил «не читать математику по этому предмету, пока я сначала не прочитаю «Экспериментальные исследования ». ^{[ 3 ]} И Максвелл, и Фарадей называли себя « натурфилософами », а не новоявленными «учеными» или «физиками». Максвелла Однако в конечном итоге «Трактат об электричестве и магнетизме» предложил то, что Максвелл назвал «переводом» интуитивного экспериментального подхода Фарадея в полностью математическую трактовку электрических и магнитных явлений, в частности « полей » Фарадея. Ранняя смерть Максвелла в возрасте сорока восьми лет прервала его работу над переработанным вторым изданием «Трактата об электричестве и магнетизме» , а также « Элементарного трактата» . Во введении к дуврскому изданию « Элементарного трактата » Питер Пешич утверждает, что первоначальный редактор Гарнетт рассматривал книгу как «альтернативу первой части» «Трактата об электричестве и магнетизме» , но сам Максвелл понимал « Элементарный трактат» как совсем другая работа:

Более масштабный план Максвелла для «Элементарного трактата» заключался в том, чтобы использовать самую элементарную математику не только для того, чтобы быть «проще», но и для того, чтобы подчеркнуть, как физическое стало теорией. ^{[ 3 ]}

По мнению Пешича, это акт «дани уважения» Фарадею и ответ на письмо, которое Фарадей написал Максвеллу в 1857 году, в котором Фарадей написал:

Когда математик, занимающийся физическими действиями и результатами, пришел к своим выводам, не могут ли они быть выражены на обычном языке так же полно, ясно и определенно, как в математических формулах? Если так, то не было бы великим благом для таких, как я, выразить их так? — перевести их из иероглифов, чтобы мы также могли работать над ними экспериментально. ^{[ 4 ]}

Поэтому важной особенностью « Элементарного трактата» является то, что он не содержит знаменитых уравнений Максвелла . ^{[ 5 ]} В главе VI, статья 93, Максвелл пишет: «Мы можем действовать математическими методами» или мы можем использовать «более скромный метод реального рисования предварительных фигур на бумаге и выбора того, что меньше всего кажется непохожим на ту цифру, которая нам нужна». Он продолжает: «Поэтому я нарисовал несколько схем систем эквипотенциальных поверхностей и силовых линий, чтобы учащийся мог ознакомиться с формой линий». ^{[ 1 ]} Они содержатся на серии полностраничных листов, переплетенных в конце книги.

Прием

Как это часто бывает с работами Максвелла, даже такие популярные публикации, как « Элементарный трактат», содержат тонкие идеи, и они были признаны его непосредственными последователями. Льюис Фрай Ричардсон , например, разработал метод проб и ошибок для решения двумерных сетей потоков, используя комментарий в главе VI:

Максвелл в § 92 своего «Элементарного трактата об электричестве и магнетизме» говорит о пробных методах изменения известных решений уравнения Лапласа путем рисования диаграмм на бумаге и выбора наименее невероятного. Цель настоящей диссертации состоит в том, чтобы указать, что этот метод может сделать гораздо больше, чем просто изменить известные результаты, и что он может быть настолько далеким от ориентировочного, что дает точность в один процент диапазона. ^{[ 6 ]}

Благодаря дискурсивному стилю книги и попытке представить сложные идеи простым языком, ее долгое время изучали на предмет того, что она раскрывает о стиле мышления Максвелла, в частности об использовании им аналогий в физическом объяснении. Джозеф Тернер, например, обсуждал « Элементарный трактат» в своей статье 1955 года «Максвелл о методе физической аналогии». ^{[ 7 ]} Совсем недавно Алиса Буколич указывает, что в « Элементарном трактате » «Максвелл резко различает отношения между явлениями и самими явлениями». Это имеет важные последствия для взглядов Максвелла на научное объяснение: «очевидно, что Максвелл не считает свои физические аналогии и вымышленные модели объяснительными в прямом смысле, обеспечивающим буквальное механистическое или причинное объяснение». ^{[ 8 ]}

В 2023 году экземпляр книги был возвращен в бесплатную публичную библиотеку Нью-Бедфорда в Нью-Бедфорде , штат Массачусетс , с опозданием более чем на 119 лет. ^{[ 9 ]}

История публикаций

Максвелл, Джеймс Клерк (1881). Гарнетт, Уильям (ред.). Элементарный трактат по электричеству . Оксфорд, Кларендон Пресс.
Максвелл, Джеймс Клерк (1888). Гарнетт, Уильям (ред.). Элементарный трактат по электричеству (2-е изд.). Оксфорд, Кларендон Пресс.
Максвелл, Джеймс Клерк (1888). Гарнетт, Уильям (ред.). Элементарный трактат об электричестве с введением и примечаниями Питера Пешича (2-е изд.). Dover Publications (опубликовано в 2005 г.).

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Максвелл, Джеймс Клерк; Гарнетт, Уильям (1881). Элементарный трактат по электричеству . Библиотеки Калифорнийского университета. Оксфорд, Кларендон Пресс.
^ Максвелл, Джеймс Клерк (1888). Элементарный трактат об электричестве с введением и примечаниями Питера Пешича (2-е изд.). Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications (опубликовано в 2005 г.). ISBN 9780486438849 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Максвелл, Джеймс Клерк (1892). Трактат об электричестве и магнетизме (3-е изд.). Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications (опубликовано в 1954 г.). стр. viii (том 1).
^ Фарадей, Майкл (1857). Избранная переписка Майкла Фарадея, изд. Л. Пирс Уильямс . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета (опубликовано в 1971 г.). стр. 884–885 (т. 2).
^ Нельсон, Рик (15 августа 2023 г.). «Книга Максвелла, которую вернули в библиотеку спустя 115 лет: о чем она?» . Советы по испытаниям и измерениям . Проверено 1 июня 2024 г.
^ Ричардсон, Льюис Фрай (1908). «Графический способ определения линий тока и эквипотенциалов от руки» . Философский журнал . 15 (серия 6) (86): 237–269. дои : 10.1080/14786440809463764 .
^ Тернер, Джозеф (1955). «Максвелл о методе физической аналогии» . Британский журнал философии науки . 6 (23): 226–238. дои : 10.1093/bjps/VI.23.226 . JSTOR 685678 – через JSTOR.
^ Буколич, Алиса (2015). «Максвелл, Гельмгольц и непомерная эффективность метода физической аналогии» . Исследования по истории и философии науки А. 50 : 28–37. дои : 10.1016/j.shpsa.2014.09.012 . HDL : 2022/26172 .
^ Леблан, Стив (2023). «Чрезвычайно просроченная книга была возвращена в библиотеку Массачусетса 119 лет спустя» . Новости Ассошиэйтед Пресс .

Дальнейшее чтение

Максвелл, Дж. К. (14 января 1882 г.). «Элементарный трактат об электричестве» . Наука . ОС-3 (80): 14. doi : 10.1126/science.os-3.80.14-d . ISSN 0036-8075 .
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 0028-0836 . S2CID 41145395 .

Эта статья о по физике незавершена . книге Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Максвелл, Джеймс Клерк; Гарнетт, Уильям (1881). Элементарный трактат по электричеству . Библиотеки Калифорнийского университета. Оксфорд, Кларендон Пресс.

[2] Максвелл, Джеймс Клерк (1888). Элементарный трактат об электричестве с введением и примечаниями Питера Пешича (2-е изд.). Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications (опубликовано в 2005 г.). ISBN 9780486438849 .

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б Максвелл, Джеймс Клерк (1892). Трактат об электричестве и магнетизме (3-е изд.). Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications (опубликовано в 1954 г.). стр. viii (том 1).

[4] Фарадей, Майкл (1857). Избранная переписка Майкла Фарадея, изд. Л. Пирс Уильямс . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета (опубликовано в 1971 г.). стр. 884–885 (т. 2).

[5] Нельсон, Рик (15 августа 2023 г.). «Книга Максвелла, которую вернули в библиотеку спустя 115 лет: о чем она?» . Советы по испытаниям и измерениям . Проверено 1 июня 2024 г.

[6] Ричардсон, Льюис Фрай (1908). «Графический способ определения линий тока и эквипотенциалов от руки» . Философский журнал . 15 (серия 6) (86): 237–269. дои : 10.1080/14786440809463764 .

[7] Тернер, Джозеф (1955). «Максвелл о методе физической аналогии» . Британский журнал философии науки . 6 (23): 226–238. дои : 10.1093/bjps/VI.23.226 . JSTOR 685678 – через JSTOR.

[8] Буколич, Алиса (2015). «Максвелл, Гельмгольц и непомерная эффективность метода физической аналогии» . Исследования по истории и философии науки А. 50 : 28–37. дои : 10.1016/j.shpsa.2014.09.012 . HDL : 2022/26172 .

[9] Леблан, Стив (2023). «Чрезвычайно просроченная книга была возвращена в библиотеку Массачусетса 119 лет спустя» . Новости Ассошиэйтед Пресс .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]