19. sajandi teaduslikud avastused. James Maxwelli teaduslikud kirjutised

Eeter Terentijevi Mihhail Vasilievitši ajalugu

4.3. James Clerk Maxwell (1831-1879)

Maxwell sündis aastal, mil Faraday avastas elektromagnetilise induktsiooni, ja suri aastal, mil sündis Albert Einstein. Tema tegemiste olulisust teaduses väljendas R. Feynman emotsionaalses avalduses, millele meie eessõnas tsiteerisime.

James Clerk Maxwell (1831-1879)

Maxwellist on huvitav rääkida mitte ainult sellepärast, et ta tegi suure avastuse. Ta on James Clerk Maxwell – nende väheste inimeste seas, kes suutsid elada puhtalt, samas mitte tõmbunud endasse, eemaldumata sotsiaalsest tegevusest; elada kahjuks lühikest, kuid harmoonilist elu, mis on täidetud samal määral armastusega teaduse vastu, aga ka armastusega inimeste – sugulaste, naiste, sõprade, kolleegide – vastu. Ta elas loodusest lahutamatut elu. Sellel oli kõrgeim kerge religioossus, mis ei nõudnud rituaale ja askeesi. Nagu ta ise ütles, on tema usk liiga sügav, et seda taandada ühelegi konkreetsele süsteemile. Maxwell suri vähki, nagu ka tema ema. Oma viimasel eluaastal teadis ta, et on suremas. Füüsilised kannatused, mida ta kaebamata talus, olid piinavad, kuid tema suurus avaldus ka selles, kui julgelt ta oma surma vastu võttis.

Maxwelli võiks pidada absoluutseks teadlase ja inimese ideaaliks, kui selline omadus ei tekitaks skemaatiliselt kujutlust. Ja Maxwell, vastupidi, oli elu kehastus. Heaks illustratsiooniks öeldule võivad olla tema enda nooruses öeldud sõnad: “Et elu nautida ja vabadust nautida, peab tal (inimesel) pidevalt silme ees olema see, mida on vaja teha täna. Mitte seda, mida oleks pidanud tegema eile – kui ta ei taha meeleheitesse langeda, ja mitte seda, mida homme teha – kui ta ei taha olla projektor... Õnnelik on see, kes näeb tänases äris loomulik osa kogu tema elu tööst”. Need ei ole konkreetsed elukorralduse reeglid, mille iga organiseeritud inimene enda jaoks sõnastab. Sõnad on öeldud seoses üldiste mõtisklustega indiviidi kohast ajaloos, võimalusest omada võimu ainult praeguse hetke üle ja just selle kaudu realiseerida lõpmatu ühtsust lõplikuga, jätmata tähelepanuta oma hetkeolukorda. olemasolu.

Maxwelli üllatab tema elus kõige rohkem vastuolu näilise kerguse ja loomulikkuse vahel, millega tema põhiteosed justkui juhuslikult tehti, ning nende kolossaalse kaalu vahel teaduse ajaloos.

Maxwelli elu kronoloogia on järgmine. Ta sündis 13. juunil 1831 Šotimaal Edinburghis. Lapsepõlve veetis ta Glenleyre’is – oma isa mõisas. Aastal 1841 astus ta Edinburghi klassikalisesse gümnaasiumisse ja 1847 Edinburghi ülikooli. 1850. aastal siirdus Maxwell Cambridge'i, algul St. Peter's College'i ja seejärel Trinity College'isse (kus Newton õppis ja töötas). Ta lõpetas kolledži 1854. aastal ja sai aasta hiljem tema töötajaks. Kuid peagi sai ta loodusfilosoofia õppetooli Marishal College'is Šoti linnas Aberdeenis. Alates 1860. aastast on Maxwell olnud Londoni ülikooli King's College'i füüsikaprofessor. 1859. aastal kirjutab ta klassikalise teose, kus arvutatakse välja gaasimolekulide kiiruste jaotus. Ajavahemikul 1855–1865 tegi ta põhitöö elektromagnetvälja teooria alal. Alates 1865. aastast lõpetas ta viieks aastaks oma teadus- ja õppetöö ning lahkus Glenleiri, et taluda ja raamatuid kirjutada. Seal kirjutas ta oma kuulsa traktaadi elektrist ja magnetismist, mis avaldati 1873. aastal. Aastal 1870 naasis Maxwell Cambridge'i ja sai Cavendishi labori direktoriks. 1879. aastal valmistas ta välja Cavendishi teoste väljaande. Samal aastal sureb Maxwell 48-aastaselt. Edasi proovime kommenteerida ja taaselustada seda kuiva biograafiliste faktide nimekirja.

Šoti vana Clerksi perekonna ühes harus elas kaks venda - John ja James. Vanem vend John päris paruneti tiitli ja rikkaliku Penicuigi valduse ning noorem vend James (Maxwelli vanaisa) läks meremeestele. (Inglismaal ei jagata maad pärimise teel.) John suri lastetuna ja Jamesil oli kaks poega. Tema vanimast pojast George sai Pennicuigi pärija ja tema noorimast pojast John (nimed perekonnas ei ole liiga erinevad) läksid ülikooli ja sai juristiks. Ta päris väikese Middleby kinnistu, mis kuulus Clerki perekonna teisele harule Maxwellidele. Nii sai John Clerkist John Clerk-Maxwell. (Šotimaal oli tavapärane võtta maa pärimisel teine ​​perekonnanimi.) Ta abiellus kohtuniku tütre Frances Kayga. Sellel naisel oli mõistust, energiat ja huumorimeelt. Ta suutis enne abielu korda teha Johni hoolimatu elustiili, kes oli lahke ja andekas, kuid ei leidnud õigel ajal sobivat jõudude rakenduskohta. Amatöörina tundis ta huvi tehnoloogia ja loodusteaduste vastu, käis Edinburghi Filosoofia Seltsi koosolekutel, tal oli teadussõpru, ta avaldas isegi lühikese tehnikateemalise märkuse, mille üle ta oli väga uhke, talle meeldis teaduslikel teemadel rääkida, aga mitte midagi. rohkem. Pärast abiellumist võttis tema elu uue suuna. Koos Francaisega hakkas ta oma kinnisvara laiendama ja täiustama. See oli aja vaimus. Mõis sai uue nime - Glenleir ("Lair kitsas orus"). Maja ehitamine algas ja vanemad kolisid oma vastsündinud poja, tulevase suure füüsiku James Clerk-Maxwelli hoonesse, mis polnud veel täielikult valmis. Maja on säilinud - Šotimaal ehitati see kindlalt.

Glenleirist sai Maxwelli kasuisa kodu kõige sügavamas tähenduses – hingeliselt ei murdnud ta temaga kunagi lahku ning elu pöördelistel hetkedel naasis ta alati sinna, algul isa juurde ja seejärel koos naisega uue omanikuna.

Vaatamata ema varajasele surmale oli Maxwelli lapsepõlv õnnelik. Isa tegi selleks kõik, mis suutis. Üldiselt oli tema järgnev elu ka jõukas. On näha, et puudust ja rahutust elu pole edukaks teadustööks vaja. Mitte tingimata tema ja ambitsioonide jaoks, millest ka Maxwell oli vaba. Tema isiksust kujundasid enim tema esimesed kümme eluaastat, mis möödusid vabalt suheldes targa ja armastava inimesega, kes tegi lapsest osa kõigis tema majanduslikes ja tehnilistes hobides. Maxwelli isiksuse määrab ka pidev side elusloodusega nii lapsepõlves kui ka kogu järgneva elu jooksul.

Šotimaa on mõne miljoni elanikuga ilus väike riik, mille panus maailma kultuuri on selle suurusega võrreldes ebaproportsionaalne. See on suurte luuletajate ja kunstnike riik, kuid seal on ka kõrgtehnilise hariduse sünnikoht – Edinburghi ja Glasgow ülikoolid võtsid esmakordselt kasutusele inseneriteaduste õpetamise. Šotimaa on andnud maailmale hiilgavate inseneride ja teadlaste galaktika. Nende hulgas on V. Thomson, V. Rankin, V. Ramsey, E. Rutherford, D. Dewar ja paljud teised. Šotlased on kangekaelsed, resoluutsed, ettevaatlikud ja skeptilised, neil puudub väline rafineeritus, kuid seal on jõudu ja sügavat ühtsustunnet loodusega. Võib-olla on need omadused tõepoolest seotud kliima pideva ebakindlusega – sellist mõtet on korduvalt väljendatud. Maxwell kui füüsik kuulub kogu inimkonda, kuid inimesena on ta tõeline šotlane, kes teab, kus on tema juured.

Maxwell asus õppima 10-aastaselt koolis, mis kandis suurepärast nime Edinburghi Akadeemia. Ta lahkus oma isast ja Glenlare'ist suure vastumeelsusega, elas Edinburghis oma tädi Miss Kay juures ega näidanud end õpingutes algul, peale mõningase rumaluse ja häbelikkuse, midagi erilist. Tema võimed (koos huviga füüsika ja matemaatika vastu) ärkavad umbes 15-aastaselt ja siis lülitub sisse mingi salapärane mehhanism, mis tekitab erakordse vaimse tegevuse, mis pole nõrgenenud 30 aastat.

Pärast poja vastuvõtmist Edinburghi ülikooli korraldab isa Glenleyre’is füüsikalabori, et Jamesil pühade ajal igav ei hakkaks. 19-aastaselt teatas Maxwell Edinburghi Kuninglikus Seltsis esimesest tõsisest teaduslikust tööst: "Elastsete kehade tasakaalu kohta". Tema lugemise ulatus on sel ajal lai - kreeklased, Newton, Lucretius, Cicero, Herodotos, Kant, Hobs, Jung, Fourier, hiljem, Cambridge'is, lisandusid Tacitus, Demosthenes. Kõige selle juures ei suuda õpetajad teda matemaatika lisaülesannetega küllastada. Maxwelli erakordsed võimed on ümbritsevatele üsna ilmsed ning 1850. aasta sügisel otsustab isa ta endast võõrandada ja Cambridge'i saata. See oli Šoti parimate õpilaste tavapärane praktika – füüsika ja matemaatika õpetamise tase Cambridge’is oli kõrgem.

Inglise ülikoolide aluseks on kolledžid, mis tekkisid tavaliselt keskajal kirikukoolidest. Cambridge'i ülikool sai oma staatuse 1318. aastal. Aastaks 1850 koosnes see mitmest kolledžist. Tuntuimad on 1284. aastal asutatud St. Peter's College ("Peterhouse") ja 1546. aastal asutatud St. Trinity College ("Trinity College"), koht, kus Newton õppis ja töötas.

Alguses astus Maxwell Peterhouse'i, kuid mõne nädala pärast siirdus ta Trinity College'i, kus ta leidis, et keskkond on meeldivam ja pärast kooli lõpetamist oli rohkem võimalusi saada tööd füüsika ja matemaatikaga seotud valdkondades. Aeg alates 1851. aastast kuni kolledži lõpetamiseni 1854. aastal on Maxwelli jaoks intensiivse õppimise periood ja nagu noorte, andekate inimestega sageli juhtub, toimub tema areng suure üleliigsusega - inimene kulutab heldelt energiat, justkui oma võimeid proovile pannes, "mängides". jõuga”. Kõik Trinity elu aspektid haaravad Maxwelli praegusel ajal – alates teadusest, filosoofiast, moraalist kuni vileni ja maleni.

Maxwelli kolledži juhendaja oli hr W. Hopkins, kes oli varem koolitanud William Thomsoni (1824-1907) ja George Stokesi (1819-1903). ("Tutor" - sõna otseses mõttes mentor - ametikoht, mis vastab mõnevõrra meie klassijuhatajale.)

Kirjeldatud perioodil õpetas Stoke kolledžis, juhatades Lucase osakonda (omaaegselt oli selle hõivanud Newton). Matemaatika ja füüsika valdkonda, millesse Stokes andis olulise panuse, kasutas Maxwell hiljem elektromagnetiliste nähtuste kirjeldamiseks. Selles suhtes meil kõigil vedas – Maxwelli õpetasid just need inimesed, kes pidid seda tegema.

Seejärel sõnastas Hopkins oma mulje Maxwellist järgmiselt: "Ta oli kõige erakordsem inimene, keda ma kunagi näinud olen. Ta ei olnud orgaaniliselt võimeline füüsikast valesti mõtlema.

Huvitavad on Maxwelli kolledžisõprade tunnistused. Eelkõige meenutab härra Lawson pidu, kus nad kohtusid: „Maxwell, nagu tavaliselt, näitas end eksperdina kõigis teemades, mille üle arutelu läks. Ma pole kunagi selliseid inimesi kohanud. Ma arvan, et pole ühtegi teemat, millel ta ei saaks rääkida – ja rääkida hästi –, väljendades hämmastavaid ja ebatavalisi hinnanguid. Lawson jutustab veel ühest lõbusast episoodist, kui Maxwell jooksis, nagu ikka, hommikul oma tuppa erinevatel teemadel vestlema. Teda oli raske peatada ja Lawson ei olnud veel testiks valmistunud, kuna veetis eelmise päeva ja suurema osa ööst edutult härra Hopkinsi seatud ülesannete kallal. Maxwell meenutab pool tundi enne testi: "Noh, sellest piisab, ma pean minema ja tegema neid ülesandeid, mis vana Gop meile viskas." Ütlematagi selge, et testi alguseks olid kõik ülesanded tema poolt õigesti lahendatud.

1852. aastal valiti Maxwell "Apostlite klubisse" - Cambridge'i intellektuaalsesse eliiti, mis on umbes 20-liikmeline väike ring, mille asutas matemaatik ja preester Frederick Maurice. Maurice uskus, et peamine viis ühiskonna parandamiseks peitub selle kultuuri parandamises. Seda usku jagas ka Maxwell, igatahes veetis ta aastaid süstemaatiliselt aega populaarsete loengute pidamiseks töötajatele ja käsitöölistele. Siin on mittetäielik loetelu teemadest, mille kohta Maxwell koostas esseed klubi koosolekutel:

"Meelekindlus",

"Milline on tahtluse tõendi olemus"

"Idiootsed võrsed (okultismi kohta)",

"Kas kõik ilus kunstiväljal võlgneb oma päritolu loodusele?",

"moraal",

"Keel ja mõte"

Kas autobiograafia on võimalik? jne.

1854. aasta alguses sooritas Maxwell Cambridge'is füüsika ja matemaatika lõpueksami – "tripos". Tegemist on tõsise kolmeetapilise võistlusega, mis nõuab õpilastelt mitu kuud eelnevat ettevalmistust. Võitja sai kõrgelt hinnatud "staažika väitleja" tiitli. Nagu praktika on näidanud, täitis sama kõrged kriteeriumid ka teise koha saanud "teine ​​väitleja". Oli ka kolmas, neljas jne "väitlejaid". Viimane sai hüüdnime "puulusikas". Kogu Cambridge'i lõpetanud inimese eluaja koos kõigi oma ametlike liikumistega ülikoolikeskkonnas nautis esimese või teise väitleja tiitli kandja erakordse inimesena privileege. Üllataval kombel ei toimunud aastakümneid sellise valikusüsteemi devalveerimist.

Vanem väitleja oli omal ajal J. Stokes, teine ​​väitleja V. Thomson. Teine väitleja lõpetas Cambridge'i ja J.K. Maxwell. Esimene oli E. Rauss (1831-1907). Seejärel tegi Rauss mitmeid olulisi mehaanikaalaseid töid, temast sai juhendaja Trinity kolledžis ning J. Rayleighi, J. Thomsoni, L. Larmori koolitaja – silmapaistvad füüsikud, kes, muide, olid ka oma esimesed väitlejad. probleeme. Maxwell jagas Roussiga esimest Smithi auhinda sõltumatul matemaatikaeksamil, mis hõlmas antud teemal iseõppimist. Selle testi taset võib ette kujutada, kui J. Stoke tõestaks vektoranalüüsis tuntud teoreemi, mis kannab tema nime, tehes uurimistööd spetsiaalselt Smithi preemia jaoks.

Hiljem osales Maxwell, kes enam Cambridge'is ei tööta, nagu teisedki parimad lõpetajad, korduvalt “tripodel”, tulles spetsiaalselt selleks otstarbeks kaugelt. Kas pole just see soov säilitada traditsioone ja tagada teadlaskonna väljapaistvate inimeste otsustav mõju Cambridge'i ülikoolisüsteemi erakordse viljakuse üks peamisi põhjuseid?

Ajavahemik 1854–1856 on kogu Maxwelli edasise saatuse jaoks kriitiline. Mõnda aega üritab ta poolhaaval optikateemalist raamatut kirjutada. Selles valdkonnas tegeles ta värvide nägemisega, kavandas oftalmoskoobi ja leiutas kolmevärvilise vurrplaadi, et demonstreerida oma värvide sulamise teooriat. Kuid 1854. aasta lõpus jättis Maxwell raamatu pooleli ega tahtnud enam "... et tal oleks midagi pistmist optikaga". Ta on täielikult sukeldunud elektrodünaamika uurimisse.

Tol ajal ei olnud elektrodünaamikas lihtne orienteeruda. Kirjeldades olukorda nii, nagu see mitteprofessionaalile tundus, ütleb F. Engels artiklis “Elekter”: “... keemias, eriti tänu Daltoni aatommasside avastamisele, leiame korra, tulemuste suhtelise stabiilsuse. saavutatud ja süstemaatiline, peaaegu planeeritud pealetung veel vallutamata alale, mis on võrreldav kindluse õige piiramisega.

Elektriõpetuses on aga meie ees kaootiline hunnik vanu ebausaldusväärseid eksperimente, mis pole saanud lõplikku kinnitust ega lõplikku ümberlükkamist, mingisugune ebakindel ekslemine pimeduses, seostetud uuringud ja paljude üksikteadlaste katsed, mis ründavad tundmatut. ala juhuslikult.nagu nomaadide ratturite hord. Tõepoolest, elektrivaldkonnas on Daltoni omaga sarnane avastus veel tegemata, avastus, mis keskendub kogu teadusele ja teadusele tugeva aluse.

Ja see väide tehti 1882. aastal, umbes 20 aastat pärast seda, kui Maxwell oli juba loonud lõpliku elektromagnetiliste nähtuste teooria! (Pealegi pole keemial kunagi lastud tõusta sellise ranguse ja lihtsuseni.) Kuid kõik pole seda teooriat veel õigesti hinnanud ja seda pole veel kättesaadaval kujul – loengutes, raamatutes – kajastatud. kajastatud. Mida me saame öelda 50ndate alguse lahknevuste taseme kohta!

1854. aasta alguses küsis Maxwell kirjas Thomsonile, mida ja kuidas elektrit uurida. 1855. aastal isale saadetud kirjades kurdab ta raskete saksa autorite (see tähendab Weberi, Neumanni, Helmholtzi) teoste mõistmise raskusi. Kuid veelgi varem keskendub ta Thomsoni nõuandel Faraday teosele "Eksperimentaalsed elektriuuringud" ja otsustab mitte midagi lugeda enne, kui mõistab, mida Faraday räägib. 1854. aasta lõpus teavitas ta juba Thomsonit uue arusaama tekkimisest teemast, mis sundis teda aasta pärast kirjutama teost "Faraday jõujoontest". Just selles sai alguse programm, mis seisnes Faraday tõlkimises vektoranalüüsi keelde, mis mõne aasta pärast lõpeb kuulsate võrrandite tuletamisega. Maxwell kirjutab: "... hiljuti on mind premeeritud sellega, et avastasin, et mõne lihtsa idee mõjul on hakanud selginema segaduse mass." See tähendab, et sel ajal leidis ta veel piiratud analoogia elektriseaduste ja kokkusurumatu eeterliku keskkonna liikumise vahel.

William Thomson oli Maxwellist seitse aastat vanem, kuid kuna tema tõsine teadustegevus sai alguse peaaegu lapsepõlvest, oli ta 1854. aastaks juba üks silmapaistvamaid füüsikategelasi. (Thomson hakkas avaldama 15-aastaselt. Maxwell kirjutas oma esimese teadusliku töö umbes samas vanuses, kuid tema edasine areng oli aeglasem.) 53 aastat. Ta elas pika elu, mille jooksul ta reisis palju ning oli märkimisväärsete avastuste autor füüsikas ja tehnoloogias. Piisab, kui mainida tema absoluutse temperatuuriskaala (Kelvini skaala) loomist, termodünaamika teise seaduse sõnastust. Ta saavutas laialdase avalikkuse kuulsuse tänu oma olulisele panusele Atlandi-ülese telegraafikaabli paigaldamise töösse. Oma kaasaegsete silmis 1950. ja 1960. aastatel oli ta esimene Briti füüsik. Thomsonile autasustas kuninganna Victoria peerage. Pärast seda sai temast Lord Kelvin (tiitel on valitud jõe nime järgi, millel Glasgow ülikool seisab).

Maxwell kohtus Thomsoniga Cambridge'is, kus ta veetis suve alguses 1-2 kuud aastas. Neid inimesi ühendasid veelgi tugevad sõbralikud suhted, mida ei varjutanud lahknevused. Peab ütlema, et Thomson aktsepteeris Maxwelli elektromagnetiteooriat alles oma elu lõpuni.

Beli J. Stokes õpetas Maxwellile matemaatilist tehnikat, siis Thomson pärineb füüsikaliste analoogiate meetodist, mida Maxwell tajus ja kasutas suure oskusega. 17-aastaselt kirjutas Thomson töö, kus jõudude staatiline jaotus elektrilaenguid sisaldavas piirkonnas arvutati analoogselt soojusjaotusega tahkes kehas. Laengud sellises ülesandes olid samaväärsed soojusallikatega ning elektrilist kaugtoimet kirjeldavad matemaatilised seosed Coulombi ja Poissoni standardtõlgenduses osutusid samadeks, nagu oleksid need saadud soojusülekandemehhanismi abil, kus jaotus on teadaolevalt paika pandud lokaalselt – punktist punkti – ja pikamaategevusest pole aimugi. Maxwell tundis seda olulist artiklit hästi ja on mõistlik eeldada, et see tekitas temas algset huvi füüsika analoogiate meetodi vastu.

Lühiajalise tegevuse kontseptsioon ja vaade elektrodünaamikast kui keskkonna teooriast, mis täidab laengute, magnetite ja voolude vahelist ruumi – kõik see Maxwell võttis Faraday töödest. Euroopa füüsika tunnistas sel ajal Newtoni pikamaategevuse põhimõtteid. Samal ajal kirjeldas Weberi elektrodünaamika suurepäraselt kõiki eksperimentaalseid fakte, kuid pidi tunnistama elementaarmagnetite ja laengute vahel olevate jõudude olemasolu, mis sõltuvad kiirustest ja võib-olla ka aja suhtes koordinaatide kõrgematest tuletistest. Rõhutame, et just Thomson andis Maxwellile viljaka nõuande Faraday uurimisega alustamiseks.

Maxwell lõpetas oma artikli "Faraday jõujoontest" 1856. aastal. Kummalisel kombel teeb ta pärast seda muid asju ja Faraday teema väljatöötamisest pidi kuluma mitu aastat. Sel perioodil Maxwellil "konkurente" ei olnud – elektrodünaamikaga ei tegelenud vaadeldavas kontekstis keegi. Nagu juba mainitud, tundus kogu ala olevat üsna keeruline ja segane ning elektromagnetiliste vastastikmõjude mikrostruktuuri Laplace'i ajast peale peeti "uduse ja teaduse tulevikku kuuluva" probleemiks.

Maxwell kulutas umbes kaks aastat (1857–1859) Saturni rõngaste teooriaga seotud võistlustööle. Ta võitis konkursi. Tema edasise töö jaoks osutus oluliseks kontiinummehaanika ja molekulaarteooria peen arusaam, mille ta selle probleemi lahendamise käigus saavutas. Kuid Maxwell muidugi ei võtnud sel eesmärgil Saturni rõngaid - ta ei realiseeri endiselt oma peamist eesmärki. Tal oli vaja end kehtestada mainekatel võistlustel ja tugevdada oma positsiooni teadusringkondades.

Vaatamata asjaolule, et Maxwell ei kiirustanud oma tööga ilmselgelt, ei taotlenud erilisi ambitsioonikaid eesmärke, ei seadnud endale kaugeid globaalseid ülesandeid, vaid lihtsalt elas, töötas ja tegi seda, mida suutis ja mis talle huvi pakkus. Sellegipoolest tegi ta kuue aasta jooksul, 1856–1861, hämmastavalt palju. Aastal 1859 teatab ta tähelepanuväärsest tööst gaaside dünaamilise teooria kohta. Kuigi selle üksikasjalikku ülevaadet meie ülesanne ei sisalda, ei saa mainimata jätta, et statistilise füüsika ajalugu algab siit. Samal ajal mõtles Maxwell elektromagnetismist ja kirjutas 1861. aastal oma põhiartikli: "Füüsikalistest jõujoontest", kus kuulsad võrrandid esmakordselt ilmuvad. Edaspidi on tema põhiteemadeks molekulaarteooria ja elektromagnetism, ehkki 1864. aastal kirjutas ta justkui möödaminnes artikli “Tõrestiku tasakaalu ja jäikuse arvutamisest”, mis sisaldas Maxwell-Cremonti diagramme, mida tudengid praegu uurivad. materjalide tugevuse käigus.

Aastatel 1864-1865 ilmub "Elektromagnetvälja dünaamiline teooria", kus senine jõujoonte töö on vabastatud "tellingutest" ja võrrandid tuletatakse ilma eeterliku keskkonna konkreetsele mudelile viitamata. Protsess päädib "Traktaat elektrist" (1873) avaldamisega – raamatu kaudu, mille kaudu tutvuvad mitu põlvkonda füüsikuid Maxwelli väljateooria sisuga.

60. aastate alguseks oli Maxwellil teaduses juba nimi. Kuid ta on vaid üks paljudest tuntud füüsikutest, mitte rohkem. Tema teaduskarjäär ei paista sugugi võidukas. Temast saab Trinity College’i liige teisel katsel, aasta pärast triposid. 26-aastaselt valiti Maxwell, kes polnud veel ühtegi oma põhitööd teinud, Edinburghi Füüsikute Seltsi liikmeks ja 29-aastaselt (1860) oli ta Londoni Kuningliku Seltsi liige, kuhu kuulus vaid mõnikümmend. inimesed (sh välismaalased). Kuninglik selts on kuulus selle poolest, et kogu oma ajaloo jooksul (kuni tänapäevani) pole "unustatud" ühtki teaduse tõeliselt suurt inimest. Sellegipoolest astus seltsi liikmeteks vahel ka tagasihoidliku teadusliku taustaga teadlasi. 1860. aastal andis Selts Maxwellile Rumfoori medali, mitte elektri- ja molekulaarteooria alase töö eest, vaid saavutuste eest värvinägemise vallas (mis praegu ei paku erilist huvi). Ja need on kõik tema akadeemilised erisused kogu tema elu jooksul.

Alates 1855. aastast on Maxwell olnud Aberdeeni iidse, kuid perifeerse Marischali kolledži professor. (Ta soovib kolida Cambridge'ist Šotimaale, et olla oma isaga lähemal. Kahjuks sureb tema isa 1855. aasta suvel, enne kui Maxwell oli ametisse asunud.) 1860. aastal kaotati kolledži teaduste õppetool ja Maxwell jäi tööta . Ta kaotab Edinburghi professuuri konkursi oma sõbrale P. Tatile, mitme raamatu autorile ja heale õpetajale. 1860. aasta lõpus sai ta aga suure õppejõukoormusega professuuri Londoni King's College'i loodusfilosoofia osakonnas. Need on peaaegu igapäevased loengud üheksa kuud aastas ja lisaks kord nädalas õhtused ettelugemised käsitöölistele.

Maxwell ei olnud hea õppejõud, hoolimata sellest, et ta võttis õpetamist väga tõsiselt. Liiga suur oli lõhe õppetööst vähehuvitava üliõpilaspubliku ja õppejõu särava, fantaasiatele, hajameelsustele, analoogiatele kalduva isiksuse vahel, mis on arusaadav paraku ainult temale endale. Siiski oli ta range eksamineerija.

1865. aastal lahkus Maxwell ootamatult kolledžist ja elas põllumehena Glenleyre'is. Kuus aastat hiljem sündis idee rajada Cambridge'i Cavendishi labor, kus ootuspäraselt saaks peamisteks uurimisvaldkondadeks soojus ja elekter. V. Tomson on esimene, kes saab pakkumise asuda direktori kohale. Järgmine kandidaat oli Hermann Helmholtz. Alles pärast nende keeldumist teevad korraldajad sama pakkumise Maxwellile, kes on täitnud täie säraga oma rolli praeguse maailma ühe kuulsaima labori ehitaja ja esimese juhina.

Pole midagi üllatavat, et kaasaegsed ei mõistnud selle mehe tõelist suurust – Maxwelli mõistetakse ja hinnatakse järgmisel põlvkonnal. Kuid on hämmastav, kui muretu ta ise selliste asjade suhtes oli, millise suuremeelsusega ta teistele aega andis ...

1853. aastal, kui Maxwell üliõpilasvaheajal sõbra vanemaid külastas, haigestus. Omanikud - Taylori perekond - vallutasid ta sõna otseses mõttes soojuse ja hoolega. Sellest episoodist rääkides teeb Maxwell iseloomuliku väite: "Armastus on igavene, kuid teadmised on mööduvad." Seda öeldakse tema intellektuaalse elu kõige intensiivsemal perioodil ja on oluline, et need poleks tühjad sõnad.

Aastal 1855 veedab Maxwell mitu nädalat päeva parimad tunnid haige sõbra voodi kõrval. 1860. aastal annab ta oma maja haigele sugulasele ja kuu aja pärast, olles kolinud pööningule, põetab teda nagu tõelist õde. 1867. aastal teeb ta koos abikaasaga oma elu ainsa reisi mandrile, külastab mitmeid Euroopa linnu, kuid veedab suurema osa ajast Itaalias. Ühes lõunapoolses linnas langeb Maxwelli paar kooleraepideemiasse. Ohustatud tervisele ja elule, töötavad nad korrapidajatena, aidates hädas inimesi. Glenleyre'is külastab Maxwell tavaliselt kõiki küla haigeid.

Maxwelli viimaseid eluaastaid varjutas tema naise raske haigus. Ta on tema voodi kõrval valves ja juhtub, et ta ei maga kuude kaupa oma voodis. Peab ütlema, et tema naine Katerina-Marina Devor, Marischali kolledži rektori tütar, vastas talle kõigil juhtudel samasuguse pühendumusega. On tõendeid selle kohta, et ta oli "raske" naine, kuid võib-olla puudutas see ainult kõrvalisi isikuid. Ta elas Jamesi elu, aitas teda nii palju kui suutis, kuigi Maxwellil ei õnnestunud talle füüsikat õpetada, mida ta pidas nooruses vastastikuse mõistmise jaoks oluliseks. Maxwell ei lahutanud oma naisest kunagi kauem kui kolm-neli päeva ja isegi nii lühikeste reiside ajal kirjutas ta alati kirju. Lapsi neil ei olnud.

Väga raske on mõista, kuidas Maxwell ise oma kohta teaduses hindas. Alates 1865. aastast, alates hetkest, mil ta lahkus Glenlairi (Maxwell oli vaid 34-aastane!), tundub, et soov uusi probleeme lahendada taandub tema jaoks tagaplaanile. Nüüd näeb ta eesmärki kõige tehtu süsteemses esitamises. See töö nõudis mõtlemist. Nende vili Glenleyre'i vaikses õhkkonnas oli Traktaat.

Vastus vaigistati. W. Thomson ja J. Stokes ei nõustunud sellega. Mõni aasta hiljem alustas A. Schuster esimesena Traktaadil põhineva elektrodünaamika kursuse õpetamist. Ainult kolm õpilast kuulavad seda. (Nende hulgas on J. J. Thomson, kes peab avastama elektroni ja olema Maxwelli järglane Cavendishi labori direktorina.) Prantslaste reaktsioon: "keeruline ja kaugeleulatuv teooria", "loogika puudumine" (P. Duhem) . Ludwig Boltzmann imetleb võrrandite ilu, kuid usub, et neid "ei saa mõista". Kõige konstruktiivsemaks osutub Helmholtzi seisukoht, ta julgustab Heinrich Hertzi uurima võrrandite struktuuri ja kontrollima teooriaga ennustatavate elektromagnetlainete olemasolu.

Pärast Hertzi tööd toimub radikaalne pööre. Uut arusaama ei tulnud, kuid lained avastati katseliselt ja võrrandid olid kirjavormi osas märgatavalt lihtsustatud. Asjaolu, et teooria on õige ja annab täieliku kirjelduse elektromagnetiliste nähtuste kohta, ei ole pärast Hertzi kahtlust. Aga mis selle taga on, on teine ​​küsimus. Kuulakem Hertzi: „Raske on vabaneda tundest, et need matemaatilised valemid elavad iseseisvat elu ja neil on oma mõistus, et nad on targemad kui me ise, targemad isegi kui nende avastajad ja et me ammutame neist rohkem välja. kui nendesse algselt pandi. Kuna üha enam katseid tuletada võrrandeid eetri mehaanika põhjal ebaõnnestusid, äratas salapärane teooria üha enam imetlust. Nii ütleb G. A. Lorentz: "Traktaat" tegi mulle võib-olla ühe mu elu võimsaima mulje.

Aga tagasi Maxwelli eluloo juurde. Võib arvata, et äkilisel Glenlairi lahkumisel oli veel üks põhjus. Täiesti kõrvaline, juhuslik sündmus võis mängida rolli otsuses, millele me traktaadi olemasolu võlgneme. 1865. aastal sai Maxwell peavigastuse. Ta tabas puu oksa, püüdes kontrolli alt väljunud hobusega toime tulla. Lisaks peapõrutusele oli selle juhtumi üheks tagajärjeks raskekujuline erüsipel. Ootamatu lahkumine Glenlare'i võib tähendada originaalse loometöö võime kaotust. Kahte liiki tegevus – uute probleemide lahendamine ja raamatute kirjutamine – seavad inimesele kõrged, kuid erinevad nõudmised. (Milles need erinevused seisnevad, on väga raske sõnastada, kuid need tunduvad olevat sügavad, nagu näitavad arvukad näited. Just teoreetilises füüsikas välistab sageli üks tegevusliik teise täielikult.)

Selle seletusega on kooskõlas ka Maxwelli hilisem elukäik. Olles 1871. aastal nõus saama Cavendishi laboratooriumi direktoriks, naaseb ta akadeemilisse ellu, kuid mitte teadustöö juurde – see on juba ette selge. Tema ees on täiesti uus ja raske ülesanne, mis nõuab organiseerimisoskust ja suurt tervet mõistust.

40ndatel avas G. Magnus esimese füüsikalabori Berliinis, 50ndatel korraldas V. Thomson labori Glasgows, 1862. aastal loodi Oxfordis Clarendon Laboratory. Kuid Cambridge'i projekt erineb kõigist eelmistest mastaapsuse ja kõige väiksemate detailide läbimõeldumise poolest. Hoone ise projekteeriti tulevaste täppiskatsete ootuses – tagati varjestus välisväljade eest, isolatsioon põrutuste eest ja palju muid tehnilisi peensusi. Laboratoorium avatakse 16. juunil 1874. aastal. Samal aastal hakkab Maxwell uurima selle inimese pärandit, kelle nime järgi see on saanud.

Henry Cavendish (1731-1810) on teaduses täiesti ebatavaline isiksus. Rikas mees, lord Charles Cavendishi poeg, avaldas oma pika elu jooksul vaid kaks artiklit, kuid jättis maha 20 kausta magnetiliste ja elektriliste nähtuste käsikirju, mis sisaldavad mitmeid tähelepanuväärseid tulemusi, mille on hiljem uuesti hankinud teised autorid.

Cavendishi nime naasmine ajalukku on oluline ülesanne, kuid Maxwellil on elada vaid 5 aastat! Ta dešifreerib noodid, kordab kõiki katseid ja koostab raamatu "Auväärse Henry Cavendishi elektriuuringutest aastatel 1771–1781". Raamat ilmub 1879. aastal. Korrektuur Maxwell loeb juba surmavalt haigena.

Ta lõi standardse essee füüsika ajaloost, kus iga väide on usaldusväärselt kontrollitud – see on meie ajal peaaegu võimatu. Pole mõtet kahetseda, et Maxwell käsutas oma lühikese elu viimased aastad sel viisil ja mitte teisiti. "Kuidas su enda õpingud on?" - küsis tema sõber ja biograaf L. Campbell sel perioodil toimunud kohtumisel, millele Maxwell vastas kurva, kuid lahkelt naeratades: "Ma pidin elus juba nii paljudest asjadest loobuma ...".

Tegelikult püüdis ta alati teha elus kõike hästi ja ta ei valinud juhuslikult seda või teist teed. Ühe füüsikateemalise raamatu arvustuses (V. Grove “Füüsikaliste jõudude korrelatsioonist”) ütleb Maxwell: “Teadust ei liiguta ainult avastused ja nende registreerimine teadusühingute poolt. ... Teaduse tegelik keskpunkt pole mitte teadustööde köited, vaid inimese elav vaim. Ja selleks, et teadust edasi viia, on vaja inimmõtteid õiges suunas suunata. ... [Selleks] on nõutav, et inimesed igal ajajärgul mitte ainult ei mõtleks üldiselt, vaid koondaksid oma mõtted sellele osale suurest teadusvaldkonnast, mis antud hetkel vajab väljatöötamist. Ajaloos näeme sageli, et sellise efekti tekitavad raamatud, mis viitavad mõttele ... ".

Näeme, et Maxwelli peamised teadussaavutused jäävad aastakümnesse 1855–1865. Samal ajal toimub tema elus palju muid sündmusi – korduvad töökohavahetused, abiellumine, isa surm. Ja Maxwell näeb kõige vähem välja nagu eraldatud fanaatik, kes on läinud kitsastesse teadusprobleemidesse. Selge kainusega programmeerib ta oma elu selgelt, keskendudes kõige vastupidavamale: „... Mis puutub materjaliteadustesse, siis just need tunduvad mulle otsetee iga tõeni ... mis puudutab metafüüsikat, omaenda mõtted või ühiskond. Nendes ainetes olemasolevate teadmiste summa tuleneb märkimisväärse osa oma väärtusest ideedest, mis on saadud materjaliteadustega analoogiate loomisel, ja ülejäänud osa, ehkki inimkonna jaoks oluline, ei ole teaduslik, vaid aforistlik. Füüsika peamine filosoofiline väärtus seisneb selles, et see annab ajule midagi kindlat, millele toetuda. Kui sa kuskil eksid, siis loodus räägib sulle sellest ... Ma leidsin, et kõik teadlased, kes oma töödega teadust edendasid (nagu J. Herschel, Faraday, Newton, Jung), kuigi nad olid üksteisest väga erinevad. mõistuse pöördeni oli neil definitsioonides selgus ja nad olid täiesti vabad sõnade türanniast, kui nad tegelesid korra, seaduste jms küsimustega. Kirjanikud ja inimesed, kes tegelevad ainult arutlemisega, ei suuda seda kunagi saavutada. Ja veidi hiljem (25. märtsil 1858) sõnastas ta humoorikas luuletuses oma seisukoha, mida ta kunagi ei muutnud:

Laske sisse meie kohutavasse maailma

Elu on töö ilma mõtte ja eesmärgita.

Ja ometi töötan ma vapralt,

Las nad arvavad, et ma olen rumal...

Ja nüüd räägime teile üksikasjalikumalt, mida Maxwell oma kolmes kuulsas elektromagnetismi käsitlevas artiklis tegi. Kahjuks eeldab selle osa tegelik mõistmine erinevalt eelmistest füüsika ja matemaatika tausta. Mis teha - materjal muutub keerulisemaks tänu sellele, et süveneme teema olemusse. Lugeja, kellel sellist koolitust pole, peaks rahulikult arusaamatud lõigud vahele jätma, sest lõppkokkuvõttes pole tema jaoks olulised mitte valemid, vaid neid ümbritsevad asjaolud.

Esimene artikkel kannab nime "Faraday jõujoontest". Seda loeti kahel Cambridge'i Filosoofilise Seltsi koosolekul 10. oktoobril 1855 ja 11. jaanuaril 1856. Teine artikkel "On Physical Lines of Force" avaldati ajakirjas Philosophical Journal 1861. aasta märtsis. Kolmas, "Elektromagnetvälja dünaamiline teooria", saadeti Kuninglikule Seltsile 27. oktoobril 1864 ja avaldati Ühingu tehingute köites CLX.

"Traktaadis elektrist ja magnetismist" (1873) on nende teoste sisu uuesti välja toodud. Võimalik, et traktaadi kirjutamise ajaks olid Maxwelli vaated läbinud mõningase evolutsiooni. Igatahes sobib selles olev ekspositsioon kergemini tolleaegsesse atmosfääri, mil domineerisid kaugtegevuse ideed.

Maxwelli loomingu kõrgeim punkt, kui pidada silmas asja filosoofilisi ja metodoloogilisi aspekte, on "dünaamiline teooria". See teos, eriti selle kolmas ja kuues osa (“Elektromagnetvälja üldvõrrandid” ja “Valguse elektromagnetteooria”) on suunatud kohe 20. sajandile. Kahtlemata pidas Maxwell oma võrrandeid alati eetriteooriaks, mis allub mehaanilistele seadustele, kuid selles artiklis töötab ta esimest korda välja kui iseseisva reaalsuse kontseptsiooniga ja demonstreerib seda fenomenoloogilisest vaatenurgast. , piisab, kui välja jaoks on võrrandid ja eetrit pole vaja. Kuid esmalt jõudis ta oma peamiste tulemusteni mitte kolmandas, vaid teises artiklis, mis pakub füüsika ajaloo jaoks suurimat huvi. Meie eesmärk on teile sellest rohkem rääkida. Kuid teist artiklit ei saa arutada ilma esimese sisu välja toomata. Seetõttu pole valikuid – tuleb alustada päris algusest.

Esimeses artiklis ("Faraday jõujoontest") ei olnud põhimõtteliselt uusi füüsilisi väiteid. Kui kaasaegsete füüsikaajakirjade ranged kriteeriumid oleksid eksisteerinud eelmisel sajandil, võib kergesti ette kujutada retsensenti, kes lükkas selle tagasi, "kui see ei sisalda uusi tulemusi". Kuid metoodilisest aspektist, eelkõige Maxwelli enda jaoks, oli see äärmiselt oluline. Huvitav on see, et Faraday, kes oli lugenud teksti, mille Maxwell talle esimest korda saatis, võlus selle matemaatilisest jõust. (Tõsi, tuleb meeles pidada Faraday sügavat "süütust" matemaatilise tehnika küsimustes.) Töö tekkis täielikult Maxwelli mõtisklustest Faraday teose "Eksperimentaalsed uuringud elektrienergias" üle ja oli katse väljendada matemaatiliselt seda, mida Faraday ütles sõnadega. Selles leiab Maxwell adekvaatse matemaatilise aparaadi, mis viib ta hiljem lõpliku eduni. Artikli tegelikku väärtust saab mõista ainult edasist arengut teades. Selles mõttes tuleks võtta L. Boltzmanni hinnang, mis on väljendatud 1898. aastal Maxwelli teoste saksakeelse väljaande märkmetes: "... See Maxwelli esimene suur teos sisaldab juba hämmastavalt palju ...".

Maxwell alustab aluspõhimõtete sõnastamisest, millele õige teooria üles ehitada. Nagu seesama L. Boltzmann hiljem märkis, „... edasised teadmisteooria uurijad arendasid seda kõike üksikasjalikumalt, kuid ... alles pärast seda, kui areng ise oli toimunud. Siin on need (põhimõtted) antud juba enne arengu algust...”.

Tuleb meeles pidada, et Maxwell ei tegele abstraktse teadmisfilosoofiaga. Tema avaldused viitavad konkreetse teaduse probleemidele konkreetsetes tingimustes. Ta kirjutab: „... teooria edukaks arendamiseks on vaja ennekõike lihtsustada varasemate uuringute järeldusi ja viia need vormi, kus mõistus neid haarata. Sellise lihtsustamise tulemused võivad olla puhtalt matemaatilise valemi või füüsikalise hüpoteesi vormis. Esimesel juhul kaotame seletatavad nähtused täielikult silmist ja kuigi suudame jälgida kehtestatud seaduste tagajärgi, ei ole meil võimalik saada laiemat pilti vaadeldava subjekti erinevatest ilmingutest.

Teisest küljest, kui me kasutame füüsilisi hüpoteese, näeme nähtusi ainult läbi eelarvamuste loori ja võlgneme selle pimeduse faktidele ja oletuste jämedusele, mis viitab vaid osalisele tegelikkuse seletuskirjale.

Seetõttu peame avastama mõne uurimismeetodi, mis võimaldab mõistust igal etapil mitte lahutada selgest füüsilisest kontseptsioonist ega ole samal ajal seotud mõne teooriaga, millest kontseptsioon on laenatud. Tänu sellele ei tõmba meid analüütiliste peensuste otsimine teemast kõrvale ega kaldu tõest kõrvale, asendades selle lemmikhüpoteesiga.

Selleks et arendada füüsilisi ideid, mida pole veel aktsepteeritud ühtegi konkreetset füüsikalist teooriat, peame kasutama füüsikaliste analoogiate olemasolu. Füüsikalise analoogia põhjal mõistan ühe teaduse seaduste osalist sarnasust teise teaduse seaduste vahel, kusjuures igaüks neist on teise jaoks illustratsioon ... "

Maxwell kasutab kokkusurumatu vedeliku täitmisruumi kujutist. Selle taga pole tegelikku füüsilist mudelit, kuigi lihtsuse huvides kasutame selle pildi tähistamiseks sõna "mudel". Tema vedelik on lihtsalt kujuteldavate omaduste kogum, mis illustreerib puhta matemaatika teoreeme. Niisiis tutvustab ta vabalt, muretsemata konkreetse teostuse võimaluse pärast, vastupanu R mõistet, mida vedeliku element kogeb ruumis liikudes, ja leiab, et R on võrdeline selle elemendi liikumiskiirusega ja ( st R = ku). Selle vedelikul puudub inerts, st. keskkonna takistusjõud on palju suurem kui tihedus. Sellistes tingimustes vedelik liigub, kui on rõhk p - Maxwell kehtestab sellise rõhu. Kujutletava vedeliku voolujooned on pidevad kogu ruumis, välja arvatud üksikud punktid - "allikad" ja "vajused". Püsiva rõhuga pinnad on alati voolujoontega risti.

Kujutage ette jõu S 0 punktallikat isotroopses keskkonnas, mis on ekvivalentne mõne üksiku allika täisarvuga S 0. Väljavoolav vedelik liigub nagu näidatud joonisel fig. 2.

Riis. 2

Kui allikas toimib piisavalt kaua ja vedeliku jaotus on kindlaks tehtud, siis voolab igasse ruumalasse ajaühikus täpselt nii palju vedelikku kui välja voolab. Sel juhul, nagu on lihtne mõista, on vedeliku elemendi kiirus allikast kaugusel r võrdne u = S 0 / 4 r 2 . Kujutage nüüd ette kujuteldavat vedelikuvoolu toru. Seda lõikab igas kohas võrdse rõhuga kujuteldav risti pind. Niisiis, joonisel fig. 3 pinna 1 kõikides punktides on rõhk p 1, pinna 2 punktides on rõhk p 2 ja nii edasi. Kujutage ette sellel pildil ühte kuupmeetrit vedelikku, mis liigub risti selle tahkudega? 1 ja? 2 (vt joonis 4). Kuna sellise ruumala kogetav takistus on R = ku, on rõhkude erinevus tahkudel p võrdne -kuga. Sellest järeldub, et rõhu muutus pikkuseühiku kohta piki iga voolujoont saadakse järgmiselt:

Nüüd on Coulombi seaduse kuju meenutades võimalik tuvastada rõhk p (r) potentsiaaliga? (r), kiirus u (r) - elektrivälja tugevuse (või elektromotoorjõu - emf) E, allikas S 0 - elektrilaenguga on koefitsient k loomulikult seotud keskkonna dielektrilise konstandiga?. Paljude allikate olemasolul erinevates ruumipunktides saadakse sõnastatud analoogia raames väljade ja potentsiaalide õige jaotus. Selle tulemusena reprodutseerib Maxwell mehaanilise (täpsemalt hüdrodünaamilise) mudeli abil tuntud elektrostaatika seaduspärasusi, mille puhul puudub kauginteraktsioon.

Riis. 3

Riis. 4

Kogu selle probleemidega seotud füüsikat kirjeldab üks võrrand:

kus?(r) on laengu tihedus, div on standardne diferentsiaaltehte, mis eraldab vektorväljast E punktist lahknemisega seotud osa. Staatilisel juhul, kui väli E ei sõltu ajast, on võimalik E kirjutada mõne skalaarfunktsiooni (potentsiaali) gradiendina:

E = -grad?(r). (1)

Kõik see oli hästi teada juba enne Maxwelli. Võrrandit (A), kus välja E asemel sisestatakse valemi (1) järgi potentsiaal, nimetatakse Poissoni võrrandiks.

Pöördudes magnetnähtuste ning magnetite ja voolude vastasmõju käsitlemise juurde, ei leia Maxwell enam nii lihtsat analoogiat. Ta valib olemasolevate empiiriliste seaduste tõlkimise diferentsiaalvõrrandite keelde, eeldades, et magnetilisi suurusi, samas tähenduses kui elektrilisi, saab tulevikus kuidagi tõlgendada uue, magnetilise vedeliku hüdrodünaamika kaudu. Kuid konkreetset kujutist sellest vedelikust pole veel leitud.

Selles teoses tekib duaalsus, millele hakatakse pidevalt jälile jõudma. Soov mehaaniliste analoogiate järele seob Maxwelli tema vanusega - te ei saa tegelikult kirjutada võrrandeid objektile, millel on selgelt materiaalsed ilmingud, eriti mis edastab energiat ja teisest küljest on "mitte midagi", tühjus. Samal ajal ei sobi uurimisobjekt kuidagi aktsepteeritud mehaanilise pildiga ja Maxwell peab järgima võrrandite endi loogikat, jättes materjali kandja idee ja tunnistades analoogiate ebatäielikkust. Seega jääb (õnneks?) saavutamatuks ideaaliks tema öeldu põhimõtete kohta, millele õige teooria üles ehitada.

Ilma seoseta konkreetse mudeliga jõuab Maxwell Faraday induktsiooniseaduse diferentsiaalsele sõnastusele, kuid jääb lootma, et "elastsete kehade omaduste ja viskoossete vedelike liikumise hoolika uurimisega" suudab ta leida sobiva. mehaaniline pilt. Vahepeal tutvustab ta abstraktset sümbolit A(x,t) – tänapäevases terminoloogias vektorpotentsiaali – ja nimetab seda "elektrooniliseks intensiivsuseks", s.o. "elektroonilise oleku mõõt". Selle aine hüpoteetilise oleku leiutas Faraday. See avaldub ainult oma muutuste kaudu ajas ja ruumis. Nüüd tundub mõistatusena, kuidas Faraday suutis näha heuristlikku väärtust sellises kummalises toimingus – jälgimatu tunnuse sissetoomises. Esmapilgul ei näi vähema imena, et just sel hetkel suutis Maxwell anda Faraday ebamäärasele arutluskäigule üheselt mõistetava matemaatilise tõlgenduse. Maxwell postuleerib seaduse: "Kogu elektrooniline intensiivsus piki pinnaelemendi piiri on seda elementi läbiva magnetilise induktsiooni suuruse mõõt või teisisõnu antud elementi läbivate väljajoonte arvu mõõt. ." Diferentsiaalkujul (lõpmatult väikeste pinnaelementide puhul) on see seadus kirjutatud järgmiselt:

4. peatükk Elektromagnetvälja mõiste tekkimine. M. Faraday, J. K. Maxwell 4.1. Inglismaa 19. sajandil On võimatu leida otsest seost selliste sündmuste vahel nagu Faraday eneseinduktsiooni avastamine (1831), Maxwelli nihkevoolu kasutuselevõtt (1867) ja näiteks parlamendireform.