математически доказывая, что они образованы из отдельных частиц.
Имя ученого становится известным, и его
приглашают занять кресло в
Королевском колледже Лондона. Лондонский период (1860-1865) был
самым плодотворным в жизни ученого. Он возобновляет и доводит до
конца теоретические исследования по электродинамике, публикует
фундаментальные работы по кинетической теории газов.
Переехав из Абердина, Максвелл продолжил свои исследования с
неослабевающим напряжением, уделяя особое внимание кинетической
теории газов. Говорят, что его жена (бывшая Екатерина Мэри Девар,
дочь главы Маришальского колледжа) устроила пожар в подвале их
лондонского дома, чтобы дать Максвеллу возможность проводить
эксперименты на чердаке для изучения тепловых свойств газов. Но
решающим и, безусловно, величайшим достижением
Максвелла было
его создание теории электромагнитного поля.
Начало девятнадцатого века было изобиловало захватывающими
открытиями. Вскоре после получения первых стационарных токов
Эрстед показал, что ток, протекающий через проводник, генерирует
магнитные эффекты, подобные тем, которые вызываются обычным
постоянным магнитом. Поэтому было предложено, чтобы два
токонесущих проводника вели себя как два магнита, которые, как вы
знаете, могут либо притягивать, либо отталкивать. Действительно,
эксперименты Ампера и других исследователей
подтвердили наличие
сил притяжения или отталкивания между двумя проводниками с током.
Вскоре стало возможным сформулировать закон притяжения и
отталкивания с той же точностью, с которой Ньютон сформулировал
закон гравитационного притяжения между любыми двумя
материальными телами.
Затем Фарадей и Генри обнаружили замечательное явление
электромагнитной индукции и тем самым продемонстрировали тесную
связь между магнетизмом и электричеством.
Однако существовала острая необходимость в создании единой теории,
которая отвечала бы необходимым требованиям, которая позволила бы
прогнозировать развитие электромагнитных явлений во времени и
пространстве в наиболее общем случае при любых мыслимых
конкретных экспериментальных условиях.
Это именно то, чем оказалась электромагнитная теория Максвелла,
сформулированная им в виде системы нескольких уравнений,
описывающих все многообразие свойств электромагнитных полей с
использованием двух физических величин напряженности
электрического поля E и напряженности магнитного поля H.
Примечательно, что эти уравнения Максвелла в их окончательной
форме и по сей день остаются краеугольным камнем физики, давая
описание наблюдаемых электромагнитных явлений, соответствующих
действительности.
При проектировании высоковольтной линии электропередачи для
передачи электроэнергии на большие расстояния уравнения Максвелла
помогают
создать систему, минимизирующую потери; при проведении
фундаментальных экспериментов в лаборатории по изучению свойств
металлов в высокочастотном электрическом поле при очень низких
температурах мы используем уравнения Максвелла для определения
характера распространения электромагнитного поля внутри металла;
Если мы строим новый радиотелескоп, способный захватывать
электромагнитные шумы из космоса, то при проектировании антенн и
волноводов, которые передают энергию от антенны к радиоприемнику,
мы неизменно используем уравнения Максвелла.
Существует закон,
согласно которому сила, действующая на заряд,
движущийся в магнитном поле, прямо пропорциональна произведению
величины заряда на компонент скорости, перпендикулярный
направлению магнитного поля; эта сила известна нам как «сила
Лоренца». Однако кто-то называет это «силой Лапласа».
Нет такой неопределенности в уравнениях Максвелла; честь этого
открытия принадлежит ему одному.
Следует отметить, что в прошлом веке он ни в коем случае не был
единственным физиком, который пытался создать всеобъемлющую
теорию электромагнетизма, другие тоже не
без оснований подозревали
о существовании глубокой связи между световыми и электрическими
явлениями.
Главная заслуга Максвелла в том, что он по-своему пришел к изящной
и простой системе уравнений, которая описывает все электромагнитные
явления.
Уравнения Максвелла не только охватывают и описывают все
известные нам электромагнитные явления; область их применения даже
не ограничивается какими-либо мыслимыми электромагнитными
явлениями, происходящими в конкретных местных условиях. Теория
Максвелла предсказала совершенно новый эффект, наблюдаемый в
космосе,
свободном от материальных тел, электромагнитного
излучения. Это, несомненно, уникальное достижение, которое венчает
триумф теории Максвелла.
