Джеймс Клерк Максвел: життєвий шлях і наукові здобутки в природознавстві

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СХІДНОЄВРОПЕЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЛЕСІ УКРАЇНКИ

Географічний факультет

Кафедра фізичної географії

Контрольна робота

З курсу: «Концепції сучасного природознавства»

На тему: «Джеймс Клерк Максвел: життєвий шлях і наукові здобутки в природознавстві»

Виконала:

Студентка 41 групи

Степаненко Уляна

Луцьк - 2016

Зміст

Вступ

1. Життєвий шлях

1.1 Ранні роки життя

1.2 Перші успіхи в науці

1.3 Перша велика робота Максвелла

1.4 Початок наукової діяльності

1.5 Лондонські роки Максвела

1.6 Вплив наукової діяльності відомих вчених, зокрема М. Фарадей на діяльність Д.К. Максвела

1.7 Створення і функціонування Кавендішської лабораторії та наукова діяльність Максвела в цей період

1.8 Вчення про електромагнетизм

1.9 «Демон Максвелла» - втілення у літературі

2. Наукові здобутки Д.К. Максвела в природознавстві

Висновки

Список використаних джерел

Додатки

Вступ

Актуальність теми дослідження: одним із важливих напрямків сучасних досліджень в Україні є вивчення діяльності та спадщини видатних вчених. Без цього неможливі з'ясування, аналіз, висвітлення основних тенденцій і проблем в науці на різних етапах її розвитку та їхнє вирішення, встановлення тяглості й спадковості наукових традицій, створення всебічної картини розвитку історичних знань. Звертання дослідників до наукового доробку вчених ХІХ ст. обумовлене значним інтересом, який він має для з'ясування окремих важливих питань минулого. Розв'язання багатьох із них було започатковано в той час саме їхніми працями і продовжує залишатися актуальним. До таких учених належить Джеймс Клерк Максвелл - англійський фізик, творець класичної електродинаміки, один із засновників статистичної фізики, організатор і перший директор (з 1871) Кавендішської лабораторії. Детальний аналіз життєвого шляху та наукової спадщини Джеймса Клерка Максвелла дозволить зрозуміти хід думки вченого, наукове життя, безпосереднім учасником якого він був, допоможе дослідити окремі сторінки минулого фізики.

Об'єктом дослідження є особистість Джеймса Клерка Максвелла - англійського фізика, творця класичної електродинаміки, одного із засновників статистичної фізики, організатора і першого директора Кавендішської лабораторії.

Предметом дослідження є процес становлення Джеймса Клерка Максвелла як ученого, його життєвий шлях, наукова діяльність, спадщина та викладацька праця. Хронологічні рамки роботи зумовлені особливістю дослідження персоналії й охоплюють період життя Д.К. Максвелла протягом 1831- 1879 рр.

Метою є комплексне висвітлення життєвого шляху, наукової, науково-методичної, педагогічної діяльності Д.К Максвела, зокрема його внесок в природознавчу науку в світі.

1. Життєвий шлях

Джеймс Клерк Максвелл (Англ. James Clerk Maxwell) (13.06.1831, Едінбург, - 5.11.1879, Кембридж) - англійський фізик, творець класичної електродинаміки, один із засновників статистичної фізики, організатор і перший директор (з 1871) Кавендішської лабораторії. Як і багато інших значні англійські натуралісти XVIII - XIX століть, наприклад великі геологи Джеймс Хаттон і Чарлз Лайєль, Джеймс Клерк Максвелл був шотландцем.

1.1 Ранні роки життя

Він народився 13 червня 1831 року у Единбурзі в сім'ї поміщика і дворянина. Походив із знатної шотландської родини Клерків Пенікуік. Батько його, юрист за освітою, прийнявши прізвище Максвелл, жив у своєму маєтку в Гленлер, де і пройшло дитинство Джеймса. Серед його предків можна знайти політичних діячів, поетів, музикантів і вчених. Батько Максвелла був глибоко освіченою людиною з різнобічними інтересами. Він рідко залишав свій маєток і професійною діяльністю (в якості радника юстиції) займався лише від випадку до випадку. Він брав живу участь в індустріальному розвитку країни, і, крім того, його постійним заняттям були різні невеликі технічні винаходи. Після ранньої смерті матері (вона померла, коли Джеймсу було 8 років) батько дбайливо виховував хлопчика. На першому плані стояли заняття природничими науками. У Джеймса дуже рано прокинувся інтерес до техніки і розвинулися практичні навики.

У згоді з національними традиціями і суспільними умовами велике місце у вихованні відводилося релігійним настановам в дусі англійської протестантизму. Дитячим рокам був зобов'язаний Максвелл і своїм дивовижним знанням тексту Біблії і віршів з «Втраченого раю» Мільтона. В іншому маленький Джеймс ріс і розвивався серед дітей службовців і дрібних селян, але, як підкреслює біограф, «з духовними запитами члена правлячого класу».

Перший досвід уроків вдома не призвів до очікуваного успіху. На жорсткі виховні заходи домашнього вчителя хлопчик відповідав впертістю і замкнутістю. В аристократичній школі, яку він відвідував згодом, Джеймс звернув на себе увагу завдяки великим математичним здібностям. Особливо любив він геометрію. Про Ейнштейна згадують, що в 12 років він захоплювався «священної книжечкою з геометрії». Максвелл також вважався людиною не від світу цього. Він не міг налагодити правильні відносини зі своїми шкільними товаришами. Вони дражнили його і давали йому прізвиська. Не останню роль грала при цьому одяг, яку його батько - він багато в чому був диваком - замовляв для хлопчика.

1.2 Перші успіхи в науці

У 1841 р. Джеймс Максвелл віддали в гімназію в Единбурзі; до 1846 р. відноситься перша його вчена робота. У 14 років Максвелл був нагороджений медаллю за блискучі успіхи в математиці. Роком пізніше старший Максвелл представив Единбурзької Академії наук, в засіданнях якої він іноді брав участь в якості гостя, перший науковий твір свого сина, після того, як один знайомий вчений надав роботі школяра відповідну академічну форму. У творі розглядався новий, раніше невідомий математикам метод креслення еліптичних фігур. Робота називалася «Про кресленні овалів і про овалах з багатьма фокусами» (1846, опублікована в 1851).

Перейшовши в 1847 р. в Единбурзький університет, Максвелл, під керівництвом Келланда, Форбса та ін, з запалом взявся за вивчення фізики і математики, його роботи, що відносяться до цього часу, вказують вже на незвичайні його здібності. До цього він багато займався питаннями оптики, особливо поляризацією світла і кільцями Ньютона. Їм в основному керував фізик Вільям Ніколь, ім'я якого залишилося жити в історії науки в назві призми, даному в його честь.

В областях, що не мають відношення до його предмету, Максвелл також намагався отримати міцні знання. Пізніше, вимагаючи, щоб освіта молодих дослідників природи не обмежувалося будь-яким спеціальним предметом, він спирався на власний досвід. Для поглибленого розуміння проблем природознавства він вважав необхідним вивчення філософії, історії науки і естетики. максвел природознавство електромагнетизм

У 1850р. Максвелл вступив в Кембридж, де колись працював Ньютон, а в 1854 році з академічним ступенем закінчив його. Після цього за порадою Вільяма Томсона він почав вести приватні дослідження в області електрики. У 1855 Максвелл став членом ради Трініті-коледжу.

1.3 Перша велика робота Максвелла

Перша велика робота Максвелла - «Про фарадеєвих силових лініях» - з'явилася в 1855 році. Больцман, через 14 років видав цей твір німецькою мовою в «Оствальдовскіх класиків», підкреслив у своїх примітках, що вже ця перша стаття Максвелла разюче глибока за змістом і дає уявлення про те, як планомірно підходив до роботи молодий фізик.

Больцман вважав, що в області гносеологічних питань природознавства вплив Максвелла було настільки ж визначальним, як і в теоретичній фізиці. Всі тенденції розвитку фізики в наступні десятиліття були вже ясно позначені в першій статті Максвелла і часто навіть наочно пояснювались тими ж порівняннями. Вони багато в чому збігалися зі сформованими пізніше поглядами Кірхгофа, Маха і Герца.

Вже в роботі 1855 Максвелл висловив думку, яку він повторив у більш пізніх роботах: силові лінії Фарадея слід представляти як тонкі трубочки з перемінним перетином, за якими струмує нестисливої ??рідина. Цю гідродинамічну модель електричного струму, що виходить із уявлень Фарадея, Максвелл не вважав, проте, відображенням дійсності, вона повинна була служити допоміжним засобом і полегшувати новий підхід до електродинаміки шляхом застосування механічної аналогії.

Поряд з вивченням електродинаміки молодий вчений займався також експериментальними дослідженнями фізіології колірного зору. Одними з перших його досліджень були роботи з фізіології та фізики кольорового зору та колориметрії (1852-72). У 1861 році Максвелл вперше демонстрував кольорове зображення, отримане від одночасного проектування на екран червоного, зеленого і синього діапозитивів, довівши цим справедливість трикомпонентної теорії кольорового зору і одночасно намітивши шляхи створення кольорової фотографії. Він створив один з перших приладів для кількісного вимірювання кольору, який отримав назву диска Максвелла.

Незалежно від Гельмгольца, який в тому ж році в Кенігсберзі зробив свій став знаменитим доповідь «Про зір людини», Максвелл, який був молодшим на десять років, шукав відповідь на ті ж питання і прийшов до схожих результатів. Під час перебування членом ради Трініті-коледжу займався експериментамипо теорії кольорів, виступаючи як продовжувач теорії Юнга і теорії трьох основних кольорів Гельмгольца. У експериментах по змішуванню кольорів Максвел застосував особливий дзига, диск якого був розділений на сектори, забарвлені в різні кольори (диск Максвелла). При швидкому обертанні дзиги кольору зливалися: якщо диск був зафарбований так, як розташовані кольори спектру, він здавався білим; якщо одну його половину зафарбовували червоним, а іншу - жовтим, він здавався помаранчевим; змішування синього і жовтого створювало враження зеленого. У 1860 за роботи по сприйняттю кольору і оптиці Максвелл був нагороджений медаллю Румфорда.

Його кольоровий дзига незабаром вже використовувався Гельмгольцем при дослідженні дальтоніків, в ході яких підтвердилася правильність поглядів Максвелла.

Щоб показати противникам теорії блізкодействія, що він знайомий з вченням про сили дальнодії і математично володіє ним, Максвелл досліджував особливо важкий випадок тяжіння мас - загадку кілець Сатурна.

У 1857 Кембріджський університет оголосив конкурс на кращу роботу про стійкість кілець Сатурну. Ці утворення були відкриті Галілеєм на початку 17 ст. Він спостерігав їх у розпливчатій формі, але тільки Гюйгенс описав їх дійсний вигляд. Вони представляли дивну загадку природи: планета здавалася оточеною трьома суцільними концентричними кільцями, що складаються з речовини невідомої природи. Ці кільця були предметом спору дослідників, одні вважали їх твердими, інші - рідкими. Лаплас довів, що вони не можуть бути твердими. Провівши математичний аналіз, Максвелл переконався, що вони не можуть бути і рідкими, і прийшов до висновку, що подібна структура може бути стійкою лише в тому випадку, якщо складається з рою не зв'язаних між собою метеоритів. Стійкість кілець забезпечується їх тяжінням до Сатурну і взаємним рухом планети і метеоритів. За цю роботу Максвелл отримав премію Дж. Адамса. Пізніше спектроскопічні дослідження підтвердили це тлумачення.

1.4 Початок наукової діяльності

Однією з перших робіт Максвелла стала його кінетична теорія газів. У 1859 учений виступив на засіданні Британської асоціації з доповіддю, в якій навів розподіл молекул за швидкостями (максвеллівський розподіл). Максвелл розвинув представлення свого попередника в розробці кінетичної теорії газів Р. Клаузіуса, який ввів поняття «Середньої довжини вільного пробігу». Максвелл виходив з уявлення про газ як про ансамбль безлічі ідеально пружних кульок, хаотично рухомих в замкнутому просторі. Кульки (молекули) можна розділити на групи за швидкостями, при цьому в стаціонарному стані число молекул в кожній групі залишається постійним, хоча вони можуть виходити з груп і входити в них. З такого розгляду слід було, що «частки розподіляються за швидкостями по такому ж закону, за яким розподіляються помилки спостережень в теорії методу найменших квадратів, тобто відповідно до статистики Гауса ». У рамках своєї теорії Максвелл пояснив закон Авогадро, дифузію, теплопровідність, внутрішнє тертя (теорія перенесення). У 1867 показав статистичну природу другого початку термодинаміки («демон Максвелла»).

У 26 років здібний молодий дослідник отримав запрошення на посаду професора фізики в коледж в Абердіні. Там він викладав три роки. Він не був бездоганним академічним викладачем, мабуть, тому в 1860 році, коли маленька вища школа об'єдналася з іншого, від його подальших послуг відмовилися. Заява до університету Единбурга було відхилено на аналогічних підставах. Максвелл деякий час провів у своєму маєтку, але в тому ж році прийняв запрошення до Лондона.

Після закінчення університету Максвелл вирішив присвятити себе науці і переїхав в 1860 р. в Кембрідж в Трініті-коледж, де протягом 4 років невпинно працював, вивчаючи улюблені науки; уважне вивчення робіт Фарадея дало напрям усієї його діяльності. Розвиваючи ідеї М. Фарадея, Максвелл створив теорію електромагнітного поля (рівняння Максвелла).

1.5 Лондонські роки Максвела

П'ять лондонських років (1860 - 1865 рр.) були найбільш продуктивними в житті вченого. Максвелл працював як експериментатор і як теоретик одночасно в багатьох областях. У вченні про фізіологію кольору він іноді експериментував разом з Гельмгольцем, з яким він познайомився під час його поїздки до Англії в 1864 році. «З одним старим берлінським другом, - писав Гельмгольц своїй дружині, - я поїхав в Кенсингтон до професора Максвелла, фізика Королівського коледжу, дуже гострого математичного розуму, який показав мені прекрасні апарати для досліджень в галузі вчення про колір, галузі, в якій я сам раніше працював, він запросив колегу-дальтоніка, над яким ми проробили експерименти ».

У лондонські роки Максвелл значно просунувся в розробці механічної теорії теплоти, особливо кінетичної теорії газів. Цьому сприяли вивчення ним кілець Сатурна і одна з що з'явилися в цей час публікацій німецького фізика Рудольфа Клаузіуса.

Ще в Абердіні Максвелл зробив доповідь з цього кола питань і запропонував ввести в кінетичну теорію газу розподіл усіх обчислень для визначення швидкостей молекул. Він зумів показати, що різні швидкості молекул газу розподілені так само - відповідно до закону Гаусса, - як помилки в спостереженнях, хто пролазить, коли одна і та ж величина заміряється багато разів за однакових обставин. Закон розподілу швидкостей молекул газу був геніально викладений Максвеллом. Цей закон став основою статистичної теорії механіки газів і наріжним каменем нової галузі статистичної фізики. Згодом вона була розвинена Больцманом.

Популярність Максвелла як вченого спочатку базувалася на математичному обгрунтуванні кінетичної теорії газу, поки його електромагнітна теорія світла не досягла свого переможного ходу по світу. Багато фізиків, наприклад Джеймс Джонс, навіть вважали, що найвеличнішим досягненням Максвелла було дослідження руху молекул газу. Свобода мислення, характерна для всієї його творчості, проявилася тут особливо плідно.

Больцман, що був поряд з Максвеллом найглибшим чином вникав в аналіз руху молекул, порівняв максвеллівською кінетичну теорію газів з музичною драмою. «Як музикант за перших тактів дізнається Моцарта, Бетховена, Шуберта, - писав він у некролозі, присвяченому Кірхгофа, - так математики з кількох сторінок розрізняють Коші, Гаусса, Якобі, Гельмгольца. Найвища елегантність характеризує французів, найбільша драматична сила - англійців, перш за все Максвелла ». До лондонського часу відносяться основні дослідження Максвелла в області електромагнітної теорії світла.

У роботі «Про фізичні силові лінії», опублікованій чотирма частинами в 1861 та 1862 роках в одному з журналів, він продовжив математично-фізичні дослідження силових ліній Фарадея, розпочаті ним шість років тому, і привів їх до попереднього завершення. Максвелл прийшов при цьому до висновку, що електричні дії розповсюджуються з кінцевою швидкістю, що відповідає швидкості світла в порожньому просторі. Ця його робота вже містить знамениті рівняння електромагнетизму, включаючи рівняння для рухомих тіл.

1.6 Вплив наукової діяльності відомих вчених, зокрема М. Фарадей на діяльність Д.К. Максвела

У 1831, в рік народження Максвелла, М. Фарадей проводив класичні експерименти, які привели його до відкриття електромагнітної індукції. Максвелл приступив до дослідження електрики і магнетизму приблизно 20 років опісля, коли існували два погляди на природу електричних і магнітних ефектів. Такі вчені, як А. М. Ампер і Ф. Нейман, дотримувалися концепції дальнодії, розглядаючи електромагнітні сили як аналог гравітаційного тяжіння між двома масами. Фарадей був прибічником ідеї силових ліній, які з'єднують позитивний і негативний електричні заряди або північний і південний полюси магніту. Силові лінії заповнюють весь довколишній простір (поле, по термінології Фарадея) і обумовлюють електричні і магнітні взаємодії. Дотримуючись гіпотези Фарадея, Максвелл розробив гідродинамічну модель силових ліній і висловив відомі тоді співвідношення електродинаміки на математичній мові, відповідному механічним моделям Фарадея. Основні результати цього дослідження відображені в роботі «Фарадеєві силові лінії» (Faraday's Lines of Force, 1857). У 1860-1865 Максвелл створив теорію електромагнітного поля, яку сформулював у вигляді системи рівнянь (рівняння Максвелла), що описують основні закономірності електромагнітних явищ: 1-е рівняння виражало електромагнітну індукцію Фарадея; 2-е - магнітоелектричну індукцію, відкриту Максвеллом і засновану на уявленнях про токи зміщення; 3-є - закон збереження кількості електрики, 4-е - вихровий характер магнітного поля.

Продовжуючи розвивати ці ідеї, Максвелл прийшов до висновку, що будь-які зміни електричного і магнітного полів повинні викликати зміни в силових лініях, що пронизують довколишній простір, тобто повинні існувати імпульси (або хвилі), що поширюються в середовищі. Швидкість поширення цих хвиль (електромагнітного обурення) залежить від діелектричної та магнітної проникності середовища і дорівнює відношенню електромагнітної одиниці до електростатичної. За даними Максвелла і інших дослідників, це відношення становить 31010 см / с, що близько до швидкості світла, виміряної семи роками раніше французьким фізиком А. Фізо. У жовтні 1861 Максвелл повідомив Фарадею про своє відкриття: світло - це електромагнітне обурення, що поширюється в непровідному середовищі, тобто різновид електромагнітних хвиль. Цей завершальний етап досліджень викладений в роботі Максвелла «Динамічна теорія електромагнітного поля» (Treatise on Electricity and Magnetism, 1864), а підсумок його робіт по електродинаміці підвів знаменитий Трактат про електрику і магнетизм (1873).

У своїх поясненнях до німецького видання цього твору в «Оствальдовських класиках» Больцман писав: «Те враження, яке ми отримуємо, дивлячись в перший раз мають для всього нашого природничонаукового світогляду революціонізуюче значення рівняння, збільшується ще тим, що Максвелл не говорить ні слава про їх ролі, яку він, напевно, припускав, навіть якщо він не так ясно бачив, як ми бачимо зараз ». Примітна при цьому скромна простота, «з якою Максвелл показує, з якими труднощами він поступово пробирався вперед».

Під час своєї лондонської професури Максвелл особисто познайомився з Фарадеєм, який вже читав його публікації і в листах до нього високо оцінював їх. Але спілкування з Фарадеєм не могло більше вплинути на його науковий розвиток. Максвелл ще студентом грунтовно пропрацював результати досліджень великого експериментатора і до часу зустрічі з 70-річним вченим мав вже сформовані погляди на проблеми фізики. Максвелл обладнав лабораторію на горищі свого будинку в облаштованому житловому кварталі на заході Лондона. Його дружина допомагала йому в експериментах. Максвелл був дуже вмілим і надзвичайно винахідливим експериментатором.

Через поганий стан здоров'я Максвелл у 1865 році був змушений відмовитися від викладання. Його родове помістя Гленлер в Шотландії дозволяло йому повністю присвятити себе дослідженням в якості незалежного, вільного від академічних обов'язків вченого. Шість років Максвелл провів у селі. У цей час він продовжував свої теоретичні та експериментальні роботи і готував великі праці, які потім, у 70-ті роки, стали виходити одні за одними. Запрошення стати ректором найстарішого шотландського університету в Сент-Ендрю він відхилив. Але все ж Максвелл стає університетським викладачем втретє.

1.7 Створення і функціонування Кавендішської лабораторії та наукова діяльність Максвела в цей період

Кембриджський університет в 1871 році вирішує створити професуру з експериментальної фізики та обладнати навчальну лабораторію. Два найвідоміших фізика того часу не могли бути залучені. Вільям Томсон не хотів залишати професуру у Глазго, яку він займав протягом всього свого життя, і, крім того, він був так тісно пов'язаний з оптичною та електротехнічної промисловістю міста як співвласник підприємств, що взагалі неохоче відлучався з Глазго, а Гельмгольц щойно прийняв запрошення на місце професора фізики в університеті столиці Німеччини. Керівництво університету довірили до 40-річному приватному вченому з Шотландії, і врешті-решт його вдалося схилити прийняти нову кафедру.

Поряд з обов'язками лектора Максвелла чекала велика організаторська робота. Нова лабораторія повинна була бути побудована і обладнана за його бажанням, пропозиціям і планам, згідно зі світовим рівнем експериментальної фізики. При обладнанні Кавендішської лабораторії (вона була названа по імені мецената, який був далеким родичем геніального натураліста Генрі Кавендіша) знайшли своє застосування технічні знання і практичний досвід Максвелла, отримані ним замолоду під керівництвом батька. Пізніше скрізь, де була можливість, він оглядав майстерні та фабрики. Спочатку, здійснюючи свої плани, дослідник повинен був долати старі забобони щодо навчального експерименту. У листі до австрійського фізика Лошмідта Максвелл з жалем відзначав, що саме ці забобони винні в тому, що в Англії було неприпустимо запущено навчання експериментальної фізики. Перша англійська університетська лабораторія з фізики була обладнана в Глазго Вільямом Томсоном лише в 1846 році і довгий час залишалася єдиною в своєму роді.

У цей період велика англійська буржуазія, для гарантії конкурентоспроможності її товарів на світовому ринку поряд з працюючими в промисловості хіміками, гостро потребувала також і фізиків. Ця обставина допомогла Максвеллу усунути перешкоди. Йому знадобилися його великий організаторський талант і дипломатична тонкість в політичних питаннях, що стосуються науки. Крім того, вчений створив на свої кошти і передав лабораторії багато дорогих наукових приладів. Після його смерті у власність інституту перейшла і його цінна колекція книг.

Вступну лекцію в якості Кавендішського професора експериментальної фізики Максвелл читав перед кількома студентами. Він написав в ній колосальну програму фундаментальної перебудови викладання фізики в англійській вищій школі. Він розвивав думку про те, що методи, які вони застосовують перешкоджають подальшому прогресу у вивченні та викладанні фізики. «Звичні речі - перо, чорнило та папір - не будуть достатні, - говорив він, - і нам буде потрібно більший простір, ніж простір кафедри, і велика площа, ніж поверхня дошки». Це була різка відповідь «крейдяній» фізиці, яка тоді ще панувала в консервативних англійських університетах.

Навчальну лабораторію Максвелл розглядав як «школу наукової критики» і ставив перед нею завдання - стимулювати розвиток вчення про методи фізики. Дослідницька робота повинна була якомога ширше здійснюватися колективними зусиллями. Максвелл апелював до моделі спільного дослідження, створеної Гумбольдтом, Гауссом і Вебером з метою охопити весь світ рекогносцировку земного магнетизму. У цій першій в історії науки колективній роботі він бачив основну форму і зародок майбутніх природничо-наукових методів дослідження.

Тоді це було лише далекою метою. Тільки через десятиліття могла бути здійснена планомірна спільна робота натуралістів, яка сьогодні є передумовою науково-технічного прогресу. Сам Максвелл ще був геніальним дослідником-одинаком, як до нього Фарадей і після нього інші відомі вчені, серед них Герц, Рентген, Планк і Ейнштейн.

Кавендішська лабораторія поклала в Англії початок традиції досліджень в області експериментальної фізики. Це мало велике значення для подальшого розвитку міжнародної експериментальної фізики, і особливо для підготовки атомного століття. Після Максвелла нею керували такі дослідники, як Релей, Дж. Дж.Томсон і Резерфорд, укріпивши і помноживши її славу. Багато фізиків-атомники в молоді роки вдосконалювали в Кавендішській лабораторії свою освіту, в їх числі Макс Борн, Нільс Бор, П. Л. Капіца.

За час своєї професури в Кембриджі Максвелл опублікував чимало значних робіт. У 1871 році з'явилася «Теорія теплоти», в 1873 році вийшов фундаментальний двотомний підручник - «Трактат з електрики і магнетизму». У цій праці Максвелл зібрав і узагальнив результати своїх досліджень електромагнетизму. У маленькій роботі «Субстанція і рух» (1876), яка була задумана як введення у вивчення фізичної науки, він у простій формі, не вдаючись до вищої математики, повідомляє читачеві основи класичної фізики.

Починаючи з 1875 року Максвелл багато часу і сил витратив на розшифровку рукописів Генрі Кавендіша. Роботам з теорії електрики він приділяв при цьому особливу увагу. Завдяки його схильності до занять історією природознавства принаймні частину наукового архіву великого англійського натураліста другої половини XVIII століття, який сам опублікував лише небагато, стала надбанням потомства. На відміну від Фарадея, який скептично ставився до теорії атома і шукав спосіб обійтися без допомоги уявлення про атом, Максвелл був відкритим прихильником атомізму. Одним із перших він припустив, що створений Бунзеном і Кірхгофа спектральний аналіз допоможе зробити більш точний висновок про внутрішню будову атома - пророкування, що виявилося вірним. Життя цього надзвичайно плідного дослідника, який об'єднав в собі геніального теоретика і винахідливого експериментатора, обірвалося несподівано швидко. Учений не надавав значення невеликому розладу травлення, призвів до серйозного захворювання, від якого він помер 5 листопада 1879 на 49-му році життя.

Планк говорив про те, що ім'я Максвелла «блищить на брамі класичної фізики». Максвелл дійсно був блискучим явищем серед фізиків нового часу. Своїми науковими працями, особливо чудовою системою формул електродинаміки, він заклав найважливіші основи фізики атомного століття. Його теорія електрики і світла настільки випередила свій час і була так закінчена, що через півстоліття Ейнштейн міг майже без змін включити її в свою теорію відносності. Подібних прикладів у світовій історії науки небагато.

Роботи Максвелла присвячені електродинаміці, молекулярній фізиці, загальній статистиці, оптиці, механіці, теорії пружності. Найбільш вагомий внесок Максвелл зробив у молекулярну фізику та електродинаміку. У кінетичної теорії газів, одним із засновників якої він є, встановив у 1859 році статистичний закон, що описує розподіл молекул газу за швидкостями (розподіл Максвелла). У 1866 році він дав новий висновок функції розподілу молекул за швидкостями, заснований на розгляді прямих і зворотних зіткнень, розвинув теорію переносу в загальному вигляді, застосувавши її до процесів дифузії, теплопровідності та внутрішнього тертя, ввів поняття релаксації. У 1867 році перший показав статистичну природу другого початку термодинаміки ("демон Максвелла"), в 1878 році ввів термін "статистична механіка".

Найбільшим науковим досягненням Джеймса Максвелла є створена ним у 1860-1865 роках теорія електромагнітного поля, яку він сформулював у вигляді системи кількох рівнянь (рівняння Максвелла), виражають всі основні закономірності електромагнітних явищ (перші диференціальні рівняння поля були записані Максвеллом у 1855-1856 роках ). У своїй теорії електромагнітного поля Максвелл використовував (1861) нове поняття - струм зміщення, дав (1864) визначення електромагнітного поля і передбачив (1865) новий важливий ефект: існування у вільному просторі електромагнітного випромінювання(електромагнітних хвиль) і його поширення в просторі зі швидкістю світла . Останнє дало йому підставу вважати (1865) світло одним з видів електромагнітного випромінювання (ідея електромагнітної природи світла) і розкрити зв'язок між оптичними та електромагнітними явищами. Максвелл теоретично обчислив тиск світла (1873), передбачив ефекти Стюарта-Толмена і Ейнштейна-де Гааза (1878), скін-ефект.

Вчений також сформулював теорему в теорії пружності (теорема Максвела), встановив співвідношення між основними теплофізичними параметрами (термодинамічні співвідношення Максвелла), розвивав теорію кольорового зору, досліджував стійкість кілець Сатурна, показавши, що кільця не є твердими або рідкими, а являють собою рій метеоритів. Максвелл сконструював ряд приладів. Він був відомим популяризатором фізичних знань. Опублікував вперше (1879) рукописи робіт Генрі Кавендіша

У дослідженнях з електрики і магнетизму (статті "Про фарадеєві силові лінії", 1855-56 рр.; "Про фізичні силові лінії", 1861-62 рр.; "Динамічна теорія електромагнітного поля", 1864 р.; двотомний фундаментальний "Трактат про електрику і магнетизм ", 1873 р.) Максвелл математично розвинув погляди Майкла Фарадея на роль проміжної середовища в електричних і магнітних взаємодіях. Він спробував (слідом за Фарадеєм) витлумачити це середовище як всепроникний світовий ефір, однак ці спроби не були успішні.

Подальший розвиток фізики показало, що носієм електромагнітних взаємодій є електромагнітне поле, теорію якого (в класичній фізиці) Максвелл і створив. У цій теорії Максвелл узагальнив всі відомі на той час факти макроскопічної електродинаміки і вперше ввів уявлення про струм зміщення, що породжує магнітне поле як звичайний струм (струмопровідності, переміщення електричним зарядам). Максвелл висловив закони електромагнітного поля у вигляді системи 4 диференціальних рівнянь в приватних похідних (рівняння Максвелла). Загальний і вичерпний характер цих рівнянь проявився в тому, що їх аналіз дозволив передбачити багато невідомих до того явища і закономірності.

Так, із них випливало існування електромагнітних хвиль, згодом експериментально відкритих Г. Герцом. Досліджуючи ці рівняння, Максвелл прийшов до висновку про електромагнітну природу світла (1865 р.) і показав, що швидкість будь-яких інших електромагнітних хвиль у вакуумі дорівнює швидкості світла. Він виміряв (з більшою точністю, ніж В. Вебер і Ф. Кольрауш в 1856 році) ставлення електростатичної одиниці заряду до електромагнітної і підтвердив його рівність швидкості світла. З теорії Максвела випливало, що електромагнітні хвилі роблять тиск. Тиск світла було експериментально встановлено в 1899 П. М. Лебедєвим.

Теорія електромагнетизму Максвелл отримав повне дослідне підтвердження і вона стала загальновизнаною класичною основою сучасної фізики. Роль цієї теорії яскраво охарактеризував А. Ейнштейн: "... тут стався великий перелом, який назавжди пов'язаний з іменами Фарадея, Максвелла, Герца. Левова частка в цій революції належить Максвеллу ... Після Максвелла фізична реальність міститься у вигляді безперервних, що не піддаються механічному поясненню полів ... Це зміна поняття реальності є найбільш глибоким і плідним з тих, яких зазнала фізика з часів Ньютона ".

У дослідженнях з молекулярно-кінетичної теорії газів (статті "Пояснення до динамічної теорії газів", 1860 р., і "Динамічна теорія газів", 1866 р.) Максвелл вперше вирішив статистичне завдання про розподіл молекул ідеального газу за швидкостями (розподіл Максвелла). Максвелл розрахував залежність в'язкості газу від швидкості і довжини вільного пробігу молекул (1860), обчисливши абсолютну величину останньої, вивів ряд важливих співвідношень термодинаміки (1860). Експериментально виміряв коефіцієнт в'язкості сухого повітря (1866). У 1873-74 рр. Максвелл відкрив явище подвійного променезаломлення в потоці (ефект Максвела).

Максвелл був великим популяризатором науки. Він написав ряд статей для Британської енциклопедій, популярні книги - такі як "Теорія теплоти" (1870), "Матерія і рух" (1873), "Електрика в елементарному викладі" (1881), перекладені на російську мову. Важливим внеском в історію фізики є опублікування Максвеллом рукописів робіт Г. Кавендіша з електрики (1879) з багатьма коментарями.

1.8 Вчення про електромагнетизм

З середини XIX століття невпинно будувався фундамент, на якому могло бути зведено будівлю фізики XX століття. При цьому не обійшлося без зміни проектів. Основні положення природних наук або втрачали свою загальність, або спростовувалися. Звичні переконання, що вважалися непорушними, валилися. Більше ніж будь-коли фізика в ці десятиліття ставала, за словами Ейнштейна, «пригодою пізнання».

На чолі дослідників, які, подібно архітекторам, вирішальним чином брали участь у розбудові фундаменту фізики нашого часу і заново звели окремі «поверхи» будівлі, коштує Джеймс Клерк Максвелл, один з найгеніальніших мислителів в історії розвитку фізики до Ейнштейна, що охопив в своїх дослідженнях фізику у всіх її розділах. Заслуги Максвелла як дослідника відносяться до областей фізіологічного вчення про колір, кінетичної теорії теплоти і електромагнітної теорії світла. Одночасно з Гельмгольцем Максвелл досліджував закони колірного зору. Як попередник австрійця Больцмана і американця Гіббса, він обгрунтував статистичне розуміння кінетичної теорії газу. Його найбільшою заслугою є математична розробка нового вчення про магнетизм, електрику і світлі. Його досягнення, за словами Планка, повинні бути віднесені до «найбільших, дивовижний подвигів людського духу».

Коли Максвелл починав свій шлях фізика, у свідомості натуралістів повсюдно і непохитно панували закони ньютонівської механіки. Всі природні явища намагалися пояснити за допомогою простих механічних законів руху в просторі. Підйом фізики, пов'язаний з відкриттям закону збереження і перетворення енергії, забезпечив у середині XIX століття механістичного розуміння природи нову надійну підтримку. «Тільки механічне розуміння є наукою», - заявляв берлінський фізіолог Еміль Дюбуа-Реймон. Щось подібне писав і Гельмгольц: «Кінцева мета всього природознавства - розчинитися в механіці».

Програмі цього погляди на природу, вперше викладеного в манускриптах Леонардо да Вінчі, в працях Галілея і філософськи обгрунтованого Декартом, закінчену форму надав Ньютон в 1687 році в своєму знаменитому творі про математичні засади вчення про природу. За Ньютона, світ речей міг бути механічно описаний за допомогою вказівки чотирьох величин: часу, простору, моменту маси і сили. Час і простір розглядалися при цьому як «абсолютні»: відірвано і незалежно від речей, їх заповнюють, і від подій, в них відбуваються. Крім того, час і простір суворо розмежовувалися між собою. Взаємозв'язок і взаємний вплив встановлювалися тільки між моментами мас і сил. Всі природні процеси представлялися закономірними переміщеннями матеріальних точок у просторі та часі. Ця «механіка матеріальних точок», математично обгрунтована Ейлером і Лагранжем, блискуче виправдалася і виявилася надзвичайно плідною перш за все в області астрономії. Її основи були пізніше поширені на рух рідин і пружні коливання тіл і особливо успішно використовувалися при дослідженні акустичних явищ. Але в окремих питаннях чітко виявилася її обмеженість. Особливо часто виникали нездоланні труднощі в оптиці.

Самим незадовільним розділом у системі класичної фізики, створеної Ньютоном, було вчення про світло. Ньютон, слідуючи логіці свого вчення, вважав світло природною річчю, що складається з матеріальних точок. Але вже в його час, як зауважив Ейнштейн, «назрівало пекуче питання: що відбувається з матеріальними точками, що утворюють світ, коли світло поглинається?». Так неминуче прийшли до різниці між вагомими і невагомими частками - мало переконливе рішення, яке не могло довго вважатися вичерпним поясненням. Незручності для глибоко мислячих фізиків таїло в собі також уявлення про «сили дальнодії». Магнетизм, електрику і гравітацію зображували як сили, що діють в порожньому просторі і поширюються з нескінченно великою швидкістю. Таке тлумачення фізичних взаємодій, що представляє їх мало не як надприродні сили, не відповідало тверезо реалістичній механістичній картині природи. Вже Ньютон шукав вихід, але не досяг успіху.

Не було недоліку в спробах пояснити світлові явища принципово іншим способом. Геніальний голландський фізик Християн Гюйгенс, старший сучасник Ньютона, намагався охопити природу світла своєю теорією світлових хвиль. Він припустив, що світло існує у вигляді поздовжніх коливань, які поширюються в речовині, що складається з дрібних частинок, на всі боки від джерела збудження, подібно звуку в повітрі. У всякому разі, прихильники Гюйгенса марно намагалися протиставити його хвильове представлення корпускулярної теорії світла, яка підтримувалася високим авторитетом Ньютона; це особливо показово як приклад гальмуючого впливу, який може надати в науці великий авторитет. Боротьба між корпускулярної та хвильової теоріями пізніше повторилася і при поясненні інших видів випромінювання. Хвильова теорія світла змогла перемогти тільки після того, як англійський лікар і фізик Томас Юнг і французький натураліст і інженер Огюстен Френель в перших десятиліттях XIX століття додали їй іншого вигляду. Юнг та Френель виходили з того, що світло поширюється не у вигляді поздовжніх коливань, подібних коливань повітря під час гри на флейті, а у вигляді поперечних коливань, подібних коливань скрипкової струни. З коливаннями такого роду пов'язані оптичні явища поляризації, дифракції та інтерференції світла, які не піддавалися поясненню на основі ньютонівської корпускулярної теорії світла. Гіпотетична основа світлових коливань (механічний носій хвиль світла) стала з часу Гюйгенса називатися світловим ефіром, або, коротше, ефіром.

Оскільки світло уявляли собі у вигляді поздовжніх хвиль, можна було уявити ефір як розріджений газ. Якщо ж поширення світла передбачалося у формі поперечних хвиль, тоді слід було ефір мислити як тверде пружне тіло. При дуже малій щільності він повинен бути твердіше, ніж сталь і алмаз. Одночасно світловому ефіру приписували цілковиту проникність, з тим, щоб небесні тіла могли рухатися крізь нього без перешкод, як вони це і робили з усією очевидністю. Ефір повинен був володіти інерційної масою, але не міг мати гравітаційної маси. Всі ці властивості не уживалися між собою. Таким чином, ефір був вельми загадковим явищем і був предметом постійних турбот механістичного світогляду, бо він завзято пручався будь-якій спробі механічного осмислення. Гіпотеза ефіру виявилася недостовірною у своїй основі.

Радикальну обгрунтовану відповідь на це загадкове запитання дав на початку XX століття Ейнштейн, відмовившись при викладі законів електродинаміки від ефіру. Однак перший і важливий крок на шляху до сучасної картині природи без ефіру зробив ще Максвелл, створивши електродинамічну теорію світла, що похитнула, традиційну механічну теорію. У Максвелла було два попередника, на дослідження яких він спирався: Ерстед і Фарадей. Ганс Християн Ерстед, датський лікар і натураліст, в першій половині XIX століття був професором фізики в Копенгагені. У 1820 році, під час експерименту, який супроводжував лекцію, він вперше помітив магнітну дію електричних струмів. Таким чином, він став першовідкривачем електромагнетизму. Це відкриття мало велике наукове та технічне значення. Воно привело до винаходу електромагнітного телеграфу й у подальшому до створення електромотора.

Інший фізик, Майкл Фарадей, син коваля і натураліст-самоучка, що став професором Королівського інституту в Лондоні, вважається одним із самих винахідливих експериментаторів в історії точних природних наук. Максвелл виходив безпосередньо з його дослідів. До досягнень Фарадея в галузі фізичної хімії в числі інших відносяться виявлення законів електролізу, дослідження скраплення газів і відкриття бензолу, важливого вуглеводного з'єднання. Його спостереження явищ, що відбуваються при досить високій напрузі змінного струму на електродах у вакуумній трубці, створили передумову для роботи з катодними променями, які відіграли настільки важливу роль у становленні сучасної фізики.

Але найбільше значення згодом набули дослідження Фарадея електромагнітної індукції. У 1831 році, через 11 років після спостереження, зробленого Ерстедом, в результаті довгих пошуків він відкрив у зворотному порядку цю природну закономірність. Ще в 1822 році, за два десятиліття до дослідження процесів перетворення енергії Робертом Маєром, він записав у свій лабораторний щоденник: «Перетворювати магнетизм в електрику». Але тільки за п'ятій спробі йому дійсно вдалося здійснити цей задум. Якщо Ерстед дізнався, що змінне електричне поле викликає магнітне дію і створює магнітне поле, то Фарадей знайшов, що тимчасова зміна в магнітних полях створює в провідниках електричний струм. Це відкриття зробило можливим виробництво електричного силового струму. На ньому грунтується дію динамо-машини і весь наступний розвиток електротехніки.

Але і як фізик-теоретик англійський дослідник завоював славу першопрохідця. Фарадей найвищою мірою володів здатністю робити вражаюче наочними результати своїх досліджень за допомогою геометрично-механічних моделей. Шляхом об'єднання явищ електрики і пружності він прийшов до поняття «силові лінії». Фарадей з пластичною ясністю уявляв собі дію електричних сил від точки до точки в просторі між ними, в їх «силовому полі». «Самі електричні і магнітні сили, - писав Генріх Герц в 1889 році, - були для нього чимось існуючим реально, дійсним, відчутним; електрику, магнетизм були для нього речами».

Причина виникнення електричних сил лежала, на думку Фарадея, в процесах, що відбуваються в просторі між тілами. При пошуках ознак відмінностей між намагніченими предметами йому вдалося довести, що всі речовини, що вважалися до тих пір немагнітними, під дією великої магнітної сили виявляють явні сліди намагніченості. Точно так само він зміг довести, що всі надійні ізолятори змінюються під дією електричних сил. З'ясувалося, що між провідниками і непровідниками відмінність не принципова, а лише кількісна. Ці експериментальні відкриття привели до того, що Фарадей, як фізик, мислячий суворо емпірично, який визнає лише факти, які можна спостерігати, відкинув уявлення про електричні силах дальнодії. На основі свого представлення про силові лінії Фарадей припускав вже приблизно в 1845 році глибоке споріднення електрики і світла. Ця думка була надзвичайно смілива для того часу, але вона була гідна дослідника, який вважав, що тільки той знаходить велике, хто досліджує малоймовірне. Фарадей, таким чином, прийшов до думки, що вчення про електрику і оптика, що стояли тоді поруч, але ще не пов'язані між собою, взаємозалежні і утворюють єдину область. Фарадей, однак, не мав математичною освіти. Говорили, що він не міг навіть звести в квадрат біном. Таким чином, він був не в змозі викласти результати своїх досліджень за допомогою звичайних математичних засобів, він міг охопити їх лише якісно. Формально це було очевидним недоліком, але змістом все-таки в даному випадку не завдавало шкоди. Відсутність академічно-математичної підготовки, на думку Планка, врятувала Фарадея від упереджень, породжуваних математичними і астрономічними джерелами, які в той час несприятливо впливали на багатьох значних дослідників. Роботи Фарадея стали вихідним пунктом досліджень Максвелла. Як сказав Гельмгольц у 1881 році у своїй відомій лондонській «Лекції про Фарадей»: «Необхідний був Клерк Максвелл - інша людина, настільки ж глибокий і своєрідний у своїх поглядах, - щоб звести в загальноприйнятих формах систематичного мислення ту велику будівлю, план якої Фарадей накреслив при своєму розумі, яке він так ясно уявляв собі і яке він намагався викликати перед очима своїх сучасників ». Заслуга Максвелла полягає в кінцевому рахунку в математичній розробці ідей Фарадея про магнетизм і електриці. «Перед думкою Фарадея поставали силові лінії, що пронизують весь простір, там, де математики бачили лише центри тяжіння сил дальнодії», - писав Максвелл. «Фарадей шукав носій, ту фізичну середу, в якій відбуваються електричні явища; цього виявилося достатньо, щоб знайти закон різниці потенціалів, що діють на електричну рідину (За часів Фарадея електричний струм представлявся у вигляді особливої електричної рідини.). Коли я переклав ідеї Фарадея так, як я їх розумів, в математичну форму, я знайшов, що обидва методи, загалом, ведуть до однакових результатів, але що деякі відкриті математиками методи можуть бути набагато краще виражені за способом Фарадея ». Використовуючи високорозвинені математичні методи, Максвелл "перевів" модель силових ліній Фарадея в математичну форму. При цьому він уточнив і розширив її, перетворивши на завершену теорію електродинаміки. Своїми знаменитими диференціальними рівняннями Максвелл з найвищою геніальністю охопив безліч електромагнітних явищ. Його формули цінуються математиками і фізиками за їх простоту і викликають захоплення своєю красою.

Створення Максвеллом рівнянь електромагнетизму, які відкрили століття електрики, може розглядатися як найважливіше теоретичне досягнення в історії фізики за період, що відокремлює теорію гравітації Ньютона від теорії відносності Ейнштейна. При цьому з точки зору пізнання істотно, що електромагнітне поле сили виступило на рівних правах з матеріальною точкою - як нова форма прояву реальності. Чисто математичним шляхом Максвелл прийшов до висновку, що в порожньому просторі утворюються електромагнітні хвилі, що поширюються зі швидкістю, що відповідає швидкості світла у вакуумі. Він обгрунтував за допомогою математичних методів припущення Фарадея про те, що світло і електрика однакові за своєю природою. Генріх Герц влучно порівняв теорію Максвелла з мостом, який сміливою дугою перекинутий через широку прірву між оптичними та електромагнітними явищами.

Електромагнітна теорія світла, що розтрощила перепону між електростатики і електродинамікою, мала і безсумнівну евристичну цінність. Вона сприяла відкриттю нових природних явищ; до них відносяться, наприклад, розщеплення спектральних ліній в випромінювання, що випускається атомами під впливом магнітних і електричних полів. Ці фізичні ефекти спостерігалися і досліджувалися голландцем Зеєманом і німцем Штарком, на честь яких вони названі. Фарадей вже за багато десятиліть до цього здогадувався про такі взаємозалежності, але кошти, якими він володів, прирекли його дослідження на невдачу.

Серед фізиків електромагнітна теорія Фарадея - Максвелла не відразу завоювала визнання. Окремі видатні дослідники, подібно Гельмгольцу і Больцмана, визнавали її значення і виступали на її захист, але навіть такий проникливий мислитель-фізик, як Густав Кірхгоф, до кінця свого життя - він помер у 1887 році - твердо дотримувався старих уявлень про електричну рідину і в своїх лекціях торкався теорії Максвелла лише мимохідь. Традиційні механістичні уявлення про електрику глибоко вкоренилися у свідомості фізиків, і до дослідів Герца не існувало експериментального доказу правильності нової математичної теорії електрики.

Тим більше, що Фрідріх Енгельс, який з початку 70-х років займався як філософ питаннями природознавства, негайно визнав гносеологічне значення теорії Максвелла: і це в той час, коли вчені-фахівці ще сперечалися про її фізичної правомірності. У його начерках до «Діалектиці природи» говориться, що завдяки поданням Максвелла про процеси випромінювання виникає нове положення у фізичній картині світу. «Таким чином, існують темні світлові промені, - писав Енгельс, посилаючись на Максвелла, - і горезвісна протилежність світла й темряви зникає з природознавства в сенсі абсолютної протилежності». Ідея дальнодії як уявлення про сили, що діють безпосередньо і з нескінченно великою швидкістю в просторі, також була загальним надбанням фізиків.

Гравітаційна теорія Ньютона була блискучим підтвердженням думки про дальнодії. Розрахунки планетних орбіт стали її найбільшим тріумфом. Пізніше уявлення про фізичну дальнодії було підкріплено класичними працями з небесної механіки Лапласа та гаусівської теорією потенціалів. За зразком ньютонівських законів гравітації французький фізик Кулон побудував закон електростатичного притягання, завдяки чому вчення про електрику стало наукою. Якщо тут і додавалися заряди протилежного знаку, то основним все ж залишався закон того ж типу, що і закон тяжіння мас. Здавалося послідовним і природним пояснювати явища рухомих електричних зарядів за допомогою сил дальнодії за прикладом закону тяжіння.

Одним з найбільших досягнень Максвелла було усунення з області електромагнетизму таємничих, безпосередньо діючих на відстані сил в математично обов'язковій формі, після того як Фарадей досвідченим шляхом прийшов до їх заперечення. Тим самим він створив передумови проникнення в електродинаміку принципу близькодії. Лише через більш ніж півстоліття цей теоретичний подвиг отримав рівноцінне втілення в гравітаційному вченні Ейнштейна, яке допомогло прокласти шлях принципом близькодії в область тяжіння і вигнало міф про сили дальнодії з його останнього притулку.

Як це не дивно, Максвелл, будучи експериментатором високого класу і маючи відмінне обладнання, не спробував експериментальним шляхом встановити існування теоретично передбачених їм електричних хвиль і практично обгрунтувати ідею про єдність електромагнетизму і світла. Мабуть, він також не запропонував для цього ніякої програми дослідження. Очевидно, власні математичні докази були для нього настільки переконливі, що експериментальне підтвердження своїх висновків він вважав зайвим. Лише через десять років після смерті Максвелла Генріх Герц експериментальним шляхом отримав електричні хвилі і довів їх якісну єдність зі світловими. Це доказ одночасно з колосальним спрощенням картини природи після виключення з неї уявлень про електричні сили дальнодії створило основу для остаточної перемоги висунутого Фарадеєм і Максвеллом вчення про електромагнетизм.