Сто великих ученых

 

ДЖЕЙМС МАКСВЕЛЛ

 

(1831—1879)

 

 

 

 

Джеймс Максвелл родился в Эдинбурге 13 июня 1831 года. Вскоре

после рождения мальчика родители увезли его в свое имение Гленлэр. С

этого времени «берлога в узком ущелье» прочно вошла в жизнь Максвелла. Здесь жили и умерли его родители, здесь подолгу жил и похоронен он

сам.

 

Когда Джеймсу было восемь лет, в дом пришло несчастье, тяжело

заболела его мать и вскоре умерла. Теперь единственным воспитателем

Джеймса стал отец, к которому он на всю жизнь сохранил чувство нежной

привязанности и дружбы. Джон Максвелл был не только отцом и воспитателем сына, но и его самым верным другом.

 

Вскоре пришло время, когда мальчику надо было начинать учиться.

Сначала приглашали учителей на дом. Но шотландские домашние учителя были такими же грубыми и невежественными, как и их английские

коллеги, с таким сарказмом и ненавистью описанные Диккенсом. Поэтому решено было отдать Джеймса в новую школу, носившую громкое название Эдинбургской академии.

 

Мальчик постепенно втянулся в школьную жизнь. Он стал с большим

интересом относиться к урокам. Особенно ему нравилась геометрия. Она

на всю жизнь осталась одним из сильнейших увлечений Максвелла. Геометрические образы и модели сыграли огромную роль в его научном творчестве. С нее начался научный путь Максвелла.

 

Максвелл закончил Академию в одном из первых выпусков. На прощанье с полюбившейся школой он сочинил гимн Эдинбургской академии, который дружно и с увлечением распевали ее воспитанники. Теперь

перед ним распахнулись двери Эдинбургского университета.

 

295

 

ДЖЕЙМС МАКСВЕЛЛ

 

Будучи студентом. Максвелл выполнил серьезное исследование по теории упругости, получившее высокую оценку специалистов. И теперь перед

ним встал вопрос о перспективе его дальнейшей учебы в Кембридже.

 

Старейшим колледжем Кембриджа был основанный в 1284 году колледж св. Петра (Питерхауз), а наиболее знаменит — колледж св. Троицы

(Тринити-Колледж), основанный в 1546 году. Славу этого колледжа создал его знаменитый питомец Исаак Ньютон. Питерхауз и Тринити-Колледж и были последовательно местом пребывания в Кембридже молодого

Максвелла. После короткого пребывания в Питерхаузе Максвелл перевелся в Тринити-Колледж.

 

Объем знаний Максвелла, мощь его интеллекта и самостоятельность

мышления позволили ему добиться высокого места в своем выпуске. Он

 

занял второе место.

 

Молодой бакалавр был оставлен в Тринити-Колледже в качестве преподавателя. Но его волновали научные проблемы. Помимо его старого

увлечения геометрией и проблемой цветов, которыми он начал заниматься еще в 1852 году. Максвелл заинтересовался электричеством.

 

20 февраля 1854 года  Максвелл сообщает Томсону о  своем намерении

«атаковать электричество». Результатом «атаки» было сочинение «О фарадеевых силовых линиях» — первое из трех основных трудов Максвелла,

посвященных изучению электромагнитного поля. Слово «поле» впервые

появилось в том самом письме Томсону, но ни в этом, ни в последующем

сочинении, посвященном силовым линиям. Максвелл его не употребляет.

Это понятие снова появится только в 1864 году в работе «Динамическая

теория электромагнитного поля».

 

Осенью 1856 года Максвелл вступил в должность профессора натуральной философии Маришаль-Колледжа в Абердине. Кафедра натуральной философии, т. е. кафедра физики в Абердине, до Максвелла, по сути

дела, не существовала, и молодому профессору пришлось организовывать

учебную и научную работу по физике.

 

Пребывание в Абердине ознаменовалось важным событием и в личной

жизни Максвелла: он женился на дочери главы Маришаль-Колледжа Даниэля Дьюара Кэтрин Мери Дьюар. Произошло это событие в 1858 году. С

этого времени и до конца жизни супруги Максвелл проходили свой жизненный путь рука об руку.

 

В 1857—1859 годах ученый провел свои расчеты движения колец Сатурна. Он показал, что жидкое кольцо при вращении разрушится возникающими в нем волнами и разобьется на отдельные спутники. Максвелл рассматривал движение конечного ряда таких спутников. Труднейшее математическое исследование принесло ему премию Адамса и славу первоклассного математика. Премированное сочинение было издано в 1859 году Кембриджским университетом.

 

 

 

 

296

 

От изучения колец Сатурна совершенно естественным был переход к

рассмотрению движений молекул газа. Абердинский период жизни Максвелла закончился выступлением его на собрании Британской Ассоциации 1859 года с докладом «О динамической теории газов». Этот документ

положил начало многолетним и плодотворным исследованиям Максвелла

в области кинетической теории газов и статистической физики.

 

Так как кафедру, где работал Максвелл, закрыли, ученому пришлось

подыскивать новую работу. В 1860 году Максвелла избирают профессором натуральной философии Кинг-Колледжа в Лондоне.

 

Лондонский период ознаменовался публикацией большой статьи «Пояснения к динамической теории газов», которая была опубликована в ведущем английском физическом журнале «Философский журнал» в 1860 году.

Этой статьей Максвелл внес огромный вклад в новую отрасль теоретиче-Ц

ской физики — статистическую физику. Основателями статистической фи-Ц

зики в ее классической форме считаются Максвелл, Больцман и Гиббс. |

 

Лето 1860 года перед началом осеннего семестра в Лондоне супруги

Максвелл провели в родовом имении Гленлэр. Однако отдохнуть и набраться сил Максвеллу не удалось. Он заболел оспой в тяжелой форме.

Врачи опасались за его жизнь. Но необычайное мужество и терпение преданной ему Кэтрин, которая делала все, чтобы выходить больного мужа,

помогли им одержать победу над страшной болезнью. Таким тяжелым

испытанием началась его лондонская жизнь. В этот период своей жизни

Максвелл опубликовал большую статью о цветах, а также работу «Пояснения к динамической теории газов». Но главный труд его жизни был посвящен теории электричества.

 

Он публикует две основные работы по созданной им теории электромагнитного поля: «О физических силовых линиях» (1861—1862) и «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864—1865). За десять лет

Максвелл вырос в крупнейшего ученого, творца фундаментальной теории

электромагнитных явлений, ставшей наряду с механикой, термодинамикой и статистической физикой одним из устоев классической теоретической физики.

 

В этот же период жизни Максвелл начал работы по электрическим

 

измерениям. Он был особенно заинтересован в рациональной системе

электрических единиц, так как созданная им электромагнитная теория

света основывалась только на совпадении отношения электростатических

и электромагнитных единиц электричества со скоростью света. Вполне

естественно, что он стал одним из активных членов «Комиссии единиц»

Британской Ассоциации. Кроме того. Максвелл глубоко понимал тесную связь науки и техники, важность этого союза как для прогресса

науки, так и для технического прогресса. Поэтому с шестидесятых годов

и до конца жизни он неустанно работал в области электрических измерений.

 

ДЖЕЙМС МАКСВЕЛЛ

 

297

 

 

 

 

Напряженная лондонская жизнь плохо отразилась на здоровье Максвелла и его жены, и они решили пожить в своем родовом имении Гленлэре. Это решение стало неизбежным после тяжелого заболевания Максвелла в конце летнего отдыха 1865 года, который он, как обычно, проводил в

своем имении. Максвелл оставил службу в Лондоне и пять лет (с 1866 по

1871 год) прожил  в Гленлэре, выезжая изредка в  Кембридж на экзамены,

и лишь в 1867 году по совету врачей совершил путешествие в Италию.

Занимаясь в Гленлэре хозяйственными делами, Максвелл не оставлял

научных занятий. Он напряженно работал над главным трудом своей жизни «Трактатом по электричеству и магнетизму», написал книгу «Теория

теплоты», важную работу о регуляторах, ряд статей по кинетической теории газов, участвовал в собраниях Британской Ассоциации. Творческая

жизнь Максвелла в деревне продолжалась столь же интенсивно, как и в

 

университетском городе.

 

В 1871 году Максвелл издал в Лондоне книгу «Теория тепла». Этот

 

учебник пользовался большой популярностью. Ученый писал, что целью

его книги «Теория тепла» было изложение учения о теплоте «в той последовательности, в которой оно развивалось».

 

Вскоре после выхода «Теории тепла» Максвелл получил предложение

 

занять вновь организованную кафедру экспериментальной физики в Кембридже, Он согласился и 8 марта 1871 года был назначен Кавендишским

 

профессором Кембриджского университета.

 

В 1873 году выходят «Трактат по электричеству и магнетизму» (в двух

 

томах) и книга «Материя и движение».

 

«Материя и движение» — это небольшая книжка, посвященная изложению основ механики.

 

«Трактат по электричеству и магнетизму» — главный труд Максвелла

 

и вершина его научного творчества. В нем он подвел итоги многолетней

работы по электромагнетизму, начавшейся еще в начале 1854 года. Предисловие к «Трактату» датировано 1 февраля 1873 года. Девятнадцать лет

 

работал Максвелл над своим основополагающим трудом!

 

Максвелл рассмотрел всю сумму знаний по электричеству и магнетизму своего времени, начиная с основных фактов электростатики и кончая

созданной им электромагнитной теорией света. Он подвел итоги борьбы

теорий дальнодействия и близкодействия, начавшейся еще при жизни

Ньютона, посвятив последнюю главу своей книги рассмотрению теорий

действия на расстоянии. Максвелл не высказался открыто против существовавших до него теорий электричества; он изложил фарадеевскую концепцию как равноправную с господствующими теориями, но весь дух его

книги, его подход к анализу электромагнитных явлений были настолько

новы и необычны, что современники отказывались понять книгу.

 

В знаменитом предисловии к «Трактату» Максвелл так характеризует

цель своего труда: описать наиболее важные из электромагнитных явле

298

 

ний, показать, как их можно измерить и «проследить математические соотношения между измеряемыми величинами». Он указывает, что постарается «по возможности осветить связь математической формы этой теории и общей динамики, с тем чтобы в известной степени подготовиться к

определению тех динамических законов, среди которых нам следовало бы

искать иллюстрации или объяснения электромагнитных явлений».

 

Законы механики Максвелл считает основными законами природы.

Не случайно поэтому в качестве фундаментальной предпосылки к основным своим уравнениям электромагнитной теории он излагает основные

положения динамики. Но вместе с тем Максвелл понимает, что теория

электромагнитных явлений — это качественно новая теория, не сводящаяся к механике, хотя механика и облегчает проникновение в эту новую

область явлений природы.

 

Главные выводы Максвелла сводятся к следующему: переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создает в окружающем

пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т. д. Изменяющиеся электрические и магнитные поля,

взаимно порождая друг друга, образуют единое переменное электромагнитное поле — электромагнитную волну.

 

Он вывел уравнения, показывающие, что магнитное поле, создаваемое

источником тока, распространяется от него с постоянной скоростью. Возникнув, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света 300 000 км/с, занимая все больший и больший объем. Д Максвелл утверждал, что волны света имеют ту же природу, что и волны, возникающие вокруг провода, в котором есть переменный электрический ток.

Они отличаются друг от друга только длиной. Очень короткие волны и

есть видимый свет.

 

В середине семидесятых была опубликована работа Максвелла «О динамическом доказательстве молекулярного строения тел», представляющая важное дополнение к его «Теории тепла» и его работам по кинетической теории газов.

 

В 1874 году он начинает большую историческую работу: изучение научного наследия ученого XVIII века Генри Кавендиша и готовит ее к печати. После исследований Максвелла стало ясно, что Кавендиш задолго

до Фарадея открыл влияние диэлектрика на величину электроемкости и за

15 лет до Кулона  открыл закон электрических взаимодействий.

 

Работы Кавендиша по электричеству с описанием экспериментов заняли большой том, вышедший в 1879 году под названием «Статьи по электричеству достопочтенного Генри Кавендиша». Это была последняя книга

Максвелла, выпущенная при его жизни. 5 ноября 1879 года в Кембридже

он скончался.

 

ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ МЕНДЕЛЕЕВ

 

(1834—1907)

 

 

 

 

В истории развития науки известно много крупных открытий. Но немногие из них можно сопоставить с тем, что сделал Менделеев — один из.

крупнейших химиков мира. Хотя со времени открытия его закона прошло

много лет, никто не может сказать, когда будет до конца понято все содержание знаменитой «таблицы Менделеева».

 

Дмитрий Менделеев родился 8 февраля 1834 года в Тобольске в семье

директора гимназии и попечителя народных училищ Тобольской губернии Ивана Павловича Менделеева и Марии Дмитриевны Менделеевой,

урожденной Корнильевой. Воспитывала его мать, поскольку отец будущего химика ослеп вскоре после рождения своего сына.

 

Осенью 1841 года Митя поступил в Тобольскую гимназию. Он был

принят в первый класс с условием, что останется там два года, пока ему не

 

исполнится восемь лет.