Наши проекты:

Про знаменитості

Джеймс Клерк Максвелл: биография


В Абердині відбулися серйозні зміни в особистому житті Максвелла: у лютому 1858 року відбулася його заручини з Кетрін Мері Дьюар, молодшою ??дочкою директора (principal) Марішаль-коледжу Деніела Дьюара (Daniel Dewar), професора церковної історії, а в червні відбулося весілля. Відразу після весілля Максвелл був виключений з числа членів ради Трініті-коледжу, оскільки порушив обітницю безшлюбності. У цей же час остаточно зміцніли філософські погляди Максвелла на науку, виражені в одному з дружніх листів:

Що стосується наукової роботи в Абердіні, то спочатку Максвелл займався проектуванням «динамічного дзиги», який був створений на його замовлення і демонстрував деякі аспекти теорії обертання твердих тіл. У 1857 році в «Працях Кембриджського філософського товариства» вийшла його стаття «Про фарадеевскіх лініях сили» (On Faraday's lines of force), що містила результати досліджень з електрики за кілька попередніх років. У березні Максвелл розіслав її найбільшим британським фізикам, в тому числі і самому Фарадею, з яким зав'язалася дружня листування. Ще одним питанням, яким він займався в цей час, була геометрична оптика. У статті «Про загальні закони оптичних приладів» (On the general laws of optical instruments) були проаналізовані умови, які повинен мати досконалий оптичний прилад. Згодом Максвелл не раз повертався до теми заломлення світла в складних системах, застосовуючи свої результати до роботи конкретних пристроїв.

Проте значно більшу увагу Максвелла в цей час привертало дослідження природи кілець Сатурна, запропоноване в 1855 році Кембриджським університетом на здобуття премії Адамса (роботу потрібно завершити за два роки). Кільця були відкриті Галілео Галілеєм на початку XVII століття і довгий час залишалися загадкою природи: планета здавалася оточеною трьома суцільними концентричними кільцями, що складаються з речовини невідомої природи (третє кільце було відкрито незадовго до цього Джорджем Бондом). Вільям Гершель вважав їх суцільними твердими об'єктами. П'єр Симон Лаплас доводив, що тверді кільця повинні бути неоднорідними, дуже вузькими і обов'язково повинні обертатися. Провівши математичний аналіз різних варіантів будови кілець, Максвелл переконався, що вони не можуть бути ні твердими, ні рідкими (в останньому випадку кільце швидко зруйнувалося б, розпавшись на краплі). Він 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 допомогою Фур'є-аналізу Максвелл вивчив розповсюдження хвиль в такому кільці і показав, що при певних умовах метеорити не стикаються між собою. Для випадку двох кілець він визначив, за яких співвідношеннях їх радіусів настає стан нестійкості. За цю роботу ще в 1857 році Максвелл отримав премію Адамса, однак продовжував трудитися над цією темою, підсумком чого стала видання в 1859 році трактату «Про стійкість руху кілець Сатурна» (On the stability of the motion of Saturn's rings). Ця робота відразу отримала визнання в наукових колах. Королівський астроном Джордж Ейрі оголосив її самим блискучим застосуванням математики до фізики, яке він коли-небудь бачив. Пізніше, під впливом методів кінетичної теорії газів, Максвелл спробував розвинути кінетичну теорію кілець, проте не досяг успіху в цьому починанні. Ця задача виявилася набагато складніше, ніж у випадку газів, з-за непружного зіткнень метеоритів і суттєвої анізотропії розподілу їх швидкостей. У 1895 році Джеймс Кілер (англ.James Edward Keeler) і Аристарх Білопольський виміряли доплерівський зсув різних частин кілець Сатурна і виявили, що внутрішні частини рухаються швидше, ніж зовнішні. Це стало підтвердженням виводу Максвелла про те, що кільця складаються з безлічі малих тіл, що підкоряються законам Кеплера. Робота Максвелла по стійкості кілець Сатурна вважається«Першою роботою з теорії колективних процесів, виконаної на сучасному рівні».