제임스 클러크 맥스웰

제임스 클러크 맥스웰 프리즈 FRS
제임스 클러크 맥스웰
태어난	(1831-06-13) 1831년 6월 13일 에든버러, 스코틀랜드, 영국
죽은	1879년 11월 5일(1879-11-05)(48세) 케임브리지, 영국
휴식처	커크커드브라이트셔 주 파튼 55°00′24§ N 4°02°21°W/55.006693°N 4.039210°W/ 55.006693; -4.039210
국적.	스코틀랜드어
시민권	영국의
모교	에든버러 대학교 케임브리지 대학교
로 알려져 있다	통계역학 맥스웰 방정식 변위 전류 맥스웰 관계 맥스웰-베티 정리 맥스웰-볼츠만 분포 맥스웰-볼츠만 통계량 맥스웰-스테판 확산 맥스웰의 악마 맥스웰 구조 맥스웰 커플링 맥스웰 디스크 맥스웰 속도 분포 맥스웰 응력 함수 맥스웰 정리 맥스웰 정리 (기하학) 맥스웰 재료 맥스웰휴버-헨키-본 미제스 이론 맥스웰-워그너-실라 편파 맥스웰 브리지 맥스웰 코일 맥스웰의 어안 렌즈 맥스웰 자리 맥스웰 휠 맥스웰의 열역학 표면 제어 이론 일관성 있는 단위계 일반 원뿔형 특이점 구조 강성
배우자	캐서린 클러크 맥스웰 (m.표준)
어워드	프리즈 FRS 스미스상(1854) 애덤스상(1857) 럼퍼드 메달(1860) 키스상(1869년 ~ 1971년)
과학 경력
필드	물리학과 수학
기관	애버딘 대학교 마리스찰 칼리지 킹스 칼리지, 런던 케임브리지 대학교
학술 어드바이저	윌리엄 홉킨스
주목받는 학생	조지 크리스탈 호레이스 램 존 헨리 포인팅
영향	아이작 뉴턴 경, 마이클 패러데이, 토마스 영
영향받은	거의 모든 후속 물리학
서명

제임스 클러크 맥스웰 FRSE(James Clark Maxwell FRSE FRS, 1831년 6월 13일 ~ 1879년 11월 5일)는 스코틀랜드의 수학자이자 과학자이다^[1][2].맥스웰의 전자기 방정식은 아이작 뉴턴에 의해 실현된 "물리학의 ^[3]두 번째 위대한 통일"이라고 불려왔다.

맥스웰은 1865년 "전자장의 역학 이론"을 발표하면서 전자장과 자기장이 빛의 속도로 움직이는 파동처럼 우주를 여행한다는 것을 증명했다.그는 빛은 전기와 자기 ^[4]현상의 원인이 되는 같은 매질에서의 파동이라고 제안했다.빛과 전기 현상의 통합이 전파의 존재에 대한 그의 예측을 이끌었다.맥스웰은 또한 현대 전기 ^[5]공학 분야의 창시자로 여겨진다.

그는 기체의 운동 이론의 측면을 설명하는 통계적 수단인 맥스웰-볼츠만 분포를 개발하는 데 도움을 주었다.그는 1861년 최초의 내구성이 뛰어난 컬러 사진을 제공하고 많은 교량에서와 같은 로드 앤 조인트 프레임워크(트러시)의 강성을 분석하는 기초적인 연구로 잘 알려져 있습니다.

그의 발견은 특수 상대성 이론과 양자 역학과 같은 분야의 토대를 마련하면서 현대 물리학 시대를 여는 데 도움을 주었다.많은 물리학자들은 맥스웰을 20세기 물리학에 가장 큰 영향을 미친 19세기 과학자로 여긴다.과학에 대한 그의 공헌은 아이작 뉴턴과 알버트 ^[6]아인슈타인의 공헌과 같은 규모로 여겨진다.밀레니엄 여론조사에서 맥스웰은 뉴턴과 ^[7]아인슈타인에 이어 역대 세 번째로 위대한 물리학자로 뽑혔습니다.맥스웰 탄생 100주년 기념일에 아인슈타인은 맥스웰의 업적을 "뉴턴 시대 이후 물리학이 경험한 가장 심오하고 결실 있는 일"^[8]이라고 묘사했다.1922년 그가 캠브리지 대학을 방문했을 때, 아인슈타인은 주최자로부터 뉴턴의 어깨에 서 있었기 때문에 훌륭한 일을 해냈다는 말을 들었다. 아인슈타인은 대답했다: "아닙니다.나는 ^[9]맥스웰의 어깨에 서 있다.

인생

초기 생애, 1831년-1839년

제임스 클락 맥스웰은 1831년^[10] 6월 13일 에든버러 인디아 스트리트 14번지에서 변호인인 미들비의 존 클락 맥스웰과 로버트 호손 케이의 딸이자 존 케이의 여동생 프랜시스^[11][12] 케이 사이에서 태어났다(현재 그의 출생지에는 제임스 클락 맥스웰 재단이 운영하는 박물관이 있다).그의 아버지는 페니쿠이크 서기 가문의 편안한^[13] 재산가였고 페니쿠이크 서기 남작의 소유자였다.그의 아버지의 형은 제6대 ^[14]남작이었다.그는 "존 클락"으로 태어났고, 그가 (1793년 아기였을 때)^[11] 덤프라이셔의 맥스웰 재산인 미들비 재산을 상속받은 후 맥스웰을 자신의 재산에 추가했다.제임스는 예술가 제미마^[15] 블랙번과 토목 기사 윌리엄 다이스 케이의 사촌이었다.케이와 맥스웰은 친한 친구였고, 맥스웰이 ^[16]결혼했을 때 케이는 그의 들러리로 행동했다.

맥스웰의 부모님은 그들이 ^[17]30대가 되었을 때 만나 결혼했고, 그가 태어났을 때 그의 어머니는 거의 40세였다.그들은 엘리자베스라는 이름의 한 명의 더 이른 아이를 낳았는데,^[18] 그는 유아기에 죽었다.

맥스웰이 어렸을 때 그의 가족은 커크커드브라이트셔의 글렌레어로 이사했는데, 그 땅은 1,500에이커(610ha)^[19]에 이른다.모든 징후는 맥스웰이 어렸을 때부터 ^[20]참을 수 없는 호기심을 유지했음을 암시한다.3살 무렵에, 움직이거나, 빛나거나, 소리를 내는 모든 것이 질문을 이끌어냈다: "그게 무슨 소용인가?"^[21]1834년 그의 아버지가 처제 제인 케이에게 보낸 편지에 추가된 구절에서, 그의 어머니는 이러한 타고난 호기심에 대해 묘사했다.

그는 매우 행복한 사람이고, 날씨가 풀린 후 많이 좋아졌다. 문, 자물쇠, 열쇠 등을 다루는 훌륭한 일을 하고 있고, "어떻게 하는지 보여줘"라는 말이 입 밖으로 새어나오지 않는다.그는 또한 물줄기와 ^[22]종선의 숨겨진 경로, 연못에서 물이 벽을 통해 흘러가는 방식 등을 조사한다.

교육, 1839년-1847

소년의 잠재력을 인식한 맥스웰의 어머니 프랜시스는 빅토리아 시대에는 주로 ^[23]집주인의 일이었던 조기 교육을 책임졌다.8시에 그는 밀턴의 긴 구절과 119번 찬송가 전체를 암송할 수 있었다.사실, 그의 성경 지식은 이미 상세했다; 그는 시편의 거의 모든 인용문에 대해 장황한 설명을 할 수 있었다.그의 어머니는 복부암에 걸려 수술을 받지 못한 후 그가 8살 때인 1839년 12월에 사망했다.그의 교육은 그의 아버지와 아버지의 처제 제인에 의해 감독되었는데, 둘 다 그의 ^[23]삶에서 중추적인 역할을 했다.그의 정규 학교 교육은 16세의 고용된 가정교사의 지도 아래 성공적으로 시작되었다.맥스웰을 가르치기 위해 고용된 젊은 남자에 대해서는 그가 느리고 ^[23]제멋대로라고 꾸짖으며 거칠게 대했다는 것 외에는 알려진 것이 거의 없다.그 가정교사는 1841년 11월에 해고되었다.제임스의 아버지는 1842년 2월 12일 로버트 데이비슨의 전기 추진력과 자력에 대한 시연회에 그를 데리고 갔는데,^[24] 이것은 소년에게 깊은 의미를 지닌 경험이었다.

맥스웰은 명문 에든버러 ^[25]아카데미에 보내졌다.그는 학기 중에 이사벨라 고모의 집에서 하숙을 했다.이 기간 동안 그의 그림 그리기에 대한 열정은 그의 큰 사촌 ^[26]제미마에 의해 격려되었다.10살의 맥스웰은 아버지의 시골에서 고립되어 자랐기 때문에 학교에서 ^[27]잘 적응하지 못했다.1학년이 꽉 차서 그는 1학년 ^[27]선배인 급우들과 함께 2학년에 합류해야 했다.그의 버릇과 갤러웨이 억양은 다른 소년들을 촌스럽게 만들었다.학교 첫날 집에서 만든 신발과 튜닉을 신고 도착한 그는 '다프티'^[28]라는 불친절한 별명을 얻었다.그는 수년 동안 ^[29]불평 없이 그 비명을 참으면서 결코 원망하지 않는 것 같았다.아카데미에서의 사회적 고립은 그가 나중에 주목할 만한 학자가 될 비슷한 나이의 두 소년인 루이스 캠벨과 피터 거스리 테이트를 만났을 때 끝이 났다.그들은 평생 ^[11]친구로 지냈다.

맥스웰은 어린 나이에 기하학에 매료되었고, 그가 어떤 공식적인 ^[26]지시를 받기 전에 규칙적인 다면체를 재발견했습니다.그는 2학년 때 이 학교의 경전상을 받았음에도 불구하고, 그의 학업은 13살에 이 학교의 수학 메달과 영어와 시 모두에서 ^[30]1등을 할 때까지 눈에 띄지 않았다^[26].

맥스웰의 관심사는 학교 수업요강을 훨씬 넘어섰고 그는 시험 ^[30]성적에 특별한 관심을 기울이지 않았다.그는 14살에 첫 과학 논문을 썼다.이 책에서 그는 한 가닥의 꼬임으로 수학적 곡선을 그리는 기계적인 수단과 타원, 데카르트 타원, 그리고 두 개 이상의 포시를 가진 관련 곡선의 특성을 묘사했다.1846년의 "타원 곡선과 여러 개의 포치를 갖는 것에 대한 기술"은^[11][31] 맥스웰이 그 작품을 발표하기에는 ^[33]너무 어리다고 여겨졌기 때문에 ^[11][31]에딘버러 대학의 자연 철학 교수인 제임스 포브스에 의해 에딘버러 왕립 학회에 발표되었습니다.르네 데카르트가 17세기에 그러한 다초점 타원체의 특성을 연구했기 때문에, 그 작품은 완전히 독창적인 것은 아니었지만, 맥스웰은 그들의 구조를 ^[33]단순화했다.

에든버러 대학교 1847년 ~ 1850년

맥스웰은 1847년 16세의 나이로 아카데미를 떠나 ^[34]에든버러 대학에서 수업을 듣기 시작했다.그는 캠브리지 대학에 다닐 기회가 있었지만 첫 학기를 마치고 에든버러에서 학부 과정을 모두 마치기로 결정했다.그 대학의 학술 스태프들은 몇몇 높은 평가를 받는 이름들을 포함했다; 그의 첫 해 과외 선생님들은 그에게 논리와 형이상학에 대해 강의한 윌리엄 해밀턴 경, 수학에 대해 필립 켈랜드, 그리고 자연 ^[11]철학에 대해 제임스 포브스를 포함했다.그는 수업이 ^[35]힘들다고 생각하지 않았기 때문에 대학에서의 자유시간과 특히 글렌에어로 돌아갈 ^[36]때 개인 공부에 몰두할 수 있었다.그곳에서 그는 즉석 화학, 전기 및 자기 장치를 실험했다. 그러나 그의 주요 관심사는 ^[37]편광의 특성을 고려했다.그는 젤라틴의 모양 블록을 만들고, 그것들을 다양한 응력을 가하며, 윌리엄 니콜이 그에게 준 편광 프리즘 한 쌍으로 ^[38]젤리 안에서 발달한 색상의 테두리를 보았다.이 연습을 통해 그는 물리적 구조물 ^[39]내 응력 분포를 결정하는 수단인 광탄성(photo elastibility)을 발견했다.

18세에 맥스웰은 에든버러 왕립학회에 두 편의 논문을 기고했다.이들 중 하나인 "탄성 고체의 평형에 대하여"는 그의 생애 후반기에 중요한 발견의 토대를 마련했는데, 그것은 전단 ^[40]응력에 의해 점성 액체에서 생성된 일시적인 이중 굴절이었다.그의 다른 논문은 "롤링 커브"였고, 그가 에든버러 아카데미에서 썼던 "오발 커브"와 마찬가지로, 그는 다시 연단에 서서 직접 발표하기에는 너무 어리다고 여겨졌다.그 논문은 대신 ^[41]그의 개인교사 켈런드에 의해 왕립학회에 전달되었다.

케임브리지 대학교 1850년-1856년

1850년 10월, 이미 뛰어난 수학자인 맥스웰은 스코틀랜드를 떠나 캠브리지 대학으로 향했다.그는 처음에 피터하우스에 다녔지만, 그의 첫 임기가 끝나기 전에 트리니티로 옮겼고, 그곳에서 그는 ^[42]펠로우쉽을 얻는 것이 더 쉬울 것이라고 믿었다.트리니티에서 그는 케임브리지 ^[43]사도들로 알려진 엘리트 비밀 협회에 선출되었다.그의 기독교 신앙과 과학에 대한 맥스웰의 지적인 이해는 케임브리지 시절 동안 빠르게 성장했습니다.그는 지식 엘리트들의 배타적 토론 모임인 "사절단"에 가입했고, 그의 에세이를 통해 이러한 이해를 이끌어내려고 했다.

이제 내 위대한 계획은, 오래전에 생각되었던... 모든 것을 의도적으로 검토하지 않는 것이다.긍정적이든 부정적이든 그 어떤 것도 고정 신앙에 바쳐진 성지가 될 수 없다.모든 휴경지를 개간하고 규칙적인 순환 시스템을 따라야 한다...잡초든 아니든 절대 숨기지 마세요. 숨기길 바라지도 않는 것 같아요.다시 한 번 성지에 대한 침입권을 주장합니다. 그 누구도 구분하지 않은 곳이죠.이제 기독교인 말고는 아무도 이 성지들을 추방할 수 없다고 확신합니다...나는 어떤 기독교인도 이런 종류의 장소를 폐쇄하지 않았다고 말하지 않는다.많은 사람들이 많은 것을 가지고 있고, 모든 사람들은 가지고 있다.그러나 스코퍼, 범신론자, 침묵론자, 형식론자, 독단론자, 관능론자, 그리고 그 밖의 영역에는 공공연하고 엄숙하게 금기시되고 있는 광범위하고 중요한 영역들이 있다."

기독교, 즉 성경의 종교는 그러한 재임 기간 동안 어떠한 소유권도 부인하는 유일한 계획이나 형태의 믿음이다.여기 혼자서는 모든 것이 무료다.세상의 끝으로 날아가서 구원의 창조자 외에는 신을 찾을 수 없을 것이다.성경을 검색해도 탐색에 방해가 되는 텍스트를 찾을 수 없습니다.

구약성서와 모자이크 율법과 유대교는 일반적으로 정통파들에 의해 "타부잉"된다고 여겨진다.회의론자들은 그것들을 읽은 척하고 어떤 재치있는 반론을 발견했다.너무 많은 정통파들이 그 사실을 인정하고 귀신에 홀린 것처럼 입을 다물고 있다.하지만 모든 유령과 괴물을 쫓아내기 위해 촛불이 오고 있다.빛을 ^[44]따라가자.

맥스웰이 그의 기독교 신념을 "갈아서" 지적 시험을 한 정도는 그의 글에서 불완전하게만 판단할 수 있다.하지만 특히 그가 자신의 신념을 깊이 조사했다는 증거가 많이 있다.확실히, 성경에 대한 그의 지식은 주목할 만했기 때문에, 성경에 대한 그의 자신감은 무지에 바탕을 둔 것이 아니었다.

3학년 여름, 맥스웰은 C.B. 목사의 서퍽 집에서 시간을 보냈다. 테일러, 같은 반 친구 삼촌 G.W.H. 테일러예요가족에 의해 보여진 신의 사랑은 맥스웰에게 깊은 인상을 주었고, 특히 그가 목사님과 ^[45]그의 아내로부터 병으로 돌아온 후였다.

캠브리지로 돌아온 맥스웰은 최근 호스트에게 다음과 같은 ^[44]증언을 포함한 수다스럽고 다정한 편지를 쓴다.

나는 인간이 할 수 있는 어떤 모범보다 더 사악할 능력이 있다.그리고 만약 내가 도망친다면, 부분적으로 과학에서, 그리고 사회에서 나를 완전히 벗어나게 도와주는 것은 신의 은총에 의한 것이다.그러나 신에게 몸을 맡기는 것 외에는 완벽하게는 아니다.

1851년 11월, 맥스웰은 윌리엄 홉킨스 밑에서 수학 천재들을 양성하는 데 성공하여 "고참 랭글러-메이커"^[46]라는 별명을 얻었다.

1854년, 맥스웰은 트리니티를 수학으로 졸업했다.그는 최종 시험에서 에드워드 러스에 이어 두 번째로 높은 점수를 받아 제2 랭글러라는 타이틀을 얻었다.그는 나중에 스미스상 시험의 ^[47]더 엄격한 시련에서 루스와 동등하다고 선언되었다.학위를 취득한 직후 맥스웰은 케임브리지 철학 ^[48]협회에서 "굽힘에 의한 표면 변환에 대하여"라는 논문을 읽었다.이것은 그가 쓴 몇 안 되는 순수 수학 논문 중 하나이며,^[49] 수학자로서 그의 위상이 커지고 있음을 증명한다.맥스웰은 졸업 후 트리니티에 남기로 결심하고 펠로우쉽에 지원했는데, 이것은 그가 예상할 수 있는 몇 ^[50]년의 과정이었다.연구생으로서의 성공에 고무되어, 그는 약간의 과외와 시험 업무 외에 자유롭게 자신의 ^[50]여가 시간에 과학적 관심을 추구할 수 있었다.

색채에 대한 본질과 인식은 그가 ^[51]포브스의 학생이었을 때 에든버러 대학에서 시작한 관심사 중 하나였다.포브스가 발명한 색깔의 팽이를 가지고, 맥스웰은 하얀 빛이 빨강, 초록, 파랑 ^[51]빛의 혼합에서 나온다는 것을 보여줄 수 있었다.그의 논문 "색채에 관한 실험"은 색채 조합의 원리를 설명했고 ^[52]1855년 3월 에든버러 왕립 협회에 발표되었습니다.이번에는 맥스웰이 ^[52]직접 전달할 수 있었다.

맥스웰은 1855년 10월 10일 트리니티의 펠로우로 임명되었고,^[52] 유체정역학 및 광학에 대한 강의와 ^[53]시험지 작성을 요청받았다.이듬해 2월 포브스는 애버딘 ^[54][55]마리스챌 칼리지의 자연철학 강좌에 새로 공석인 교수직을 지원하라고 촉구했습니다.그의 아버지는 그를 도와 필요한 추천서를 준비했지만, 맥스웰의 출마 결과를 ^[55]알기도 전에 4월 2일 글렌레어에서 사망했다.그는 1856년 ^[53]11월 캠브릿지를 떠나 애버딘의 교수직을 수락했다.

애버딘 마리스찰 칼리지, 1856년-1860년

25세의 맥스웰은 Marischal의 다른 어떤 교수보다 15살이나 젊었다.그는 학과장으로서의 새로운 임무에 종사하며 강의 ^[56]요강을 구상하고 강의를 준비했다.그는 일주일에 15시간 강의를 하기로 약속했는데, 여기에는 지역 직장인 ^[56]대학에서 매주 무료 강의가 포함된다.그는 학년 중 6개월 동안 스코틀랜드 토목 기술자인 사촌 윌리엄 다이스 케이와 애버딘에서 살았고 여름은 ^[14]아버지로부터 물려받은 글렌레어에서 보냈다.

그는 200년 동안 과학자들에게 알려지지 않았던 문제, 즉 토성 고리의 본질에 주의를 집중했다.그들이 어떻게 부서지거나, 떠내려가거나,^[57] 토성과 충돌하지 않고 안정적으로 유지될 수 있을지는 알려지지 않았다.그 문제는 1857년 ^[58]아담스상의 주제로 케임브리지의 세인트 존스 칼리지가 선정했기 때문에 그 당시에 특별한 반향을 일으켰다.맥스웰은 이 문제를 연구하는데 2년을 바쳤는데, 이것은 일반적인 고체 고리가 안정적일 수 없다는 것을 증명하는 반면, 유체 고리는 파동 작용에 의해 강제로 방울로 분해된다는 것을 증명했다.어느 쪽도 관찰되지 않았기 때문에, 그는 고리가 각각 독립적으로 ^[58]토성을 공전하는 수많은 작은 입자로 구성되어야 한다고 결론지었다.맥스웰은 1859년에 그의 에세이 "토성 ^[59]고리의 움직임의 안정성에 대하여"로 130파운드 아담스 상을 받았습니다;^[60] 그는 출품작을 제출하기에 충분한 성과를 낸 유일한 참가자였습니다.그의 연구는 매우 상세하고 설득력이 있어서 조지 비델 에어리는 그것을 읽었을 때 "내가 ^[1]본 것 중 가장 주목할 만한 수학 응용 분야 중 하나이다."라고 말했다.1980년대 보이저호가 직접 관측한 결과 고리가 ^[61]입자로 구성됐다는 맥스웰의 예측이 확인되기 전까지는 이 문제에 대한 최종 단어로 여겨졌다.그러나 이제 고리의 입자들이 중력에 의해 토성으로 끌려가는 것은 전혀 안정적이지 않다는 것이 이해되고 있다.고리는 앞으로 3억 ^[62]년 동안 완전히 사라질 것으로 예상된다.

1857년 맥스웰은 당시 ^[63]마리스칼의 교장이었던 다니엘 듀어 목사와 친구가 되었다.맥스웰은 그를 통해 듀어의 딸 캐서린 메리 듀어를 만났다.그들은 1858년 2월에 약혼했고 1858년 6월 2일 애버딘에서 결혼했다.결혼 기록에 맥스웰은 애버딘 ^[64]마리스챌 대학의 자연철학 교수로 등록되어 있다.캐서린은 맥스웰의 7년 선배였다.비록 그녀가 그의 실험실에서 도움을 주고 ^[65]점성 실험을 한 것으로 알려져 있지만, 그녀에 대해서는 비교적 거의 알려져 있지 않다.맥스웰의 전기 작가이자 친구였던 루이스 캠벨은 캐서린에 관한 주제에 대해 독특한 침묵을 지켰지만, 그들의 결혼 생활은 "예의 없는 헌신"^[66]이라고 묘사했다.

1860년 Marischal College는 인접한 King's College와 합병하여 애버딘 대학교를 형성하였다.자연철학 교수 두 명이 설 자리가 없어서 맥스웰은 과학적 명성에도 불구하고 해고당했다.그는 포브스가 최근 에든버러에서 공석이 된 회장직을 신청하는데 실패했고 대신 타이트로 자리를 옮겼다.맥스웰은 대신 ^[67]런던 킹스 칼리지에서 자연철학 강좌를 맡게 되었다.1860년 거의 치명적인 천연두에서 회복한 후,^[68] 그는 아내와 함께 런던으로 이사했다.

킹스 칼리지, 런던, 1860년-1865년

맥스웰의 킹스 시절은 아마도 그의 경력 중 가장 생산적이었을 것이다.그는 색채에 대한 그의 업적으로 1860년에 왕립 협회의 럼포드 메달을 받았고 1861년에 ^[70]협회에 선출되었습니다.그의 생애의 이 기간 동안 그는 세계 최초의 광속 컬러 사진을 전시하고, 가스의 점도에 대한 그의 아이디어를 더욱 발전시키며, 현재 치수 분석으로 알려진 물리량을 정의하는 시스템을 제안할 것이다.맥스웰은 종종 왕립 협회에서 강의를 들었고, 그곳에서 마이클 패러데이와 정기적으로 접촉했다.패러데이는 맥스웰의 40년 선배였고 노망 증세를 보였기 때문에 두 사람의 관계는 가까운 것으로 묘사할 수 없었다.그럼에도 불구하고 그들은 서로의 ^[71]재능에 대한 강한 존경을 유지했다.

이 시간은 맥스웰이 전기와 자기 분야에서 이룬 발전으로 특히 주목할 만하다.그는 1861년에 출판된 그의 2부작 논문 "물리적 힘의 선에 대하여"에서 전기장과 자기장의 성질을 조사했다.그 안에서 그는 자속의 작은 회전 셀로 구성된 전자기 유도를 위한 개념적 모델을 제공했습니다.1862년 초에 같은 논문에 두 개의 파트가 더 추가되어 발표되었습니다.첫 번째 추가 부분에서 그는 정전학과 변위 전류의 특성에 대해 논의했다.두 번째 추가 부분에서, 그는 패러데이에 의해 발견되었고 현재 패러데이 ^[72]효과로 알려진 현상인 자기장에서의 빛의 편광 평면의 회전을 다루었다.

말년, 1865년-1879년

1865년 맥스웰은 런던 킹스 칼리지의 교수직을 사임하고 캐서린과 함께 글렌에어로 돌아왔다.그의 논문 'On governers'(1868)에서 그는 증기 엔진의 속도를 제어하는 장치인 주지사의 행동을 수학적으로 묘사하여 제어 ^[73]공학의 이론적 기초를 확립했다.그의 논문 "역수 도형, 프레임 및 힘의 다이어그램에 대하여"(1870)에서 그는 다양한 ^[74][75]격자 디자인의 강성에 대해 논했다.그는 열 이론(1871)과 물질과 운동(1876)을 저술했다.맥스웰은 또한 ^[76]1871년에 최초로 차원 분석을 명시적으로 사용했다.

1871년 그는 케임브리지로 돌아와 최초의 캐번디시 ^[77]물리학 교수가 되었다.Maxwell은 Cavendish Laboratory의 개발을 담당하여 건물 진행 및 장비 ^[78]구매의 모든 단계를 감독하였습니다.과학에 대한 맥스웰의 마지막 큰 공헌 중 하나는 헨리 캐번디쉬의 연구를 편집한 것이다. 여기서 캐번디쉬는 지구의 밀도와 ^[79]물의 구성과 같은 질문들을 연구한 것으로 보인다.그는 ^[80]1876년 미국철학회 회원으로 선출되었다.

1879년 4월 맥스웰은 그의 ^[81]치명적인 질병의 첫 증상인 삼키는데 어려움을 겪기 시작했다.

맥스웰은 1879년 11월 5일 ^[34]48세의 나이로 케임브리지에서 복부암으로 사망했다.그의 어머니는 같은 종류의 ^[82]암으로 같은 나이에 사망했다.지난 몇 주 동안 정기적으로 그를 방문했던 장관은 그의 명료함과 그의 기억의 엄청난 힘과 범위에 놀랐지만, 더 구체적으로 다음과 같이 말했다.

...그의 병은 남자의 모든 마음과 영혼과 정신을 끌어냈다: 그의 굳건하고 확고한 믿음, 그리고 그의 모든 결과에 대한 믿음, 속죄의 완전한 충족, 성령의 작용.그는 철학의 모든 계획과 체계를 헤아리고 헤아려 보았지만, 완전히 공허하고 만족스럽지 못하다는 것을 알게 되었고, 그에 대한 자신의 말은 "실행할 수 없다"는 것이었다.그리고 그는 단순한 믿음으로 구세주 복음서에 의지했다.

죽음이 다가오자 맥스웰은 캠브리지 ^[44]동료에게 말했다.

나는 내가 얼마나 상냥하게 대해왔는지 생각해 왔다.나는 평생 폭력을 휘두른 적이 없다.내가 가질 수 있는 유일한 소망은 다윗처럼 하나님의 뜻에 따라 내 세대를 섬기고 잠드는 것이다.

맥스웰은 그가 ^[83]자란 곳과 가까운 갤러웨이의 더글라스 성 근처의 파튼 커크에 묻혔다.그의 전 학교 동료이자 평생 친구인 루이스 캠벨 교수가 쓴 연장 전기인 "제임스 클럭 맥스웰의 삶"은 ^[84][85]1882년에 출판되었다.그의 수집품들은 ^[86]1890년 케임브리지 대학 출판부에 의해 두 권으로 출판되었다.

맥스웰의 재산을 집행한 사람은 그의 의사 조지 에드워드 파제트, G. G. 스톡스, 그리고 맥스웰의 사촌이었던 콜린 맥켄지였다.스톡스는 업무상 과중한 부담을 안고 맥스웰의 서류를 윌리엄 가넷에게 넘겼고 윌리엄 가넷은 ^[87]1884년까지 그 서류를 효과적으로 보관하고 있었다.

웨스트민스터 ^[88]사원의 성가대 스크린 근처에 그를 추모하는 글이 있다.

사생활

스코틀랜드 시를 매우 좋아하는 사람으로서 맥스웰은 시를 암기하고 자신의 ^[89]시를 썼다.가장 잘 알려진 것은 Rigid Body Sings로 로버트 번즈의 "Comin' Through the Rye"에 밀접하게 바탕을 두고 있는데, 그는 기타를 치면서 노래를 불렀던 것으로 보인다.오프닝^[90] 라인이 있습니다.

육체와 육체를 만나다

하늘을 날고 있어
시체가 몸에 부딪혔어

날아갈까요?그리고 어디에?

그의 시집은 1882년 ^[91]그의 친구 루이스 캠벨에 의해 출판되었다.

맥스웰의 묘사는 사회적 ^[92]어색함에 걸맞는 그의 놀라운 지적 자질에 대해 언급하고 있다.

맥스웰은 복음주의 장로교 신자였고 말년에 스코틀랜드 ^[93]교회의 장로가 되었다.맥스웰의 종교적 신념과 관련 활동은 많은 ^{[94][95][96][97]}논문의 초점이 되어 왔다.어린 시절 스코틀랜드 교회(아버지의 종파)와 성공회(어머니의 종파) 예배에 참석한 맥스웰은 1853년 4월 복음주의 개종을 했다.이 전환의 한 측면은 그를 반종교적 입장에 ^[96]맞추었을지도 모른다.

과학적 유산

전자기학

맥스웰은 1855년 그의 논문 "패러데이의 힘의 선에 대하여"가 케임브리지 철학 ^[98]협회에 읽혔을 때 전기와 자성에 대해 연구하고 논평했다.이 논문은 패러데이의 작품에 대한 단순화된 모델과 전기와 자력이 어떻게 관련되어 있는지를 제시했다.그는 현재의 모든 지식을 20개의 변수에 20개의 방정식이 있는 연결된 미분 방정식의 집합으로 줄였다.이 작품은 나중에 ^[99]1861년 3월에 "힘의 물리적 선에 대하여"로 출판되었습니다.

1862년경, 킹스 칼리지에서 강의를 하는 동안, 맥스웰은 전자장의 전파 속도가 빛의 속도와 비슷하다고 계산했다.그는 "빛이 전기와 자기 ^[1]현상의 원인이 되는 같은 매체의 횡방향 물결로 이루어진다는 결론을 피할 수 없다.

이 문제에 대해 더 연구하면서, 맥스웰은 방정식이 단순한 전기 실험에서 예측할 수 있는 속도로 빈 공간을 이동하는 진동하는 전기장과 자기장의 파동의 존재를 예측한다는 것을 보여주었다. 맥스웰은 당시 이용 가능한 데이터를 사용하여 초당 310,740,000m의 속도를 얻었다(1.0195).×10피트⁹/초)^[100]맥스웰은 1865년 논문 전자기장의 역학이론(A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field)에서 빛과 자성은 같은 물질의 애정이며 빛은 전자기 ^[4]법칙에 따라 전파되는 전자기 장애임을 보여주는 것으로 보인다고 썼다.

편미분 방정식의 현대적 형태인 그의 유명한 20개의 방정식은 ^[101]1873년 그의 교과서 전기와 자기에 관한 논문에서 처음으로 완전히 발전된 형태로 나타났다.이 일의 대부분은 글렌에어의 맥스웰이 런던직에서 캐번디쉬 ^[1]의장을 맡을 때까지의 기간 동안 행해졌다.올리버 헤비사이드는 맥스웰 이론의 복잡성을 4개의 ^[102]편미분방정식으로 줄였고, 이것은 현재 통칭하여 맥스웰의 법칙 또는 맥스웰 방정식으로 알려져 있다.전위는 19세기에 ^[103]훨씬 덜 대중화되었지만, 스칼라와 벡터 전위의 사용은 이제 맥스웰 ^[104]방정식의 해법에서 표준이 되었다.

Barrett and Grimes(1995)가 ^[105]설명한 바와 같이:

맥스웰은 4분의 1의 대수에서 전자기력을 표현했고 전자기 퍼텐셜을 그의 이론의 중심축으로 삼았다.1881년 헤비사이드는 전자기 이론의 중심축으로서 전자기 전위장을 힘장으로 대체했다.헤비사이드에 따르면 전자기 전위장은 임의적이어서 "측정"이 필요했다.(식) 몇 년 후, 헤비사이드와 [피터 거스리] 테이트 사이에 벡터 해석과 4분의 1의 상대적 장점에 대한 논쟁이 있었다.그 결과 이론이 순수하게 국지적이라면 4분의 1에 의해 제공되는 더 큰 물리적 통찰이 필요하지 않다는 것을 깨닫고 벡터 분석이 보편화되었다.

맥스웰이 옳다는 것이 증명되었고 빛과 전자기 사이의 그의 양적 연관성은 19세기 ^[106]수학 물리학의 위대한 업적 중 하나로 여겨진다.

맥스웰은 또한 패러데이가 ^[107]설명한 힘 선과 비교하여 전자기장의 개념을 도입했다.전자석의 전파를 활성 입자에 의해 방출되는 장으로 이해함으로써, 맥스웰은 빛에 대한 그의 연구를 진전시킬 수 있었다.그 당시 맥스웰은 빛의 전파에 광택 ^[107]에테르라고 불리는 파동을 위한 매개체가 필요하다고 믿었다.시간이 지남에 따라, 모든 공간에 스며들었지만 분명히 기계적인 방법으로 감지할 수 없는 그러한 매체의 존재는 Michelson-Morley [108]실험과 같은 실험과 조화를 이루는 것이 불가능하다는 것이 증명되었다.게다가, 방정식이 유효한 절대 기준 프레임이 필요한 것처럼 보였고, 움직이는 관찰자에 대해 방정식이 형태를 바꾼 불쾌한 결과였다.이러한 어려움들은 알버트 아인슈타인이 특수 상대성 이론을 공식화하도록 영감을 주었습니다; 그 과정에서 아인슈타인은 정지된 발광 ^[109]에테르를 필요로 하지 않았습니다.

색각

그 시대의 대부분의 물리학자들과 함께 맥스웰은 심리학에 강한 관심을 가지고 있었다.아이작 뉴턴과 토마스 영의 뒤를 이어, 그는 색각 연구에 특히 관심이 있었다.1855년부터 1872년까지 맥스웰은 색채 인식, 색맹, 색채 이론에 관한 일련의 연구를 발표하였고, "색채 ^[110]시각 이론에 대하여"로 럼포드 상을 받았다.

아이작 뉴턴은 프리즘을 이용하여 햇빛과 같은 백색 빛은 백색 ^[111]빛으로 재결합될 수 있는 많은 단색 성분으로 구성되어 있다는 것을 증명했다.뉴턴은 또한 노란색과 빨간색으로 만들어진 오렌지 페인트가 비록 두 개의 단색 노란색과 빨간색 빛으로 구성되었지만 단색 오렌지 빛과 똑같이 보일 수 있다는 것을 보여주었다.따라서 당시 물리학자들을 곤혹스럽게 했던 역설은 두 개의 복잡한 빛은 비슷해 보일 수 있지만 메타메어라고 불리는 물리적으로는 다를 수 있다는 것이다.토마스 영은 나중에 이 역설은 눈의 제한된 수의 채널을 통해 인식되는 색에 의해 설명될 수 있다고 제안했고, 그는 삼색 색 이론이라는 세 ^[112]가지로 제안했다.맥스웰은 영의 이론을 증명하기 위해 최근에 개발된 선형 대수를 사용했다.3개의 수용체를 자극하는 단색 빛은 3개의 다른 단색 빛(사실, 3개의 다른 빛에 의해)으로 동일하게 자극될 수 있어야 한다.그는 색채 매칭 실험과 색채 측정법을 발명하여 ^[113]그 사실을 입증했습니다.

맥스웰은 또한 그의 색 지각 이론, 즉 색채 사진에 관심을 가졌다.색상 인식에 대한 그의 심리적 연구로부터 직접 비롯되었다: 3개의 조명의 합이 감지할 수 있는 색상을 재현할 수 있다면, 컬러 사진은 3개의 컬러 필터 세트로 제작될 수 있다.1855년 논문의 과정에서 맥스웰은 빨강, 초록, 파랑 필터를 통해 장면의 흑백 사진을 3장 찍고, 그 이미지의 투명 프린트를 비슷한 필터가 장착된 3장의 프로젝터를 사용하여 화면에 투사하면, 화면에 중첩되었을 때 결과가 사람에 의해 인식될 것이라고 제안했다.장면의 ^[114]모든 색상을 완벽하게 재현한 것입니다.

1861년 영국 왕립 연구소의 색채 이론 강의에서 맥스웰은 3색 분석과 합성 원리에 의한 세계 최초의 색채 사진 시연을 발표했습니다.일안 반사식 카메라의 발명가인 토마스 서튼이 사진을 찍었다.그는 빨간색, 녹색, 파란색 필터를 통해 타탄 리본을 세 번 촬영했고, 맥스웰의 설명에 따르면 노란색 필터를 통해 네 번째 사진을 찍었는데, 이 사진은 시연에서 사용되지 않았다.서튼의 사진 판은 빨간색에 둔감하고 녹색에 거의 민감하지 않았기 때문에, 이 선구적인 실험의 결과는 완벽과는 거리가 멀었다.이 강의의 출판된 설명에서 "만약 빨강과 초록의 이미지가 파랑만큼 완전히 촬영되었다면, 그것은 "진정한 색깔의 리반드 이미지였을 것이다"라고 언급되었다.유연성이 낮은 광선에 대해 사진 재료가 더 민감하다는 것을 발견함으로써 물체의 색 ^{[70][115][116]}표현을 크게 개선할 수 있습니다.1961년 연구진은 붉은 필터에 의해 완전히 차단되지 않은 일부 붉은 색 염료에 의해 강하게 반사되는 자외선 때문에 붉은 필터가 부분적으로 성공한 것처럼 보이는 것은 서튼이 ^[117]채택한 습식 콜로디온 과정의 민감도 범위 내에 있기 때문이라고 결론지었다.

운동 이론과 열역학

맥스웰은 또한 기체의 운동 이론을 조사했다.다니엘 베르누이에 의해 시작된 이 이론은 존 헤라파스, 존 제임스 워터스턴, 제임스 줄, 그리고 특히 루돌프 클라우시우스의 연이은 노력에 의해 발전되어 의심의 여지없이 그것의 일반적 정확성을 갖게 되었다; 그러나 그것은 이 분야에서 실험자로 나타난 맥스웰로부터 엄청난 발전을 받았다.f 기체 마찰) 및 수학자.^[118]

1859년과 1866년 사이에 그는 기체 입자의 속도 분포 이론을 발전시켰고, 나중에 루드비히 볼츠만에 ^[119][120]의해 일반화되었다.맥스웰-볼츠만 분포라고 불리는 이 공식은 주어진 온도에서 지정된 속도로 움직이는 가스 분자의 비율을 나타냅니다.운동 이론에서 온도와 열은 분자 운동만을 수반한다.이 접근방식은 이전에 확립된 열역학 법칙을 일반화하고 기존 관측과 실험을 이전에 달성한 것보다 더 나은 방식으로 설명했습니다.열역학에 대한 그의 연구는 그가 맥스웰의 악마로 알려진 사고 실험을 고안하도록 이끌었는데, 열역학의 제2법칙은 입자를 ^[121]에너지로 분류할 수 있는 상상력에 의해 위반된다.

1871년, 그는 맥스웰의 열역학 관계를 확립했는데, 이것은 다른 열역학 변수에 대한 열역학 퍼텐셜의 2차 도함수 사이의 평등에 대한 진술이다.1874년, 그는 미국인 과학자 조시아 윌러드 깁스의 그래픽 열역학 ^[122][123]논문을 바탕으로 상전이를 탐구하는 방법으로 석고 열역학 시각화를 구성했다.

제어 이론

맥스웰은 왕립학회 회보 제16권 (1867–1868)^[124]에 "주지사에 대하여"라는 논문을 발표했다.이 논문은 초기 제어 ^[125]이론의 중심 논문으로 여겨진다.여기서 "거버너"는 증기 엔진을 조절하는 데 사용되는 거버너 또는 원심 거버너를 말합니다.

레거시

출판물

• Maxwell, James Clerk (1873), A treatise on electricity and magnetism Vol I, Oxford : Clarendon Press
• Maxwell, James Clerk (1873), A treatise on electricity and magnetism Vol II, Oxford : Clarendon Press
• Maxwell, James Clerk (1881), An Elementary treatise on electricity, Oxford : Clarendon Press
• Maxwell, James Clerk (1890), The scientific papers of James Clerk Maxwell Vol I, Dover Publication
• Maxwell, James Clerk (1890), The scientific papers of James Clerk Maxwell Vol II, Cambridge, University Press
• Maxwell, James Clerk (1908), Theory of heat, Longmans Green Co.^[126]
• 맥스웰의 브리태니커 백과사전에 대한 세 가지 기고가 제9판(1878)에 실렸다.Atom, Atom 어트랙션, 어트랙션, EtherEther 등 11판(1911년):모세관 작용,^[127] 다이어그램,^[128] 패러데이, 마이클^[129]

메모들

레퍼런스

• Barrett, Terence William; Grimes, Dale Mills (1995). Advanced Electromagnetism: Foundations, Theory and Applications. World Scientific. ISBN 978-981-02-2095-2.
• Duhem, Pierre Maurice Marie (2015). The Electric Theories of J. Clerk Maxwell. Boston Studies in the Philosophy and History of Science. Vol. 314. Translated by Aversa, Alan. Springer. doi:10.1007/978-3-319-18515-6. ISBN 978-3-319-18515-6. Retrieved 8 July 2015.
• Campbell, Lewis; Garnett, William (1882). The Life of James Clerk Maxwell (PDF). Edinburgh: MacMillan. OCLC 2472869.
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• Porter, Roy (2000). Hutchinson Dictionary of Scientific Biography. Hodder Arnold H&S. ISBN 978-1-85986-304-6. OCLC 59409209.
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외부 링크

• 런던 국립 초상화 갤러리의 제임스 클러크 맥스웰 초상화
• James Clark Maxwell의 프로젝트 구텐베르크 작품
• 인터넷 아카이브(archive)의 James Cluck Maxwell에 의한 작업 또는 그에 관한 작업
• LibriVox의 James Cluck Maxwell 작품 (공용 도메인 오디오북)
• O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., "James Clerk Maxwell", MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews
• "Genealogy and Coat of Arms of James Clerk Maxwell (1831–1879)". Numericana.
• "The James Clerk Maxwell Foundation".
• "Maxwell, James Clerk (Maxwell's last will and testament)". scotlandspeople.gov.uk. 31 May 2013.
• "The Published Scientific Papers and Books of James Clerk Maxwell" (PDF). Clerk Maxwell Foundation.
• "Bibliography" (PDF). Clerk Maxwell Foundation.
• James Clark Maxwell, "색맹에 대한 발언과 함께 눈으로 인식하는 색에 대한 실험"에든버러 왕립학회 회보, 제3권, 제45호, 페이지 299–301. (린다 홀 도서관에서 디지털 팩시밀리)
• Maxwell, BBC Radio 4에서 Simon Shaffer, Peter Harman, Joanna High와 토론 (In Our Time, 2003년 10월 2일)
• 스코틀랜드의 아인슈타인: 제임스 클럭 맥스웰 - 세상을 바꾼 남자, BBC Two 다큐멘터리 2015.