stringtranslate.com

Трактат об электричестве и магнетизме

«Трактат об электричестве и магнетизме» — это двухтомный трактат по электромагнетизму , написанный Джеймсом Клерком Максвеллом в 1873 году. Максвелл редактировал « Трактат» для второго издания, когда он умер в 1879 году. Редакция была завершена Уильямом Дэвидсоном Нивеном для публикации в 1881 году. Третье издание было подготовлено Дж. Дж. Томсоном к публикации в 1892 году.

Говорят, что этот трактат чрезвычайно трудно читать, он содержит множество идей, но ему не хватает четкой направленности и упорядоченности, которые, возможно, позволили бы ему легче прижиться. [1] Один историк науки заметил, что попытка Максвелла написать всеобъемлющий трактат по всей электротехнике имела тенденцию скрывать важные результаты его работы под «длинными описаниями различных явлений, обсуждаемых с нескольких точек зрения». [1] Далее он говорит, что, помимо рассмотрения эффекта Фарадея , Максвелл не смог подробно объяснить свои ранние работы, особенно генерацию электромагнитных волн и вывод законов, управляющих отражением и преломлением. [1]

Максвелл ввел использование векторных полей , и его метки увековечены:

A (векторный потенциал), B (магнитная индукция), C (электрический ток), D (смещение), E (электрическое поле – электродвижущая сила Максвелла), F (механическая сила), H (магнитное поле – магнитная сила Максвелла). [2]

Работа Максвелла считается образцом научной риторики : [3]

Уравнения Лагранжа появляются в «Трактате» как кульминация длинной серии риторических ходов, включая (среди прочего) теорему Грина , потенциальную теорию Гаусса и силовые линии Фарадея – все из которых подготовили читателя к лагранжевому видению мира природы, который целостно и взаимосвязано: это настоящий кардинальный переход от видения Ньютона.

Содержание

Предварительные сведения об измерении величин, трактат об электричестве и магнетизме (1873 г.)
Предварительные сведения об измерении величин, трактат об электричестве и магнетизме (1873 г.)

Предварительный. Об измерении величин.

Часть I. Электростатика.

  1. Описание явлений.
  2. Элементарная математическая теория электричества.
  3. Об электрической работе и энергии в системе проводников.
  4. Общие теоремы.
  5. Механическое действие между двумя электрическими системами.
  6. Точки и линии равновесия.
  7. Формы эквипотенциальных поверхностей и линий тока.
  8. Простые случаи электрификации.
  9. Сферические гармоники.
  10. Конфокальные поверхности второй степени.
  11. Теория электрических изображений.
  12. Сопряженные функции в двух измерениях.
  13. Электростатические инструменты.

Часть II. Электрокинематика.

  1. Электрический ток.
  2. Проводимость и сопротивление.
  3. Электродвижущая сила между соприкасающимися телами.
  4. Электролиз.
  5. Электролитическая поляризация.
  6. Математическая теория распределения электрических токов.
  7. Проводимость в трех измерениях.
  8. Сопротивление и проводимость в трех измерениях.
  9. Проводимость через гетерогенные среды.
  10. Проводимость в диэлектриках.
  11. Измерение электрического сопротивления проводников.
  12. Электрическое сопротивление веществ.

Часть III. Магнетизм

  1. Элементарная теория магнетизма.
  2. Магнитная сила и магнитная индукция.
  3. Особые формы магнитов.
  4. Индуцированная намагниченность.
  5. Магнитные проблемы.
  6. Теория магнитной индукции Вебера.
  7. Магнитные измерения.
  8. Земной магнетизм.

Часть IV. Электромагнетизм.

  1. Электромагнитная сила.
  2. Взаимное действие электрических токов.
  3. Индукция электрических токов.
  4. Индукция тока на самого себя.
  5. Общие уравнения динамики.
  6. Применение динамики к электромагнетизму.
  7. Электрокинетика.
  8. Исследование месторождения посредством вторичного контура.
  9. Общие уравнения.
  10. Габаритные размеры электроагрегатов.
  11. Энергия и стресс.
  12. Текущие таблицы.
  13. Параллельные токи.
  14. Круговые токи.
  15. Электромагнитные приборы.
  16. Электромагнитные наблюдения.
  17. Электрическое измерение коэффициентов индукции.
  18. Определение сопротивления в электромагнитной мере.
  19. Сравнение электростатических и электромагнитных устройств.
  20. Электромагнитная теория света.
  21. Магнитное действие на свет.
  22. Электрическая теория магнетизма.
  23. Теории действия на расстоянии .

Прием

Отзывы

24 апреля 1873 года журнал Nature анонсировал публикацию с подробным описанием и большой похвалой. [4] Когда в 1881 году было опубликовано второе издание, Джордж Кристал написал обзор для журнала Nature . [5]

Пьер Дюэм опубликовал критическое эссе, в котором изложил ошибки, которые он нашел в «Трактате» Максвелла . [6] Рецензия на книгу Дюэма была опубликована в журнале Nature . [7]

Комментарии

Герман фон Гельмгольц (1881): «Теперь, когда математическая интерпретация представлений Фарадея о природе электрических и магнитных сил была дана Клерком Максвеллом, мы видим, насколько велика степень точности и точности действительно скрывалась за словами Фарадея… в высшей степени удивительно видеть, какое большое количество общих теорий, механическая дедукция которых требует высочайших способностей математического анализа, он нашел посредством своего рода интуиции, с уверенностью инстинкта, без помощи единого математическая формула». [8]

Оливер Хевисайд (1893): «В чем состоит теория Максвелла? В первом приближении можно сказать: существует книга Максвелла в том виде, в котором он ее написал; вот его текст и его уравнения: вместе они составляют его теорию. Но когда мы приступим к его внимательному рассмотрению, мы обнаружим, что этот ответ неудовлетворителен. Для начала достаточно обратиться к работам физиков, написанным, скажем, в течение первых двенадцати лет после первой публикации трактата Максвелла, чтобы увидеть, что могут быть большие расхождения во мнениях относительно того, в чем состоит его теория. Оно может быть истолковано разными людьми по-разному, и это является знаком, который не изложен в совершенно ясной и безошибочной форме. Есть много неясностей и некоторых несоответствий. Если говорить о себе, то только изменив форму изложения, я смог увидеть это ясно и избежать несоответствий. Сейчас в растущей науке нет окончательности. Поэтому невозможно строго придерживаться теории Максвелла в том виде, в каком он дал ее миру, хотя бы из-за ее неудобной формы. [9] [10]

Александр Макфарлейн (1902): «Эта работа послужила отправной точкой многих достижений, сделанных в последние годы. Максвелл — научный предок Герца , Герца Маркони и всех других работников беспроводной телеграфии. [11]

Оливер Лодж (1907) «Затем идет Максвелл с его острой проницательностью и большим пониманием мысли в сочетании с математической тонкостью и силой выражения; он усваивает факты, сочувствует философским, но необученным способам выражения, изобретенным Фарадеем, связывает теоремы Грина, Стокса и Томсона к фактам Фарадея, и из этого союза вырастает молодая современная наука об электричестве...» [12]

Э. Т. Уиттакер (1910): «В этой знаменитой работе охвачены почти все разделы электрической и магнитной теории, но намерением автора было обсудить все с единой точки зрения, а именно с точки зрения Фарадея , так что немного или не было дано никакого отчета о гипотезах, которые были выдвинуты в течение двух предыдущих десятилетий великими немецкими электриками... Доктрины, свойственные Максвеллу... не были представлены ни в первом томе, ни в первой половине второго». [13]

Альберт Эйнштейн (1931): «До Максвелла люди представляли физическую реальность – поскольку она должна представлять события в природе – как материальные точки, изменения которых состоят исключительно из движений, подчиняющихся полным дифференциальным уравнениям. После Максвелла они представлял физическую реальность как представленную непрерывными полями , необъяснимыми механически, которые подчиняются уравнениям в частных производных . Это изменение в концепции реальности является наиболее глубоким и плодотворным, которое пришло в физику со времен Ньютона; но в то же время оно следует признать, что программа еще далеко не полностью выполнена». [14]

Ричард П. Фейнман (1964): «При взгляде на историю человечества, скажем, через десять тысяч лет, не может быть никаких сомнений в том, что самое значительное событие XIX века будет оценено как открытие Максвелла. законов электродинамики. Гражданская война в США отойдет на второй план по сравнению с этим важным научным событием того же десятилетия». [15]

Л. Пирс Уильямс (1991): «В 1873 году Джеймс Клерк Максвелл опубликовал бессвязный и трудный двухтомный « Трактат об электричестве и магнетизме» , которому было суждено изменить ортодоксальную картину физической реальности. Этот трактат сделал для электромагнетизма то, что сделали « Начала » Ньютона. для классической механики. Он не только предоставил математические инструменты для исследования и представления всей электромагнитной теории, но и изменил саму структуру как теоретической, так и экспериментальной физики. Хотя этот процесс продолжался на протяжении всего девятнадцатого века, он был эта работа, которая окончательно вытеснила действие на расстоянии физику и заменила физику поля » . [16]

Марк П. Сильверман (1998) «Я изучал принципы самостоятельно – в данном случае, используя « Трактат Максвелла » как вдохновение и учебник. Это не тот опыт, который я обязательно рекомендовал бы другим. Несмотря на всю его легендарную мягкость, Максвелл требовательный учитель, и его выдающийся опус - это совсем не чтение за журнальным столиком ... В то же время этот опыт был очень полезным, поскольку я пришел к пониманию, как я понял гораздо позже, аспектов электромагнетизма, которые редко преподаются в школах. любого уровня сегодня и отражают уникальную физическую проницательность их создателя. [2] : 202 

Эндрю Уорвик (2003): «Разрабатывая математическую теорию электричества и магнетизма в « Трактате» , Максвелл допустил ряд ошибок, и для студентов, имеющих лишь слабое представление о физических концепциях базовой теории электромагнетизма и конкретных методах решения некоторых проблем, было чрезвычайно трудно отличить случаи, когда Максвелл допустил ошибку, от случаев, когда они просто не следовали физическим или математическим рассуждениям». [17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc Брюс Дж. Хант (1991) Максвеллианцы , страница 13
  2. ^ ab Марк П. Сильверман (1998) Волны и зерна: размышления о свете и обучении , страницы 205, 6, ISBN Princeton University Press 0-691-00113-8 
  3. ^ Томас К. Симпсон (2010) Математическая риторика Максвелла: переосмысление Трактата об электричестве и магнетизме , страница xiii, Санта-Фе, Нью-Мексико: Green Lion Press
  4. ^ «Трактат об электричестве и магнетизме». Природа . 7 (182): 478–480. 24 апреля 1873 г. Бибкод : 1873Natur...7..478.. doi :10.1038/007478a0. ISSN  1476-4687. S2CID  10178476.
  5. ^ Джордж Кристал (1882) Обзор: 2-е издание, ссылка из Nature
  6. ^ Пьер Дюэм (1902). Les Théories Électriques de J. Clerk Maxwell: Étude Historique et Critique . Париж: А. Германн
  7. ^ В. МакФ. Орр (1902) «Французский критик Максвелла», Nature , 17 апреля 1902 г.
  8. ^ Герман Гельмгольц (1881) «О современном развитии концепции электричества Фарадея», Лекция Фарадея в Королевском обществе
  9. ^ Оливер Хевисайд (1893) Электромагнитная теория, т. 1, Предисловие, с. vii, ссылка из Интернет-архива
  10. ^ Максвеллианцы , стр. 201.
  11. ^ Александр Макфарлейн (1916) Лекции о десяти британских физиках девятнадцатого века , ссылка из Интернет-архива
  12. ^ Оливер Лодж (1907) Современные взгляды на электричество , 3-е издание, стр. 24, Macmillan & Company
  13. ^ ET Whittaker (1910) История теорий эфира и электричества , страница 300
  14. ^ Эйнштейн, Альберт (1931). «Влияние Максвелла на эволюцию идеи физической реальности». Джеймс Клерк Максвелл: Памятный том . CUP Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года . Проверено 7 июля 2014 г.
  15. ^ Брюс Дж. Хант (1991) Максвеллианцы , страница 1, ISBN издательства Корнельского университета 0-8014-2641-3 . Источник Фейнмановские лекции по физике (1964) 2:1.11. 
  16. ^ Л. Пирс Уильямс (1991) Предисловие к Максвеллианцам
  17. ^ Эндрю Уорвик (2003) Магистр теории: Кембридж и развитие математической физики , глава 6: Осмысление трактата Максвелла об электричестве и магнетизме в Кембридже средней викторианской эпохи, стр. 286–356, цитата стр. 297, ISBN издательства Чикагского университета 0-226-87374-9 

дальнейшее чтение

Внешние ссылки