Джеймс Клерк Максвелл: биография

У 1870-і роки Максвелл активно зайнявся популяризацією науки. Він написав кілька статей для енциклопедії «Британіка» («Атом», «Тяжіння», «Ефір» та інші). У тому ж 1873 році, коли вийшов «Трактат про електрику і магнетизм», була опублікована невелика книга «Матерія і рух». До останніх днів життя він працював над книгою «Електрика в елементарному викладі», що вийшла в 1881 році. У своїх популярних творах він дозволяв собі більш вільно висловлювати свої ідеї, погляди на атомно-молекулярну будову тіл (і навіть ефіру) і роль статистичних підходів, ділитися з читачами своїми сумнівами (наприклад, з приводу неподільності атомів або нескінченності світу). Треба сказати, що сама ідея атома тоді зовсім не вважалася безперечною. Максвелл, будучи прихильником ідей атомізму, виділив ряд проблем, нерозв'язних у той час: що є молекула, і яким чином атоми формують її? яка природа міжатомних сил? як зрозуміти тотожність і незмінність всіх атомів або молекул даної речовини, як це випливає з спектроскопії? Відповіді на ці питання були дані лише після появи квантової теорії.

У Кембриджі Максвелл продовжував розробляти конкретні питання молекулярної фізики. У 1873 році, дотримуючись даних робіт Йоганна Лошмідта, він обчислив розміри і маси молекул ряду газів, визначив значення постійної Лошмідта. У результаті дискусії про рівновагу вертикального стовпа газу він дав простий висновок узагальненого розподілу молекул в потенційному силовому полі, раніше отриманого Больцманом (розподіл Максвелла - Больцмана). У 1875 році, після появи роботи Яна Дідерик Ван-дер-Ваальса, він довів, що на кривій переходу між газоподібним і рідким станами пряма, відповідна перехідній області, відсікає рівні площі (правило Максвелла).

В останні роки Максвелл приділяв багато уваги роботам Уілларда Гіббса, що розвивав геометричні методи в додатку до термодинаміки. Ці методи були взяті Максвеллом на озброєння при підготовці перевидань «Теорії теплоти» і всіляко пропагувалися в статтях і виступах. На їх основі він дав правильне тлумачення поняття ентропії (і навіть наблизився до її трактування як властивості, що залежить від знань про систему) і отримав чотири термодинамічних співвідношення (так звані співвідношення Максвелла). Він виготовив кілька моделей термодинамічних поверхонь, одну з яких послав Гіббсу.

У 1879 році вийшли дві останні роботи Максвелла з молекулярної фізики. У першій з них були дані основи теорії неоднорідних розріджених газів. Він також розглянув взаємодія газу з поверхнею твердого тіла у зв'язку з тепловою дією світла в радіометрі, винайденому Вільямом Круксом (спочатку передбачалося, що цей прилад фіксує тиск світла). У другій статті, «Про теоремі Больцмана про середню розподіл енергії в системі матеріальних точок» (On Boltzmann's theorem on the average distributionof energy in a system of material points), Максвелл ввів використовуються понині терміни «фаза системи» (для сукупності координат і імпульсів) і «ступінь свободи молекули», фактично висловив ергодична гіпотезу для механічних систем з постійною енергією, розглянув розподіл газу під дією відцентрових сил, тобто заклав основи теорії центрифугування. Ця робота стала важливим етапом на шляху створення статистичної механіки, розвиненою згодом у роботах Гіббса.

У Кембриджі Максвелл виконував різні адміністративні обов'язки, був членом ради сенату університету, був членом комісії з реформи математичного іспиту і одним з організаторів нового, природничо іспиту, обирався президентом Кембриджського філософського товариства (1876-1877). У цей час з'явилися перші його учні - Джордж Крістал (англ.George Chrystal), Річард Глейзбрук (англ.Richard Glazebrook) (Максвелл досліджував спільно з ним поширення хвиль в двовісних кристалах ), Артур Шустер, Амброз Флемінг, Джон Генрі Пойнтінга. Як правило, Максвелл залишав вибір теми досліджень на розсуд учнів, але при необхідності був готовий дати корисну пораду. Співробітники відзначали його простоту, зосередженість на своїх дослідженнях, здатність глибоко проникати в суть проблеми, проникливість, сприйнятливість до критики, відсутність прагнення до слави, але в той же час здатність до витонченого сарказму.