Auf physischen Kraftlinien - On Physical Lines of Force

„ Auf Physikalische Kraftlinien “ ist ein vierteiliges Papier geschrieben James Clerk Maxwell im Jahr 1861 veröffentlichte ihn, abgeleitet Maxwell die Gleichungen des Elektromagnetismus in Verbindung mit einem „Meer“ von „ molekularen Wirbeln “ , die er verwendete , zu modellieren Faraday ' s Kraftlinien. Maxwell hatte bereits 1855/86 das Gebiet der Elektrizität und des Magnetismus untersucht und kommentiert, als der Cambridge Philosophical Society "On Faraday's Lines of Force" vorgelesen wurde . Maxwell machte eine Analogie zwischen der Dichte dieses Mediums und der magnetischen Permeabilität sowie eine Analogie zwischen der Querelastizität und der Dielektrizitätskonstante und stellte anhand der Ergebnisse eines früheren Experiments von Wilhelm Eduard Weber und Rudolf Kohlrausch aus dem Jahr 1856 fest eine Verbindung zwischen der Lichtgeschwindigkeit und der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen in diesem Medium.

Die Arbeit leitete eine neue Ära der klassischen Elektrodynamik ein und katalysierte weitere Fortschritte auf dem mathematischen Gebiet der Vektorrechnung . Aus diesem Grund gilt es als eine der historisch bedeutendsten Veröffentlichungen in Physik und Wissenschaft im Allgemeinen, vergleichbar mit Einsteins Annus Mirabilis-Arbeiten und Newtons Principia Mathematica .

Motivationen

1856, Wilhelm Eduard Weber und Rudolf Kohlrausch ein Experiment mit einem Gefäß Leyden und das Verhältnis von etablierten elektrischen Ladung gemessen statisch auf die gleiche elektrische Ladung, gemessen elektrodynamisch . Maxwell verwendete dieses Verhältnis in Isaac Newtons Gleichung für die Schallgeschwindigkeit , die unter Verwendung der Dichte und der Querelastizität seines Meeres molekularer Wirbel angewendet wurde. Er erhielt einen Wert, der der Lichtgeschwindigkeit sehr nahe kam , wie kürzlich direkt von Hippolyte Fizeau gemessen . Maxwell schrieb dann

"Wir können kaum den Schluss vermeiden, dass Licht in den Querwellen desselben Mediums besteht, das die Ursache für elektrische und magnetische Phänomene ist."

In diesem Artikel von 1861 führte Maxwell erstmals den Begriff des Verschiebungsstroms ein, der jetzt im Stromkreisgesetz von Ampère enthalten ist . Aber erst in seiner nächsten Arbeit im Jahr 1865, " Eine dynamische Theorie des elektromagnetischen Feldes ", verwendete Maxwell diesen Verschiebungsstromterm, um die elektromagnetische Wellengleichung abzuleiten .

Einschlag

Die vier modernen Maxwellschen Gleichungen , wie sie 1884 in einer Veröffentlichung von Oliver Heaviside niedergelegt wurden, waren alle in Maxwells 1861er Arbeit erschienen. Heaviside präsentierte diese Gleichungen jedoch im modernen Vektorformat unter Verwendung des Nabla-Operators (∇), der 1837 von William Rowan Hamilton entwickelt wurde.

Über Maxwells Arbeit schrieb Albert Einstein :

"Stellen Sie sich [Maxwells] Gefühle vor, als die von ihm formulierten Differentialgleichungen ihm bewiesen, dass sich elektromagnetische Felder in Form polarisierter Wellen und mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten! Nur wenigen Männern auf der Welt wurde eine solche Erfahrung gewährt ... es Die Physiker brauchten einige Jahrzehnte, um die volle Bedeutung von Maxwells Entdeckung zu erfassen. So mutig war der Sprung, den sein Genie den Vorstellungen seiner Kollegen aufzwang. "

Andere Physiker waren ebenso beeindruckt von Maxwells Arbeit, wie Richard Feynman, der kommentierte:

"Aus einer langen Sicht der Weltgeschichte - etwa in zehntausend Jahren - kann es kaum Zweifel geben, dass das bedeutendste Ereignis des 19. Jahrhunderts als Maxwells Entdeckung der Gesetze des Elektromagnetismus beurteilt wird Der amerikanische Bürgerkrieg wird im Vergleich zu diesem wichtigen wissenschaftlichen Ereignis des gleichen Jahrzehnts in der Provinz unbedeutend. "

Charles Coulston Gillispie gibt an, dass das Papier das Wort " Feld " in die Welt der Physik einführte , aber Faraday prägte den Begriff erstmals 1849.

Siehe auch

Verweise

Weiterführende Literatur