Кіріспе
1873 жылы Джеймс Клерк Максвеллдің 1873 жылы жазған «Электр және магнетизм туралы трактат» – электромагнетизмге арналған екі томдық еңбек. Максвелл 1879 жылы қайтыс болғанда, трактатты екінші басылымға дайындап жатқан еді. Уильям Дэвидсон Нивен оны 1881 жылы жариялау үшін аяқтады. 1892 жылы үшінші басылымды Ж. Дж. Томсон дайындады. Бұл трактатты оқу өте қиын, себебі онда көптеген идея бар, бірақ оны оңай түсінуге кедері келтіретін нақтылық пен реттелгендік жетіспейді. Бір ғалымның пікірінше, Максвеллдің электр ғылымының барлық саласын қамтитын толық еңбек жазуға жасаған тырысы, оның маңызды нәтижелерін «әртүрлі көзқарас бұрыштарынан қарастырылған көптеген құбылыстардың егжей-тегжейлі сипаттамаларына» көміп тастады. Максвеллдің еңбегі ғылымның риторикасының үлгісі саналады: Лагранж теңдеулері трактатта, Грин теоремасы, Гаусс потенциалдарының теориясы және Фарадейдің күш сызықтары сияқты ұзақ реторикалық қадамдардың нәтижесінде пайда болады – олардың барлығы оқырманды Лагранждың тұтас және байланысты табиғи әлемге қатысты көзқарасына дайындайды, бұл Ньютонның көзқарасынан түбегейлі өзгеріс.
A Treatise on Electricity and Magnetism is a two volume treatise on electromagnetism written by James Clerk Maxwell in 1873. Maxwell was revising the Treatise for a second edition when he died in 1879. The revision was completed by William Davidson Niven for publication in 1881. A third edition was prepared by J. J. Thomson for publication in 1892. The treatise is said to be notoriously hard to read, containing plenty of ideas but lacking both the clear focus and orderliness that may have allowed it catch on more easily. It was noted by one historian of science that Maxwell's attempt at a comprehensive treatise on all of electrical science tended to bury the important results of his work under "long accounts of miscellaneous phenomena discussed from several points of view." Maxwell's work is considered an exemplar of rhetoric of science:
Lagrange's equations appear in the Treatise as the culmination of a long series of rhetorical moves, including (among others) Green's theorem, Gauss's potential theory and Faraday's lines of force – all of which have prepared the reader for the Lagrangian vision of a natural world that is whole and connected: a veritable sea change from Newton's vision.
Мазмұны
Алдын ала. Көлемдерді өлшеу туралы. I бөлім. Электростатика. Құбылыстардың сипаттамасы. Электрдің элементарлы математикалық теориясы. Электр жұмысы және өткізгіштер жүйесіндегі энергия туралы. Жалпы теоремалар. Екі электрлік жүйе арасындағы механикалық әрекет. Тепе-теңдік нүктелері мен сызықтары. Эквипотенциалдық беттердің және ағын сызықтарының пішіндері. Электрлендірудің қарапайым жағдайлары. Сфералық гармоникалар. Екінші дәрежелі конфокалды беттер. Электрлік бейнелер теориясы. Екі өлшемдегі біріктірілген функциялар. Электростатикалық құралдар. II бөлім. Электрокинематика. Электр тогы. Өткізгіштік және кедергі. Тиіскен денелер арасындағы электр қозғалтқыш күші. Электролиз. Электролиттік поляризация. Электр тогының таралуының математикалық теориясы. Үш өлшемді өткізгіштік. Үш өлшемдегі кедергі және өткізгіштік. Гетерогенді орта арқылы өткізгіштік. Диэлектриктерде өткізгіштік. Электр өткізгіштердің электр кедергісін өлшеу. Заттардың электр кедергісі. III бөлім. Магнетизм. Магнетизмнің элементарлы теориясы. Магниттік күш және магниттік индукция. Магниттердің ерекше түрлері. Индукцияланған магниттелу. Магниттік есептер. Вебердің магниттік индукция теориясы. Магниттік өлшемдер. Жер магниттігі. IV бөлім. Электромагнетизм. Электромагниттік күш. Электр тоқтарының өзара әрекеті. Электр тоқтарының индукциясы. Тоқтың өзіне-өзі индукциясы. Динамиканың жалпы теңдеулері. Динамиканың электромагнетизмге қолданылуы. Электрокинетика. Екіншілік контур арқылы өрісті зерттеу. Жалпы теңдеулер. Электрлік бірліктердің өлшемдері. Энергия және кернеу. Ток парақтары. Параллель токтар. Айналма токтар. Электромагниттік құралдар. Электромагниттік байқаулар. Индукция коэффициенттерінің электрлік өлшемі. Электромагниттік өлшемдерде кедергіні анықтау. Электростатикалық және электромагниттік бірліктерді салыстыру. Жарықтың электромагниттік теориясы. Жарыққа магниттік әсер. Магнетизмнің электрлік теориясы. Қашықтықтан әрекет ету теориялары.
Elementary Theory of Magnetism. Magnetic Force and Magnetic Induction. Particular Forms of Magnets. Induced Magnetization. Magnetic Problems. Weber's Theory of Magnetic Induction. Magnetic Measurements. Terrestrial Magnetism. Part IV. Electromagnetism. Electromagnetic Force. Mutual Action of Electric Currents. Induction of Electric Currents. Induction of a Current on Itself. General Equations of Dynamics. Application of Dynamics to Electromagnetism. Electrokinetics. Exploration of the Field by means of the Secondary Circuit. General Equations. Dimensions of Electric Units. Energy and Stress. Current Sheets. Parallel Currents. Circular Currents. Electromagnetic Instruments. Electromagnetic Observations. Electrical Measurement of Coefficients of Induction. Determination of Resistance in Electromagnetic Measure. Comparison of Electrostatic With Electromagnetic Units. Electromagnetic Theory of Light. Magnetic Action on Light. Electric Theory of Magnetism. Theories of Action at a distance.
Пікірлер
1873 жылғы 24 сәуірде Nature журналы жарияланымды егжей-тегжейлі сипаттап, жоғары баға берді. 1881 жылы екінші басылымы жарық көргенде Джордж Кристал Nature үшін мақала жазды. Пьер Духем Максвеллдің еңбегіндегі қателіктерді көрсететін сындық мақала жариялады. Духемнің кітабы Nature журналында талданды.
Ескертпелер
Герман фон Гельмгольц (1881): "Енді Клерк Максвелл Фарадейдің электр және магниттік күштердің табиғатына қатысты тұжырымдамаларын математикалық тұрғыдан түсіндіргендігіне байланысты, оның сөздерінің артында қаншалықты үлкен дәлдік пен нақтылық жасырылғанын көреміз. Оливер Хевисайд (1893): Максвелл теориясы дегеніміз не? Бірінші жуықтау: Максвелл өзі жазған кітабы бар, мәтіні бар, теңдеулері бар – олардың бірігуі теорияны құрайды. Бірақ оны мұқият зерттесек, бұл жауап толыққанды емес. Біріншісі, Максвеллдің теориясы туралы пікірлердің қаншалықты әртүрлі болуы мүмкін екенін көру үшін, оның трактатының алғаш рет жарияланғаннан кейінгі алғашқы он екі жылда жазылған физиктердің мақалаларына жүгіну жеткілікті. Бұл теория әртүрлі адамдар тарапынан әртүрлі интерпретациялануы мүмкін, яғни оның түсіндірілуі толыққанды анық емес. Көптеген түсініксіздіктер мен кейбір қайшылықтар бар. Жеке өзімнің тәжірибемде, оны нақты көру үшін оның ұсынылу формасын өзгертуге және қайшылықтардан қашуға тура келді. Дамитын ғылымда соңғы нүкте болмайды. Сондықтан, тек ыңғайсыз формасының есебінен ғана Максвеллдің теориясын оның әлемге ұсынған түрінде қатаң ұстану мүмкін емес. Александр Макфарлейн (1902): "Бұл еңбек соңғы жылдары жасалған көптеген жетістіктердің бастапқы нүктесіне айналды. Максвелл – Герцтің, Герцтің Марконидің және сымсыз телеграф саласындағы барлық басқа да жұмыскерлердің ғылыми атасы." Оливер Лодж (1907): "Содан кейін Максвелл келеді, оның өткір зердесі мен терең ойлау қабілеті, математикалық нәзіктігі және сөздік шеберлігімен біріктіріледі; ол фактілерді сіңіреді, Фарадей ойлап тапқан философиялық, бірақ оқымаған тұжырымдамаларға жаны риза болады, Гриннің, Стокс пен Томсонның теоремаларын Фарадейдің фактілерімен байланыстырады және осы одақтан заманауи электр ғылымын қалыптастырады." Э.Т. Уиттакер (1910): "Бұл атақты еңбек электр және магниттік теорияның барлық салаларын қамтиды, бірақ авторының ниеті – барлығын бір тұрғыдан, атап айтқанда Фарадей тұрғысынан қарастыру болды, сондықтан өткен екі онжылдықта үлкен неміс электриктері ұсынған гипотезаларға аз немесе ешқандай назар берілмеді. Максвеллге тән ілімдер бірінші томда немесе екінші томның бірінші жартысында енгізілген жоқ." Альберт Эйнштейн (1931): "Максвеллге дейін адамдар физикалық шындықты – табиғаттағы оқиғаларды бейнелеуге қатысты – материалдық нүктелер ретінде қарастырды, олардың өзгерістері тек қозғалыстардан тұрады және толық дифференциалдық теңдеулерге бағынады. Максвеллден кейін олар физикалық шындықты үздіксіз өрістермен бейнеледі, олар механикалық түрде түсіндірілмейді және бөлшек дифференциалдық теңдеулерге бағынады. Шындыққа деген осы көзқарастың өзгеруі Ньютоннан бері физикаға келген ең терең және жемісті өзгеріс болып табылады; бірақ бұл бағдарлама әлі толыққанды жүзеге асырылмағанын мойындау керек." Ричард П. Фейнман (1964): "Адамзат тарихына ұзақ мерзімді перспективадан қарасақ, мысалы, он мың жылдан кейін, XIX ғасырдың ең маңызды оқиғасы Максвеллдің электродинамика заңдарын ашқаны деп санауға дау болмайды. Америка Азамат соғысы осы онжылдықтағы маңызды ғылыми оқиғамен салыстырғанда, провинциялық маңызға ие болады." Л. Пирс Уильямс (1991): "1873 жылы Джеймс Клерк Максвелл физикалық шындықтың ортодоксальды суретін өзгертуге бағытталған екі томдық "Электр және магнетизм туралы трактат" атты күрделі және қиын кітапты жариялады. Бұл трактат Ньютонның Principia классикалық механика үшін жасағанын электромагнетизм үшін жасады. Ол электромагниттік теорияның тұтастай зерттеуі мен бейнелеуі үшін математикалық құралдарды ғана ұсынбады, сонымен қатар теориялық және эксперименттік физиканың негізін өзгертті. Бұл процесс он тоғызыншы ғасырда жалғасып жатса да, осы еңбек ақыры қашықтықтан әрекет ету физикасын ығыстырып, оны өріс физикасымен алмастырды." Марк П. Сильверман (1998): "Мен принциптерді өз бетімше зерттедім – бұл жағдайда Максвеллдің трактаты менің шабытым және оқулығым болды. Бұл тәжірибемді басқаларға ұсынбасам жақсы болар еді. Оның барлық аңызға айналған жұмсақтығына қарамастан, Максвелл талапкер мұғалім, ал оның үлкен еңбегі кофе үстелінде оқуға арналмаған. Сонымен қатар, тәжірибе өте пайдалы болды, өйткені мен, кейін түсінгенімдей, электромагнетизмнің қазіргі уақытта кез келген деңгейде өте сирек оқытылатын және олардың жаратушысының ерекше физикалық көрегендігін көрсететін аспектілерін түсіндім."
E. T. Whittaker (1910): "In this celebrated work is comprehended almost every branch of electric and magnetic theory, but the intention of the writer was to discuss the whole from a single point of view, namely, that of Faraday, so that little or no account was given of the hypotheses that had been propounded in the two preceding decades by the great German electricians The doctrines peculiar to Maxwell were not introduced in the first volume, or in the first half of the second." Albert Einstein (1931): "Before Maxwell people conceived of physical reality – in so far as it is supposed to represent events in nature – as material points, whose changes consist exclusively of motions, which are subject to total differential equations. After Maxwell they conceived physical reality as represented by continuous fields, not mechanically explicable, which are subject to partial differential equations. This change in the conception of reality is the most profound and fruitful one that has come to physics since Newton; but it has at the same time to be admitted that the program has by no means been completely carried out yet." Richard P. Feynman (1964): "From a long view of the history of mankind—seen from, say, ten thousand years from now—there can be little doubt that the most significant event of the 19th century will be judged as Maxwell's discovery of the laws of electrodynamics. The American Civil War will pale into provincial insignificance in comparison with this important scientific event of the same decade." L. Pearce Williams (1991): "In 1873, James Clerk Maxwell published a rambling and difficult two volume Treatise on Electricity and Magnetism that was destined to change the orthodox picture of physical reality. This treatise did for electromagnetism what Newton's Principia had done for classical mechanics. It not only provided the mathematical tools for the investigation and representation of the whole of electromagnetic theory, but it altered the very framework of both theoretical and experimental physics. Although the process had been going on throughout the nineteenth century, it was this work that finally displaced action at a distance physics and substituted the physics of the field." Mark P. Silverman (1998) "I studied the principles on my own – in this case with Maxwell's Treatise as both my inspiration and textbook. This is not an experience that I would necessarily recommend to others. For all his legendary gentleness, Maxwell is a demanding teacher, and his magnum opus is anything but coffee table reading At the same time, the experience was greatly rewarding in that I had come to understand, as I realized much later, aspects of electromagnetism that are rarely taught at any level today and that reflect the unique physical insight of their creator.