Демон Максвелла и другие изобретения

Демон Максвелла живет двойной жизнью

Кто-нибудь, наверное, до сих пор помнит, как в школе нас смешило «правило буравчика», еще именуемое «правилом правой руки». Но мало кто знает, что им мы обязаны не кому иному, как Джеймсу Клерку Максвеллу (наряду со многими другими выдающимися его открытиями). А более всего известен и не раз обыгран в литературе так называемый “демон Максвелла”.

Кратко о Максвелле (без демона)

Джеймс Максвелл

Шотландец James Clerk Maxwell, что жил в 1831-1879 годах, – это известный английский математик, физик, механик. Необыкновенный человек сумел заложить основы электродинамики (уравнение Максвелла), ввести понятия «ток смещения», «электромагнитное поле», предсказать наличие электромагнитных волн, электромагнитную природу света, основал кинетическую теорию газов, ввел в физику статистические представления. Его авторству принадлежит принцип цветной фотографии, огромное количество других достижений. Он даже успел провести анализ стабильности колец Сатурна! Максвелл прикладывал много сил к популяризации науки, что ему во многом удалось. Также он является разработчиком нескольких научных приборов.

Родившийся в старинном шотландском роду, Максвелл-мальчик с детства был окружен множеством «научных игрушек», вроде «магического диска», предтечи кинематографа, волчка-«дьявола». Интересно, что первый учитель у будущего создателя «демона Максвелла» появился только в 10 лет. Сначала Джеймс учился дома, после – в Эдинбургской академии. И если сразу учеба его не захватила, то со временем мальчик стал лучшим учеником в классе. Увлекаясь геометрией, он изобрел способы рисования овалов при помощи булавок, нитей и карандаша.

Максвелл в юности

Окончив академию, Джеймс поступил в Эдинбургский университет. В это время он изучал поляризованный свет и ввел новые закономерности в теорию упругости. Им были решены 14 задач о напряжениях внутри пустых фигур, что стало значительным вкладом в разработку метода фотоупругости. Спустя три года, невзирая на желание отца оставаться к сыну ближе, Максвелл поехал учиться в Кембридж.

Совершенно необычным был распорядок Максвелла-студента. Просыпаясь в семь утра, он занимался и работал до пяти вечера, после чего ложился спать. Но не насовсем! Поднимаясь в 9:30 вечера, он читал. Дальше – интереснее! Ночью, с двух до половины третьего, Максвелл бегал коридорами общежития – занимался зарядкой. И только после этого ложился спать уже до утра.

Теории и взгляды

Его взгляды на религию и философию уже в институте были сформированы и являлись достаточно эклектичными. Он был приверженцем христианского социализма, одним из основоположников Рабочего колледжа. Веря в Бога, Максвелл не обладал излишней религиозностью и «приземленные» науки ставил не ниже изучения духовного.

Оставшись в Кембридже, чтобы добиться звания профессора, Максвелл начал работать над книгой об оптике, которую так и не окончил. В это время его научный интерес сконцентрировался на теории цветов. Применяя ставшие еще до того известными «цветовой волчок» и «цветовой ящик», он первый получил с их помощью точные результаты, смог предсказать цвета, которые получатся в процессе смешивания. Именно его опыты показали, что основными цветами являются синий, зеленый, красный (не эта ли система используется в современных принтерах?).

Тогда же у него возникает серьезное увлечение электричеством, магнетизмом. Несколько позже, уже работая в Арбердине и даже успев жениться, Максвелл занялся «динамическим волчком» для демонстрации теории вращения твердых тел. В это время его увлекло исследование колец Сатурна, открытых Галилеем. Они очень долго для землян являлись загадкой природы, созданной из «неизвестного вещества».

Первая в мире цветная фотография, которую невозможно было правильно сделать с материалами того времени (что доказал эксперимент не так давно проведенный «Кодаком»), принадлежит также этому человеку с поистине всесторонними интересами.

Демон Максвелла как научный принцип

Демон Максвелла

Все научные открытия и области интереса Джеймса Максвелла не перечесть. Но, пожалуй, одним из наиболее известных благодаря его появлению в художественной литературе является демон Максвелла. Он имеет научные истоки и относится ко второму началу термодинамики.

В основе лежит мысленный эксперимент с контейнером, разделенным на две половины. Максвелл говорит, что если в контейнере есть специальный клапан, который пропускает нагретые частицы в одну сторону, а холодные – в другую, то через некоторое время одна часть сосуда окажется нагретой, а другая – охлажденной. Вероятно, при содействии того самого демона Максвелла, поскольку это должно произойти без наличия дополнительной энергии в системе, посредством одного лишь клапана.

Парадокс, противоречащий термодинамическому принципу неубывания энтропии в замкнутой системе, разрешился только тогда, когда было определено, что само функционирование «демона» должно происходить за счет передачи дополнительной энергии, при помощи которой и смогло бы произойти разделение молекул в сосуде.

Интересно, что этот эксперимент, долгое время остававшийся лишь мысленным, в 2010 году смогли воплотить в реальность физики из Токийского университета и университета Тюо, оба находятся в Японии. Сам Максвелл собственный парадокс называл «клапаном», а вот демоном Максвелла он сделался с легкой руки Уильяма Томсона.

Культурный резонанс

Некоторые изыскания способны вызвать резонанс не только в той научной сфере, к которой они относятся, но и разрастись далеко за ее пределы. Так было и с демоном Максвелла. Он не единожды обыгрывался в литературе, особенно у писателей-фантастов: Стругацких, у Сергея Снегова, Станислава Лема, Кристофера Сташефа, очень многих других. Демон перекочевал в смежные области культуры, в частности, в мультипликацию и обитает в мультсериале «Стальной алхимик» и манге «Моя богиня!», в играх Elements, Годвилль, в сериале «Числа», художественном фильме «Бархатная золотая жила»… Перечислять можно до бесконечности. Что поделать, демон Максвелла оказался очень живучим!

Хотите попробовать индивидуальный пробный урок английского языка по скайпу (skype) бесплатно и в удобное для вас время? Нет проблем! Заполните заявку.

Андрей Прокопов

Андрей Прокопов Дизайнер

Мне нравится, что на уроках английского по скайп можно не только разговориться, но и посмеяться, кучу нового узнать. Прямо словно в Англии или Америке побывал

Мария Л.

Мария Л. фрилансер

Мы занимаемся поздно вечером, я занята аки вол. Но занятия английским продуктивные, я рада, что у вас есть преподаватели-полуночники. Спасибо!

А еще есть вот что...

Поделись!

Комментарии:

4 Replies to “Демон Максвелла и другие изобретения”

  1. miroslava-2013

    английский язык стоит выучить только для того,
    чтобы из первых уст понимать все в оригинале.
    Порою так можно почерпнуть куда больше, чем с чужим переводом.

    Reply
  2. Арам (Run Time

    По моему эта идея один из вариантов попытки создания вечного двигателя и результат был заранее предрешен и Максвелл знал об этом.

    Reply
  3. Aliya

    Все таки английский язык – это не просто средство коммуникации в наше время. Это язык непревзойденных гениев. Стоит его выучить.

    Reply
  4. Kraken33

    Помню еще из курса термодинамики 7 неоднородных уравнений Максвелла. Вот “демона” почему то встретил впервые на этом сайте. Благодаря физмат образованию понял о чем идет речь, просмотрев ролик на английском языке. В другом случае помогло бы только изучение английского языка, потому что информация очень важная, а сама история увлекательна.

    Reply

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


8 + 5 =