Existe un hermoso sistema de ecuaciones de Maxwell.
La grandeza y belleza del mundo de las ecuaciones
Hablando de Maxwell, muchas personas deben haber oído hablar de este nombre en los libros de texto de física de la escuela secundaria. Los estudiantes con mucha memoria tal vez recuerden que Maxwell descubrió las leyes de la electrodinámica.
Si no estás interesado en la física, entonces es excelente conocer el nivel anterior.
Pero si tienes el universo en mente, te apasiona la física teórica o aspiras a alcanzar el éxito en estos campos, esta comprensión es muy limitada.
Si seleccionamos al azar a un físico de todo el mundo y preguntamos: "¿Qué físico teórico crees que es comparable a Newton y Einstein?"
Casi todos responderán un nombre: Maxwell .
Como dijo el famoso físico estadounidense Richard Feynman: "A la larga, la historia de la humanidad es como mirar hacia atrás diez mil años después. No hay duda de que Maxwell descubrió en el siglo XIX comprender las leyes de la electrodinámica. "
Diez mil años es demasiado, así que aprovecha el día.
Quienes viven en el corazón de las personas y no han sido olvidados merecen ser agradecidos.
Además de las ecuaciones de Maxwell que sentaron las bases teóricas de la "Tercera Revolución Industrial" y llevaron a la humanidad a una nueva "era de la información", también tiene una valoración "literaria" reconocida, pero no está relacionada a las ecuaciones de Maxwell. Lo contrario del "estereotipo serio" que trae la física teórica: la ecuación más bella del mundo.
Las cosas bellas suelen tener una misma característica: la armonía.
Las ecuaciones de Maxwell son perfectas a nivel de "armonía"
El problema que resuelven las ecuaciones de Maxwell es la relación obvia entre "electricidad" y "magnetismo" que no se puede unificar ni probar.
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Hablando de electricidad y magnetismo
Hace mucho tiempo, el ser humano descubrió los fenómenos de la electrostática y el magnetismo electrostático de forma limitada, pero con el tiempo historia, interactuaron entre sí.
Debido a que la electricidad se genera por fricción, durante mucho tiempo se ha registrado en la antigua Grecia y en las culturas antiguas de la región mediterránea que frotar una varilla de ámbar con pelo de gato atraerá plumas y otras sustancias, y la palabra inglesa para " electricidad" Derivado del griego "ámbar".
En cuanto al magnetismo, China es uno de los primeros países en comprender el fenómeno del magnetismo. Hay una frase en "Guanzi" escrita alrededor del siglo IV a. C.: "Hay buenas piedras arriba y cobre y oro abajo". Este es el registro más antiguo de esto.
Entonces, ¿qué conexión se puede rastrear entre la electricidad y el magnetismo? ......
En 1785, el físico francés Coulomb (sí, el físico que nombró a la unidad de carga "C") aplicó las convenciones de la gravedad a la electrostática, así como la fuerza gravitacional entre planetas. y se preguntó si la fuerza entre dos bolas cargadas también obedecía leyes similares.
Diseñó un experimento y descubrió que la fuerza electrostática es directamente proporcional a la carga y la cantidad, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Esta ley se resume en la ley de Coulomb (la fuerza electrostática es directamente proporcional a la carga y la cantidad, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia).
Posteriormente diseñó experimentos para demostrar la interacción entre polos magnéticos. Esta es la teoría clásica del magnetismo. Sin embargo, Coulomb no especuló más sobre la relación intrínseca entre ellos, pero aun así sentó las bases de todo el electromagnetismo.
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Los amantes de la electricidad y el magnetismo por fin se casan.
Fue el físico danés Oersted quien descubrió por primera vez la conexión entre la electricidad y el magnetismo.
En 1820, descubrió accidentalmente el efecto magnético de la corriente eléctrica en sus experimentos: cuando un cable se energiza, la pequeña aguja magnética que se encuentra debajo se desvía.
Este sorprendente descubrimiento atrajo a los jóvenes para estudiarlo en profundidad, incluido el prodigio matemático Ampere.
Cuando Ampere supo que Oersted había descubierto la relación entre la electricidad y el magnetismo, inmediatamente abandonó sus modestas investigaciones matemáticas y se adentró en el campo de la física. Finalmente, propuso la famosa regla de la espiral de la mano derecha (pulgar en la dirección de la corriente, dedos en la dirección del campo magnético). )
Más tarde, en 1831, Faraday descubrió la relación entre el magnetismo y la electricidad: cada vez que cambia el flujo magnético que pasa por un circuito cerrado, se generará una corriente inducida en el circuito cerrado.
Este fenómeno de utilizar un campo magnético para generar corriente eléctrica se llama famosa inducción electromagnética, y la corriente eléctrica generada se llama corriente inducida. (Física de secundaria completa)
A diferencia de la mayoría de las personas en ese momento que todavía estaban obsesionadas con el uso de la teoría de la fuerza a distancia para explicar los fenómenos eléctricos y magnéticos, Faraday propuso por primera vez que existe una misteriosa e invisible "tensión eléctrica" alrededor. imanes, que es el concepto de "campo magnético". Sin embargo, convertir estas ideas en una teoría completa estaba más allá de sus habilidades matemáticas, y fue Maxwell quien más tarde lo verificó todo.
Después de estudiar y explorar teorías anteriores, Maxwell finalmente publicó su monografía "Teoría general del electromagnetismo" en 1873.
Se puede decir que esto es un hito que hace época en la historia del electromagnetismo. En este libro, Maxwell resumió las leyes de sus predecesores, utilizó su lenguaje matemático único para establecer las ecuaciones diferenciales del electromagnetismo y reveló la relación universal entre cargas, corrientes, campos eléctricos y campos magnéticos. Esta ecuación electromagnética recibió más tarde el nombre de ecuación de Maxwell en su honor.
Esta fórmula muestra que los campos eléctricos y magnéticos no están aislados entre sí. Un campo magnético cambiante puede excitar un campo magnético de corrientes parásitas, y un campo eléctrico cambiante puede excitar un campo magnético de corrientes parásitas. Siempre están estrechamente conectados y se estimulan mutuamente para formar un campo electromagnético unificado en su conjunto.
La revista científica británica "Physics World" pidió una vez a sus lectores que votaran por la "mejor fórmula". Entre las diez fórmulas famosas de la lista, se encuentran la famosa E=mc2, la transformada compleja de Fourier y la simple fórmula de Euler... pero las ecuaciones de Maxwell ocuparon el primer lugar, convirtiéndose en "la fórmula más grande del mundo".
Quizás no todo el mundo pueda entender esta fórmula, pero cualquiera que pueda entenderla definitivamente sentirá una brisa fresca a sus espaldas. Aunque la naturaleza tiene su propia inducción, ¿cómo podría alguien explicar una ecuación tan perfecta?
Este conjunto de fórmulas combina la ley eléctrica de Gauss, la ley magnética de Gauss, la ley de Faraday y la ley de Ampere, revelando a la perfección la hermosa simetría que se produce en la conversión mutua de campos eléctricos y campos magnéticos, y unificando todo el campo electromagnético. Una evaluación moderada es: "En términos generales, cualquier fenómeno electromagnético en el universo puede explicarse mediante este conjunto de ecuaciones".
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Una fórmula abre un nuevo mundo para la humanidad Capítulo .
Cuando nos sentamos en la silla frente al escritorio y trabajamos en la computadora, el peso de la silla y el cuerpo humano han formado un sistema mecánico, y Newton fue una gran figura que describió la teoría básica. de sistemas mecánicos.
Nuestros ordenadores funcionan mediante un cable de alimentación que se enchufa a una toma de corriente, por donde fluye la corriente de funcionamiento. La teoría del electromagnetismo de Maxwell es la teoría central que describe cómo los cables transmiten energía eléctrica.
Cuando utilizamos los teléfonos móviles, ni siquiera pensamos en que estos reciben y emiten ondas electromagnéticas. Maxwell fue la primera persona en la historia en predecir la existencia de ondas electromagnéticas.
Tras una posterior investigación y desarrollo, finalmente disponemos de una radio, un transceptor de radio y un teléfono móvil, así como un sistema de transmisión de comunicaciones aeroespaciales. Podemos controlar drones para fotografiar nuestras casas e incluso transmitir imágenes a pantallas de ordenador. Los sistemas de comunicación por ondas electromagnéticas son indispensables.
Einstein dijo en la conmemoración del centenario del nacimiento de Maxwell que Maxwell era "el trabajo más profundo y fructífero en física desde Newton".
La contribución de Maxwell al electromagnetismo El logro es aclamado como "el segunda gran unificación de la física" después de Isaac Newton. Si el siglo XVII es una historia de la mecánica newtoniana, entonces el siglo XIX es una historia del electromagnetismo de Maxwell.
En el siglo XVII, la ley de Newton dio origen a la Máquina de vapor basada en principios mecánicos modernos. Las máquinas reemplazaron la energía humana por primera vez y la humanidad entró en la "era del vapor". Luego, en el siglo XIX, las ecuaciones de Maxwell inspiraron a Edison y otros, y la electricidad reemplazó. vapor por primera vez, y la humanidad entró en la "era eléctrica"
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Discreto y humilde tienen connotaciones
Sin embargo, las de Maxwell, mucho menos. Más conocido por el público que Newton y Einstein,
Maxwell se graduó en la Universidad de Cambridge dos años después que sus compañeros de secundaria y, después de graduarse, su búsqueda de un puesto docente en la universidad no fue bien. Murió de estómago. Cáncer a los 48 años.
"Florecer tarde" y "morir joven" están destinados a no lograr nada para la gente común, pero logró logros brillantes en su limitada vida.
Su obra maestra "Teoría general del electromagnetismo" se publicó por primera vez en 1873. Hoy en día, incluso los científicos bien formados tienen la oportunidad de leer la "Teoría general del electromagnetismo" de Maxwell y quedan asombrados por su complejidad matemática. Maxwell estaba académicamente solo. Después de la muerte de Maxwell, su descendiente Hertz verificó la teoría de Maxwell. Cuando la gente empezó a prestar atención a la teoría electromagnética de Maxwell, ya llevaba casi 10 años muerto.
Maxwell es un caballero británico amable y humilde. Es tremendamente leal y carece de los chismes que le gustan al público. De vez en cuando, cuando sus alumnos escuchaban a su maestro murmurar en clase, se miraban unos a otros sin saber qué decir. Cuando se da cuenta de que está "desconectado", tímidamente regresa a la realidad.
Es una persona que está dispuesta a escribir sinceramente una carta de condolencia por el perro muerto de su amigo, una persona que cuida pacientemente a su padre y su esposa moribundos y una persona que a menudo sacrifica su tiempo para trabajar en un hospital. Una persona que se ofrece como voluntaria para la nueva "Universidad Obrera" para artesanos. ¿Cómo es posible que no te guste una persona así?
Diez años después de la muerte de Maxwell, los inventores talentosos llegaron uno tras otro y llegaron en masa. Tesla, que nació en Croacia, demostró cómo utilizar ondas electromagnéticas para encender una lámpara; Edison en Estados Unidos inventó el sistema de energía eléctrica; Marconi en Italia inventó la telegrafía inalámbrica...
La gente tal vez no lo sepa. Maxwell, y mucho menos su apariencia, pero las ondas electromagnéticas que vuelan por el aire están llenas de susurros de homenaje al genio.