Джеймс Максвелл и открытие радиоволн

Будучи математиком, Джеймс Максвелл исследовал мир и вселенную с помощью математических уравнений. Он выбрал кольца Сатурна в качестве предмета своего первого крупного исследования. Максвелл использовал математику, чтобы доказать, что эти кольца не могут быть твердыми дисками и не могут состоять из газа. Его уравнения показали, что они должны состоять из бесчисленных маленьких твердых частиц. Спустя столетие астрономы доказали, что он прав.

Максвелл обратил свое внимание на газы и изучил математические соотношения, которые регулировали движение быстро движущихся частиц газа. Его результаты в этом исследовании полностью пересмотрели научный подход к изучению взаимосвязи между теплом (температурой) и движением газа.

В 1860 году он обратил свое внимание на ранние электромонтажные работы Майкла Фарадея. Фарадей изобрел электродвигатель, обнаружив, что вращающийся металлический диск в магнитном поле создает электрический ток и что изменяющийся электрический ток также изменяет магнитное поле и может создавать физическое движение.

Максвелл решил математически исследовать связь между электричеством и магнетизмом и «электрическими и магнитными силовыми линиями», которые открыл Фарадей.

Когда Максвелл искал математические связи между различными аспектами электричества и магнетизма, он разработал эксперименты для проверки и подтверждения каждого из своих результатов. К 1864 году он вывел четыре простых уравнения, описывающих поведение электрических и магнитных полей и их взаимосвязанную природу. Колеблющиеся (изменяющиеся) электрические поля (те, электрический ток которых быстро смещался назад и вперед) создавали магнитные поля и наоборот.

Два типа энергии были неразрывно связаны. Максвелл осознал, что электричество и магнетизм были просто двумя выражениями единого энергетического потока, и назвал его электромагнитной энергией. Когда он впервые опубликовал эти уравнения и свои открытия в статье 1864 года, физики сразу поняли невероятную ценность и значение четырех уравнений Максвелла.

Максвелл продолжал работать со своим набором уравнений и понял, что пока электрический источник колебался с достаточно высокой частотой, волны электромагнитной энергии, которые он создавал, могли и будут лететь через открытый воздух — без проводящих проводов для перемещения вдоль. Это был первый прогноз радиоволн.

Он рассчитал скорость, с которой будут распространяться эти электромагнитные волны, и обнаружил, что она соответствует лучшим расч...