土星の環

土星の環について On Saturn's Rings

１８５６年４月３日に父のジョンが６９歳で亡くなる。マックスウェルは父の葬儀を済ませて，１１月にアバディーン市のマリシャル・カレッジの物理学教授に就任する。２５歳である。
１８５５年３月にケンブリッジ大学がアダムズ賞の課題として『土星の輪の構造について』を募集する。アダムズ賞はケンブリッジ大学の学生アダムズが１８４５年に計算だけから観測されていない惑星の存在を予測し，翌年にその惑星が実際に発見されて海王星となる。アダムズ賞はこれを記念して創られた。
１６１０年にガリレオが土星の両側に２つのぼんやりとした突起があることを望遠鏡で観測したが，性能が悪いため何であるか分からなかった。１６５９年にホイヘンスが，この突起は環であることを確認した。１６７５年にカッシーニが環の間に暗い隙間を発見した。１７８５年に仏ラプラスが計算によって土星の環は固い岩ではないと予測する。それいらい，土星の環が何から出来ているかが天文学者の関心になってきた。
マックスウェルはこの課題に取り組む。土星の環が無数の小さな粒子の集まりで，それぞれが独立して土星を周っていることを理論的に導いて，『土星の環の安定性』を提出し，１８５９年にアダムズ賞を獲得する。
それから１２０年経って，１９７７年９月に米国が打上げたボイジャー１号が１９８０年１１月に土星に接近して土星の環を撮影してマックスウェルの推論が正しいことが確認される。

土星環模型（マックスウェル）

結婚

マックスウェルはマリシャル・カレッジの学長ダニエル・デュアーの家に時々招待される。そこでは学長の娘のキャサリンが同席し，日曜日には彼女と時を過ごすようになって１８５８年２月に婚約し６月２日に結婚する。
マックスウェルはスコットランド民謡でロバート・バーンズが作詞した『誰かが誰かと』に作詞してギターを弾く。 この曲は日本では『故郷の空』として歌われている。

ガスの動的理論の概要 Illustrations of the Dynamical Theory of Gases

マックスウェルはエディンバラ大学時代にラプラスの『解析的確率論』を読んでいた。受賞後の１８５９年５月頃に偶然クラウジウスの『気体分子運動論』を読んで，土星の環の構造になっている大きさが異なる無数の粒子が違った速度で土星の周りを回転している運動と，気体分子の運動が似ていることに気がついて『土星の環の安定性』を書く。
ケンブリッジ大学のストークス教授に粒子の衝突について数学的に解析することを伝え，ストークスから提供された気体のデーターを使って，１８６０年に『ガスの動的理論の概要』を『哲学雑誌』に載せる。クラジウスは無数の気体分子が衝突するまでの平均の距離を算出したがマックスウェルは粒子の速度を分布関数で表した。

統計

この頃から社会科学にも統計的な考えが使われるようになってバックルの『英国文明史』（１８５７年）や，ジョン・ステュアート・ミルの『論理学体系』には，個々の人の活動ではなくて，多くの人間の平均の活動で文明の流れを表現する。
１８５９年にダーウィンの『種の起源』がロンドンで刊行されて，すぐに評判になってマックスウェルも読む。
福沢諭吉はは１８６１年に英国を訪問した時に統計に注目する。福沢はバックルの『英国文明史』を購入して，帰国後に『文明論の概略』に次の様に書く。

キングズ・カレッジ

１８５９年にエディンバラ大学のフォーブズ教授から，「体調が良くないので物理学部長を辞任する。」と連絡がある。マックスウェルはここのポストを希望してファラデーに，
「エディンバラ大学物理学部長の後任候補として私の名も挙がっています。差し支えなければ物理学部長選定委員に私を推薦していただければありがたいのです。」
と応援を頼むがテイトが就任した。エディンバラの新聞はこう論評する。
マックスウェル教授は科学の世界では著名である。しかし大学教授は学問が未完成な学生を教えなければならない。この点ではマックスウェル教授の講義は，高度であるが，必ずしも理解し易くはない。従ってエディンバラ大学の物理学部長としては最適な候補ではないかもしれない。
１８６０年にマリシャル・カレッジとキングズ・カレッジ・アバディーンが合併して，双方の同じ部門が合併すると若くて講義が下手なマックスウェルは失職した。２９歳，社会に出て始めての苦い経験である。悪い事は重なり，マックスウェルは天然痘に罹る。妻のキャサリンが献身的に看病して治った。
１８６０年秋にマックスウェルはロンドンのキンクズ・カレッジの物理学教授に就任する。住いはロンドンケンジントンのパレスガーデンテラス８番。キングズ・カレッジはマックスウェルが科学の分野で多くの成果を出した期間である。
マックスウェルは実験をしている時や思索中に口笛を小さな音で鳴らすのが癖である。愛犬のトビー，クーニーを研究所にも連れて行く。キャサリンの鬱病を緩和するために乗馬を始めて驢馬のチャーリーを飼う。子供がいない２人にとって２匹の犬とチャーリーは可愛い家族である。夜は２人で聖書を朗読する。この頃からグレネアーの教会への寄付を始める。この頃のマックスウェルは髪はアイアングレイ，深みのある顔になって，明敏さの中にユーモアのある容貌になった。マックスウェルは１８６５年にキングズカレッジを辞めてグレネアーに戻る。

熱

ロンドンでは気体の実験も始め。ガスの粘度や気圧や温度を変えるために暑い日でも何時間も火を使って，湯を沸かして部屋を蒸気で満たし，ある時には大量の氷を運び込んで部屋を冷やして実験して，１８６６年に『空気とその他の気体の粘度について』，１８６７年に『気体の動的理論』，１８７０年『熱の理論』を書いた。

カラー写真

マックスウェルは１８５５年頃から色覚の研究をしていた。ロンドン自宅の屋根裏に暗室を作って色彩の実験をする。マックスウェルが装置を操作してキャサリンが色を観察したり，今度はキャサリンが操作をしてマックスウェルが観察したりする。窓際に大きな装置があって何時間も実験しているので，近所の人が２人を変人と噂した。これらの実験から色覚異常は赤を認識できないためであると実証して１８６０年にルンフォードメダルを獲得する。
１８６１年５月１７日に王立協会で『三原色の理論』の講演をしたときにタータン柄リボンのカラー映像をスクリーンに映してカラー写真の原理を実演した。赤，緑，青のフィルターを通してカメラで撮影した映像をそれぞれ別の投影機で重ねるとカラー画像が再現できた

マックスウェルが実演したカラー写真

１８６２年ロンドン万国博覧会

日本は１８５８年（安政５年）に米国と通商航海条約を調印し，１８６０年（万延元年）に条約批准書の交換のために７７名の使節団を米国に派遣した。正使は外国奉行新見正興，副使は村垣淡路守範正である。随行の咸臨丸には２７歳の福沢諭吉が同行する。帰国後に村垣は，

此度我朝の人来る者総て７７人なり，大抵半は彼を悪む者なり，然りと雖も其の実を知るに及ては人皆前非を悔い夢のさめたるが如し…
近代日本の海外留学史 石附実 中公文庫

最初の使節団が外国渡航への心理的な壁の一角を崩す。それから約１年後の１８６１年（文久元年）開港開市延期交渉と西洋事情調査のためヨーロッパへ使節団を派遣する。正使は外国奉行竹内保徳である。１２月に品川から出航して，４月にパリに到着してルーブルホテルに入る，。１３日にナポレオンⅢ世に謁見する。
パリの街はオスマンの都市計画によって旧い建物が次々と壊され，広い道路や公園が造られ，建物の高さと外観が法律で決められて建築されている。
英パーキンが藍色の化学染料を発明してから次々に合成化学染料ができて女性の服の色が豊かになる。デザイナーのウォースが１８５８年にパリのオペラ通りに店を開き，季節毎に服をデザインし，モデルを使って流行を創り，モードを産業化する。コルセットで腰を細く締め針金や鯨骨で作った輪を心にしたクリノリンというスカートが大流行し，これがロンドンにも流行していた。
ボードレールがこの頃のパリを描いている。 使節団は４月２９日にロンドンに到着し５月１日に第２回ロンドン万国博覧会の開会式に出席する。博覧会には駐日公使のオールコックが日本の品物を展示していた。福沢諭吉は， 福沢諭吉は電信についても記している。 徳川幕府は翌年にもフランスに使節団を派遣する。池田使節団で『スフインクスと３４人の侍』の傑作写真を残している。