Recebeu a sua educação naMerchant Taylors' School,Northwood e noTrinity College deCambridge. Acabou em segundo posto na universidade noTripos (um reconhecimento da Universidade de Cambridge) de 1898. Ensinou nessa mesma universidade até que se mudou para dar aulas naUniversidade de Princeton em 1904 como professor de matemática aplicada. Voltou a Cambridge em 1910.
Fez contribuições importantes em muitas áreas da física, incluindo ateoria quântica, a teoria daradiação e aevolução estelar. A sua análise dos corpos em rotação e levou a concluir que a teoria dePierre-Simon Laplace de que o sistema solar se formou a partir de uma nuvem de gás era errónea. Em seu lugar propôs que os planetas no princípio se condensaram a partir de material retirado do sol por uma hipotética colisão com outra estrela. Esta teoria não se aceita hoje em dia.
Jeans, juntamente comArthur Eddington, é o pioneiro da excelência britânica em cosmología, que perdurou até aos dias de hoje. Foi o primeiro a propor umateoria do estado estacionário baseada na hipótese da criação contínua de matéria no universo. Esta teoria se demonstrou falsa com o descobrimento daradiação de fundo de micro ondas, que se interpretou como a "assinatura" doBig Bang.
PrimeiraConferência de Solvay, em 1911. James Hopwood Jeans é o décimo-primeiro de pé, a partir da esquerda
A sua reputação científica se baseia nas monografiasThe Dynamical Theory of Gases (1904),Theoretical Mechanics (1906), eMathematical Theory of Electricity and Magnetism (1908). Depois de retirar-se em 1929, escreveu vários livros de divulgação científica:The Stars in Their Courses (1931),The Universe Around Us,Through Space and Time (1934),The New Background of Science (1933), eThe Mysterious Universe. Estes livros deram-lhe popularidade como divulgador dos descobrimentos científicos de sua época, especialmente nos campos darelatividade e dacosmologia.
Também escreveu o livro "Physics and Philosophy" (1943) onde explora os diferentes pontos de vista da realidade desde duas perspectivas diferentes:ciência efilosofia.
Na Merchant Taylors' School existe uma bolsa James Jeans Academic para o candidato aos exames de entrada que consiga resultados excepcionais em todas as áreas, principalmente em matemática e ciências.
Uma das descobertas mais importantes de Jean, ocomprimento de Jeans, é o raio crítico de uma nuvem interestelar no espaço. Depende da massa, tamanho e densidade da nuvem. Uma nuvem menor que o comprimento de Jeans não terá gravidade suficiente para superar as forças de gases exógenos, enquanto que uma nuvem maior que dito comprimento se colapsará nuna estrela.
Jeans aportou outra versão da equação, chamadainstabilidade de Jeans, cuja solução e a massa crítica que uma nuvem deve conseguir antes de ser capaz de colapsar-se.
Também ajudou a descobrir alei de Rayleigh-Jeans, que relaciona a densidade de energia da radiação de um corpo negro com a temperatura da fonte de emissão:
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