麦克斯韦的遗产

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人们熟知牛顿、爱因斯坦，有些时候甚至就像是他们的朋友，能够轻松讲述他们儿时的故事、曾经说过的至理名言。可有这样一个人，他与牛顿、爱因斯坦齐名，但他的故事却鲜有人知。

詹姆斯・克拉克・麦克斯韦，英国著名的物理学家、数学家，他的一生与电磁密不可分。1931年，爱因斯坦在麦克斯韦生辰百年纪念会上曾指出，他的工作是继牛顿以来，物理学最深刻和最富有成果的工作。

麦克斯韦在物理学界创造出了天翻地覆的理论，这些理论标志着一个科学时代的终结和另一个科学时代的开始。

电与磁的渊源

我国早在公元前16世纪到公元前15世纪，殷商时代的甲骨文字中就有“雷”字。西周时代的青铜器上发现刻有“电”字。西汉末年，《年纪纬・考异邮》中有“玳瑁吸”的记载，它告诉人们经过摩擦的玳瑁，能够吸引微小的物体。东汉王充把顿牟（琥珀）摩擦后可以吸引微小物体与磁石吸引针的现象同时提出……

在欧洲，公元前600 年左右，古希腊七贤之一的泰勒斯做了一系列关于静电的观察。从这些观察中，他认为摩擦使琥珀变得磁性化，这与磁铁矿的性质迥然不同……

为什么会产生这些吸引现象，从古至今，从国外到国内，人们一直被电与磁困扰，并且一直试图为二者关系提供最正确的解释。

麦克斯韦与他的电磁学

回顾电磁学的历史，在1820年以前都是以牛顿的物理学思想为基础的。自然界的“力”――热、电、光、磁以及化学作用正在被逐渐归结为一系列流体的粒子间的瞬时吸引或排斥。人们已经知道磁和静电遵守类似引力定律的平方反比定律。到了1820年7月，丹麦物理学家汉斯・奥斯特公布的他所发现的电磁现象却与前人有所不同。奥斯特所观察到的电流与磁体间的作用有两个基本点不同于已知的现象：它是由运动的电显示出来的，而且磁体既不被引向带电流的金属线，也不被它推开，而是对于它横向定位。同一年，法国科学家安德烈・玛丽・安培用数学方法总结了奥斯特的发现，并创立了电动力学，此后，安培和他的追随者们便力图使电磁的作用与有关瞬时的超距作用的现存见解调和起来。

麦克斯韦的电学研究始于1854年，他被法拉第的《电学实验研究》一书中新颖的实验和见解吸引住了。麦克斯韦在剑桥学者约瑟夫・约翰・汤姆逊的指导下得到了启示。他在认真地研究了法拉第的著作后，感受到力线思想的宝贵价值，也看到法拉第在定性表述上的弱点。于是这个刚刚毕业的青年科学家决定用数学思想来弥补这一点。1855年麦克斯韦发表了第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》。麦克斯韦在论文的开头评论了当时电磁学的研究状况，认为必须把已有的研究成果“简化概括成一种思维易于领会的形式”。许多历史学家认为这是麦克斯韦第一篇“伟大的”论文，也是他论述电和磁论文中的首篇。

随后的9年中，麦克斯韦以前人的理论为基础，采用严格的数学形式不断完善他的电磁理论。1862年，他在英国《哲学杂志》上发表了第二篇论文《论物理的力线》。1865年，麦克斯韦在《伦敦皇家学会学报》上发表了第三篇论文《电磁场的动力学》。

麦克斯韦是继法拉第之后，又一位集电磁学大成于一身的伟大科学家。他全面地总结了电磁学研究的全部成果，并在此基础上提出了“感生电场”和“位移电流”的假说，建立了完整的电磁场理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的内在联系及统一性，完成了物理学的又一次大综合。

麦克斯韦的电磁理论是建立在可靠的实验定律基础上的，尽管他的理论是完善的，但在当时并未得到承认。德国物理学家劳厄在《物理学史》中评论道：“尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性并和一切经验相符合，但它只能逐渐地被物理学家们接受。它的思想太不平常了，甚至像亥姆霍兹和玻耳兹曼这样著名的、有异常才能的物理学家为了理解它也花费了几年的力气。”

麦克斯韦的遗产

麦克斯韦生前没有享受到他应得的荣誉，因为他的科学思想和科学方法的重要意义直到20世纪科学革命来临时才充分体现出来。所以人们常说麦克斯韦是活跃在19世纪而对20世纪有着深远影响的科学家。

麦克斯韦发现的电磁波，使得电视、无线电、雷达和移动电话的出现成为可能。他用红黄蓝三种颜色、以不同比例混合的加色原理制作出第一张彩色照片，使人们看到的美好事物，被完美地保存下来。他是应用场方程表示物理过程的第一人，他的电磁场方程是启发爱因斯坦创立狭义相对论的主要源泉，同时电磁场方程也在普朗克的能量量子发现中起了作用。

他的思想实验――麦克斯韦妖，被创造性地应用到信息理论和计算机科学中。

他设计并创建的卡文迪许实验室是科学发现的摇篮，电子和DNA结构的发现就在其中……

当他正处于创造发明的顶峰时期，他的事业因他的早逝而中断。麦克斯韦一生为我们留下了众多的遗产，不应该被遗忘。