物理學(xué)家麥克斯韋

1、.物理學(xué)家麥克斯韋麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他根據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實驗成果，建立了第一個完好的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且提醒了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的根底。麥克斯韋1831年6月出生于英國愛丁堡，他的父親原是律師，但他的主要興趣是在制作各種機械和研究科學(xué)問題，他這種對科學(xué)的強烈愛好，對麥克斯韋一生有深化的影響。麥克斯韋10歲進入愛丁堡中學(xué)， 14歲在中學(xué)時期就發(fā)表了第一篇科學(xué)論文?論卵形曲線的機械畫法

2、?，反映了他在幾何和代數(shù)方面的豐富知識。16歲進入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理，三年后，他轉(zhuǎn)學(xué)到劍橋大學(xué)三一學(xué)院。在劍橋?qū)W習(xí)時，打下了扎實的數(shù)學(xué)根底，為他此后把數(shù)學(xué)分析和實驗研究嚴密結(jié)合創(chuàng)造了條件。他閱讀了W.湯姆生的科學(xué)著作，他非常贊同法拉第提出的新觀點，并且精心研究法拉第的?電學(xué)的實驗研究?一書。他以法拉第的力線概念為指導(dǎo)，透過這些似乎雜亂無章的實驗記錄，看出了它們之間實際上貫穿著一些簡單的規(guī)律。于是，他發(fā)表了第一篇電磁學(xué)論文?論法拉第的力線?。在這篇論文中，法拉第的力線概念獲得了準確的數(shù)學(xué)表述，并且由此導(dǎo)出了庫侖定律和高斯定律。這篇文章還只是限于把法拉第的思想翻譯成數(shù)學(xué)語言，還沒有引導(dǎo)到新的結(jié)果。

3、 1862年他發(fā)表了第二篇論文?論物理力線?，不但進一步開展了法拉第的思想，擴大到磁場變化產(chǎn)生電場，而且得到了新的結(jié)果：電場變化產(chǎn)生磁場，由此預(yù)言了電磁波的存在，并證明了這種波的速度等于光速，提醒了光的電磁本質(zhì)。這篇文章包括了麥克斯韋研究電磁理論到達的主要結(jié)果。1864年他的第三篇論文?電磁場的動力學(xué)理論?，從幾個根本實驗事實出發(fā)，運用場論的觀點，以演繹法建立了系統(tǒng)的電磁理論。1873年出版的?電學(xué)和磁學(xué)論?一書是集電磁學(xué)大成的劃時代著作，全面地總結(jié)了19世紀中葉以前對電磁現(xiàn)象的研究成果，建立了完好的電磁理論體系。這是一部可以同牛頓的?自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理?、達爾文的?物種起源?和賴爾的?地質(zhì)學(xué)

4、原理?相媲美的里程碑式的著作。麥克斯韋在總結(jié)前人工作的根底上，引入位移電流的概念，建立了一組微分方程。這方程組確定電荷、電流運動的電荷、電場、磁場之間的普遍聯(lián)絡(luò)，是電磁學(xué)的根本方程，麥克斯韋方程組說明，空間某處只要有變化的磁場就能激發(fā)出渦旋電場，而變化的電場又能激發(fā)渦旋磁場。交變的電場和磁場互相激發(fā)就形成了連續(xù)不斷的電磁振蕩即電磁波。麥克斯韋方程還說明，電磁波的速度只隨介質(zhì)的電和磁的性質(zhì)而變化，由此式可證明電微波在以太即真空中傳播的速度，等于光在真空中傳播的速度。這不是偶爾的巧合，而是由于光和電磁波在本質(zhì)上是一樣的。光是一定波長的電磁波，這就是麥克斯韋創(chuàng)立的光的電磁學(xué)說。麥克斯韋被大多數(shù)近代物

5、理學(xué)家看作是19世紀的科學(xué)家，但他對20世紀的物理學(xué)影響很大，他與牛頓和愛因斯坦齊名。1931年愛因斯坦在麥克斯韋生辰百年紀念會上曾指出：麥克斯韋的工作“是牛頓以來，物理學(xué)最深化和最富有成果的工作，從而使物理現(xiàn)實的概念得到了改變。麥克斯韋提出的電磁輻射的概念和他的場方程組，是根據(jù)法拉第的電力線和磁力線的實驗觀察提出來的，從而引出了愛因斯坦的狹義相對論，并建立了質(zhì)量和能量的等效性原理。使麥克斯韋成為歷史上最偉大的科學(xué)家之一的工作是他關(guān)于電磁學(xué)的研究，麥克斯韋說，他最重要的工作是把法拉第的物理觀點用數(shù)學(xué)表達出來。麥克斯韋曾表示電磁波是能在實驗室內(nèi)產(chǎn)生的，這種可能性首先由赫茲在1887年實現(xiàn)了，這時麥克斯韋以去世8年。所以，具有廣泛應(yīng)用價值的無線電工業(yè)實際上來源于麥克斯韋的著述。在電磁理論以外，麥克斯韋在物理學(xué)其他領(lǐng)域中也有重大奉獻。20多歲時麥克斯韋曾寫過一篇有關(guān)土星的論文證實土星外圍的那些換都是由一塊塊不相粘附的物質(zhì)組成的，100多年以后當(dāng)一架“航行者太空推測器到達土星周圍時，證實了這一理論。1871年麥克斯韋被推選為卡文迪什講座教授。他設(shè)計了卡文迪什實驗室，而且親自監(jiān)視施工。麥克斯韋的主要科學(xué)奉獻在電磁學(xué)方面，同時在天體物理學(xué)、氣體分子運動論、熱力學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)等方面，都作出了卓越的成績。正如量子論的創(chuàng)立者普朗克Max