麦克斯韦被广泛认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。他的最大功绩是提出了将电、磁、光统一为电磁场现象的麦克斯韦方程组。
麦克斯韦的成就
1886年,赫兹经过反复实验,发明了一种电波环,用这种电波环作了一系列的实验,终于在1888年发现了人们怀疑和期待已久的电磁波。赫兹的实验公布后,轰动了全世界的科学界,由法拉第开创、麦克斯韦总结的电磁理论,至此取得了决定性的胜利。麦克斯韦的伟大遗愿终于实现了。
回顾电磁学的历史,物理学的历程一直到1820年的时候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。在19世纪以前的40年中,出现了一种反对这种观点的动向,这种观点赞成“力的相关”。
1820年,奥斯特发现的电磁现象马上成了这种新趋势的第一个证明和极为有力的推动力,但当时的人又对此捉摸不定和感到困惑。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。
麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。
麦克斯韦的教育经历
1846年智力发育格外早的麦克斯韦就向爱丁堡皇家学院递交了一份科研论文。1847年16岁中学毕业,进入爱丁堡大学学习。这里是苏格兰的最高学府。
他是班上年纪最小的学生,但考试成绩却总是名列前茅。他在这里专攻数学物理,并且显示出非凡的才华。他读书非常用功,但并非死读书,在学习之余他仍然写诗,不知满足地读课外书,积累了相当广泛的知识。
在爱丁堡大学,麦克斯韦获得了攀登科学高峰所必备的基础训练。其中两个人对他影响最深,一是物理学家和登山家福布斯,一是逻辑学和形而上学教授哈密顿。
福布斯是一个实验家,他培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣,一个从事理论物理的人很难有这种兴趣。他强制麦克斯韦写作要条理清楚,并把自己对科学史的爱好传给麦克斯韦。
哈密顿教授则用广博的学识影响着他,并用出色的怪异的批评能力刺激麦克斯韦去研究基础问题。在这些有真才实学的人的影响下,加上麦克斯韦个人的天才和努力,麦克斯韦的学识一天天进步,他用三年时间就完成了四年的学业。
在老师的影响下,赫兹对电磁学进行了深入的研究,在进行了物理事实的比较后,他确认,麦克斯韦的理论比传统的“超距理论”更令人信服。于是他决定用实验来证实这一点。
麦克斯韦的贡献有多大
他是无可争议排名世界前三甲的科学家麦克斯韦,一八三一年他出生于英国,十岁那年中学读书穿着土气,带着乡下口音遭受着校园欺凌,直到数学竞赛考了全校第一,一战成名成了同学眼中的神童,十五岁发表科研论文,十六岁考入英格兰最高学府是班上年纪最小成绩最好的学生。
他挑战了牛顿,违背了传统换来的是全世界都不认同,一八五四年二十三岁,他对法拉第电学实验研究产生了兴趣,他认真研究法拉第的著作后,他看到了法拉第理论中的真理,同时找到了法拉第的弱点,法拉第的数学功底一般,他没有能力用数学语言去定义自己的理论。
数学天才麦克斯韦准备帮他弥补这一点,一八五五年二十四岁的麦克斯韦发表了第一篇关于电磁学的论文,一八六一年,三十岁,发表了《论物理的力线》。一八六五年,三十四岁,他预言了电磁波的存在,并推导出电磁波的传播速度等于光速,光也是电磁波的形式。
因他的理论过于超前,生前并没有获得应有的荣誉。一八八八年赫兹终于用实验证明了电磁波的存在轰动世界。