麦克斯韦写下电磁学,对物理学起有重要意义

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麦克斯韦写下电磁学,对物理学起有重要意义

年的圣诞节,一个年轻小伙子匆匆地在格伦莱庄园的路上行走着,一眼看上去,就知道他是个学识渊博的学者。小伙子好像有什么急事似的。这时,迎面来了一个仆人,笑容满面地奔过来说道:“少爷回来了!老爷一直念叨您呢”,“家父病情如何?”小伙子紧锁着眉头问道。“一直不太好,我想少爷此番回来,老爷一高兴。病情可能会好一些。”这位小伙子就是建立电磁大厦的麦克斯韦。麦克斯韦出生在一个苏格兰的名门望族,祖上有过政治军事家、学者、诗人。父亲是一名律师,对科学技术非常感兴趣,爱奸建筑设计、服装制作等,是出入爱丁堡皇家学会的常客。麦克斯韦一出生,父亲就希望他能够成为未来的探索者,于是特别重视对他的培养。刚一满月,父亲便把他送到离爱丁堡不远的格伦莱庄园居住。麦克斯韦果然不负父望,几个月后,便长得异常健壮了。

麦克斯韦在父亲的关怀下长大了。麦克斯韦在父亲的熏陶下,从小就热爱科学,爱提问,爱动手试验。不到十岁,他就跟随父亲到爱丁堡皇家学会听科学讲座。在父亲的精心培养下,麦克斯韦上中学的时候已经才华出众。在一次学校举行的数学和诗歌竞赛上,他一个人夺得了两项冠军。十五岁的时候,他的数学论文发表在《爱丁堡皇家学会会刊》上。次年,这位多才多艺的才子考进了爱丁堡大学,三年以后转入剑桥大学。麦克斯韦梦寐以求的理想终于实现了,他来到这所牛顿的母校,感到由衷的欣慰。他在这所历史悠久、英才荟萃的大学里考取了奖学金,专攻数学。功夫不负有心人,年,二十三岁的麦克斯韦终于以甲等数学第二名的优异成绩毕业了。毕业后,他被留校任教。此番听说父亲病重,便急匆匆赶回来,探望父亲病情。在家中,他一边照顾父亲,一边把近来研究的色彩理论的成果作了总结,写了一篇论文题名为《彩色实验和眼睛视觉》。这篇论文很快得到爱丁堡皇家学会的承认,并获得金质奖。回到了剑桥。一天,他无意中看到了法拉第的《电学实验研究》。这奉书把他深深地吸引住了,他一口气将它读完。书中用充满力线的场取代牛顿的绝对空间,用力在场中以波的形式和有限速度传播取代牛顿的超距离作用,使麦克斯韦赞叹不已。他想起自己中学时候就参观过法拉第发明的第一台发电机。转眼已经十多年过去了,法拉第的名字一直是他崇拜的对象。此番读了法拉第的这本厚厚的书,却使他感到奇怪,整个书中没有一个数学公式,有些地方表达得也不够严密。如果能在此基础上弥补这些不足,那么,这本著作就会锦上添花了!

麦克斯韦性子急,说干就干。经过一段时间的研究,他发表了《法拉第的力线》论文。并在年12月在剑桥大学哲学协会上宣读了这篇论文,引起很强烈的反响。麦克斯韦把法拉第关于电流周围存在磁力线的思想,总结出一个数学方程,使法拉第的学说有了定量的表述形式。把法拉第的物理直觉能力和麦克斯韦的数学分析巧妙地结合起来了。麦克斯韦把论文寄给远在伦敦的法拉第,希望得到法拉第的指导。他很快就接到了法拉第的回信,信中热情赞扬了麦克斯韦的想法和做法。麦克斯韦高兴极了,他决心要与法拉第合作,在电磁领域作出一点贡献来。父亲去世后,麦克斯韦被失业的烦恼缠绕着。最后万不得已,他提笔给法拉第写了封倍,述说了自己面临失业的威胁。法拉第很快推荐他到自己曾经工作过的伦敦皇家学院去工作。这一年的夏无,麦克斯韦携夫人来到伦敦,与他一向仰慕的,三十年来电磁学发展的核心人物法拉第相见了。这两位神交己久的科学家一见如故,滔滔不绝地谈论起来。他们的话题马上转人了力线、场、电磁、光……这两位时代宠儿的相见,具有伟大的象征意义。它象征着实验与理论的结合,电磁学即将腾飞起来了。这两位科学巨头年龄相差四十岁,他们的出身、所受的教育、性情、爱好也迥然不同。一个是来自名牌大学的高材生,一个连小学也未毕业;一个门第高贵,一个来自社会最底层。他们为着一个共同的目标走到了一起。

只见法拉第口若悬河,发表着娓娓动听的讲话,真是引人人胜;麦克斯韦则才思敏捷,言词锋利。一个数学高手,一个实验巨匠。一个善于建立物理模型,运用数学技巧,演绎、分析、提高;一个擅长运用直觉,把握住物理现象的本质,设计巧妙的实验,观察、记录、归纳。如若将他们两个人的特点集于一身,那就是理想的物理学家了。现在,他们有幸聚在一起了。年和年这两年,麦克斯韦发表了四篇《论物理的力线》。他在第二篇里引入了“位移电流”的概念,取得了关健性的突破。从此,麦克斯韦的名字就一鸣惊人,找上门来的人越来越多了。他应接不暇,教学任务、社会工作把他的整个精力全部占用了。他不得不挤占科学研究的时间了。他急得像热锅上的蚂蚁。一个人的精力是有限的,一天二十四个小时,即使不吃不睡也满足不了科学研究的需要。科学这玩意儿,钻进去,就需要大块的时间,需要全身心的投入,甚至需要毕生的精力。

直到年夏天,麦克斯韦陪妻子去格伦莱庄园度假对,才算安定下来。于是,他又把电磁理论拿了出来。他早起晚睡,终于又写出了电磁学论文《电磁场动力学》不久,一些朋友又找到了他的藏身之处,于是客人又接踵而来。他只好白天接待,晚间独自回到灯下开始电磁学的探索。功夫不负有心人。他总结出一个新的方程式,这个方程式后来被称为麦克斯韦方程。用这个方程可以计算电磁波传播速度与光速相等。这是个星斗满天的夜晚,麦克斯韦站在窗前,伸了伸胳膊。他望着星斗感慨万分,他感谢上帝赋予他的知识和才干,使他能在科学的海洋里享受着别人无法享受的幸福!

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