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5、电磁理论的奠基人
麦克斯韦
（1831～1879）
[传略]詹姆斯・克拉克・麦克斯韦，英国物理学家，经典电磁理论的奠基人。1831年出生在英国苏格兰古都爱丁堡的一个律师家庭。受其父的影响，麦克斯韦从小就出入科学界，这使他受到很多有益的影响。1847年，年仅16岁的麦克斯韦考入苏格兰最高学府――爱丁堡大学，专门攻读数学和物理；3年后，麦克斯韦离开了爱丁堡到著名的剑桥大学继续深造。在那里，在著名的数学家霍普金斯的指导下，他取得了不菲的成绩。1854年，麦克斯韦参加了数学学位考试，出色地推证了斯托克斯所发现的一个涉及曲面积分和线积分的定理，这个定理的推证，对麦克斯韦后来研究电磁学大有帮助。
1855年，麦克斯韦发表了他的第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》，这是他建立电磁学理论的重要一步。
从1861年到1864年，麦克斯韦先后发表了《论物理力线》及《电磁场的力学理论》这两篇关于电磁学方面的论文。在后一篇论文当中，麦克斯韦用精湛的数学方法，进一步完善了麦克斯韦方程组。麦克斯韦通过他关于电磁学的3篇论文，完成了他关于电磁学理论的科学体系。
1871年，麦克斯韦被任命为剑桥大学的实验物理学教授。在成为剑桥大学教授期间，麦克斯韦出版了《热的理论》，确立了麦克斯韦――玻耳兹曼速度分配定律。
1879年11月，年仅48岁的麦克斯韦因患病而与世长辞。麦克斯韦为科学尤其是电磁学做出了巨大的贡献，他的主要著作有《电学和磁学论》《热的理论》《物质与运动》《电研究》等。
[影响]麦克斯韦很重视数学的研究与应用。1846年，他在英国的权威刊物《爱丁堡皇家学会学报》上发表了关于二次曲线几何作图的学术论文，而当时的麦克斯韦不满15岁，这充分显示了他具备的数学天赋。在剑桥大学工作期间，他接触到英国科学家法拉第的《电学实验研究》，这本书的深刻意义使麦克斯韦受到很大的启发，他既看到了法拉第思想的重要价值，也洞察到法拉第定性表述的弱点，他开始用自己的数学才华来弥补这一点。这就是麦克斯韦的第一篇关于电磁学的论文――《论法拉第的力线》。在这篇论文当中，麦克斯韦运用数学方法，并且选用了法拉第学说的精髓――力线思想作为自己研究的起点。这篇论文虽然基本上是对法拉第力线概念的数学“翻译”，然而它却是麦克斯韦对电磁学研究所迈出的第一步，也正是这一研究使他成为一位不朽的科学伟人。在法拉第发现电磁感应的那一年，麦克斯韦才刚刚诞生，然而28年以后，两位科学伟人却在电磁理论方面成为莫逆好友，为建立电磁理论共同迈进。不久，麦克斯韦发表了他关于电磁理论的划时代论文：《论物理力线》。与自己的第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》相比，它有了质的飞跃，不再是法拉第观点的单纯数学翻译，而是对法拉第观点的重大延伸和发展。在此以前，包括法拉第在内的许多科学家认为，产生磁场的电流总是传导电流，也就是在导体中自由电子运动所形成的电流。而麦克斯韦在研究中发现，在连接交变电流的电容器内，电介质里并不存在自由电荷，即没有传导电流，但磁场却同样存在，因此，他在论文中指出，这种磁场是由另一种类型的电流形成的，这种电流在任何电场变化着的电介质中都存在，它和传导电流一起形成了闭合的总电流。麦克斯韦通过严密的数学推导，求出了表示这种电流的方程式。麦克斯韦最先把这种电流称为“位移电流”，这是实现电磁理论质的飞跃的具有决定意义的一步。
从理论上引出位移电流的概念，这在电磁学上是对法拉第发现电磁感应后的一项重大突破，根据这一发现，麦克斯韦进而推导出两组高度抽象的微分方程式，即著名的麦克斯韦方程式，从两个方面对法拉第的理论进行了发展与完善：一是位移电流，它表明不仅变化着的磁场产生电场，而且变化着的电场也产生磁场；二是方程式不但圆满地解释了电磁感应现象，而且从理论上进行了科学的总结。
既然交变的电场会产生交变的磁场，交变的磁场也会产生交变的电场，那么这种交变的电磁场就会用波的形式向空间散布开去。根据磁场与电场的这种交互关系，麦克斯韦在他的这篇论文中以他的科学预见力，预言了电磁波的存在。
关于电磁波的预见，在科学界是一个伟大的发现。为了证实这个预见的正确性，麦克斯韦又经过3年的电磁学研究，于1865年发表了他关于电磁学的第三篇论文《电磁场的力学理论》。在这篇论文中，麦克斯韦运用其高超精湛的数学方法，进一步完善了他的麦克斯韦方程组，涵盖了库仑定律、高斯定律、欧姆定律、安培定律、毕――沙定律以及法拉第的电磁感应定律，直接推导出了电场和磁场的波动方程，从而证实了电磁波的存在。在这篇论文当中，麦克斯韦还证明，光也是一种电磁波，是电磁介质中的横向波动，这就是光的电磁波。法拉第关于光的电磁理论的设想，根据麦克斯韦的方程式予以了肯定。
法拉第在不惑之年所提出的关于电磁理论的设想，经过麦克斯韦运用完善的数学形式和创造性的研究工作，终于使它成为科学的理论，电磁学的理论也由此形成。麦克斯韦的电磁场理论，在物理学上具有划时代的伟大意义，直接导致了科学技术史的一次重大突破，揭开了人类从此向电气化进军的序幕；同时，也促进了近代物理学的诞生和发展，为后来研究X射线和紫外线等科学现象作了准备。
麦克斯韦对电磁理论的贡献，还在于他创立了举世闻名的“麦克斯韦张力”理论。他认为，沿着力线则为张力，而在力线与力之间则为压力，从这一现象出发，麦克斯韦引出了光的压力理论。测验光的强度的辐射计就是应用了光的压力原理。这一理论对后来赫兹发现电磁波以及电磁波在实际中的运用都起了重要的指导作用。
麦克斯韦的一生是伟大的，他为物理学的发展做出了卓越的贡献。除了建立了电磁场理论外，还利用数学的统计方法研究了气体分子的运动规律，建立了气体分子速度分布的方程式，即能预测气体中某种速度的分子数目的麦克斯韦分布率。此外，麦克斯韦推导出了“关于粘弹性的麦克斯韦方程”，设定了“关于分子溶液的流动双折射的麦克斯韦常数”，在图表静力学原理、土星环的稳定性与运动、分子物理学及液体性质等方面，麦克斯韦也都取得了显著的成就。
麦克斯韦的研究是多方面的，除了在物理学方面他取得了骄人的成绩外，他还研究并进一步发展了哈密顿关于矢量分析和符号微分算符的理论，从而使矢量分析成为数学中的一门独立学科。
麦克斯韦活跃在为英国带来空前繁荣的维多利亚女王时代，在这个科技之花开遍英国和欧洲大陆的时代，麦克斯韦为世界科学，尤其是为物理学中电磁学的发展奠定了基础，拓宽了道路，指明了方向，从而成为物理学中的伟人。
[余论]麦克斯韦对物理学的贡献是巨大的，他是19世纪物理学上的一座丰碑，是牛顿以后最伟大的物理学家，并且与牛顿、爱因斯坦一起被誉为世界三大物理学家，他和他的电磁理论将永驻历史！
（刘合波）
（1831～1879）
[传略]詹姆斯・克拉克・麦克斯韦，英国物理学家，经典电磁理论的奠基人。1831年出生在英国苏格兰古都爱丁堡的一个律师家庭。受其父的影响，麦克斯韦从小就出入科学界，这使他受到很多有益的影响。1847年，年仅16岁的麦克斯韦考入苏格兰最高学府――爱丁堡大学，专门攻读数学和物理；3年后，麦克斯韦离开了爱丁堡到著名的剑桥大学继续深造。在那里，在著名的数学家霍普金斯的指导下，他取得了不菲的成绩。1854年，麦克斯韦参加了数学学位考试，出色地推证了斯托克斯所发现的一个涉及曲面积分和线积分的定理，这个定理的推证，对麦克斯韦后来研究电磁学大有帮助。
1855年，麦克斯韦发表了他的第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》，这是他建立电磁学理论的重要一步。
从1861年到1864年，麦克斯韦先后发表了《论物理力线》及《电磁场的力学理论》这两篇关于电磁学方面的论文。在后一篇论文当中，麦克斯韦用精湛的数学方法，进一步完善了麦克斯韦方程组。麦克斯韦通过他关于电磁学的3篇论文，完成了他关于电磁学理论的科学体系。
1871年，麦克斯韦被任命为剑桥大学的实验物理学教授。在成为剑桥大学教授期间，麦克斯韦出版了《热的理论》，确立了麦克斯韦――玻耳兹曼速度分配定律。
1879年11月，年仅48岁的麦克斯韦因患病而与世长辞。麦克斯韦为科学尤其是电磁学做出了巨大的贡献，他的主要著作有《电学和磁学论》《热的理论》《物质与运动》《电研究》等。
[影响]麦克斯韦很重视数学的研究与应用。1846年，他在英国的权威刊物《爱丁堡皇家学会学报》上发表了关于二次曲线几何作图的学术论文，而当时的麦克斯韦不满15岁，这充分显示了他具备的数学天赋。在剑桥大学工作期间，他接触到英国科学家法拉第的《电学实验研究》，这本书的深刻意义使麦克斯韦受到很大的启发，他既看到了法拉第思想的重要价值，也洞察到法拉第定性表述的弱点，他开始用自己的数学才华来弥补这一点。这就是麦克斯韦的第一篇关于电磁学的论文――《论法拉第的力线》。在这篇论文当中，麦克斯韦运用数学方法，并且选用了法拉第学说的精髓――力线思想作为自己研究的起点。这篇论文虽然基本上是对法拉第力线概念的数学“翻译”，然而它却是麦克斯韦对电磁学研究所迈出的第一步，也正是这一研究使他成为一位不朽的科学伟人。在法拉第发现电磁感应的那一年，麦克斯韦才刚刚诞生，然而28年以后，两位科学伟人却在电磁理论方面成为莫逆好友，为建立电磁理论共同迈进。不久，麦克斯韦发表了他关于电磁理论的划时代论文：《论物理力线》。与自己的第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》相比，它有了质的飞跃，不再是法拉第观点的单纯数学翻译，而是对法拉第观点的重大延伸和发展。在此以前，包括法拉第在内的许多科学家认为，产生磁场的电流总是传导电流，也就是在导体中自由电子运动所形成的电流。而麦克斯韦在研究中发现，在连接交变电流的电容器内，电介质里并不存在自由电荷，即没有传导电流，但磁场却同样存在，因此，他在论文中指出，这种磁场是由另一种类型的电流形成的，这种电流在任何电场变化着的电介质中都存在，它和传导电流一起形成了闭合的总电流。麦克斯韦通过严密的数学推导，求出了表示这种电流的方程式。麦克斯韦最先把这种电流称为“位移电流”，这是实现电磁理论质的飞跃的具有决定意义的一步。
从理论上引出位移电流的概念，这在电磁学上是对法拉第发现电磁感应后的一项重大突破，根据这一发现，麦克斯韦进而推导出两组高度抽象的微分方程式，即著名的麦克斯韦方程式，从两个方面对法拉第的理论进行了发展与完善：一是位移电流，它表明不仅变化着的磁场产生电场，而且变化着的电场也产生磁场；二是方程式不但圆满地解释了电磁感应现象，而且从理论上进行了科学的总结。
既然交变的电场会产生交变的磁场，交变的磁场也会产生交变的电场，那么这种交变的电磁场就会用波的形式向空间散布开去。根据磁场与电场的这种交互关系，麦克斯韦在他的这篇论文中以他的科学预见力，预言了电磁波的存在。
关于电磁波的预见，在科学界是一个伟大的发现。为了证实这个预见的正确性，麦克斯韦又经过3年的电磁学研究，于1865年发表了他关于电磁学的第三篇论文《电磁场的力学理论》。在这篇论文中，麦克斯韦运用其高超精湛的数学方法，进一步完善了他的麦克斯韦方程组，涵盖了库仑定律、高斯定律、欧姆定律、安培定律、毕――沙定律以及法拉第的电磁感应定律，直接推导出了电场和磁场的波动方程，从而证实了电磁波的存在。在这篇论文当中，麦克斯韦还证明，光也是一种电磁波，是电磁介质中的横向波动，这就是光的电磁波。法拉第关于光的电磁理论的设想，根据麦克斯韦的方程式予以了肯定。
法拉第在不惑之年所提出的关于电磁理论的设想，经过麦克斯韦运用完善的数学形式和创造性的研究工作，终于使它成为科学的理论，电磁学的理论也由此形成。麦克斯韦的电磁场理论，在物理学上具有划时代的伟大意义，直接导致了科学技术史的一次重大突破，揭开了人类从此向电气化进军的序幕；同时，也促进了近代物理学的诞生和发展，为后来研究X射线和紫外线等科学现象作了准备。
麦克斯韦对电磁理论的贡献，还在于他创立了举世闻名的“麦克斯韦张力”理论。他认为，沿着力线则为张力，而在力线与力之间则为压力，从这一现象出发，麦克斯韦引出了光的压力理论。测验光的强度的辐射计就是应用了光的压力原理。这一理论对后来赫兹发现电磁波以及电磁波在实际中的运用都起了重要的指导作用。
麦克斯韦的一生是伟大的，他为物理学的发展做出了卓越的贡献。除了建立了电磁场理论外，还利用数学的统计方法研究了气体分子的运动规律，建立了气体分子速度分布的方程式，即能预测气体中某种速度的分子数目的麦克斯韦分布率。此外，麦克斯韦推导出了“关于粘弹性的麦克斯韦方程”，设定了“关于分子溶液的流动双折射的麦克斯韦常数”，在图表静力学原理、土星环的稳定性与运动、分子物理学及液体性质等方面，麦克斯韦也都取得了显著的成就。
麦克斯韦的研究是多方面的，除了在物理学方面他取得了骄人的成绩外，他还研究并进一步发展了哈密顿关于矢量分析和符号微分算符的理论，从而使矢量分析成为数学中的一门独立学科。
麦克斯韦活跃在为英国带来空前繁荣的维多利亚女王时代，在这个科技之花开遍英国和欧洲大陆的时代，麦克斯韦为世界科学，尤其是为物理学中电磁学的发展奠定了基础，拓宽了道路，指明了方向，从而成为物理学中的伟人。
[余论]麦克斯韦对物理学的贡献是巨大的，他是19世纪物理学上的一座丰碑，是牛顿以后最伟大的物理学家，并且与牛顿、爱因斯坦一起被誉为世界三大物理学家，他和他的电磁理论将永驻历史！
（刘合波）
