年，英国的科学期刊《物理世界》举办了一个活动：让读者选出科学史上最伟大的公式。结果，麦克斯韦方程组力压质能方程、欧拉公式、牛顿第二定律、勾股定理、薛定谔方程等”方程界“的巨擘，高居榜首。爱因斯坦在普林斯顿高等研究所工作多年，在他的办公室墙上，挂着三个人的画像，他们分别是牛顿、法拉第和麦克斯韦，这是他心目中最为崇敬的三位巨匠。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦有着一把长胡子，神态严肃、目光炯炯，虽然只活了48岁，却在电磁学、光学、分子物理学、天文学等诸多领域做出了最杰出的贡献。如果说，是牛顿把天上、地上的运动规律统一起来，实现了物理学中的第一次大统一，麦克斯韦则把电、磁和光统一起来，实现了物理学中的第二次大统一，麦克斯韦与牛顿这两位巨匠共同将经典物理学推至巅峰。麦克斯韦总结了人类对宏观电磁现象的全部认识，从理论上建立了电与磁间的联系，天才地预见了电磁波，为后来的无线电电子学的诞生与技术的发展开辟了道路，使无线电通信、雷达、导航、遥感、无线电广播、电视、计算机、移动电话等这一切现代技术的发展成为可能。年，麦克斯韦以优异成绩从剑桥大学三一学院获得数学物理专业的学位。法拉第的名著《电学实验研究》就在这一年出版了，这是法拉第总结毕生对电磁现象研究成果的一部巨著。麦克斯韦注意到，法拉第对实验的叙述并不就事论事，而是站在一定的高度上，揭示电磁现象的本质，麦克斯韦立刻被其中的新颖见解所吸引。他抓住了法拉第的两个重要的物理思想：一个是在电荷间与磁体间能“隔空”相互作用的解释上，法拉第引入了“力线”以及“力致空间紧张”的思想，这一思想就是电场与磁场概念的雏形；另一个是法拉第通过电磁感应揭示了电与磁之间的对应关系，更启示了“电世界”与“磁世界”内在的对称性，这两个思想给麦克斯韦很大的启发。令麦克斯韦奇怪的是，在法拉第厚厚的三卷巨著中，他找不到一个数学公式，这是为什么呢？作为一个谙熟理论研究的物理学家，麦克斯韦认为用数学，而且只有用数学才能更简洁地描述物理现象，才能更深刻地揭露物理实质。在对法拉第深感钦佩之余，他发现了法拉第的不足，仅有思想的高度，缺乏数学的凝练表述，自然缺乏理论上的严谨，也就不能走远。正如康德所说，“在任何特定的理论中，只有其中包含数学的部分，才是真正的科学。”当时的麦克斯韦仅有23岁，他决心补充法拉第之不足，寻求电与磁之间的“真正的科学”。一年之后，年2月11日，他发表了“法拉第的力线”。在这篇论文里，他用数学方法把法拉第所预言的力线概括为一个方程，使法拉第的学说有了定量的数学表示，这篇论文立刻引起了物理学理论界的注意。年，麦克斯韦前往伦敦拜访法拉第，尽管法拉第69岁，麦克斯韦29岁，一个年近古稀，一个正值壮年，但完全没有代沟，二人相见如故。法拉第盛赞麦克斯韦：“我惊讶地看到，这个主题居然处理得如此之好”，“我并不认为自己的学说一定是真理，但你是真正理解它的人”，“你不应该局限于借用数学来解释我的见解，而应该突破它。”法拉第的话，像一盏明灯，照亮了麦克斯韦前进的道路，使他进一步领悟到，不仅要用数学的方法去解释法拉第的学说，还应该用数学去突破和超越前辈的成就。沿着这个思路，麦克斯韦继续研究电与磁间的数学规律，其目的在于更深入地挖掘自然规律，更深刻地了解自然的设计。5年之后，即年，他在英国伦敦皇家学会《哲学学报》上又发表了第二篇电磁学的论文“论物理的力线”。在这篇著名的论文里，他大胆地引入了一个称得上划时代的新概念，这就是“位移电流”。这一新概念的引入，不仅将电容器充放电的电路闭合，还打破了只有“传导电流”才能产生磁场的传统束缚。位移电流的划时代意义还不仅如此，由于它的引入，更深刻地揭示了电磁规律在形式上的完美与对称。在此基础上，麦克斯韦建立了两个非常精炼的数学公式，这是两个高度抽象的微分方程，只有几个数学符号，看上去既对称又简单，其含义却非常丰富，因而十分漂亮。物理规律的数学化不仅囿于它的简单化，更重要的是深刻化，在数学化的同时，科学也在向着纵深发展。麦克斯韦的微分方程不仅圆满地解释了法拉第电磁感应定律，还可以解释迄今为止人们所看到的一切电磁现象。归纳起来，它包含两个方面：一是当电场变化时，即引起磁场；一是当磁场变化时，又会产生电场，二者紧密相关，相互激发，互为因果。正是物理规律的数学化，使麦克斯韦大胆地预言，这种交变电磁场可以向外传播出去，形成人们尚不知道的电磁波。这篇论文给当时人们的震撼可想而知。年12月8日，麦克斯韦完成了更重要的第三篇论文“电磁场的动力学”，他得到了一套非常完美的数学表述式，从中他有了一个更惊人的发现，这组方程竟然表达出一个波动方程！得到这个方程时，麦克斯韦有着难以掩饰的喜悦，他克制着内心的激动，立即根据波动方程的参数计算出波的传播速度，得到的结果真是令人难以置信，电磁波动的传播速度正好等于光速！这简直把他惊呆了。这是一个戏剧性的发现，麦克斯韦把电磁规律数学化以后，竟然一下子揭示出了两个惊天的秘密：电磁波是存在的，光就是电磁波！当时他计算出来的光速值是每秒米。麦克斯韦的这篇著名论文在年1月1日正式发表在英国伦敦皇家学会《哲学学报》杂志上，以“论电磁场的电动理论”为题刊出。在自然科学史上，只有一个领域的科学达到一定的高峰，才有可能出现以数学表述的形式，正是前人库伦、奥斯特、安培、法拉第等人将电磁学发展到了一个个制高点，才使得麦克斯韦最后走向巅峰。年，麦克斯韦的辉煌巨著《电磁学理论》出版了。麦克斯韦总结前人的成果，将全部电磁学理论用简明、对称、完美的数学形式表达出来，这就是成为经典电动力学基础的麦克斯韦方程组。至此，宏观世界纷繁复杂的电磁现象，全部归纳到了这组方程之中，没有一个电磁现象能逃脱出这组方程之外。从这组方程出发，可以演绎出全部电磁规律来。麦克斯韦方程组长这样：或许，并不是每一个人都能看懂这个公式，但任何一个能把公式看懂的人，都一定会感到背后有股凉风。它将高斯定律、磁高斯定律、法拉第定律、安培定律，完美地呈现了电场和磁场相互转化所产生的对称性，并统一了电磁场。和麦克斯韦性格一样，这组方程低调、谦卑、内敛，却蕴含丰富，成为了“世界上最伟大的方程式”。他突破了自然律，让黑暗彻底消失。这套完美、和谐又对称的方程堪称一个精美的杰作，它与牛顿力学方程式、爱因斯坦引力场方程、薛定谔方程、狄拉克方程一起，把物理学推向了最高境界，以最浓缩、最简洁的数学语言，包含了最丰富的内容，揭示了物理世界的基本结构，成为物理学中最壮丽的诗篇。麦克斯韦方程组的物理意义是：1.电场从电荷向外发散，体现了库仑力的作用；2.单磁极是不存在的；3.变化的磁场产生电场；4.变化的电场、电流产生涡旋磁场。麦克斯韦的理论后来被德国物理学家赫兹的实验所验证。麦克斯韦的思想远远地超越了他所生活的时代，当时的人们不相信有电磁波的存在，也不相信他的理论。他的短暂一生，始终处于不为人理解之中。中学时代，他的服饰不为人所理解，大学时代，他的语言不被听者理解，到了后来，他的学说很长时间也难觅知音。他生前的荣誉远不如法拉第，直到死后多年，年，德国物理学家赫兹用麦克斯韦的理论在实验中验证了电磁波的存在，再由马可尼和特斯拉发明了无线电，无线信号传输的历史正式开始。人们才意识到，他是自牛顿以来，首位最伟大的物理和数学家。麦克斯韦的伟大之处在于，他把电与磁做了有机的统一，是经典物理学的终结者。提出了将电、磁、光统归为电磁场中现象的麦克斯韦方程组。从他之后，物理学就将踏入量子时代和相对论时代。其在电磁学领域的功绩实现了物理学自艾萨克·牛顿后的第二次统一。麦克斯韦年首先用概率论方法建立了气体分子速度的分布律，后由路德维希·玻尔兹曼（-）推广到气体分子能量的分布，称之为“麦克斯韦-玻尔兹曼分布律”。这一分布律成为研究分子运动的三大分布律之一，在量子效应不明显的系统中与实验符合的很好。麦克斯韦在在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献，他是气体动理论的创始人之一。他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律，从而找到了由微观量求统计平均值的更确切的途径。他引入了驰豫时间的概念，发展了一般形式的输运理论，并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。年11月5日，麦克斯韦因肺癌过早地去世。年仅48岁。他用不长的一生，为后世的物理学家树立了一座仰之弥高的丰碑。在被冷落了近一个世纪之后，在千禧年到来之际的年底，英国《物理世界》杂志评选出有史以来最伟大的10位物理学家，他的名字在爱因斯坦和牛顿之后，成为第三人。麦克斯韦被普遍认为是十九世纪物理学家中，对于二十世纪初物理学的巨大进展影响最为巨大的一位。他的科学工作为狭义相对论和量子力学打下理论基础，是现代物理学的先声。有观点认为，他对物理学的发展做出的贡献仅次于艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦。在麦克斯韦百年诞辰时，爱因斯坦本人盛赞了麦克斯韦，称其对于物理学做出了“自牛顿时代以来的一次最深刻、最富有成效的变革”。
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