排名前三物理學家,沒有他就沒有現代移動通信

2021-01-16 Will的大食堂

麥克斯韋,英文名(James Clerk Maxwell),出生於蘇格蘭愛丁堡,曾在愛丁堡大學學習數學和物理,畢業於劍橋大學,最後在劍橋大學任教,英國物理學家、數學家,是對物理學界最有影響力的物理學家之一。

麥克斯韋從小就有超出一般人的智力水平,16歲就進入了蘇格蘭最好學府愛丁堡大學,他在這裡專攻數學物理,在這期間獲得豐富的積累。由於其自身的素質和個人的努力,三年時間便完成了四年的課程。另外,在這期間有兩位導師對其以後的研究道路有很大的影響,分別是物理學家福布斯和邏輯學形上學教授哈密頓。福布斯是一個實驗家,他培養了麥克斯韋對實驗技術的濃厚興趣,通常,從事理論物理的人很難有這種興趣。他強制麥克斯韋寫作要條理清楚,並把自己對科學史的愛好傳給麥克斯韋。哈密頓教授則用廣博的學識影響著他,並用出色的怪異的批評能力刺激麥克斯韋去研究基礎問題。

在愛丁堡大學已經不能滿足他的求知慾望,遂繼續轉入人才濟濟的劍橋大學。最後以第二名的成績獲史密斯獎學金。

從劍橋大學畢業後,麥克斯韋便開始了電學研究。那時他讀到了法拉第的《電學實驗研究》,並被其吸引,麥克斯韋對此有著濃厚的興趣。不過在當時,一般的物理學家恪守牛頓的物理學理論,對法拉第的理論和觀點不以為然。不過,作為實驗家的法拉第,由於缺乏數學功底,他的理論在嚴謹性上還有一定的欠缺,剛好麥克斯韋有著較好的數學能力。

在潛心研究了法拉第關於電磁學方面的新理論和思想之後,麥克斯韋堅信法拉第的新理論包含著真理。於是他抱著給法拉第的理論「提供數學方法基礎」的願望,決心把法拉第的天才思想以清晰準確的數學形式表示出來。憑藉其較高的數學能力和豐富的想像力,麥克斯韋連續發表了電磁場理論的三篇論文:《論法拉第的力線》、《論物理的力線》、《電磁場的動力學理論》。

麥克斯韋將電磁場理論用簡潔、對稱、完美數學形式表示出來,列出了表達電磁基本定律的四元方程組,這就是麥克斯韋方程組。在這之前,人們就對電和磁這兩個領域進行了廣泛的研究,人們都知道這兩者是密切相關的。適用於特定場合的各種電磁定律已被發現,但是在麥克斯韋之前卻沒有形成完整、統一的學說。麥克斯韋用列出的簡短四元方程組(但卻非常複雜),就可以準確地描繪出電磁場的特性及其相互作用的關係。這樣他就把混亂紛紜的現象歸納成為一種統一完整的學說,以一種近乎完美的方式統一了電和磁。

他預言了電磁波的存在,電磁波只可能是橫波,並推導出電磁波的傳播速度等於光速,同時得出結論:

光是電磁波的一種形式,揭示了光現象和電磁現象之間的聯繫。

在其去世以後,著名德國物理學家赫茲通過實驗證實了電磁波的存在。

麥克斯韋的主要貢獻是建立了麥克斯韋方程組,創立了經典電動力學,並且預言了電磁波的存在,提出了光的電磁說。沒有電磁學就沒有現代電工學,也就不可能有現代文明,包括無線通信行業,他奠定了現代無線通信的基礎,麥克斯韋在物理學界排名前三,絕對沒有爭議。

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