麥克斯韋寫下電磁學,對物理學起有重要意義
1854年的聖誕節,一個年輕小夥子匆匆地在格倫萊莊園的路上行走著,一眼看上去,就知道他是個學識淵博的學者。小夥子好像有什麼急事似的。這時,迎面來了一個僕人,笑容滿面地奔過來說道:「少爺回來了!老爺一直念叨您呢」,「家父病情如何?」小夥子緊鎖著眉頭問道。「一直不太好,我想少爺此番回來,老爺一高興。病情可能會好一些。」這位小夥子就是建立電磁大廈的麥克斯韋。麥克斯韋出生在一個蘇格蘭的名門望族,祖上有過政治軍事家、學者、詩人。父親是一名律師,對科學技術非常感興趣,愛奸建築設計、服裝製作等,是出入愛丁堡皇家學會的常客。麥克斯韋一出生,父親就希望他能夠成為未來的探索者,於是特別重視對他的培養。剛一滿月,父親便把他送到離愛丁堡不遠的格倫萊莊園居住。麥克斯韋果然不負父望,幾個月後,便長得異常健壯了。
麥克斯韋在父親的關懷下長大了。麥克斯韋在父親的薰陶下,從小就熱愛科學,愛提問,愛動手試驗。不到十歲,他就跟隨父親到愛丁堡皇家學會聽科學講座。在父親的精心培養下,麥克斯韋上中學的時候已經才華出眾。在一次學校舉行的數學和詩歌競賽上,他一個人奪得了兩項冠軍。十五歲的時候,他的數學論文發表在《愛丁堡皇家學會會刊》上。次年,這位多才多藝的才子考進了愛丁堡大學,三年以後轉入劍橋大學。麥克斯韋夢寐以求的理想終於實現了,他來到這所牛頓的母校,感到由衷的欣慰。他在這所歷史悠久、英才薈萃的大學裡考取了獎學金,專攻數學。功夫不負有心人,1854年,二十三歲的麥克斯韋終於以甲等數學第二名的優異成績畢業了。畢業後,他被留校任教。此番聽說父親病重,便急匆匆趕回來,探望父親病情。在家中,他一邊照顧父親,一邊把近來研究的色彩理論的成果作了總結,寫了一篇論文題名為《彩色實驗和眼睛視覺》。這篇論文很快得到愛丁堡皇家學會的承認,並獲得金質獎。回到了劍橋。一天,他無意中看到了法拉第的《電學實驗研究》。這奉書把他深深地吸引住了,他一口氣將它讀完。書中用充滿力線的場取代牛頓的絕對空間,用力在場中以波的形式和有限速度傳播取代牛頓的超距離作用,使麥克斯韋讚嘆不已。他想起自己中學時候就參觀過法拉第發明的第一臺發電機。轉眼已經十多年過去了,法拉第的名字一直是他崇拜的對象。此番讀了法拉第的這本厚厚的書,卻使他感到奇怪,整個書中沒有一個數學公式,有些地方表達得也不夠嚴密。如果能在此基礎上彌補這些不足,那麼,這本著作就會錦上添花了!

麥克斯韋性子急,說幹就幹。經過一段時間的研究,他發表了《法拉第的力線》論文。並在1855年12月在劍橋大學哲學協會上宣讀了這篇論文,引起很強烈的反響。麥克斯韋把法拉第關於電流周圍存在磁力線的思想,總結出一個數學方程,使法拉第的學說有了定量的表述形式。把法拉第的物理直覺能力和麥克斯韋的數學分析巧妙地結合起來了。麥克斯韋把論文寄給遠在倫敦的法拉第,希望得到法拉第的指導。他很快就接到了法拉第的回信,信中熱情讚揚了麥克斯韋的想法和做法。麥克斯韋高興極了,他決心要與法拉第合作,在電磁領域作出一點貢獻來。父親去世後,麥克斯韋被失業的煩惱纏繞著。最後萬不得已,他提筆給法拉第寫了封倍,述說了自己面臨失業的威脅。法拉第很快推薦他到自己曾經工作過的倫敦皇家學院去工作。這一年的夏無,麥克斯韋攜夫人來到倫敦,與他一向仰慕的,三十年來電磁學發展的核心人物法拉第相見了。這兩位神交己久的科學家一見如故,滔滔不絕地談論起來。他們的話題馬上轉人了力線、場、電磁、光……這兩位時代寵兒的相見,具有偉大的象徵意義。它象徵著實驗與理論的結合,電磁學即將騰飛起來了。這兩位科學巨頭年齡相差四十歲,他們的出身、所受的教育、性情、愛好也迥然不同。一個是來自名牌大學的高材生,一個連小學也未畢業;一個門第高貴,一個來自社會最底層。他們為著一個共同的目標走到了一起。
只見法拉第口若懸河,發表著娓娓動聽的講話,真是引人人勝;麥克斯韋則才思敏捷,言詞鋒利。一個數學高手,一個實驗巨匠。一個善於建立物理模型,運用數學技巧,演繹、分析、提高;一個擅長運用直覺,把握住物理現象的本質,設計巧妙的實驗,觀察、記錄、歸納。如若將他們兩個人的特點集於一身,那就是理想的物理學家了。現在,他們有幸聚在一起了。1861年和1862年這兩年,麥克斯韋發表了四篇《論物理的力線》。他在第二篇裡引入了「位移電流」的概念,取得了關健性的突破。從此,麥克斯韋的名字就一鳴驚人,找上門來的人越來越多了。他應接不暇,教學任務、社會工作把他的整個精力全部佔用了。他不得不擠佔科學研究的時間了。他急得像熱鍋上的螞蟻。一個人的精力是有限的,一天二十四個小時,即使不吃不睡也滿足不了科學研究的需要。科學這玩意兒,鑽進去,就需要大塊的時間,需要全身心的投入,甚至需要畢生的精力。
直到1955年夏天,麥克斯韋陪妻子去格倫萊莊園度假對,才算安定下來。於是,他又把電磁理論拿了出來。他早起晚睡,終於又寫出了電磁學論文《電磁場動力學》不久,一些朋友又找到了他的藏身之處,於是客人又接踵而來。他只好白天接待,晚間獨自回到燈下開始電磁學的探索。功夫不負有心人。他總結出一個新的方程式,這個方程式後來被稱為麥克斯韋方程。用這個方程可以計算電磁波傳播速度與光速相等。這是個星鬥滿天的夜晚,麥克斯韋站在窗前,伸了伸胳膊。他望著星鬥感慨萬分,他感謝上帝賦予他的知識和才幹,使他能在科學的海洋裡享受著別人無法享受的幸福!
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