麥克斯韋統一了電和磁,為何一直排在牛頓和愛因斯坦之後?

2021-01-10 刁博

如果按偉大程度給物理學家排位次,大多數情況下是牛頓佔據第一的位置,愛因斯坦有時候也能坐第一把交椅,他們二位能夠穩居前兩位。牛頓是經典力學的主要創建者,在天文學、光學領域也有基礎性的貢獻,另外他還是一位偉大的數學家。愛因斯坦創立了相對論,參與建立了量子力學。

提到偉大的物理學家,除了牛頓和愛因斯坦之外還有不得不提的一位,那就是麥克斯韋。在物理學家的排名中,麥克斯韋一直穩居第三的位置。他是電磁學理論的集大成者,他給出的麥克斯韋方程組將電、磁、光統一了起來。麥克斯韋方程組是物理學史上最偉大、最輝煌燦爛的成就之一,足以和牛頓的引力理論、愛因斯坦的相對論相提並論。另外,麥克斯韋還在統計物理領域有重大的、開創性的研究。問題來了,千年老三麥克斯韋為何從未排在牛頓、愛因斯坦的前面?

這個問題,楊振寧曾經回答過。物理學家施鬱教授有一次問楊振寧為什麼認為愛因斯坦是僅次於牛頓的偉大物理學家,楊振寧給出了如下回答:

值得一提的是,楊振寧是非常推崇麥克斯韋的。楊振寧的最重要學術貢獻是規範場理論,規範場理論的建立與麥克斯韋方程組有著很密切的淵源。楊振寧多次在他的學術報告中重點談起麥克斯韋方程組。從現在的視角看,麥克斯韋給出了麥克斯韋方程組,但是他沒有看到其中的優美幾何。楊振寧看出了其中的優美幾何,並給出了規範場理論。規範場理論的建立以及後來取得的巨大成功也讓人們更加認識到麥克斯韋方程組的優美及重要。事實上麥克斯韋方程組的價值就是一步一步地逐步被人類認識到的,也許以後還能繼續發掘出其中的價值。

麥克斯韋最初給出的方程組多達十幾個方程式,並且十分晦澀。1879年48歲的麥克斯韋去世,愛因斯坦就是在這一年出生。儘管在麥克斯韋去世前人們就認識到他是一位偉大的科學家,但當時對他偉大程度的認識還不夠。1919年愛因斯坦已是40歲,這一年愛丁頓公布了通過日全食檢測廣義相對論的結果,結果顯示觀測結果與理論預言非常吻合。儘管相對論已發表多年,愛因斯坦的真正名聲大振卻是從這時候開始的。當時德國的《柏林畫報》周刊上刊登了愛因斯坦的照片,並配上文字「世界歷史上的新偉人:阿爾伯特·愛因斯坦,他的研究完全顛覆了我們看待世界的方式,他的發現堪與哥白尼、克卜勒、牛頓比肩。」這其中沒有提麥克斯韋,也許你會覺得哥白尼、克卜勒、牛頓都是偉大的天文學家,可牛頓除了萬有引力的發現還給出了力學中的牛頓三定律。其實現在愛因斯坦的廣義相對論和麥克斯韋的方程組,兩者完全可以比肩。當時沒有提麥克斯韋的名字,一個很可能的原因是當時對麥克斯韋的偉大認識不如現在強烈,用今天的眼光看100年前的事情會覺得有些反常。

麥克斯韋方程組也許還會釋放出新的能量,楊振寧的規範場理論呢?規範場理論也是有超前性的,包括楊振寧自身也沒有看出其中的一些優美。幾十年來人們沿著規範場的思路構建出很多具有突破性的重大成功理論。一百年後再看看麥克斯韋、楊振寧在科學殿堂中的位置,很可能變得和今天不一樣。

相關焦點

  • 麥克斯韋統一了電磁學,為何名氣不如牛頓和愛因斯坦?
    在物理學界,作為經典電動力學的創始人,統計物理學的奠基人之一,可以說麥克斯韋的成就是無與倫比的。偉大的科學家有很多,比如牛頓統一了經典物理學,愛因斯坦是統一了空間和時間、能量和質量,還有很多的科學家在此就不一一列舉了。
  • 人們把牛頓和愛因斯坦相提並論,麥克斯韋對電磁學的貢獻又如何?
    牛頓統一了物理學,愛因斯坦統一了空間和時間、能量和質量,而麥克斯韋統一了電和磁,三人都是人類科學史上的集大成者。在物理學中,牛頓和愛因斯坦的地位不相上下,1999年英國廣播公司(BBC)發起的評選「千年思想家」當中,前三名依次是馬克思、愛因斯坦和牛頓,而麥克斯韋排在第九位。
  • 麥克斯韋明明統一電磁學,為什麼看起來卻低愛因斯坦和牛頓一檔?
    在各種版本的物理學家排名中前三甲永遠都是牛頓、愛因斯坦和麥克斯韋,這足以說明他們的科學成就。前三甲中對於第一排名爭論比較多,但都是在牛頓和愛因斯坦之間產生,而麥克斯韋就穩坐第三名。個人認為歷史上前十名的物理學家應該是:愛因斯坦、牛頓、麥克斯韋、波爾、海森堡、伽利略、費曼、狄拉克、薛丁格、盧瑟福,如果在繼續往下排名大約在十五名之前會有楊振寧楊老的一席之地。問題中「看起來」三個字值得我們說一下,這些科學家的知名度和科學成就並不是百分之百對應的,我們就來用霍金舉一個例子。
  • 麥克斯韋明明統一了電磁學,為何只能排在牛頓、愛因斯坦後面?
    無論是哪個排行榜,前三必定是牛頓、愛因斯坦與麥克斯韋,其中牛頓與愛因斯坦兩位物理學家的成就太過於驚人,論地位完全可以平起平坐,而麥克斯韋只能獨享第三把交椅。不過若論對物理學以及人類生活的影響力,三位大神基本上不分高下。作為電磁學的創始人,現代文明的先驅者,麥克斯韋為何只能夠排行第三?咱們來探討一下:牛頓牛頓的成就大家基本上耳熟能詳,從初中課本上,我們就開始接觸牛頓。
  • 牛頓和愛因斯坦相提並論,為什麼統一電磁學的麥克斯韋卻低一檔?
    有個比較通俗的說法可以評價這三位大佬的成就,一牛二愛三麥,說的就是科學界的第一大佬是牛頓,第二是愛因斯坦,第三是麥克斯韋,但有朋友會認為牛頓和愛因斯坦應該愛因斯坦排第一位,比如下圖就是科學界的另一種排位方式:其實這都沒有關係,來了解下這三位大佬的成就,大家心裡就對他們的位置排行有個數了!
  • 愛因斯坦能和牛頓相提並論嗎?為何麥克斯韋統一了電磁學卻不可以
    引言:物理學領域有一句廣為流傳的俗語:一牛二愛三麥,這句話總結了物理學領域的主要任務貢獻,意思是牛頓是物理學第一人,愛因斯坦排在第二,而麥克斯韋則排在第三。雖然有很多人對此排名有爭議,那麼他們到底是在爭什麼呢?
  • 前人栽樹後人乘涼——統一了電現象、磁現象和光的麥克斯韋方程
    19世紀初,正當數學在代數、幾何和函數理論上經歷重大革命之際,物理學同樣也在經歷一場重大的革命。物理學發展到這個時候,牛頓的力學與引力理論已經形成了良好的體系。然而,僅依靠力學和引力理論並不能解釋所有困惑,在物理學中仍然存在著對大部分科學家來說完全神秘的三個課題——電現象、磁現象和光現象。
  • 麥克斯韋明明統一了電磁學,為什麼看起來卻低了牛頓、愛因斯坦一檔?
    客觀地說,僅僅從成就來看,牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋三人應該是並駕齊驅的,是理論物理學史上毫無爭議的第一梯隊的存在,而且第一梯隊有且只有這三位而已。可我們會發現,在很多人眼裡麥克斯韋的地位似乎遠不如牛頓、愛因斯坦,甚至都不如伽利略。不僅如此,很多人對牛頓、愛因斯坦的生平了解的很多,但很少人了解麥克斯韋的生平。
  • 麥克斯韋是電磁學的集大成者,為啥感覺比牛頓、愛因斯坦低一檔?
    客觀地說,僅僅從成就來看,牛頓、愛因斯坦、麥克斯韋三人應該是並駕齊驅的,是理論物理學史上毫無爭議的第一梯隊的存在,而且第一梯隊有且只有這三位而已。可我們會發現,在很多人眼裡麥克斯韋的地位似乎遠不如牛頓、愛因斯坦,甚至都不如伽利略。不僅如此,很多人對牛頓、愛因斯坦的生平了解的很多,但很少人了解麥克斯韋的生平。
  • 楊振寧的科學成就能和愛因斯坦比肩嗎?他只能排到第四梯隊!
    很多朋友都喜歡將楊振寧和牛頓以及愛因斯坦還有麥克斯韋等偉大的科學家相比較,其實這也無可厚非,畢竟楊振寧是在科學界的華人中成就最高的。縱觀整個科學史,能夠得上如此頂尖水準的也屈指可數,那麼楊振寧和他們比起來,究竟誰高誰低呢?
  • 迷之巧合:伽利略、麥克斯韋去世當年牛頓、愛因斯坦出生
    伽利略與牛頓 1642年,餘生都處於教會軟禁的伽利略在寫完自己一生最重要的著作《兩門新科學》之後,其中總結了他在運動力學和材料力學方面的工作,帶著未經科學事業的不甘和憂鬱所帶來各種疾病(失明、心臟病、疝氣和失眠症)的憤懣在義大利佛羅倫斯離開了人世,但是他親手開啟的近代科學大時代卻吟唱著讚美詩降臨世間。
  • 愛因斯坦成名時被認為能夠和誰比肩?
    愛因斯坦是有史以來最偉大的物理學家之一,也是最偉大的科學家之一。除了牛頓和愛因斯坦,麥克斯韋也是一位非常偉大的科學家。麥克斯韋去世的那一年正好愛因斯坦出生,他是排在牛頓和愛因斯坦之後的第三偉大科學家。若是有一位科學家能夠比肩牛頓、愛因斯坦,那他絕對是非常厲害的人物。就像弦理論若是得到了證實,愛德華·威騰就是能夠比肩牛頓、愛因斯坦的科學家,這樣就可以體會到威騰的厲害。楊振寧獲鮑爾獎的時候,授獎詞中稱讚楊振寧的工作「排在了牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的工作之列」,從中也可以體會出楊振寧的偉大。
  • 楊振寧的科學地位到底能不能和牛頓、愛因斯坦相提並論?
    上個世紀最初的二三十年是物理學蓬勃發展的黃金時期,現代物理學的兩大基礎相對論和量子力學就是在那個時期建立起來的,同時也造就了愛因斯坦、狄拉克等一大批傑出的物理學家。尤其是愛因斯坦,幾乎是以一己之力建立起了相對論,同時他提出的光量子概念對之後量子力學的建立也起到了關鍵作用。
  • 或許是現代物理學最難的課題:引力與電磁力的統一,愛因斯坦窮其半輩子也沒能完成!
    庫侖定律起初,電和磁看起來毫無關係,奧斯特發現了通電導線外可以導致小磁針的旋轉,之後若干年法拉第出色的科學直覺使得他認為電與磁似乎存在某種微妙的關係,法拉第最出色的能力就是動手做實驗,經過一次無意的行為,法拉第終於發現了磁鐵在穿過通電線圈後可以點亮燈泡的現象而提出了電磁感應現象
  • 麥克斯韋是電磁學的集大成者,為什麼不如牛頓和愛因斯坦知名度高
    在物理學領域,「一牛二愛三麥」已成為大家比較認可的共識,也有一些人認為愛因斯坦是歷史上最偉大的物理學家,牛頓位居其次。總的來說,牛頓與愛因斯坦並駕齊驅毫無爭議,麥克斯韋緊隨其後。但是就從物理學的貢獻來說,牛頓與愛因斯坦是一個等級的,而麥克斯韋又是另外一個等級。我們就從他們對物理學的貢獻說起。牛頓牛頓最重要的物理學理論就是他的萬有引力定律與牛頓三大定律。
  • 牛頓、愛因斯坦等最頂尖物理學家們的終極夢想
    這裡不得不提一個人:麥克斯韋。麥克斯韋之所以這麼有名,其中有一個原因就是因為他實現了電和磁兩樣事物的統一,使得人們發現這兩樣事物的本質其實是同一個東西,而且描述它們的方程組很是簡單,甚至可以將方程組再度提煉成一個方程!一個方程就能解釋世界上所有的電磁學現象,這就是小範圍的「萬法歸宗」。
  • 如果有人能夠統一四大基本力,他的地位能否超越牛頓、愛因斯坦?
    物理學家熱愛統一 我們都知道,牛頓和愛因斯坦是物理學史上最頂級的物理學家。我們會發現,最頂級的幾位物理學家都完成了物理學的部分「統一大業」,比如: 牛頓提出了萬有引力定律和牛頓三定律,讓我們知道物理學定律是具有普適性的,宇宙中的和地球上的都是一致的。
  • 如果有人能夠統一四大基本力,那他能否超越牛頓、愛因斯坦?
    物理學家熱愛統一我們都知道,牛頓和愛因斯坦是物理學史上最頂級的物理學家。我們會發現,最頂級的幾位物理學家都完成了物理學的部分「統一大業」,比如:牛頓提出了萬有引力定律和牛頓三定律,讓我們知道物理學定律是具有普適性的,宇宙中的和地球上的都是一致的。
  • 當代物理界的「痛點」:引力與電磁力的統一
    ,奧斯特發現了通電導線外可以導致小磁針的旋轉,之後若干年法拉第出色的科學直覺使得他認為電與磁似乎存在某種微妙的關係,法拉第最出色的能力就是動手做實驗,經過一次無意的行為,法拉第終於發現了磁鐵在穿過通電線圈後可以點亮燈泡的現象而提出了電磁感應現象。
  • 楊振寧距離愛因斯坦、麥克斯韋到底還有多遠?
    牛頓在物理學中的貢獻是非常巨大的,建立了牛頓力學,發現了萬有引力定律,在光學領域中也有很多開創性的貢獻。愛因斯坦給出了狹義相對論和廣義相對論,刷新了人類對時間、空間等概念的認識,將引力幾何化。麥克斯韋統一了電和磁,他在電磁學中的地位足以和牛頓在力學中的地位相匹配。伽利略可以稱得上是近代物理之父,他打開了近代科學的大門,給出了科學的研究方法。