登陆注册
45927000000029

第29章 从小神童到大学者——麦克斯韦

上文曾说到法拉第因数学功力不够,未能以数学公式的形式夹表达他的电磁理论,只得将他的想法用文字记载下来,存进皇家学院的档案馆中,以期有朝一日,有人能完成他的未竟事业。

法拉第足足等了34年,终于有一个名叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的年轻科学家替他圆了梦。

这位在科学史上能与牛顿、伽利略、法拉第等巨星争辉的物理学大明星麦克斯韦,生于183l午,这正是法拉第发现感应电流的那一年。事情也真凑巧,麦克斯韦去世的那一年,又是爱因斯坦诞生的那一年。爱因斯坦的狭义相对论是在麦克斯韦的电磁场理论基础上提出来的。这跟牛顿生于伽利略死的那一年,而牛顿完成了伽利略开创的力学体系一样,都是科学史上非常巧合的接力关系。仿佛是造物主有意的安排,让科学的发展如“芳林新叶催陈叶,流水前波讣后波”一样后继有人。

麦克斯韦从小就聪颖好学,特别爱提问题。每看到件他感到新奇的东西,便向爸爸妈妈问个不停。望着爱动脑筋、爱提问题的儿子,父母的心里有说不出的高兴。可惜在麦克斯韦8岁那年,慈爱的母亲得了肺病,去世了。父亲就又当爹又当妈,与麦克斯韦相依为命。

麦克斯韦的父亲是个工程师,他很有一套发展孩子个性和兴趣爱好的教育方法。他先是看出麦克斯韦很有些数学天赋,便开始教他几何、代数。这孩子也真有灵性,再难的原理、法则,他一学就会;数学题愈做愈难,他却算来得心应于。在学校举办的一次数学、诗歌比赛中,他一人囊括了两项头奖。15岁那年,中学还未毕业,就写了一篇讨论二次曲线的论文,居然发表在《爱丁堡皇家学会学报》上。中学毕业后,他考入了爱丁堡大学,那年他只有16岁,是班上年纪最小的学生,而日-是全班学习成绩的佼佼者。他还是像孩提时代那样,爱提问题,和老师、同学进行探讨。有一次,他突然举手指出老师在黑板上演算的一个方程有错。从前,那位老师已经不知道多少次在课堂上用这个方程来推导—个公式了从来也没有人提出质疑。所以,他听了麦克斯韦的话很是生气,便挖苦说:“要是你说得对,我以后就把这个公式称为麦氏公式!”他回家后按麦克斯韦说的一算,果真发现自己错了。第二天,他歉疚地向麦克斯韦认了错。爱丁堡大学的天地太小了,实在不够他驰骋展翅。三年后,他父亲把他送到赫赫有名的剑桥大学。1854年,他以数学甲等第二名的成绩毕业。也就在这一年,他迷上了当时最尖端的电磁学,便一头扎了进去,第二年就发表了论文《论法拉第的力线》。

据说法拉第读到这篇论文时已是一位63岁的老人了。他读了以后大喜过望,因为这篇文章实在写得太好了,把法拉第想说又说不明白的意思,表达得清清楚楚。文章将法拉第充满力线的场比做一种流体场,这就可以借助流体力学的成果来进行解释;义把力线概括为一个矢量微分方程,这可以借数学方法来描述,这样的表达真是尽善尽美。法拉第很想见见这位作者,可是法拉第怎么打听都没人知道麦克斯韦是何许人。因为麦克斯韦在当时实在是一个名不见经传的毛头小伙子。悠悠岁月,四年过去了,这时法拉第已经是年过七旬的老人了。这四年来,老人一直没有忘记那个名叫麦克斯韦的后生,当他正为自己在有生之年无聿与这个他最“知心”的人见上一面而遗憾万分时,奇迹竟然出现了。一对年轻夫妇登门来拜访这位科坛前辈。法拉第万万没有料到那男的竟是他日日思念,比他小整整40岁的麦克斯韦先生。

在这四年中,麦克斯韦经历了丧父的变故,后来又与他任教的马锐斯凯尔学院院长的千金小姐结了婚。马锐斯凯尔学院又并归另一所学院,麦克斯韦想跳糟到母校爱丁堡大学,结果没有成功。几经周折,麦克斯韦就带着爱妻来伦敦投靠皇家学院。这时,他在空气力学等物理学的新领域已经取得了两项重要成果,自然也没有忘怀他情有独钟的电磁学,所以特地抽空来拜访法拉第这位电磁领域的开山鼻祖。

法拉第向来访的这位年轻人介绍了自己这些年的研究成果。他在实验中证明,电流和电场不一样,前者能使导线发热,能电解水,能激发出磁场,后者虽也具有电流的某些性质,但不很明显,那么电场能不能激发磁场呢?法拉第实验了多少年还是没有找到他们的联系。就这样,法拉第又给他的继承人留下了一道难题。

麦克斯韦一头钻进了这场科学的攻坚战里,整整五年工夫,他终于创立了电磁理论。他发表了一组被称为麦克斯韦方程的描述电磁场运动规律的方程,证明变化的磁场可以产生电场,变化的电场又可以产生磁场。磁场电场→磁场→电场,这两个场的作用不断运动着,这就是运动着的电磁波。

在这五年中,他先后发表了《物理的力线》和《电磁场的动力学理论》两篇具有划时代意义的论文,奠定了电磁学的理论基础。法拉第老人读到论文以后,带着满足,安然地离开了人世。

麦克斯韦在他的第三篇论文发表后,就回到乡下老家去了。他闭门谢客,一心一意投入到全面阐述他的理论的一部鸿篇巨著的写作中。这样,又整整过了八年。1873年,他写成了《电磁学》一书。如果说牛顿筑起一座经典力学的大厦,那么麦克斯韦则盖起了一座经典电磁学的高楼。物理学经过186年的艰难攀登,又跃上了一个新的高峰。

1871年,麦克斯韦被剑桥大学盛情邀请去当物理学教授。1874年,他建立了世界上有名的以英国贵族、化学家卡文迪许的名字命名的卡文迪许实验室。这个实验室后来经过汤姆生和卢瑟福的努力,成为世界上最有权威的实验物理中心,先后培养出26名诺贝尔奖获得者。这是麦克斯韦除了他自身在科学上的建树外,对人类的又一伟大贡献。

麦克斯韦的电磁理论,证实了电磁过程是在空间以一定速度(相当光速)传播的,从而彻底否定了当时人们认为不可动摇的超距作用理论。他的理论还预言了电磁波的存在,预言电磁波的速度等于光速,而光其实也是一种特殊的电磁波。这样,光学、电学和磁学就成为一个统一的理论体系。因此,他的理论无疑是19世纪科学史上一座巍峨的丰碑。但是,他的理论太超前了,超越了当时人们的认识水准,所以不仅曲高和寡,而且反对他的人铺天盖地。1879年,曾经夺去他母亲生命的肺病又无情地夺去了这个年仅48岁的科学伟人的生命,麦克斯韦带着“唯我独醒”的孤独和惆怅离开了人世。

“真理往往在少数人手中。”直到十多年后,赫兹证实了电磁波的存在,世人才更进一步地认识到这位科学先知的伟大。

同类推荐
  • 探究式科普丛书-洼地的水域:湖泊

    探究式科普丛书-洼地的水域:湖泊

    本书介绍了湖泊的成因、分布、分类以及特性等知识,让读者从中了解到湖泊的相关知识,并且对合理利用湖泊、爱护湖泊有一个全新的认识。
  • 新编科技知识全书:世界科技五千年

    新编科技知识全书:世界科技五千年

    面对浩瀚广阔的科普知识领域,编者将科普类的内容归纳总结,精心编纂了一套科普类图书,使读者能够更全面、更深入的了解科普知识,以便解开心中的种种谜团。阅读本套图书,犹如聆听智者的教诲,让读者在轻松之余获得更加全面深刻的理论教育,使自己的思想更严谨,更无懈可击。相信每一个看过这套书的读者都会为之受益。
  • 狼性

    狼性

    狼性通常是指一种团队精神,主要强调创新精神和顽强的拼搏精神,是一种主动奉行自然界优胜劣汰规则,优化集体的危机意识,从而在有限(或劣势)环境和资源条件下求生存和求发展的手段。狼其性也:野、残、贪、暴。狼智生活中的狼性生存法则可人是由低等动物进化而来的,一切动物都有的特性都有它的共性——原始野性。即使当今的已经理性化的人,在特定环境也会产生原始的野性,这是诸多科学家和成功人士的共识。人类在特定环境暴发产生的野性,在本质上和狼性中的“野味”是没有什么区别的。这是指的那种巨大的“潜能“。
  • 探究式科普丛书-光和热的能量释放:火

    探究式科普丛书-光和热的能量释放:火

    本书主要介绍了火的发明、利用与危害,以及火与人类文明进程的密切关系。主要内容包括人类的进步—古人取火与用火知识篇;跳动的精灵—火焰知识篇等。
  • 探究式科普丛书-高超的猎手:猫科动物

    探究式科普丛书-高超的猎手:猫科动物

    本书从猫科动物的起源入手,重点阐述了猫科动物的种类、特征、习性、分布以及与其他动物的区别和联系。
热门推荐
  • 青春无悔我亦相随

    青春无悔我亦相随

    青春无悔,吾自相随。碧海丹心,天地可鉴。正在使用发音m.86315.cnnxintheworldcanlearnfrom.
  • 傲游九天

    傲游九天

    一代剑仙,被迫使出全力与最强仙帝拼命一击,莫明的被传送到了异世大路。一代剑仙,在异世的成长称霸之路。只有你想不到的。没有傲天做不到的。
  • 战尽三界

    战尽三界

    他,现实中一个普通的初三毕业生,饱经世间冷暖,深受屈辱殴打,在生活中苦苦挣扎,却在偶然的一天,于森林邂逅一位神秘的银发少女,人生轨迹就此改变。独孤九剑!弹指神通!神技尽在我手;一词一句,一诗一文,都成千古绝唱!天纵之才,举国拜服;手执千幻,破尽万魔;携手美眷,傲气江湖!谁倒百无一用是书生?且看平凡少年如何用智慧与才情战胜艰险,成就霸业。
  • 斗破之基因抽奖系统

    斗破之基因抽奖系统

    在一个漆黑的房间里,萧逸也就是本书的真主角正在为了工作而狠下心来通宵完成公司里的任务,在电脑桌旁边放了一本水,不知道为什么这杯水突然自己倒在了萧逸脚边插头上,萧逸就这么神奇的光荣的死去,而萧逸再醒来时将会在斗破的世界。本书是我首次写书,请书友们勿喷
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 我家宿主是魔鬼

    我家宿主是魔鬼

    顾媛翘了,然后被一个二货系统绑定,从而开启了穿梭各种世界的旅行!某只二货:“美丽的少女啊,我看你天纵奇才,天赋异禀,不同常人,成为我的宿主,一起做任务,崩坏世界吧!!!”顾媛:“我拒绝!”二货:“拒绝无效,已强行绑定!”
  • 红楼之禛惜黛玉

    红楼之禛惜黛玉

    她,眉如黛,人如玉,他,活阎王,冷面佛,相遇,或许注定了纠缠,生命的纠缠,或许注定了相守。一部红楼,那是半壁江山,不知道多少人感叹,红楼未完,但是真正的结局却已无人知晓。
  • 毒妃在上:撩拨大神,太强悍!

    毒妃在上:撩拨大神,太强悍!

    穿越为被抛弃的大小姐,九年的喋血杀戮,苦尽甘来,却撞到一个大神经,高冷的外表,腹黑的内心,我靠,有完没完?“小东西,你躲了本座三生三世,这会轮到本座了。”“呵。”她冷笑,也不知道那个混蛋撩完她就跑,还嫌弃她逃婚?真是没天理。“你还讲不讲道理?”“在这六界,本座就是道理。”我竟无言以对。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 我在魔仙堡建个村

    我在魔仙堡建个村

    主角陈晨带着建村令意外穿越到了《巴啦啦小魔仙》的世界。创建冥界,建造轮回秩序。搜索用:灵魂摆渡