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标 题〔创立电磁定律--麦克斯韦
发信站KKCITY (Fri Apr 18 20:49:10 2008)
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创立电磁定律--麦克斯韦
与牛顿的「力学定论」媲美的四个「电磁基本定律」方程式,是由麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)创
立的。在他之前,法拉第已发现了电磁感应和「电解定律」,法拉第自学成功,长於以实验证明他的理论;
麦克斯韦是个数学天才,以数理把电磁定律,加以详尽精辟的解释,让电磁定律透过简洁、精密的四个方程
式,在科学领域中普及应用起来。
◎童年已丧母‧慈父教成才
麦克斯韦於1831年,生於英国爱丁堡的近郊,他的父亲约翰‧麦克斯韦,是一位富有的庄主,继承了先祖遗
留下来的庄园,他所住的「格莉雅」大厦,是当时学者、名人和科学家云集的「沙龙」。虽然生长於富裕的
家庭,但8岁丧母的麦克斯韦,性格十分内向;他喜欢离群独处,与麦氏庄园的田原、湖泊为伴。
约翰‧麦克斯韦是位敬虔的基督徒,不但以上帝的真道来引导儿子,还细心地发掘他的潜能,当发现儿子的
数学天才後,便请专家来教他几何和数理。麦克斯韦从小就表现出过人的才智,14岁那年,已在皇家科学杂
志,发表了有关数学的论文;16岁便进入爱丁堡大学,当时因他来自乡间,又不善词令,常被同学讥笑为
「乡巴佬」。但他成绩优异,在19岁离开爱丁堡大学前,已发表了两篇论文,以至那些爱才如命的教授们,
决定保送他到剑桥大学去。
◎虔诚信圣经‧反对进化论
1850年秋天,他成为桥剑大学的学生,师从当时的数学名家霍普金斯、泰列等;1854年,他以最高荣誉毕业
於数学系。当时在校园里,兴起了对「进化论」的辩论,坚信圣经的麦克斯韦,是最激烈反对「进化论」的
人物之一。他认为科学家们,有责任在基督里合一,这样才能让「基督的身体(即教会)」得着更大的益
处。
从剑桥毕业後,他曾到欧洲游学,并潜心撰写论文。1856年,他接受马利斯卓大学(Marischal College)的聘请,
盼望就近照顾年老的父亲,可惜他尚未就任,父亲已安息主怀,令他有「子欲养而亲不在」之痛。但他的孝
心得着了回报,不久之後,他与校长的女儿嘉芙莲‧杜华(Katherine M. Dewar)结婚;妻子长他8岁,然而夫妻
恩爱、志同道合,是科学界鲜有的美满良缘。据说他每晚都与妻子同读圣经,可见嘉芙莲是位敬虔的妇女。
後来马利斯卓大学与帝皇大学(King College)合并,他被调往伦敦的校园。
◎潜心电磁学‧拜候法拉第
到伦敦帝皇大学担任教授,是麦氏的一个重要转捩点。他对电磁学一向有浓厚的兴趣,1860年当他到达伦敦
後,就急不及待地去拜候法拉第,并向他奉上自己《论法拉第路线焦点(On Faraday?Line of Focus, 1855及1856
年发表)》一文。这时法拉第已年届70岁,他看到麦氏的论文,心情十分激动,因为没有人能对他的发明,作
出比麦氏更深刻透彻的见解。他不但鼓励麦氏在电磁学上发展,并鼓励他突破自己的局限,在学术上更上一
层楼。
麦克斯韦果然不负所望,1864年他向皇家科学院,提交了《电磁感应的动态原理(A Dynamical Theory of the
Electromagnetic Field)》,文中以四个方程式,清楚明了地把令人困惑的现象,转化为一个综合理论。
这组方程式,精密到当时已知及未来发现的电磁学,都可以通过这些方程式推导出来。它不但是电磁学的方
程式,亦同时是光学的方程式,当时麦氏透过实验,推算出电磁波的速度,约为每秒18.6万英哩,与光速相
近,因此大胆指出,光是由电磁波构成的。
◎波外还有波‧预言被证实
另外他又指出,还有其他电磁波,它的频律和波长与光波不同。他的「预言」於1888年被德国物理学家赫兹
证实;1894年意大利的马可尼,利用这些不可见的电磁波,发明了无线电通讯;现在的无线电视,也是透过
麦氏的方程式发明的。除了电磁学方面的成就,麦氏发明了《气体分子运动理论》、《色彩视觉理论》等,
据说第一张彩色照片,是他发明的。
1865年他因体弱多病退休,回到麦氏庄园的「格莉雅」大厦,在安祥的生活中继续科学研究;1871年接受嘉
云迪殊大学(Cavendish)的教职,成为该校第一位物理学教授,并设立了着名的嘉云迪殊研究所。1879年秋天,
他被诊断患上癌症,在同年11月5日息劳归主,他最後的话是:「我的天父,求你看顾我的妻子!」可见他对
天父的信心至死不移。
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1F:推 profyang:我怎麽听过马克斯威导出的是二十几个式子,然後赫兹才将这 04/18 21:10
2F:→ profyang:二十个式子简化成四个? 04/18 21:11
3F:推 ttruezaro:听过的跟楼上一样 04/18 21:17
4F:推 Frobenius:我记得不是赫兹,是海维赛得 04/18 22:12
5F:推 force123:1.Gibbs在1902年发明向量分析才化简为四个式子 04/18 22:39
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8F:→ force123:成一今个 U(1) 04/18 22:52
9F:→ force123:2.On Faraday's line of force 论法拉第的力线 04/18 22:56
10F:→ MOONRAKER:这个G先生只是人体宣教机而已,对科学根本毫无兴趣 04/19 11:24
11F:→ MOONRAKER:刊物里面偶尔有一些科学家故事,他就拿来贴,班门弄斧 04/19 11:25