1831年,法拉第发现了电磁感应定律,也是在这一年,麦克斯韦在苏格兰的爱丁堡出生。
麦克斯韦在爱丁堡接受了启蒙教育,1847年,16岁的他进入爱丁堡大学学习,他是班上年纪最小的学生,但成绩名列前茅,显示出了非凡的才华。他不仅学习用功,还喜爱看课外书。
1850年,在用三年即完成了四年的大学学业后,19岁的麦克斯韦离开爱丁堡,进入了剑桥大学三一学院(牛顿曾经求学的地方)数学系学习。
1854年,刚从剑桥毕业不久的麦克斯韦读到了法拉第的《电学实验研究》,在认真研究了这本著作后,他决定用数学来给法拉第的理论定性。
麦克斯韦毕业后留校任职了两年,之后在苏格兰又进行了短暂的教学工作。1860年,麦克斯韦来到了伦敦国王学院担任自然哲学和天文学教授,在那里的几年间,他硕果累累。他不仅描绘了土星光环,还发展出了色彩理论,拍摄出了第一张彩色照片。
麦克斯韦方程组1820年以前,物理学都是以牛顿的思想为基础,1820年,奥斯特发现的电磁现象让人们感到困惑,同年,法国科学家安培用数学方法总结了奥斯特的发现,创立了电动力学,1831年,法拉第发现了电磁感应定律。
1855年,麦克斯韦开始潜心研究电磁学,他坚信法拉第的理论中蕴含着真理,他决定凭借自己高深的数学造诣,把法拉第天才般的想法用准确的数学形式表示出来。他接连发表了三篇论文:《论法拉第的力线》、《论物理的力线》和《电磁场的动力学理论》,其中的麦克斯韦方程组将电磁场理论用完美的数学形式表示了出来。
麦克斯韦方程组总共有四个方程,分别是描述静电的高斯电场定律、描述静磁的高斯磁场定律、描述磁生电的法拉第定律和描述电生磁的安培-麦克斯韦定律。
何以与牛顿、爱因斯坦相提并论?
麦克斯韦方程组虽然有四个方程,但其中有三个半是在麦克斯韦之前就已经有了,只有第四个安培-麦克斯韦定律里的半个是他加进去的。
如此而已,他为何被公认为可以与牛顿、爱因斯坦相提并论的人?
原因是,在麦克斯韦之前,电磁学领域已经产生了一堆实验定律,但如何在杂乱无章的定律中建立一个完美的模型来描述整个电磁学,这是一件及其困难的事情。
但麦克斯韦凭借自己天才的数学能力和物理直觉直接修改了安培的环路定理,修正了几个定律之间的矛盾,还发现了电磁波。他的修正项表明时变电场可以产生磁场,而时变磁场又可以产生电场。
麦克斯韦方程组描述了经典电磁学的一切,此前所有的电磁定律都可以由它推导出来,此前未能解决的问题也能从方程中寻到答案,它还能证明电磁波的存在。
麦克斯韦建立了麦克斯韦方程组,从而创立了经典电动力学,他还预言了电磁波的存在,提出了光的电磁说。他的方程证明电磁场有波浪式的传播特性,这是物理学上的重要发现,这种波以光速传播。因此,麦克斯韦方程组不仅是电磁学的基本定律,也是光学的基本定律。
他的《电磁学通论》(Treatise on Electricity and Magnetism,1873)是20世纪前继牛顿的《自然哲学的数学原理》之后,首屈一指的物理学巨作。
牛顿的经典力学为人类机械时代铺平了道路,而麦克斯韦的电磁学则为人类打开了电气时代的大门。
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文章不错《错过电磁感应发现的科学家》内容很有帮助