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他山之石:法拉第与麦克斯韦(2007-03-30 21:44:53)

正月初,小儿给我一个光盘,要我一定看看。不知何因,拖了一个多月,可能机缘未成熟吧!近日,突然想读读她……

 

光盘里的内容,大部分只能略知一二,不少的甚至一窍不通,但我还是饶有兴致地学习着,不厌其烦地摘录着……

 

法拉第与麦克斯韦

 

摘录:樟青

 

一、法拉第的一生
法拉第是当时世界上许多科学学会的会员,是当时物理学家公认的领袖,是自伽利略以来,从来没有见过的头脑中涌现出那么多奇妙思想和发现的科学巨人,是自学成材的典范,是人类走向电气时代的开路先锋。

 

法拉第一生,为后人留下了巨大的知识财富,他的代表作是《电学的实验研究》。他还是一位了不起的科普作家,曾写过《蜡烛的化学史》等书,被译成多种文字,流传很广。1867年8月25日,他坐在椅子上安详地去世。

 

法拉第的道德品质,也为后人做出了光辉的榜样。他成名之后,世界各国赠给他的学位、学衔等荣誉达94种之多,他从来不向任何人展示和炫耀。1851年,法拉第被一致选举为英国皇家学会会长,但他坚决辞掉了这个职务,并说:“我希望我—直保持只有一个称号,这就是法拉第。”

 

他的学生和朋友丁铎尔,在《作为一个发现者的法拉第》—书中写道:“这位铁匠的儿子,订书商的学徒,他的一生,一方面可以得到十五万镑的财富,一方面是完全没有报酬的学问。他选择了后者,终生过着穷困的日子。”

 

二、法拉第的科学思想方法
1、确信各种运动形式的相互联系和相互转化。法拉第对自然力(或能)的统—性具有坚定的信念,他始终不渝地为证实各种现象之间的普遍联系而努力。1859年,他已是68岁的老人,还步履蹒跚地爬到泰晤士河畔滑铁卢大桥附近的高塔上去做实验,观察是否会因重力的变化而产生电荷的变化,结果失败了。

 

他在日记上写道:“现在我的实验就到此为止,结果是否定的。但它们并没有动摇我坚强的信念,即重力和电力之间—定是有关系的。”今天看来,他把问题想得太简单直观了,但他坚信自然力的统一的思想,仍然是非常可贵的。

 

2、力线和场的概念。法拉第否定超距作用,主张物质之间的电磁力是需要由媒质传递的近距作用力的观点。然而,电磁作用究竟怎样借介质接触而传递呢? 为了回答这一问题,他引入了力线和场的概念。

 

法拉第关于力线和场的概念对于电磁学的发展以及整个物理学的发展都是很有影响的。汤姆逊评论说:“在法拉第的许多伟大的贡献之中,最伟大的一个就是力线概念了,我想电场和磁场的许多性质借助它就可以简明而富有启发性地表示出来。”

 

爱因斯坦认为法拉第在电学中的地位,相当于伽利略在力学中的地位。爱因斯坦尤其称赞了“场”的新概念:“这样就奠定了同牛顿的物理学原则上不同的物理学的基础,同时在逻辑的一贯性上明显地超过牛顿的物理学。因此,相对论不过是场论的下一个发展阶段。”

 

著名科学史家丹皮尔也指出:“法拉第奠定了实用电学的三大部门,即电化学、电磁感应与电磁波的基础。而且他坚持主张电磁场具有极大重要性,这也是现代物理学理论有关电的方面的历史起点。”
 
三、法拉第与麦克斯韦
麦克斯韦与法拉第是近代电磁学史上的两颗巨星,他们都在电磁学领域取得了极大的成功。麦克斯韦的科学思想方法(1、用类比方法揭示物理现象的内在联系;
2、用精确的数学语言建立电磁场理论),与法拉第的迥然不同,然而他并不因此贬低法拉第的风格。

 

他曾说:“因为人们的心灵各有不同的类型。科学的真理也应当以种种不同的形式来表现。”麦克斯韦认为,自己与法拉第相比,只不过是—只笔,写出了法拉第那些杰出的科学思想。

 

爱因斯坦曾把他们两人称作科学上的伴侣,就像当年天文学上的第谷和开普勒—样。他还深刻地阐述了麦克斯韦对物理实在观念发展的影响。他说:“相信有—个离开知觉主体而独立的外在世界,是—切自然科学的基础。”

 

爱因斯坦指出:在牛顿的观点中,质点是我们表示实在的唯—形式,是实在的唯—代表。这种观点本质上是原子论的和机械论的。一切事件都要用机械的方式来解释。然而,在法拉第和麦克斯韦的观点中,物理实在是由连续的场来表示的。不能对它作机械论的解释。实在概念这一变革,是物理学自牛顿以来的一次最深刻和最富有成效的变革。

 

爱因斯坦评述道:“自从牛顿奠定理论物理学的基础以来。物理学的公理基础——换句话说,就是我们关于实在的结构的概念——的最伟大的变革,是由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作而引起的。”

 

【后记】小儿给我的光盘共有5份资料:《经典力学与混沌》《电磁学与电磁波》《热学与熵》《量子论与物质观》《科技前沿与创新》,本文摘自《电磁学与电磁波》;标题《法拉第与麦克斯韦》,由摘录者所加。

 

——初稿于2007、3、30

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