麦克斯韦生平事迹及其科学思想与方法简介

生平简介 

麦克斯韦(James Clerk Maxwel 1831～1879)，  英国物理学家，1831年出生于英国一个地主家庭，8岁时母亲去世，在父亲引导下学习科学。他父亲是个法官，但思想活跃，爱好科学技术，使他从小就受到科学的熏陶。10岁那年进了爱丁堡中学，由于讲话带有很重的乡音和衣着不人时，在班上经常被排挤、受讥笑。但在一次全校举行的数学和诗歌的比赛中，麦克斯韦一人独得两个科目的一等奖。他以自己的勤奋和聪颖获得了同学们的尊敬。他的学习内容逐渐地突破了课本和课堂教学的局限。他1847年进入爱丁堡大学听课，专攻数学。 但他很重视参加实验，广泛涉猎电化学、光学、分子物理学以及机械工程等等。他说：“把数学分析和实验研究联合使用得到的物理科学知识，比之一个单纯的实验人员或单纯的数学家所具有的知识更加坚实、有益而牢固。”他1850年转入剑桥大学研习数学，1854年以优异成绩毕业于该校三一学院数学系，并留校任职。1865年辞去教职还乡，专心治学和著述。1871年受聘为剑桥大学的实验物理学教授，负责筹建该校的第一所物理学实验室——卡文迪许实验室，1874年建成后担任主任。在他和以后几位主任的领导下，发展成为名闻世界的学术中心之一。此中心后来培养出了25位诺贝尔奖获得者。1879年第11月5日在剑桥因患癌症逝世，终年只有49岁。

科学成就

麦克斯韦自幼聪颖，15岁就发表过数学论文，一生从事过许多方面的物理学研究工作:

1．麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论（麦克斯韦方程组）和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。而这种理论预见后来得到了充分的实验证实。 1873年，麦克斯韦完成巨著《电学和磁学论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》相媲美的历史巨著，具有划时代的意义。

2．麦克斯韦在电磁学实验方面也有重要贡献。他建立了实验验证的严格理论，并重复卡文迪许的静电实验（见第一章阅读材料）将实验精度提高了3个数量级。他的理论成为后世精确验证静电力平方反比定律的依据。此外他还发明了麦克斯韦电桥（电感电桥）。

3．麦克斯韦在分子动理论方面的功绩也是不可磨灭的。他运用数学统计的方法导出了分子运动的麦克斯韦速度分布律。还研究过土星的光环和视觉理论，创立了定量色度学（彩电、彩印等技术的必要基础）。

在其短暂的生涯中，麦克斯韦迈出了物理学中从未有人走过的最重要的几步，他的成就无论在深度和广度上都可以和爱因斯坦相比拟，甚至难以想象，如果不是受到麦克斯韦工作的启发，爱因斯坦会取得那么巨大的成功。

爱因斯坦在自传中说：“在我求学的时代，最吸引我的就是麦克斯韦的理论”，“狭义相对论起源于麦克斯韦的电磁场方程”。1931年在纪念麦克斯韦诞生100周年时，爱因斯坦把麦克斯韦的电磁场理论评价为“自牛顿时代”以来物理学所经历的最深刻最有成效的变化。”

麦克斯韦建立电磁场理论的科学思想和方法

麦克斯韦电磁场理论的建立，在科学方法论方面也给我们提供了丰富精神财富：

第一，相信并寻找不同物理现象之间的联系，继牛顿统一了天上和地面各种宏观物体在低速情况下的运动规律之后，麦克斯韦统一了电、磁和光。后来爱因斯坦又统一了电、磁、光和时空，这些都是物理学中划时代的贡献。

第二，从“变化的磁场可以产生电场、变化的电场可以产生磁场”可以看出，类比方法在科学研究中具有重要价值。

第三，自然界中的未知现象常常出乎传统理论意料之外，这就需要我们要有敏锐的洞察能力和敢于创新之胆量。麦克斯韦对位移电流和电磁波的预言就是最好的例证。

第四，麦克斯韦在数学、物理理论和物理实验多方面的深入研究，提示我们广阔的知识面是创新的必需条件。这一点在当今知识爆炸、交叉学科日益增多的时代尤为重要。大家可以看看我们身边的各种产品，有几样没有涉及到多个学科？但注意首先不要一味求多，像个百科全书，而是要精通一两门再逐类旁通。

第五，继伽利略、牛顿之后，麦克斯韦再次显示了数学对物理学发展的重要性。其实理由正如伽利略所说，描述自然规律的语言是数学。

麦克斯韦用他突出的数理才能，找到了电、磁和光之间的有机联系，实现了电学、磁学和光学的大综合，成为了物理学发展史上的又一座丰碑。

附注：以上内容节选自高等教育出版社出版社出版、杨少波主编的《大学物理——物理学照亮世界》下册。