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相对论史话之一——电磁领域的牛顿

(2009-06-10 14:53:30)
标签:

相对论史话

麦克斯韦

电磁学

法拉第

第二次工业革命

it

分类: 相对论史话

我们的故事要从一个叫麦克斯韦的英国人讲起。1831年11月13日,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦出生在苏格兰古都爱丁堡,跟电话的发明者贝尔是同乡。同一年,法拉第发现了电磁感应定律。这一年成为电学历史上值得纪念的一年。

相对论史话之一——电磁领域的牛顿

 

伟大的物理学家 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

 

麦克斯韦从小喜欢思考问题,很受父母宠爱。小家伙跟着父母出去玩,一张小嘴总要不停地提出各种各样的问题。沿途所见,从路边的桑树、脚下的石块,直到行人的穿着表情,都成了他发问的内容。有些幼稚可笑的问题,常常把过路人也逗乐了。一次他们看见路旁停着一辆空马车,两岁的麦克斯韦突然问父亲:“爸爸,你看那辆马车为什么不走呢?”父亲信口回答:“它在休息。”“它为什么要休息呢?”“大约累了吧,”父亲敷衍说。“不,”儿子纠正说,“它是肚子痛!”“不是肚子痛,是累了。”“不是累了,是肚子痛!”儿子一口咬定。

长大以后,麦克斯韦对自然科学发生了浓厚的兴趣,他的父亲对此非常高兴,经常带他去听爱丁堡皇家学会的科学讲座,由于老麦克斯韦是皇家学会的活跃分子,小麦克斯韦跟随他经常出入科学界,受到不少熏陶。

 麦克斯韦在物理学上最大的贡献无疑源于他对电磁场的研究,他在1855年发表了《论法拉第的力线》;1862年发表了《论物理学的力线》;1865年发表《电磁场动力学》。这三篇论文建立了完整的电磁学理论,在这三篇论文中,麦克斯韦划时代的提出了“位移电流”的概念,给出了变化的磁场所产生的电场的规律的定量描述,将电场、磁场的运动与转化推广到全部空间,给出了描述电场、磁场及其相互转化规律的麦克斯韦方程组,并预言了电磁波的存在,并从理论上推导出了电磁波的传播速度,由于这个速度与当时实验测出的光速相同,麦克斯韦大胆的预言:光波就是电磁波!

1873年,麦克斯韦的著作《电磁学通论》面世,这是一部电磁理论的经典著作,麦克斯韦系统地总结了19世纪中叶前后,库仑、安培、奥斯特、法拉第和他本人对电磁现象的研究成果,建立了完整的电磁学理论。这是一部可以和牛顿的《论自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》相媲美的著作。麦克斯韦在电磁学领域的工作既是开创性的,又是集大成者,可以说,电磁理论的宏伟大厦,是在麦克斯韦手中巍然矗立起来的!

相对论史话之一——电磁领域的牛顿

 

麦克斯韦的巨著《电磁学通论》

 

电磁理论的建立和电磁波的发现,对现代社会极其重要,发电机、手机、电视、广播、无线电报……无一不是建立在麦克斯韦方程组的基础上的。麦克斯韦的理论直接推动了第二次工业革命的诞生,从这个角度上讲,麦克斯韦无愧为最伟大的物理学家之一。

 遗憾的是,麦克斯韦在生前并没有看到他的理论被实验证明,他于1879年死于癌症。直到他死后多年,赫兹才用实验证实了电磁波的存在,并于1888年将其实验结果发表。

 

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