今天超模君在某乎瞎逛,看到了一个问题:“麦克斯韦是不是被过誉了?”

好家伙,没有麦克斯韦一百多年前提出的位移电流,你哪有机会在这拿着手机摁着键盘啊?

正当超模君想要和提问者来一番舌战的时候,却被一个回答成功的逗笑了......

毕竟,物理学界最喜欢熬夜的就是麦克斯韦了,为了做研究他甚至熬出一身病,最后正当壮年就因病离世了......

从小就是问题少年

麦克斯韦出生在苏格兰的爱丁堡的一个小庄园,是家里的独子,因此从小就受尽父母的疼爱。

在他眼中,老爸简直是一个无所不能的超人:房屋漏水了,找爸爸修;想要玩具了,找爸爸做;衣服破了,找爸爸补,甚至款式不喜欢了,还可以让爸爸再设计......

在这种殷实的家境中,小麦克慢慢长大,天真烂漫的他对这个世界的一切都充满好奇,动不动就求老爸带他去听爱丁堡皇家学会的科学讲座。

慢慢地,个头还没讲台高的小麦克就已经成为了皇家学会的“常客”。

不过,小麦克无忧无虑的童年生活并不长久。八岁那年,母亲因肺结核去世,这让他的性情也慢慢的变得孤僻、内向。

为了让麦克斯韦重新振作起来,父亲决定在麦克斯韦10岁的时候送他去名校——爱丁堡公学。

爱丁堡公学

由于麦克斯韦是插班进来的,再加上打扮老土(父亲给他设计的衣服考虑更多的实用性,不是很好看,同学们都觉得他穿的很奇怪),满口乡音,性格腼腆,在同学们眼里,麦克斯韦就是一“乡巴佬”,于是便总是欺负他。

同学们每天看到麦克斯韦穿着“奇装异服”来到学校时,就去撕扯麦克斯韦的领子,弄乱他仔细梳理的头发,扒下他的衬衫,嘲弄他的鞋子......

他们还嘲笑麦克斯韦的口音,就连老师听到麦克斯韦回答问题,也会忍不住笑,这让麦克斯韦更加不敢说话,甚至到了结巴的地步,因此同学们给他取了个“呆瓜”的绰号。

由于没有什么朋友,麦克斯韦觉得玩起来很没有意思,就经常一个人躲在角落里做数学题。

好不容易,才熬到中学毕业,天天看书做题的麦克斯韦,终于以优异的成绩考入爱丁堡大学(相当于国内的中科大少年班),而那些欺负嘲笑他的同学去了哪,现在都没人知道。

开挂的人生

来到爱丁堡大学,虽然是班上年纪最小的学生,他的成绩却总是名列前茅。

爱丁堡大学

他不再满足于追求学习成绩,开始将更多的精力投入到实验研究中。

而作为当时苏格兰的最高学府,爱丁堡大学存有着各种许多学术界大佬,麦克斯韦跟着凯兰学数学、跟着福布斯学物理、跟着哈密顿学逻辑学。

在几位大神的影响下,加上麦克斯韦自己的天赋与努力,不到三年时间,就完成了四年的学业。

在这期间,他又为爱丁堡皇家学会学报贡献了两篇论文。

离开了爱丁堡,来到人才济济的剑桥,麦克斯韦仍旧处在“食物链”的顶端,奖学金还是拿到手软。

剑桥大学

但他的“逗比”本性却丝毫不减,别人都是到了学校才采购实验装置,他倒好,带着在爱丁堡实验室的一堆“破铜烂铁”,一股脑的往剑桥的实验室跑,同学们见到他,还以为他是收破烂的......

超模君推测,这很可能与他经常熬夜搞研究的习惯有关,不然你说为啥会把所有实验装置都带走?

后来,看到他整天顶着个黑眼圈,父亲很担心,经常劝他早点睡,可是不光劝不动,麦克斯韦还变本加厉,爱上了凌晨两点半运动......

尤其是在偶然一次读到法拉第的《电学实验研究》,被电磁现象深深地迷住之后,麦克斯韦觉得熬夜还是不够用,又连续通了好几天宵。

因为这本著作有个让他费解的地方,在这本厚厚的三卷《电学实验研究》中,竟然找不到一条数学公式,这是为什么呢?

麦克斯韦很清楚,物理学是离不开数学的。不管是牛顿的力学定律、还是天文上的行星三大定律,都是用公式的形式来概括的。

法拉第发现了著名的电磁感应,揭示了电与磁的不可分割,却没有给出任何一条公式,这引起了他的思索。

法拉第

麦克斯韦可不是个迷信权威的人,就连童年的偶像法拉第也不例外,因此他开始从不足的方面去分析法拉第的著作。

一开始,麦克斯韦也想通过书信和法拉第联系,但由于法拉第那时候已经老年痴呆了,他们的交流没有消除麦克斯韦的疑惑。

后来,在和威廉·汤姆逊教授的书信交流中,麦克斯韦才了解到,原来法拉第是自学成才的科学家,啥都好,就唯独数学比较差,没有给出数学公式的能力。

威廉·汤姆逊

由于这个缘故,一般的理论物理学家,甚至都不愿意承认法拉第的学说。这种愚蠢的偏见,让麦克斯韦暗下决心,决定献出自己的数学才能,去弥补法拉第学说定性表述的弱点。

仅仅用了一年,24岁的麦克斯韦就发表了第一篇电磁学论文——《法拉第的力线》。论文中麦克斯韦通过数学方法,把法拉第关于电流周围存在磁力线这一思想,成功概括为一个数学方程。

法拉第的学说,第一次有了定量的表述形式!而麦克斯韦,也成为了电磁学领域的一颗新星。

7年后,麦克斯韦在第二篇电磁学论文《论物理的力线》中,第一次提出了“位移电流”的概念,是电磁学上继法拉第电磁感应以后的一项重大突破。

在这一科学假设的基础上,麦克斯韦推导出两个非常精炼的数学公式,也就是我们熟悉的麦克斯韦方程式。

这两个方程的意义在于,揭示了电磁规律的两个方面:一是电场随时间变化将引起磁场;二是磁场随时间的变化又会产生电场,二者密切联系,互为因果。

经过麦克斯韦创造性的总结,电磁现象的规律,终于被他用不可动摇的数学形式揭示出来。

1865年,麦克斯韦发表了划时代的论文《电磁场的动力学理论》,凭借着自己出色的数学才能,推导出了能完美描述电磁学理论的麦克斯韦方程组。

不仅如此,麦克斯韦还根据新的波动方程计算出:这个“波”的传播速度,恰好就是光速,这意味着,电磁波的存在确定无疑了!

他还据此推断,光也是一种电磁波。要知道,在这之前,牛顿牛爵爷可是把光定义成一种微粒啊。

当时,在德国等欧洲的在中心地带,人们仍旧固守着牛顿的传统物理学概念,麦克斯韦的理论违背了传统,没有丝毫立足之地,甚至还被当做奇谈怪论。

唯一支持电磁理论研究的,只有赫兹的老师——赫尔姆霍茨。在老师的影响下,赫兹对电磁学研究产生了兴趣,经过一番物理事实的比较后,他认为,麦克斯韦的理论比传统的“超距理论”更可信。

赫兹

1888年,赫兹经过反复试验,发现了人们怀疑和期待已久的电磁波,终于证实了麦克斯韦的预言:电磁波的存在!

遗憾的是,这时候距麦克斯韦离世,已经过去了整整九年。

有人说,如果物理学有那么一本《圣经》,那么史上最优美的麦克斯韦方程组肯定会写在封面上。

整个世界有那么多复杂纷繁的电磁现象,但是没有一个能逃出这个方程组的约束。

后世许多人调侃,麦克斯韦方程组优雅得好像上帝借着他的手写给了世人。

如果说,为了让人们可以遮风避雨,牛顿盖起了房子,那麦克斯韦一定是觉得日子还不够滋润吧,顺手就把电线接了进来,从此“楼上楼下,电灯电话”的小日子,就过起来了。

对我们普通人来说,看着身边所有和电磁波有关的事物:电视,手机,无线电......

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