在自然科学史上,只有当某一种科学达到了高峰,才可能用数学表示成 定律形式。这些定律不但能够解释已知的物理现象,而且还可以揭示出某些 还没有发现的东西。正象牛顿的万有定律预见了海王星一样,麦克斯韦在《论 物理学的力线》中,预见了电磁波的存在。他指出,既然交变的电场会产生 交变的磁场,交变的磁场又会产生交变的电场,那么,这种交变的电磁场就 会用波的形式向空间散布开去。当时,麦克斯韦才三十一岁,这是他一生中 最辉煌的一年。
麦克斯韦继续向电磁学领域的深度进军。1865年,他发表了第三篇电磁 学论文《电磁场动力学》。论文发表在《伦敦皇家学会学报》上。在这篇重 要文献中,麦克斯韦方程的形式更完善了。他采用法国数学家、力学家拉格 朗日(1736-1813)和爱尔兰数学家、物理学家哈密顿(1805-1865)创立 的数学方法,由那组方程式直接推导出了电场和磁场的波动方程,电磁波的 传播速度根据那个波动方程的系数计算,正好等于光速!这同麦克斯韦四年 以前推算的那个比值完全一样。直到这个时候,电磁波的存在是确定无疑的 了!因此他大胆断定,光也是一种电磁波。法拉第当年关于光的电磁理论的 朦胧猜想,就这样由麦克斯韦变成了科学的理论。法拉第和麦克斯韦的名字, 从此联系在一起,就跟伽里略和牛顿的名字一样,在物理学上永放光彩。
麦克斯韦在伦敦皇家学院总共任教五年。这五年是他一生中的多产时 期。除了建立电磁理论以外,他在分子物理学、气体动力学上也都有贡献。
1865年,麦克斯韦正式宣布光的电磁学以后不久,就辞去皇家学院的教 席,回到他的家乡格伦莱庄园系统地总结研究成果,撰写电磁学专著。经过 几年苦干,他写的《电磁学通论》在1873年问世。这是一部电磁理论的经典 著作,麦克斯韦系统地总结了十九世纪中叶前后,库仑、安培、奥斯特、法 拉第和他本人对电磁现象的研究成果,建立了完整的电磁理论。这部巨著的 重大意义,完全可以同牛顿的《数学原理》(力学)和达尔文的《物种起源》
(生物学)相比较,它也是人类智慧的结晶。
电磁理论的宏伟大厦,经过几代人的努力,巍然矗立起来了!《电磁学
通论》的出版成了当时物理学界的一件大事。当时麦克斯韦已经回到剑桥大
学任教,他的朋友和学生对这部书已经期待很久了。人们争先恐后地到书店
里去购买,第一版几天就卖完了。
千秋是非
《电磁学通论》虽然一抢而空,但是真正读懂的人却寥寥无几。不久,
就听到有人批评它艰深难懂。当然,高度抽象的麦克斯韦微分方程,毕竟不
象2×2=4那么简单。单是两个公式、几个数学符号,就包罗了电荷、电流、
电磁、光等自然界一切电磁现象的规律,这在一般人看来,确实是不可思议
的。另外,还有一个更主要的原因,就是从麦克斯韦宣布他的理论以后,一
直没有人发现电磁波。而能否证明有电磁波存在,却是检验麦克斯韦理论的
关键。因此许多物理学家都抱着怀疑态度。就连从前热情鼓励麦克斯韦的威
廉·汤姆生,也不敢肯定麦克斯韦的预言是否可靠。
麦克斯韦的电磁理论,在物理学上有划时代的意义。遗憾的是,麦克斯
韦本人没有能够证实自己的理论(在一定程度上可以说是“没有去证实”)。
本站不支持畅读模式,请关闭畅读服务,步骤:浏览器中——设置——关闭网页小说畅读服务。