麦克斯韦简介.doc

麦克斯韦(1831-1879)。麦克斯韦是继法拉第之后,集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果,建立了第一个完整的电磁理论体系,不仅科学地预言了电磁波的存在,而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性,完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果,奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。麦克斯韦1831年6月出生于英国爱丁堡,他的父亲原是律师,但他的主要兴趣是在制作各种机械和研究科学问题,他这种对科学的强烈爱好,对麦克斯韦一生有深刻的影响。麦克斯韦10岁进入爱丁堡中学,14岁在中学时期就发表了第一篇科学论文《论卵形曲线的机械画法》,反映了他在几何和代数方面的丰富知识。16岁进入爱丁堡大学学习物理,三年后,他转学到剑桥大学三一学院。在剑桥学习时,打下了扎实的数学基础,为他尔后把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。,他十分赞同法拉第提出的新观点,并且精心研究法拉第的《电学的实验研究》一书。他以法拉第的力线概念为指导,透过这些似乎杂乱无章的实验记录,看出了它们之间实际上贯穿着一些简单的规律。于是,他发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》。在这篇论文中,法拉第的力线概念获得了精确的数学表述,并且由此导出了库仑定律和高斯定律。这篇文章还只是限于把法拉第的思想翻译成数学语言,还没有引导到新的结果。1862年他发表了第二篇论文《论物理力线》,不但进一步发展了法拉第的思想,扩充到磁场变化产生电场,而且得到了新的结果:电场变化产生磁场,由此预言了电磁波的存在,并证明了这种波的速度等于光速,揭示了光的电磁本质。这篇文章包括了麦克斯韦研究电磁理论达到的主要结果。1864年他的第三篇论文《电磁场的动力学理论》,从几个基本实验事实出发,运用场论的观点,以演绎法建立了系统的电磁理论。1873年出版的《电学和磁学论》一书是集电磁学大成的划时代著作,全面地总结了19世纪中叶以前对电磁现象的研究成果,建立了完整的电磁理论体系。这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》和赖尔的《地质学原理》相媲美的里程碑式的著作。麦克斯韦在总结前人工作的基础上,引入位移电流的概念,建立了一组微分方程。这方程组确定电荷、电流(运动的电荷)、电场、磁场之间的普遍联系,是电磁学的基本方程,麦克斯韦方程组表明,空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场,而变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说明,电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化,由此式可证明电微波在以太(即真空)中传播的速度,等于光在真空中传播的速度。这不是偶然的巧合,而是由于光和电磁波在本质上是相同的。光是一定波长的电磁波,这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说。麦克斯韦被大多数近代物理学家看作是19世纪的科学家,但他对20世纪的物理学影响很大,他与牛顿和爱因斯坦齐名。1931年爱因斯坦在麦克斯韦生辰百年纪念会上曾指出:麦克斯韦的工作“是牛顿以来,物理学最深刻和最富有成果的工作”,从而使物理现实的概念得到