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麦克斯韦发表论文时间多长

发布时间:2024-07-05 14:49:29

麦克斯韦发表论文时间多长

麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡,自幼聪颖,父亲是个知识渊博的律师,使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁时进入爱丁堡中学学习14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文,已显露出出众的才华。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理。1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版,1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室,1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展的最光辉的成果,是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论遇见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学,在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后,坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望,决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。他在前人成就的基础上,对整个电磁现象作了系统、全面的研究,凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文:《论法拉第的力线》(1855年12 月至1856年2月);《论物理的力线》(1861至1862年);《电磁场的动力学理论》(1864年12月8日)。对前人和他自己的工作进行了综合概括,将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来,经后人整理和改写,成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。据此,1865年他预言了电磁波的存在,电磁波只可能是横波,并计算了电磁波的传播速度等于光速,同时得出结论:光是电磁波的一种形式,揭示了光现象和电磁现象之间的联系。1888年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献,他是气体动理论的创始人之一。1859年他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律,从而找到了由微观两求统计平均值的更确切的途径。1866年他给出了分子按速度的分布函数的新推导方法,这种方法是以分析正向和反向碰撞为基础的。他引入了驰豫时间的概念,发展了一般形式的输运理论,并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。1867年引入了“统计力学”这个术语。麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师,他非常重视实验,由他负责建立起来的卡文迪什实验室,在他和以后几位主任的领导下,发展成为举世闻名的学术中心之一。他善于从实验出发,经过敏锐的观察思考,应用娴熟的数学技巧,从缜密的分析和推理,大胆地提出有实验基础的假设,建立新的理论,再使理论及其预言的结论接受实验检验,逐渐完善,形成系统、完整的理论。特别是汤姆孙W卓有成效地运用类比的方法使麦克斯韦深受启示,使他成为建立各种模型来类比研究不同物理现象的能手。在他的电磁场理论的三篇论文中多次使用了类比研究方法,寻找到了不同现象之间的联系,从而逐步揭示了科学真理。麦克斯韦严谨的科学态度和科学研究方法是人类极其宝贵的精神财富。麦克斯韦父亲的影响 在科学史上,一些重大的理论,常常要靠许多人的前赴后继、不辞劳苦的努力,才能创立起来。19世纪,导致物理学爆发一场革命的电磁理论的创立,就是这样的。从奥斯特、安培发现电流的磁效应开始,经过法拉第的奠基,到理论的完成,前后经历了半个多世纪。最后完成这个理论的人,是英国杰出的数学家物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。《论法拉第的力线》这篇论文,虽然基本上是对法拉第力线概念的数学 “翻译”,却是十分重要的一步。因为麦克斯韦一开始就使用了数学方法,而且选定了法拉第学说的精髓——力线思想,当做自己研究的起点。这表明麦克斯韦的科学洞察力确实是不同来凡响的。他认准了主攻方向,就坚定不移地研究下去。他后来的一系列论文,步步深入,都是沿着这条正确道路走的。这一点,是他比汤姆生高明的地方。汤姆生已经走到真理的边缘,却迟疑不前;麦克斯韦抓住了真理,就锲而不舍。所以麦克斯韦尽管起步比较迟,却第一个登上了光辉的顶峰。 科学的道路总是不平坦的。正当麦克斯韦的研究很有希望的时候,一桩不幸的事情打断了他的计划。一天,他正在埋头研究几篇新近的电学资料,邮递员送来一封家信。他拿到信,一眼看出不是父亲的笔迹,心头不由一惊。他许久以来担心的事情终于发生了。父亲年老体弱,健康恶化,突然病倒在床。那封信是父亲请别人代写的。麦克斯韦读完信,心里十分焦虑和难过。他对父亲的感情是非常深的。从幼年起,父亲就是他的良师益友,也是整个家庭的支柱。十几年来,他们朝夕相处,十分融洽。麦克斯韦离家求学以后,他们几乎每天通信,交换各种科学思想和对社会的见解,也畅谈有趣的日常生活。 为了照顾父亲,麦克斯韦只得离开剑桥大学,到离家比较近的阿伯丁工作。阿伯丁是英国北部的一个海港,那里的一所学院答应让麦克斯韦担任自然哲学讲师,可是需要等一段时间。麦克斯韦整夜守在父亲床前,尽力减轻老人的病痛。但是不论他怎样小心伺候,还是没有挡住死神的降临。1856年春天快要到来的时候,父亲终于离开了人间。这在麦克斯韦生活中,无疑是不可弥补的损失。他悲痛的心情久久不能平息。 不久,阿伯丁的马锐斯凯尔学院正式聘请他当自然哲学教授。麦克斯韦在就职以前,回到剑桥大学办理一些事务,停留了好几个月。他当时的心情很矛盾。对于母校,他是留恋的,而且父亲已经去世,他留在阿伯丁的意义也不大了,更主要的是他的电磁研究刚刚开始,他不知道在阿伯丁有没有合适的研究条件。但是,马锐斯凯尔学院已经给他下了聘书,据说院长很赏识他,他不好推脱,只得上任了。这一去,他的电磁研究竟推迟了四年。 法拉第的启发 1860年初夏,马锐斯凯尔学院的物理学讲座由于某种原因停办了。28的麦克斯韦离开阿伯丁港,到伦敦皇家学院去任教。他的妻子也随同前往。这次工作调动,是麦克斯韦一生事业的转折点。 在这以前,还有一段小小的插曲。麦克斯韦最初的母校爱丁堡大学,也要聘请一个自然哲学教授。他开始是准备去那里的。应选的一共有三个人,另外两个是他在剑桥大学的同学,其中一个还是中学的同学。三个人里究竟应该取谁,当局决定通过考试来决定。要是论学问,麦克斯韦稳拿第一,但是比口才,他吃亏了。考试结果,麦克斯韦名列最后,连主考人对他的讲课能力都表示怀疑。当时一家爱丁堡杂志评论这件事,也很替他惋惜。俗话说: “塞翁失马,安知非福”,麦克斯韦没有被爱丁堡大学选中,自然是件憾事,但是他却因为这个转到了皇家学院,完成了一生中最重要的贡献。 麦克斯韦在阿伯丁的四年时间里,一直怀着一桩心事,就是想用数学工具表达法拉第的学说。他的这个愿望,1855年只开了个头就搁下了。就是在研究土星的苦战中,只要见到有关电磁学方面的文章,也都会引起他密切的关注。他经常给法拉第写信,探索电磁的奥秘。他的案头一直摆着《电学实验研究》。每次打开这部辉煌的巨著,他的情绪就十分激动。法拉第,这位他当时还没有见过的伟人,给物理学描绘了一幅多么形象的图画啊!电、磁、光、力线、波动……在它们背后隐藏着什么规律呢? 麦克斯韦到伦敦以后特地拜访法拉第。这是一次难忘的会晤。青年物理学家递上名片,不一会儿,法拉第面带微笑地走了出来。这位实验大师已经年近七旬,两鬓斑白。他同麦克斯韦一见如故,亲切地交谈起来。 这两位伟人,他们不但在年龄上相差40岁,而且在性格、爱好、特长等方面也迥然不同,可是他们对物质世界的看法却产生了共鸣。这真是奇妙的结合:法拉第快活、和蔼,麦克斯韦严肃、机智。老师是一团温暖的火,学生像一把锋利的剑。麦克斯韦不善于辞令,法拉第演讲起来却是娓娓动听。一个不精通数学,另一个却对数学运用自如。两个人的科学方法也恰好相反:法拉第主要是实验探索,麦克斯韦擅长理论概括。可以说,他们在许多方面是互相补充的;爱因斯坦曾经把他们称做一对,说他们就像伽利略和牛顿一样,相辅相成。麦克斯韦自己也谈到过这一点:“因为人的心灵各有它不同的类型,科学的真理也就应该用种种不同的形式表现,不管它是用具有生动的物理学色彩的定性形式出现,还是用朴素无华的一种符号表示出现,它都应该被当做是同样科学的。”这话自然是对的,字里行间流露出对法拉第的尊敬。不过,不同的科学方法,发掘科学的深度却常常不同。法拉第用直观而形象的方式表达的真理,麦克斯韦最后用惊人的数学才能把它总结出来,并且提到理论的高度,所以他的认识就更深刻,更透入事物的本质,因此更带有普遍性。 4年以前,法拉第曾经称赞过《论法拉第的力线》这篇论文,他没有料到论文的作者竟这样年轻。当麦克斯韦征求他对论文的看法的时候,法拉第说:“我不认为自己的学说一定是真理,但是你是真正理解它的人。” “先生能给我指出论文的缺点吗?”麦克斯韦谦虚地说。 “这是一篇出色的论文。”法拉第沉思地说,“但是,你不应该停留在用数学来解释我的观点,你应该突破它!” 法拉第的话像一盏明灯,照亮了青年物理学家麦克斯韦前进的道路。他马上用最大的热情投入新的战斗。 他设计了一个理论模型,试图对法拉第的力线观念作进一步探讨。这个模型完全建立在机械结构的类比上,有人称它是“以太模型”,现在看上去既枯燥又很不好懂。一位英国现代科学史家,用了整页篇幅也没有说清楚。事实上,麦克斯韦在晚期的著作里也舍弃了这个模型。奇怪的是,麦克斯韦竟把它当作跳板,成功地登上了真理的彼岸。 大厦终于落成 在讨论以太模型的时候,麦克斯韦对自己发现的一个重要事实引起了极大的注意。他分析了法拉第对电介质的研究以后,确认在电场变化着的电介质中,也存在电流,他把这称做“位移电流”。另外,他还计算出这种电流的速度。麦克斯韦惊奇地发现:位移电流的速度恰好等于光速! 这是偶然的巧合吗?天下哪有这样的巧事。他兴奋得几天都没有睡好觉,妻子帮他仔细核对了好几遍,数据确实没有差错。这意味着他计算出了电磁波的传播速度同光速是相等的,这是个非常了不起的发现,尽管他当时还没有完全意识到这一点。几天后,他写信给法拉第报告了这个结果。他在信里说,他计算出的电磁波的传播速度是“每秒310740公里”,而“12年以前菲索(1819~1896)用直接实验测定的光速,却是每秒314858公里!”信寄出的时间是1861年10月19日。法拉第有没有给他回信,史料上没有记载。但是毫无疑问,正是这个发现,促使麦克斯韦4年以后断定光就是电磁波。 1862年,麦克斯韦在英国《哲学杂志》第4卷23期上,发表了第二篇电磁学论文《论物理学的力线》。文章一登出来,立刻引起了广泛的注意。英国著名物理学家、电子的发现人约瑟夫·汤姆逊后来回忆说:“我到现在还清晰地记得那篇论文。当时,我还是一个18岁的孩子,一读到它,我就兴奋极了!那是一篇非常长的文章,我竟把它全部抄下来了。” 这的确是一篇划时代的论文,它同1855年的《论法拉第的力线》相比,有了质的飞跃。论文不再是法拉第观点的单纯数学翻译,而是作了重大的引申和发展。其中具有决定意义的一步,是引进了“位移电流”的概念。这以前,包括法拉第在内,人们讨论电流产生磁场的时候,指的总是传导电流,也就是在导体中自由电子运动所形成的电流。麦克斯韦在研究中感到这个旧概念存在很大的矛盾。比如在连接交变电源的电容器中,电介质里并不存在自由电荷,也就是没有传导电流,但是磁场却同样存在。麦克斯韦经过反复思考和分析,毅然指出,这里的磁场是由另一种类型的电流形成的,这种电流在任何电场变化着的电介质中都存在,它和传导电流一起,形成了闭合的总电流。麦克斯韦通过严密的数学推导,求出了表示这种电流的方程式,把它称做位移电流。 从理论上引出位移电流的概念,实在是电磁学上继法拉第电磁感应以后的一项重大突破。根据这个科学假设,麦克斯韦推导出两个高度抽象的微分方程式 (方程式直到1865年才最后完善),这就是著名的麦克斯韦方程式。这组方程式,从两方面发展了法拉第的成就。一是位移电流,它表明不但变化着的磁场产生电场,而且变化着的电场也产生磁场;二是方程式不但完满地解释了电磁感应现象,而且还在理论上进行了总结。就是凡是有磁场变化的地方,它的周围不管是导体或者电介质,都有感应电场存在。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。电磁学到这时才开始成为一种科学的理论。 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。正像牛顿的万有引力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31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4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,就跟伽利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5年。这5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。 最后的评价 《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,毕竟不像 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,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”)。这有客观原因,也有主观原因。由于环境和工作条件的限制,麦克斯韦一直没有更多的机会从事电磁实验。热力学和分子物理学的研究,耗去了他大部分时间和精力。再有,他主要是个理论物理学家。就像他的学生弗莱明(1849~1945)后来所说的那样,“他从理论上预言了电磁波的存在,但是好像从来没有想到过要用什么实验去证明它。”法拉第一辈子都没有离开过实验,可以说没有实验就没有法拉第。麦克斯韦恰好相反,他只是在伦敦的5年里进行了一些有限的实验,而且多半是气体动力学方面的。他的寓所,靠近屋顶的地方有一间狭长的阁楼,那就是他的实验室。他的妻子常常给他当助手,生火炉,调节室内温度,条件相当简陋。后来在皇家学院实验室里,他作过一些电学实验,也多只是测定标准电阻这一类工作。《电磁学通论》完成以后,麦克斯韦忙着筹建卡文迪许实验室,整理卡文迪许 (1731~1810)的遗著。 由于以上这些原因,电磁理论问世以后,在相当长的时间里没有得到承认。最初只有剑桥大学的一些青年物理学家支持它。许多人,包括一批有威望的科学家,对还没有被证明的新理论,都采取观望态度。劳厄(1879~1960)在《物理学史》中曾经这样评论说:“尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性,并且和一切经验相符合,但是只能逐渐地被物理学家们接受。它的思想太不平常了,甚至像赫尔姆霍茨和波尔茨曼(1844~1906)这样有异常才能的人,为了理解它也花了几年的力气。” 几个春秋过去了。麦克斯韦把他的心血默默地献给了卡文迪许实验室。这座实验室在1872年破土,到1874年完工。修建经费是一位鼓励科学的公爵捐赠的。为了增添仪器,麦克斯韦也拿出了自己不多的积蓄。在整个筹建过程中,从设计、施工、仪器购置,直到大门上的题词,麦克斯韦都亲自过问。它是实验室的创建人,也是第一任主任。后来相继接替他的是瑞利(1842~1919)和约瑟夫·汤姆逊,汤姆逊以后是卢瑟福(1871~1937),他们都是世界第一流的物理学家。这座实验室开花结果的时期在20世纪。大批优秀的科学人才,尤其是原子能物理方面的人才,都是从这里培养出来的。 麦克斯韦最后几年的主要工作,是整理卡文迪许留下的大量资料。这项由公爵委托给他的任务,工作相当繁重。卡文迪许是18世纪一位性情怪僻的英国著名物理学家和化学家。他曾经发现氢气,确实水的化学组成,第一个计算地球的质量,在静电学上也很有研究。他终身未娶,为人腼腆,喜欢离群索居,死后留下二十多扎没有发表的科学手稿,大多涉及数学和电学,其中不少很有价值的东西埋没了几乎半个世纪。整理这些资料是一件非常细致而困难的工作,麦克斯韦为了完成这项工作,作出了很大的牺牲:他放弃了自己的研究,耗尽了精力。 除了卡文迪许实验室的日常事务以外,麦克斯韦每学期都要主讲一门课,内容是电磁学或者热力学。他在讲台上热心地宣传电磁理论,推广新学说。可惜听众不多。他本来就不善于讲演,更何况电磁理论是那样的高深,同传统的物理学大相径庭呢!1878年5月,他举行了一次有关电话的科普讲演。电话当时还是新事物,刚刚破土而出。1875年贝尔发明电话,第二年取得专利,1877年爱迪生公布阻抗式送话器。这些人类电信史上的新发明,引起了麦克斯韦莫大的兴趣。可能,他当时已经预感到,他的理论总有一天会给这些发明插上双翅,传遍全球。 麦克斯韦后期的生活充满了烦恼。他的学说没有人理解,妻子又久病不愈。这双重的不幸,压得他精疲力尽。妻子生病以后,整个家庭生活的秩序都乱了。麦克斯韦对妻子一向体贴入微,为了看护妻子,他曾经整整三个星期没有在床上睡过觉。尽管这样,他的讲演,他的实验室工作,却从来没有中断过。过分的焦虑和劳累,终于损害了他的健康。同事们注意到这位无私的科学家在渐渐地消瘦下去,面色也越来越苍白。但是,他还是那样顽强地工作。1879年11月5日,麦克斯韦患癌症去世,终年只有49岁。物理学史上一颗可以同牛顿交相辉映的明星陨落了。他正当壮年就不幸夭折,这是非常可惜的。他的理论为近代科学技术开辟了一条崭新的道路,可是他的功绩,在他活着的时候却没有得到人们重视。麦克斯韦的一生,是咤叱风云的一生,也是自我牺牲的一生。这位科学巨匠生前的荣誉远远不及法拉第,直到他死后许多年,在赫兹证明了电磁波存在以后人们才意识到,并且公认他是“牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家”。

麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡,自幼聪颖,父亲是个知识渊博的律师,使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁时进入爱丁堡中学学习14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文,已显露出出众的才华。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理。1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版,1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室,1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。

麦克斯韦(James Clerk Maxwell 1831--1879)麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡,自幼聪颖,父亲是个知识渊博的律师,使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁时进入爱丁堡中学学习14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文,已显露出出众的才华。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理。1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版,1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室,1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展的最光辉的成果,是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论遇见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学,在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后,坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望,决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。他在前人成就的基础上,对整个电磁现象作了系统、全面的研究,凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文:《论法拉第的力线》(1855年12 月至1856年2月);《论物理的力线》(1861至1862年);《电磁场的动力学理论》(1864年12月8日)。对前人和他自己的工作进行了综合概括,将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来,经后人整理和改写,成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。据此,1865年他预言了电磁波的存在,电磁波只可能是横波,并计算了电磁波的传播速度等于光速,同时得出结论:光是电磁波的一种形式,揭示了光现象和电磁现象之间的联系。1888年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献,他是气体动理论的创始人之一。1859年他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律,从而找到了由微观两求统计平均值的更确切的途径。1866年他给出了分子按速度的分布函数的新推导方法,这种方法是以分析正向和反向碰撞为基础的。他引入了驰豫时间的概念,发展了一般形式的输运理论,并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。1867年引入了“统计力学”这个术语。麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师,他非常重视实验,由他负责建立起来的卡文迪什实验室,在他和以后几位主任的领导下,发展成为举世闻名的学术中心之一。他善于从实验出发,经过敏锐的观察思考,应用娴熟的数学技巧,从缜密的分析和推理,大胆地提出有实验基础的假设,建立新的理论,再使理论及其预言的结论接受实验检验,逐渐完善,形成系统、完整的理论。特别是汤姆孙W卓有成效地运用类比的方法使麦克斯韦深受启示,使他成为建立各种模型来类比研究不同物理现象的能手。在他的电磁场理论的三篇论文中多次使用了类比研究方法,寻找到了不同现象之间的联系,从而逐步揭示了科学真理。麦克斯韦严谨的科学态度和科学研究方法是人类极其宝贵的精神财富。

麦克斯韦发表论文时间

1855年至1856年间,麦克斯韦发表了第一篇电磁学方面的论文——《论法拉第的力线》。这篇论文不仅以抽象的数学形式表示了法拉第直观的力线图像并推进了法拉第的实验研究,而且包含了一系列重要思想,为以后的研究开拓了一条新路。

1861年,在对磁场变化产生感应电动势的现象作了深入分析之后,麦克斯韦敏锐地感觉到,即使不存在导体回路,变化的磁场通过媒质也会在其周围激发出一种“场”,他把它当作感应或涡旋电场。这是麦克斯韦为统一电磁理论所作的第一个重大假设。1862年,麦克斯韦发表了重要论文《论物理的力线》,其中引进了“位移电流”的概念。

1864年至1865年,麦克斯韦发表了著名论文《电磁场的动力理论》。在这篇论文里,他得出了真空中的电磁场方程即麦克斯韦方程。这个方程在电磁学中的地位,相当于牛顿力学定律在经典力学中的地位。其形式之简洁、优美,一直为科学界所称道。

1868年,麦克斯韦发表了又一篇重要论文《关于光的电磁理论》,明确地把光概括到电磁理论中。这就是著名的光的电磁波学说。到此为止,麦克斯韦就把电学、磁学、光学这三个原来相互独立的重要物理学研究领域结合起来,完成了19世纪中叶物理学的一个重大综合。

1871年,麦克斯韦任剑桥物理系主任,成为剑桥大学第一个实验物理学教授,筹建并领导该校卡文迪物理实验室。这个名为实验室而实为物理研究所的学术单位,后来发展成为科学史上最重要的、最著名的学术中心之一。

1873年,麦克斯韦完成了经典著作《论电和磁》,这部书被尊为牛顿《原理》一书以后最重要的一部物理学经典。麦克斯韦的电磁学,是人类知识宝库中一份博大精深的科学遗产。除了电磁学,麦克斯韦对热的分子动力论所作的贡献也是突出的。1871年,麦克斯韦出版了《热的理论》一书。这本书表述了压强、体积、熵、温度等热力学变量的偏导数之间的一些关系式,即“麦克斯韦关系式”。这些关系式在热力学中的地位,相当于麦克斯韦方程组在经典动力学中的地位。

1879年,麦克斯韦开始把注意力转向气体理论方面。他利用数学统计的方法,导出了分子运动麦克斯韦速度分布律。这一成果可以看作经典统计物理学的起点。除此之外,麦克斯韦还进一步发展了哈密顿关于矢量分析和符号微分算子运用合理性的理论,还在马觉理论和色度学、土星光环的研究、几何光学、伺服机构(节速器)光测弹性学、结构力学等不同的领域作出了重要贡献。

麦克斯韦——岁发表论文的少年

——14岁发表论文的少年

麦克斯韦(1831~1879),英国著名物理学家,14岁开始发表论文,在分子运动论、热力学、视觉理论上都有杰出的贡献,被誉为“电磁波之父”。

在英国爱丁堡的一个律师家里,1831年11月13日,迎来了一个伟大的生命,他就是英国著名的物理学家麦克斯韦。麦克斯韦的父亲约翰先生是个律师,但他热爱科学技术,修房、做玩具、缝衣服样样都行。

在乡村,约翰先生有一座非常幽静的庄园。这里绿草肥美,空气清新,鸟儿在空中自由自在地飞翔。一条清澈见底的小河从庄园旁流过,流向无边无垠的绿草深处。庄园中间那座红瓦灰墙的楼房,是约翰亲手设计的。楼房掩映在绿树丛中,给人以宁静和秀美之感。

麦克斯韦就在这田园般的乡村中度过了自己的童年。

可麦克斯韦童年的欢乐是极其短暂的。他8岁时,母亲因病去世了,母亲的死,使他伤心至极。从此以后他变得内向,性格孤僻。

1841年,父亲带着麦克斯韦回到爱丁堡,10岁的麦克斯韦被父亲送到爱丁堡中学插班学习。

在中学这段日子里,父亲经常带麦克斯韦到爱丁堡皇家学会听科学讲座。

一天,他们来到科学大厅。只见,讲台上有个圆形大铜盘,金光灿灿,铜盘两侧有块马蹄形磁铁。麦克斯韦个儿小,一下钻到讲台前,他发现铜盘的边缘和中间有一根导线,两根导线连着一个电流表。

“先生们!”一个学者高声说道,“这是大科学家法拉第用了整整10年功夫研究制成的第一台磁感应发电机。下面,我来给大家演示一下。”

说着,他摇动摇柄,铜盘飞快地转动起来。不一会儿,只见电流表上的指针移动了。

“哇!真不可思议。”麦克斯韦高兴地叫道。

回到家里,麦克斯韦躺在床上,脑子里全是今天看到的试验:

“为什么铜盘在磁铁中间一转就产生了电流?而不转就没有电流呢?电和磁以及运动这几者有什么关系呢?”

他反复思考着这个问题,难以入眠。第二天,他到处去找有关法拉第的书,搜集有关电和磁方面的资料。他还从一些杂志上剪下法拉第的照片贴在床头,以此来鼓励自己努力学习。麦克斯韦成了个电学迷。

光阴如梭,两年过去了。爱丁堡中学一年一度的数学和诗歌比赛,评选揭晓。大红榜上写着:数学比赛第一名麦克斯韦;诗歌比赛第一名麦克斯韦。

比赛的成功极大地激励了麦克斯韦。他更加刻苦学习,还不到15岁,就写了一篇论文,题目叫《论椭圆和蛋形曲线的绘制以及教学公式》。论文写好了,父亲一看简直不敢相信,因为这个论题对于一个14岁的孩子来说太深了。

父亲把论文送到爱丁堡大学,请著名的数学教授鉴定。

第二天,教授把论文拿给同事们看。大家都表示怀疑。有的人甚至说这可能是从书上抄来的。

于是,大家就忙开了。一连几天,他们翻遍了所有新出版的数学杂志。最后,教授终于从17世纪法国数学家笛卡尔的论文中找到了这个问题的研究。他把麦克斯韦的论文同大师的比较,使他吃惊不小。原来,二者的数学公式是一样的,但麦克斯韦的算法完全不同于笛卡尔的方法,而且比之更简洁。最后,教授和同事们认定论文完全是麦克斯韦独立完成的。

他们一致决定在皇家学会上宣读这篇论文,并要发表在《爱丁堡皇家学会学报》上。

皇家学会特别授予他数学金质奖章,麦克斯韦也因此获得了“少年数学家”的美称。

此后,麦克斯韦更加热衷于电与磁的研究,并取得了一定成就。人们为了纪念他,把磁通量的单位命名为麦克斯韦。

麦克斯韦发表论文时间多久

麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡,自幼聪颖,父亲是个知识渊博的律师,使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁时进入爱丁堡中学学习14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文,已显露出出众的才华。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理。1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版,1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室,1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。

麦克斯韦(James Clerk Maxwell 1831--1879)麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡,自幼聪颖,父亲是个知识渊博的律师,使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁时进入爱丁堡中学学习14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文,已显露出出众的才华。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理。1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版,1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室,1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展的最光辉的成果,是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论遇见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学,在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后,坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望,决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。他在前人成就的基础上,对整个电磁现象作了系统、全面的研究,凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文:《论法拉第的力线》(1855年12 月至1856年2月);《论物理的力线》(1861至1862年);《电磁场的动力学理论》(1864年12月8日)。对前人和他自己的工作进行了综合概括,将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来,经后人整理和改写,成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。据此,1865年他预言了电磁波的存在,电磁波只可能是横波,并计算了电磁波的传播速度等于光速,同时得出结论:光是电磁波的一种形式,揭示了光现象和电磁现象之间的联系。1888年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。在热力学与统计物理学方面麦克斯韦也作出了重要贡献,他是气体动理论的创始人之一。1859年他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律,从而找到了由微观两求统计平均值的更确切的途径。1866年他给出了分子按速度的分布函数的新推导方法,这种方法是以分析正向和反向碰撞为基础的。他引入了驰豫时间的概念,发展了一般形式的输运理论,并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。1867年引入了“统计力学”这个术语。麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师,他非常重视实验,由他负责建立起来的卡文迪什实验室,在他和以后几位主任的领导下,发展成为举世闻名的学术中心之一。他善于从实验出发,经过敏锐的观察思考,应用娴熟的数学技巧,从缜密的分析和推理,大胆地提出有实验基础的假设,建立新的理论,再使理论及其预言的结论接受实验检验,逐渐完善,形成系统、完整的理论。特别是汤姆孙W卓有成效地运用类比的方法使麦克斯韦深受启示,使他成为建立各种模型来类比研究不同物理现象的能手。在他的电磁场理论的三篇论文中多次使用了类比研究方法,寻找到了不同现象之间的联系,从而逐步揭示了科学真理。麦克斯韦严谨的科学态度和科学研究方法是人类极其宝贵的精神财富。

麦克斯韦——岁发表论文的少年

——14岁发表论文的少年

麦克斯韦(1831~1879),英国著名物理学家,14岁开始发表论文,在分子运动论、热力学、视觉理论上都有杰出的贡献,被誉为“电磁波之父”。

在英国爱丁堡的一个律师家里,1831年11月13日,迎来了一个伟大的生命,他就是英国著名的物理学家麦克斯韦。麦克斯韦的父亲约翰先生是个律师,但他热爱科学技术,修房、做玩具、缝衣服样样都行。

在乡村,约翰先生有一座非常幽静的庄园。这里绿草肥美,空气清新,鸟儿在空中自由自在地飞翔。一条清澈见底的小河从庄园旁流过,流向无边无垠的绿草深处。庄园中间那座红瓦灰墙的楼房,是约翰亲手设计的。楼房掩映在绿树丛中,给人以宁静和秀美之感。

麦克斯韦就在这田园般的乡村中度过了自己的童年。

可麦克斯韦童年的欢乐是极其短暂的。他8岁时,母亲因病去世了,母亲的死,使他伤心至极。从此以后他变得内向,性格孤僻。

1841年,父亲带着麦克斯韦回到爱丁堡,10岁的麦克斯韦被父亲送到爱丁堡中学插班学习。

在中学这段日子里,父亲经常带麦克斯韦到爱丁堡皇家学会听科学讲座。

一天,他们来到科学大厅。只见,讲台上有个圆形大铜盘,金光灿灿,铜盘两侧有块马蹄形磁铁。麦克斯韦个儿小,一下钻到讲台前,他发现铜盘的边缘和中间有一根导线,两根导线连着一个电流表。

“先生们!”一个学者高声说道,“这是大科学家法拉第用了整整10年功夫研究制成的第一台磁感应发电机。下面,我来给大家演示一下。”

说着,他摇动摇柄,铜盘飞快地转动起来。不一会儿,只见电流表上的指针移动了。

“哇!真不可思议。”麦克斯韦高兴地叫道。

回到家里,麦克斯韦躺在床上,脑子里全是今天看到的试验:

“为什么铜盘在磁铁中间一转就产生了电流?而不转就没有电流呢?电和磁以及运动这几者有什么关系呢?”

他反复思考着这个问题,难以入眠。第二天,他到处去找有关法拉第的书,搜集有关电和磁方面的资料。他还从一些杂志上剪下法拉第的照片贴在床头,以此来鼓励自己努力学习。麦克斯韦成了个电学迷。

光阴如梭,两年过去了。爱丁堡中学一年一度的数学和诗歌比赛,评选揭晓。大红榜上写着:数学比赛第一名麦克斯韦;诗歌比赛第一名麦克斯韦。

比赛的成功极大地激励了麦克斯韦。他更加刻苦学习,还不到15岁,就写了一篇论文,题目叫《论椭圆和蛋形曲线的绘制以及教学公式》。论文写好了,父亲一看简直不敢相信,因为这个论题对于一个14岁的孩子来说太深了。

父亲把论文送到爱丁堡大学,请著名的数学教授鉴定。

第二天,教授把论文拿给同事们看。大家都表示怀疑。有的人甚至说这可能是从书上抄来的。

于是,大家就忙开了。一连几天,他们翻遍了所有新出版的数学杂志。最后,教授终于从17世纪法国数学家笛卡尔的论文中找到了这个问题的研究。他把麦克斯韦的论文同大师的比较,使他吃惊不小。原来,二者的数学公式是一样的,但麦克斯韦的算法完全不同于笛卡尔的方法,而且比之更简洁。最后,教授和同事们认定论文完全是麦克斯韦独立完成的。

他们一致决定在皇家学会上宣读这篇论文,并要发表在《爱丁堡皇家学会学报》上。

皇家学会特别授予他数学金质奖章,麦克斯韦也因此获得了“少年数学家”的美称。

此后,麦克斯韦更加热衷于电与磁的研究,并取得了一定成就。人们为了纪念他,把磁通量的单位命名为麦克斯韦。

麦克斯韦三篇论文发表时间

麦克斯韦的介绍

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831〜1879),出生于苏格兰爱丁堡,英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。1831年6月13日生于苏格兰爱丁堡,1879年11月5日卒于剑桥。

1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理,毕业于剑桥大学。他成年时期的大部分时光是在大学里当教授,最后是在剑桥大学任教。1873年出版的《论电和磁》,也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学,也就不可能有现代文明。

麦克斯韦的生平

求学生涯

1846年智力发育格外早的麦克斯韦就向爱丁堡皇家学院递交了一份科研论文。1847年16岁中学毕业,进入爱丁堡大学学习。这里是苏格兰的最高学府。他是班上年纪最小的学生,但考试成绩却总是名列前茅。他在这里专攻数学物理,并且显示出非凡的才华。他读书非常用功,但并非死读书,在学习之余他仍然写诗,不知满足地读课外书,积累了相当广泛的知识。

在爱丁堡大学,麦克斯韦获得了攀登科学高峰所必备的基础训练。其中两个人对他影响最深,一是物理学家和登山家福布斯,一是逻辑学和形而上学教授哈密顿。福布斯是一个实验家,他培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣,一个从事理论物理的人很难有这种兴趣。

他强制麦克斯韦写作要条理清楚,并把自己对科学史的爱好传给麦克斯韦。哈密顿教授则用广博的学识影响着他,并用出色的怪异的批评能力刺激麦克斯韦去研究基础问题。在这些有真才实学的人的影响下,加上麦克斯韦个人的天才和努力,麦克斯韦的学识一天天进步,他用三年时间就完成了四年的学业,相形之下,爱丁堡大学这个摇篮已经不能满足麦克斯韦的求知欲。

为了进一步深造,1850年,他征得了父亲的同意,离开爱丁堡,到人才济济的剑桥去求学。赫兹是德国的一位青年物理学家,麦克斯韦的《电磁学通论》发表之时,他只16岁。在当时的德国,人们依然固守着牛顿的传统物理学观念,法拉第、麦克斯韦的理论对物质世界进行了崭新的描绘,但是违背了传统,因此在德国等欧洲中心地带毫无立足之地,甚而被当成奇谈怪论。

当时支持电磁理论研究的,只有波尔茨曼和赫尔姆霍茨。赫兹后来成了赫姆霍茨的学生。在老师的影响下,赫兹对电磁学进行了深入的研究,在进行了物理事实的比较后,他确认,麦克斯韦的理论比传统的“超距理论”更令人信服。于是他决定用实验来证实这一点。

1886年,赫兹经过反复实验,发明了一种电波环,用这种电波环作了一系列的实验,终于在1888年发现了人们怀疑和期待已久的电磁波。赫兹的实验公布后,轰动了全世界的科学界,由法拉第开创、麦克斯韦总结的电磁理论,至此取得了决定性的胜利。麦克斯韦的伟大遗愿终于实现了。

科学研究

1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版。

1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室。

1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。

电磁情缘

回顾电磁学的历史,物理学的历程一直到1820年的时候都是以牛顿的物理学思想为基础的。自然界的“力”——热、电、光、磁以及化学作用正在被逐渐归结为一系列流体的粒子间的瞬时吸引或排斥。人们已经知道磁和静电遵守类似引力定律的平方反比定律。在19世纪以前的40年中,出现了一种反对这种观点的动向,这种观点赞成“力的相关”。

1820年,奥斯特发现的电磁现象马上成了这种新趋势的第一个证明和极为有力的推动力,但当时的人又对此捉摸不定和感到困惑。奥斯特所观察到的电流与磁体间的作用有两个基本点不同于已知的现象:它是由运动的电显示出来的,而且磁体既不被引向带电流的金属线,也不被它推开,而是对于它横向定位。

同一年,法国科学家安培用数学方法总结了奥斯特的发现,并创立了电动力学,此后,安培和他的追随者们便力图使电磁的作用与有关瞬时的超距作用的现存见解调和起来。

麦克斯韦的电学研究始于1854年,当时他刚从剑桥毕业不过几星期。他读到了法拉第的《电学实验研究》,立即被书中新颖的实验和见解吸引住了。在当时人们对法拉第的观点和理论看法不一,有不少非议。最主要原因就是当时“超距作用”的传统观念影响很深。另一方面的原因就是法拉第的理论的严谨性还不够。

法拉第是实验大师,有着常人所不及之处,但唯独欠缺数学功力,所以他的创见都是以直观形式来表达的。一般的物理学家恪守牛顿的物理学理论,对法拉第的学说感到不可思议。

有位天文学家曾公开宣称:“谁要在确定的超距作用和模糊不清的力线观念中有所迟疑,那就是对牛顿的亵渎!”在剑桥的学者中,这种分歧也相当明显。汤姆逊也是剑桥里一名很有见识的学者之一。

麦克斯韦对他敬佩不已,特意给汤姆逊写信,向他求教有关电学的知识。汤姆逊比麦克斯韦大7岁,对麦克斯韦从事电学研究给予过极大的帮助。在汤姆逊的指导下,麦克斯韦得到启示,相信法拉第的新论中有着不为人所了解的真理。

认真地研究了法拉第的著作后,他感受到力线思想的宝贵价值,也看到法拉第在定性表述上的弱点。于是这个刚刚毕业的青年科学家决定用数学来弥补这一点。1855年麦克斯韦发表了第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》。

一般认为麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一整个阶段中最伟大的理论物理学家。1879年他在48岁时因病与世长辞。他光辉的生涯就这样过早地结束了。

1865年开始,麦克斯韦辞去了皇家学院的教席,开始潜心进行科学研究,系统地总结研究成果,撰写电磁学专著。

麦克斯韦生前没有享受到他应得的荣誉,因为他的科学思想和科学方法的重要意义直到20世纪科学革命来临时才充分体现出来。然而他没能看到科学革命的发生。1879年11月5日,麦克斯韦因病在剑桥逝世,年仅48岁。那一年正好爱因斯坦出生。

1831年11月13 日,刚好在法拉第发现电磁感应不久,麦克斯韦出生在苏格兰首府爱丁堡。跟出身寒微的法拉第不同,他家学渊博,祖上有不少名流学者。父亲在乡下有产业;职业是律师,兴趣却在科学技术上,他爱设计机器、爱科学、爱提问。麦克斯韦从小受到熏陶,上中学时已才华出众,第二年考入爱丁堡大学。三年后转入剑桥大学,以甲等数学第二名的优异成绩毕业。麦克斯韦受父亲的影响,对实际问题感兴趣。他的研究题目都是怎样运用数学解决物理学、天文学或工程问题。

麦克斯韦从剑桥大学毕业后,最初研究光的色彩理论。不久他读到法拉第的电磁实验研究。用充满力线的场代替牛顿的真空,用力在场中以波的形式和有限的速度代替牛顿的超距作用,这不同凡响的大胆见解唤起了麦克斯韦的想象力,引起了他的共鸣。然而麦克斯韦也看到,法拉第的表述方法不够严格,有漏洞。正是在这里他可以大显身手,施展自己的数学才能。

麦克斯韦在电磁学论文《论法拉第的力线》中,开宗名义,第一句话是:“关于电的科学,目前的状况对于思考特别不利。”麦克斯韦要改进这种状况。他运用法拉第的力线思想,把法拉第发现的种种迥然不同的现象彼此之间的内在联系,清楚地展现在数学家、物理学家们面前。要做到这一点,必须具备两方面的条件:①要澄清物理概念,建立一个物理模型,以便类比借鉴;②要运用数学工具,给出精确的数量关系。法拉第对电流周围的磁力线所作的物理描述,被麦克斯韦概括为一个矢量微分方程。这是一个良好的开端,法拉第的物理直觉能力和麦克斯韦的数学分析技巧开始会合了。

法拉第比麦克斯韦年长40岁,他们的出身、教育、性格、爱好截然不同。一个来自社会最低层,一个门第高贵。一个连小学也没毕业,一个是名牌大学的高才生。法拉第讲话娓娓动听,引人入胜;麦克斯韦才思敏捷,言辞锋利,却不管听的人懂不懂,只管自己发挥。一个是实验巨匠,一个是数学高手。一个善于运用直觉,把握住物理现象的本质,设计巧妙的实验、观察、记录、归纳;一个擅长建立物理模型运用数学技巧演绎、分析、提高。如果把他们两个人的特点集于一身,那就是一个理想的物理学家了。现在他们确实汇集在一起。他们坚信场的物质性,反对牛顿的超距作用;他们的目标是一致的——建立一个全新的、不从属于牛顿自然哲学体系的电磁学理论。

在麦克斯韦建立他的电磁理论之前,诺埃曼、韦伯等德国物理学家继承了安培的超距作用观点,对电磁现象的研究做过不少贡献,形成了电动力学的所谓大陆学派。但是,他们企图在力学的框架内理解电磁现象,提出各种复杂的相互作用“势”来描述电磁过程,理论复杂而不自然,未能建立一个统一的理论体系。而麦克斯韦则继承了法拉第的近距离作用观念,取得了决定性的进展。

麦克斯韦走了三大步才建立起电磁理论,前后历时10余年。他一开始就把注意力集中到法拉第的力线上。

1856年,他发表了电磁理论方面的第一篇论文《论法拉第的力线》。在开尔文对热传导现象、流体运动和电磁力线的类比研究的基础上,首次试图将法拉第的力线概念表述成精确的数学形式。他在文中给出了电场的已知定律的微分关系式。

1862年,他发表了第二篇论文《论物理的力线》。在这篇论文中,他提出一个分子涡流以太模型,通过数学计算可以得出电学和磁学中全部已知的基本定律。除此之外,麦克斯韦还在这个模型的基础上引入了“位移电流”的概念:变化电场引起介质电位移的变化,这种变化与传导电流一样在周围空间激发磁场。位移电流完全是麦克斯韦的独创(在没有任何实验提示的情况下,只是为了保证理论的自恰性——与电荷守恒定律兼容而大胆引入的)。因此,麦克斯韦电磁理论绝不仅仅是法拉第的思想的数学精确化。提出位移电流不但保证了理论的自恰性,而且使理论具有一种对移性:变化的电场在周围的空间激发涡旋磁场,变化的磁场在周围的空间激发涡旋电场,这就为脱离场源而交互变化的电场和磁场——电磁场的独立存在提供了依据。电磁场是一种新型的运动,以横波的形式在空间传播,形成所谓的电磁波。

1865年,他发表了第三篇论文《电磁场的动力理论》。他不再用他过去提出的以太模型,而是通过数学解析方法,总结了以他的名字命名的电磁场基本方程——麦克斯韦方程组。由这个方程组,他推出电磁场所满足的波动方程,预言了电磁波的存在。由于算出的电磁波在真空中传播速度与真空的光速相同,麦克斯韦断言光就是频率在某一范围的电磁波,建立了光的电磁理论。这是理论和实验相结合的硕果。

麦克斯韦扎实的数学基础为他的成功奠定了基础。数学作为物理研究的工具是极为重要的。麦克斯韦如果没有扎实的数学功底、严密的逻辑思维能力,就不可能得出麦氏关系,这一点是不容置疑的。还要说明的是:麦克斯韦先用以太模型导出新的方程组,然后又敢于舍弃原来的力学比拟,让电磁场理论从机械论框架中解脱出来,成为独立的对象,这就是麦克斯韦的伟大之处。有人曾这样比喻:对麦克斯韦来说,机械模型就好像建筑高楼大厦时的脚手架,楼房建好之后,脚手架就一点一点地被拆掉了。这一点和我们前面提到的安培形成鲜明的对比,安培完全被自己的理论框架囚禁了,从而失去了发现电磁感应的机会。这其实是创新思维在科学发展进程中重要作用的一个典型实例,对于我们今天在教与学的过程中要进行创新思维意识的培养具有一定的启发作用。

麦克斯韦方程组被列入“改变世界面貌的10个公式”之一。当法拉第和麦克斯韦将电磁学的大厦建立起来以后,又出现了一位杰出的物理学家——赫兹。他用实验证实了电磁波的存在。之后不到6年时间,意大利的马可尼和俄国的波波夫就分别实现了无线电的长距离传播。无线电报、无线电广播、无线电话、电视、雷达,数不尽的无线电技术蓬勃发展起来,使人类的生活达到了空前的丰富多彩。

麦克斯韦发表的论文

1864年至1865年,詹姆士·麦克斯韦发表了著名论文《电磁场的动力理论》。在《电磁场的动力理论》这篇论文里,他得出了真空中的电磁场方程即麦克斯韦方程。

麦克斯韦有哪些人生经历

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦,1831年11月13日出生于苏格兰的爱丁堡,其父是一位知识渊博的律师,这使麦克斯韦从小就受到了极为良好的教育,在10岁时麦克斯韦进入爱丁堡中学学习,14岁那年,他便已经显露出了自己在数学上的出众才华。

1847年麦克斯韦进入爱丁堡大学学习数学和物理,并于1850年转入了剑桥大学三一学院数学系学习,1854年麦克斯韦以全校第二名的成绩获得了史密斯奖学金。毕业后,留院任职两两。1856年麦克斯韦受聘在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职。回到家乡的麦克斯韦对他关于电磁学的研究进行了详细的研究,并完成了有关电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,此书于1873年出版。

1854年,麦克斯韦从英国剑桥大学毕业之后,便对法拉第的名著《电学实验研究》进行了细心的阅读。此书中法拉第关于电磁现象的有关见解深深地迷住了麦克斯韦。这本书令他意识到,自己对于电磁学的了解还远远不够。

一年后,刚刚24岁的麦克斯韦发表了自己第一篇有关电磁学的论文《法拉第的力线》,论文中,他通过数学方法,将电流周围存在磁力线这一特征概括为一个数学方程。这一年,正好是法拉第结束了长达30多年的电学研究的时候,麦克斯韦成为了电磁学领域中最大的希望所在。

1859年,麦克斯韦特意去拜访了早已与自己通信的法拉第,两人交谈甚欢。在谈话中,法拉第提到了四年前麦克斯韦所发表的论文《法拉第的力线》。麦克斯韦征求他对这篇论文的意见,法拉第告诉他:“我并不认为我对于电磁学的认识是真理,但你是真正可以理解它的人。”

“您可以将论文中的缺点指给我看吗?”麦克斯韦谦虚地说。

“这本身是一篇非常出色的文章,但是你不应局限于使用数学方法来对我的观点进行解释,试着去突破它吧!”

法拉第的话使麦克斯韦深受鼓舞,他立即以更大的热情投入了新的研究中。

两年的紧张研究时光过去了,麦克斯韦的付出终于有了回报。1862年,麦克斯韦在英国《哲学杂志》上,发表了第二篇电磁论文《论物理的力线》。文章一经发表,便引发了科学界的震惊。麦克斯韦所引出的位移电流概念,是继法拉第电磁感应后提出的一项重大发现。这不仅是一篇划时代的论文,更是对法拉第观点的进一步延伸与发展。

麦克斯韦并未就此满足,他再一次将自己的数学天赋发挥了出来,由这一科学假设推导了著名的麦克斯韦方程式。这组方程不但圆满地解释了法拉第电磁感应现象,而且还进行了进一步的推广:凡是有磁场变化的地方,都存在感应电场。方程还证明了,变化的磁场会产生电场,变化的电场也会产生磁场。经过了麦克斯韦对电磁现象规律的创造性总结,电磁学才真正的成为了一种科学的理论。

麦克斯韦方程式预见了电磁波的存在,在作出这一预见时,麦克斯韦才不过31岁。后来的麦克斯韦不断向电磁领域的深度进军,并使得麦克斯韦方程的形式更完备。在研究中,他采用了新的数学方法,证明了电磁波的传播速度等于光速。此后,麦克斯韦向世界宣布:世界上存在一种尚未被人发现、但充满整个空间的电磁波。麦克斯韦的预言,使全世界的物理界都被震动了。他所著作的《电磁学通论》的出版,成了当时物理学界的一件大事,第一版几天内就销售一空。

1879年11月5日,麦克斯韦因癌症去世,在他去世的时候,只有49岁。一颗物理学史上的巨星就此陨落了。依据毕奥、法拉第等前人一系列的发现与实验成果,建立起了世界上第一个完整的电磁理论体系,并成功地预见了电磁波的存在,而且揭示了光、电、磁现象的本质统一性,从而使物理学重新综合。虽然麦克斯韦的理论在生前并未受到人们的重视,但是日后,他的见解却为近代科学技术开辟了一条崭新的道路,奠定了现代电子工业、电力工业与无线电工业的基础。麦克斯韦的一生咤叱风云,他为科学事业贡献了自己的一生,这位科学巨匠在生前的荣誉远次于法拉第。直到他去世后多年,赫兹证明了电磁波存在后,人们才意识到,当年他的推算是多么正确,并公认他是“牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家”。

著名的麦克斯维的故事

1.从“乡巴佬”到“神童” 麦克斯韦岁那年,母亲去世,但在父亲深情的关照和详尽的指导下,加上自己的勇气和求知欲,麦克斯韦的童年仍然充满着美好。当他10岁进入爱丁堡中学读书时,衣着土里土气,带着浓重的乡下口音,在班里受到出身名门的富家子弟的嘲笑、欺侮,叫他“乡巴佬”,但他十分顽强,勤奋学习,不受干扰,很快就显示出自己的才华,扭转了别人的看法。他在全校的数学竞赛和诗歌比赛中都取得了第一名,成了有名的“神童”。“神童”不是天生的,是他强烈的求知欲望和刻苦钻研的结果。 麦克斯韦从小就有很强的求知欲和想象力,爱思考,好提问。据说还在他两岁多的时候,有一次爸爸领他上街,看见一辆马车停在路旁,他就问:“爸爸,那马车为什么不走呢?”父亲说:“它在休息。”麦克斯韦又问:“它为什么要休息呢?”父亲随口说了一句:“大概是累了吧?”“不,”麦克斯韦认真地说,“它是肚子疼!”还有一次,姨妈给麦克斯韦带来一篮苹果,他一个劲地问:“这苹果为什么是红的?”姨不知道怎么回答,就叫他去玩吹肥皂泡。谁知他吹肥皂泡的时候,看到肥皂泡上五彩缤纷的颜色,提的问题反而更多了。上中学的时候,他还提过象“死甲虫为什么不导电”,“活猫和活狗摩擦会生电吗”等问题。父亲很早就教麦克斯韦学几何和代数。上中学以后,课本上的数学知识麦克斯韦差不多都会了,因此父亲经常给他开“小灶”,让他带一些难题到学校里去做。每当同学们欢蹦乱跳地玩的时候,麦克斯韦却进入了数学的乐园,他常常一个人躲在教室的角落里,或者独自坐在树荫下,入迷地思考和演算着数学难题。 麦克斯韦在上课的时候,总是认真听讲,积极思考。他不但爱提一些别出心裁的问题,而且还能纠正老师讲课中出现的错误。据说有一次,他发现一位讲师写的公式有错误,立即站起来作了报告。老师很自信,挖苦地说:“如果是你对了,我就把它叫做麦氏公式!”后来老师回家一验算,果然是麦克斯韦对了。 2.巧遇名师 19岁的麦克斯韦初到剑桥,一切都觉得新鲜。这一时间,麦克斯韦专攻数学,读了大量的专门著作。不过,他读书不大讲系统性。有时候,为了钻研一个问题,他可以接连几个星期什么事都不干;有时候,他又可能见到什么读什么,漫无边际。 这个善于学习和思考的年轻人,需要名师点拨,才能放出异彩。幸运的是,一次偶然的机会,麦克斯韦果然遇到了一位好老师,这就是霍普金斯。霍普金斯是剑桥大学数学教授,一天,他到图书馆借书,他要的一本数学专著不巧被一位学生先借走了。那书是一般学生不可能读懂的,教授有些奇怪。他询问借书人名字,管理员答道“麦克斯韦”。教授找到麦克斯韦,看见年轻人正埋头摘抄,笔记本上涂得五花八门,毫无头绪,房间里也是乱糟糟的。霍普金斯不禁对青年发生了兴趣,诙谐地说:“小伙子,如果没有秩序,你永远成不了优秀的数学物理家。”从这一天开始,霍普金斯成了麦克斯韦的指导教授。 霍普金斯很有学问,培养过不少人才。麦克斯韦在他的指教下,首先克服了杂乱无章的学习方法。霍普金斯对他的每一个选题,每一步运算都要求很严。这位导师还把麦克斯韦推荐到剑桥大学的尖子班学习,这个班由有多方面成就的威廉·汤姆生(开尔文)和数学家斯托克主持,他俩也曾是霍普金斯的学生,数学造诣很高。经这两位优秀数学家的指点,麦克斯韦进步很快,不到三年,就掌握了当时所有先进的数学方法,成为有为的青年数学家。霍普金斯曾对人称赞他说:“在我教过的所有学生中,毫无疑问,这是我所遇到的最杰出的一个。”

麦克斯韦有哪些成就

19世纪麦克斯韦发现的电磁理论,他继承了奥斯特、安培和法拉第的学说,在版前人研究的权基础上完成了他的电磁理论,并直接影响到了爱因斯坦狭义相对论的提出。他是一名承前启后的物理学家,在科技发展史上,有着举足轻重的地位。

麦克斯韦生平有哪些事迹

麦克斯韦1831年6月出生于苏格兰爱丁堡,他的父亲原是个知识渊博的律师,但却热衷专于技术和建筑设计,属对麦克斯韦的一生影响很大。8岁的时候,麦克斯韦的母亲不幸得肺结核去世,从此家庭的重负全都落在了父亲的身上。幼年丧母使麦克斯韦的性格变得孤僻、内向。16岁麦克斯韦中学毕业后进入了苏格兰的最高学府爱丁堡大学,专门攻读数学和物理学。19岁时进入了剑桥大学并成为了霍普金斯的研究生。1854年的时候毕业并留校任教,后因父亲生病到苏格兰的马里沙耳学院任自然哲学教授,1871年受聘筹建剑桥大学卡文迪什实验室,并任第一任主任。

安徒生童话都有哪些故事

1、《海的女儿》:

小人鱼为了能和自己所爱的陆地上的王子在一起。用自己美妙的嗓音和三百年的生命换来了巫婆的药酒,于是,她有了一双美丽的脚,每走一步就像走在碎玻璃上一样疼痛。眼看着王子和别人结婚,她宁可牺牲自己的生命,也要为王子祝福。

2、《夜莺》:

夜莺那优美的歌声,赢得了全世界智者的赞誉,也赢得了中国皇帝的眼泪。皇帝临终时,夜莺又来到皇帝身边为他唱歌,在地狱王的使者泪流成河后,皇帝的生活继续着。

3、《瓶颈》:

普通百姓买了一个不断梦想着去皇宫酒窖的香槟瓶,漂洋过海,升上天空,装满药酒,装满种子,最后破入瓶颈,但最后却很开心。而是因为它终于意识到周围的一切对它来说都是最重要的。

4、《园丁与主人》:

拉尔森是一个忠诚而有天赋的园丁,他花了他的一生来照顾他主人的花园。然而,他的主人却对他出色的园艺工作熟视无睹,不停地抱怨。暴风雨后的。主持人终于认可了拉尔森的忠诚和智慧。

5、《老爹做的事总是对的》:

幸福的概念因人而异。但是在那些对幸福有相同看法的人当中,住在一起是很幸福的。爸爸的好马牛,再次与牛以换取一只鹅,鹅鸡,最后鸡,以换取一袋苹果,他的妻子不得不老爹很身份和他亲嘴,和他打赌他的妻子会生气失去了两位先生,意识到他们是真的很开心,这一观点发生了改变。

麦克斯韦事迹简介 他有什么事迹

麦克斯抄韦是19世纪伟大的英袭国物理学家、数学家。1831年11月13日生于苏格兰的爱丁堡,自幼聪颖,父亲是个知识渊博的律师,使麦克斯韦从小受到良好的教育。10岁时进入爱丁堡中学学习14岁就在爱丁堡皇家学会会刊上发表了一篇关于二次曲线作图问题的论文,已显露出出众的才华。1847年进入爱丁堡大学学习数学和物理。1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版,1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室,1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。

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