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            詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
            2017-02-18 20:56:57   來源:   評論:0 點擊:

            詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell 1831--1879) 是繼法拉第之后集電磁學大成的偉大科學家。1831年11月13日生于蘇格蘭
             

              詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(James Clerk Maxwell 1831--1879) 是繼法拉第之后集電磁學大成的偉大科學家。1831年11月13日生于蘇格蘭的愛丁堡,自幼聰穎,父親是個知識淵博的律師,使麥克斯韋從小受到良好的教育。10歲時進入愛丁堡中學學習14歲就在愛丁堡皇家學會會刊上發表了一篇關于二次曲線作圖問題的論文,已顯露出出眾的才華。1847年進入愛丁堡大學學習數學和物理。1850年轉入劍橋大學三一學院數學系學習,1854年以第二名的成績獲史密斯獎學金,畢業留校任職兩年。1856年在蘇格蘭阿伯丁的馬里沙耳任自然哲學教授。1860年到倫敦國王學院任自然哲學和天文學教授。1861年選為倫敦皇家學會會員。1865年春辭去教職回到家鄉系統地總結他的關于電磁學的研究成果,完成了電磁場理論的經典巨著《論電和磁[1]》,并于1873年出版,1871年受聘為劍橋大學新設立的卡文迪什試驗物理學教授,負責籌建著名的卡文迪什實驗室,1874年建成后擔任這個實驗室的第一任主任,直到1879年11月5日在劍橋逝世。

              麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理學、統計物理學、光學、力學、彈性理論方面的研究。尤其是他建立的電磁場理論,將電學、磁學、光學統一起來,是19世紀物理學發展的最光輝的成果,是科學史上最偉大的綜合之一。他預言了電磁波的存在。這種理論預見后來得到了充分的實驗驗證。他為物理學樹起了一座豐碑。造福于人類的無線電技術,就是以電磁場理論為基礎發展起來的。

              麥克斯韋大約于1855年開始研究電磁學,在潛心研究了法拉第關于電磁學方面的新理論和思想之后,堅信法拉第的新理論包含著真理。于是他抱著給法拉第的理論“提供數學方法基礎”的愿望,決心把法拉第的天才思想以清晰準確的數學形式表示出來。他在前人成就的基礎上,對整個電磁現象作了系統、全面的研究,憑借他高深的數學造詣和豐富的想象力接連發表了電磁場理論的三篇論文:《論法拉第的力線》(1855年12 月至1856年2月);《論物理的力線》(1861至1862年);《電磁場的動力學理論》(1864年12月8日)。對前人和他自己的工作進行了綜合概括,將電磁場理論用簡潔、對稱、完美數學形式表示出來,經后人整理和改寫,成為經典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。據此,1865年他預言了電磁波的存在,電磁波只可能是橫波,并計算了電磁波的傳播速度等于光速,同時得出結論:光是電磁波的一種形式,揭示了光現象和電磁現象之間的聯系。1888年德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。麥克斯韋于1873年出版了科學名著《電磁理論》。系統、全面、完美地闡述了電磁場理論。這一理論成為經典物理學的重要支柱之一。在熱力學與統計物理學方面麥克斯韋也作出了重要貢獻,他是氣體動理論的創始人之一。1859年他首次用統計規律得出麥克斯韋速度分布律,從而找到了由微觀兩求統計平均值的更確切的途徑。1866年他給出了分子按速度的分布函數的新推導方法,這種方法是以分析正向和反向碰撞為基礎的。他引入了馳豫時間的概念,發展了一般形式的輸運理論,并把它應用于擴散、熱傳導和氣體內摩擦過程。1867年引入了“統計力學”這個術語。麥克斯韋是運用數學工具分析物理問題和精確地表述科學思想的大師,他非常重視實驗,由他負責建立起來的卡文迪什實驗室,在他和以后幾位主任的領導下,發展成為舉世聞名的學術中心之一。他善于從實驗出發,經過敏銳的觀察思考,應用嫻熟的數學技巧,從縝密的分析和推理,大膽地提出有實驗基礎的假設,建立新的理論,再使理論及其預言的結論接受實驗檢驗,逐漸完善,形成系統、完整的理論。特別是湯姆孫W卓有成效地運用類比的方法使麥克斯韋深受啟示,使他成為建立各種模型來類比研究不同物理現象的能手。在他的電磁場理論的三篇論文中多次使用了類比研究方法,尋找到了不同現象之間的聯系,從而逐步揭示了科學真理。1888年,赫茲用實驗成功證明電磁波的存在,而麥克斯韋理論也因此獲得了無上的光彩。

              麥克斯韋嚴謹的科學態度和科學研究方法是人類極其寶貴的精神財富。

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