重新认识物理大师——麦克斯韦 10

本系列文章预计会有20+个章节，这套文献将系统讲述科学与技术本身，这里是第七季第10篇

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我始终认为，数学是了解事物概貌和维度的最佳方法。这里的最佳并不仅仅是最有用和最经济，更重要的还是最和谐和最优美。——詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

今天我们来谈一个非常了不起的人物，他就是发现并创立电磁学的开山鼻祖——麦克斯韦。

20世纪60年代初，美国著名物理学家理查德·费曼评价说：终有一天，历史会告诉人们，麦克斯韦发现电磁理论是“19世纪最重要的事件”。

这个论断会让麦克斯韦的同时代人，乃至麦克斯韦本人都感到无比震惊——只是当时，可能根本没有人意识到这个理论的重大意义和影响力。

为什么如此重要，我觉得这篇文章会让大家理解真实的原因。

有时候，我总觉得伟大的人总会出现在阻碍他成长的时代，而那个时代的噪音，不只是周边环境，更多是人的思想限制。

麦克斯韦出生的时候要比牛顿晚100多年，如果说牛顿是让人的认知打破了天花板，那么麦克斯韦是带我们重上云端。

1800年后物理学基于数学理论得到了高速发展，之所以发展这么快，其实无非就是战争、展示国力等相关政策，使得物理学在政府的眼里有高度的认可。

更重要的是工业的发展必须依赖于物理学，你看我们现在做机器人，做自动化的，那一条没有用到物理定律的？

19世纪30年代，数学和物理学领域的国际领导地位已经从法国转移到了其东部的邻国德国，比如数学家、教师格奥尔格·欧姆就是其中之一，他之前已经发现一个能够将电流和电压联系起来的电学定律。

正如他写的那样，他在寻找一种关于电磁理论的“统一思想”，并且想运用“数学的火炬”照亮“物理学的黑暗角落”——一句差点儿就成了牛顿墓志铭的经典行业格言。

这把数学火炬第一次成功照亮电磁理论是在19世纪60年代，当时高举火炬的正是苏格兰自然哲学家、乡绅詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。

他的电磁理论后来被写成了微分方程的形式，这是描述真实世界的最重要的微分方程。

他与牛顿相比如何？

麦克斯韦家境和牛顿的家境当然没法比，前者出生于豪宅，而后者出生在农村。

麦克斯韦有很多朋友，而牛顿没有。

麦克斯韦热爱文学，尤其是莎士比亚的作品，甚至自己像珀西·雪莱一样去写诗。

他的形象？

他5英尺8英寸（约1.73米）高，留着长长的胡子，对衣着打扮的态度就像每个顶尖学者那样漫不经心。

麦克斯韦对物理与数学的看法？

数学是“思维的运作”，而物理学则是“分子的舞蹈”。

麦克斯韦强调，数学和物理学有着本质区别：物理学主要是为了理解对真实世界的观察结果，最终推导出能够联系自然界各个方面的定律。

在麦克斯韦看来，一方面，数学家的技巧推动了这些定律的发现以及后续的应用；另一方面，物理学的发现揭示了数学家“从没有想象过”的新形式。

他巧妙地回避了一个棘手的哲学问题，即为什么抽象的数学可以如此贴切地应用于具体的实验结果——一个麦克斯韦称为“理论与实际相结合”的领域。

麦克斯韦之所以这么低调阐述自己的想法，主要是当时人们对数学地位的看法不高，后期我们再讲。

世人对他的评价？

博学的赫尔曼·亥姆霍兹（Hermann Helmholtz）——第一个全面了解英国物理学的德国物理学家——之前曾私下里写道：“麦克斯韦的理论……是有史以来最为睿智的一大数学概念。不过，它与目前所有有关力的本质的观点背道而驰，所以，我真的不想冒险公布对这个理论的判断。”

他的成就

在1871年秋天正式就职，并且开始筹划并监督剑桥大学卡文迪许实验室的建立，与此同时还完成了他那部长达875页的著作《论电和磁》。

在麦克斯韦所有有关电磁领域的著作中，这本书最为全面，用到的数学方法也最令人生畏，引入了包括拓扑学和扭结理论在内的数个现代数学概念。

好，今天先对麦克斯韦有个初印象，下一期再仔细谈谈他的影响。

参考文献:

[1] 《机械宇宙》

[2]《物理世界的数学奇迹》

[3] 《数学大师》