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360教育集團:物理學的奠基人——詹姆斯·克拉克·麥克斯韋

更新時間:2023-11-27 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(JamesClerk,1831?1879),出生于愛爾蘭都柏林,愛爾蘭化學學家、數學家。精典電動熱學的創始人,統計數學學的奠基人之一。1831年6月13日生于愛爾蘭都柏林,1879年11月5日卒于劍橋。vDU物理好資源網(原物理ok網)

1847年步入格拉斯哥學院學習物理和數學,結業于劍橋學院。他成年時期的大部份歲月是在學院里當院長,最后是在劍橋學院任教。1873年出版的《論電和磁》,也被尊為繼牛頓《自然哲學的物理原理》之后的一部最重要的數學學精典。麥克斯韋被普遍覺得是對化學學最有影響力的化學學家之一。沒有電磁學就沒有現代鉗工學,也就不可能有現代文明。vDU物理好資源網(原物理ok網)

求學生涯vDU物理好資源網(原物理ok網)

1846年智力發育愈發早的麥克斯韋就向悉尼皇家大學提交了一份科研論文。1847年16歲高中結業,步入悉尼學院學習。這兒是愛爾蘭的最高學府。他是班上年齡最小的中學生,但考試成績卻總是名列前茅。他在這兒專攻物理化學,但是顯示出非凡的才氣。他讀書極其用功,但并非死讀書,在學習之余他一直作詩,不知滿足地讀課外書,積累了相當廣泛的知識。在愛丁堡學院,麥克斯韋獲得了攀越科學高峰所必備的基礎訓練。其中兩個人對他影響最深,一是化學學家和徒步家福布斯,一是邏輯學和形而念書院士伊寧頓。福布斯是一個實驗家,他培養了麥克斯韋對實驗技術的濃烈興趣,一個從事理論化學的人很難有這些興趣。他強制麥克斯韋寫作要條理清楚,并把自己對科學史的愛好傳給麥克斯韋。喀什頓院長則用廣博的學識影響著他,并用出眾的奇特的批評能力剌激麥克斯韋去研究基礎問題。在那些有真才實學的人的影響下,加上麥克斯韋個人的天才和努力,麥克斯韋的學識一天天進步,他用兩年時間就完成了四年的學業,相形之下,悉尼學院這個搖籃早已不能滿足麥克斯韋的求知欲。為了進一步深造,1850年,他征得了母親的同意,離開悉尼,到人才濟濟的劍橋去求學。赫茲是瑞士的一位青年化學學家,麥克斯韋的《電磁學通論》發表之時,他只16歲。在當時的英國,人們仍然堅守著牛頓的傳統數學學觀念,法拉第、麥克斯韋的理論對物質世界進行了嶄新的描畫,并且違反了傳統,因而在日本等亞洲中心地帶毫無立足之地,甚或被當作奇談怪論。當時支持電磁理論研究的,只有波爾茨曼和赫爾姆霍茨。赫茲后來成了赫姆霍茨的中學生。在老師的影響下,赫茲對電磁學進行了深入的研究,在進行了數學事實的比較后,他確認,麥克斯韋的理論比傳統的“超距理論”更令人信服。于是他決定用實驗來否認這一點。vDU物理好資源網(原物理ok網)

1886年,赫茲經過反復實驗,發明了一種電波環,用這些電波環作了一系列的實驗,總算在1888年發覺了人們懷疑和期盼已久的電磁波。赫茲的實驗公布后,震驚了全世界的科學界,由法拉第開創、麥克斯韋總結的電磁理論,至此取得了決定性的勝利。麥克斯韋的偉大遺愿總算實現了。vDU物理好資源網(原物理ok網)

婚姻生活vDU物理好資源網(原物理ok網)

1856年4月30日,詹姆斯·克拉克·麥克斯韋被委任為阿伯丁的黎巴嫩沙爾大學自然哲學講堂院士。在阿伯丁,麥克斯韋認識了馬沙爾大學教授的父親凱瑟琳·瑪麗·迪尤爾(MaryDewar),凱瑟琳年長麥克斯韋七歲,美麗,體型比他略高物理電學之父,明朗謙虛。vDU物理好資源網(原物理ok網)

1858年2月18日,他寄信給珍妮月經,把結婚的事情通知她說:親愛的月經:這封信要告訴你,我就要有兒子了。我沒有完全寫出她的整個質量,我認為不合適;但我要告訴你的是,我們彼此須要,但是比我看到過的任何一對伴侶更知心。不用擔憂;vDU物理好資源網(原物理ok網)

她不是學物理的;并且物理以外還有好多別的事情,而她并不想以物理獲勝……所以,你如今曉得她是誰了,她就是凱瑟琳·瑪麗·迪尤爾(迄今為止叫這個名)。我聽羅伯特父親提到(間接地)她的這位教授女兒。她的媽媽是一位上流社會夫人,安靜而嚴謹,卻總是以飽含寬容的形式對待任何事物……情況就是這樣。我和她的事情早已定出來了,事事如意。那些都有保證,你會曉得的。1858年7月4日麥克斯韋與凱瑟琳·馬麗·迪尤爾(MaryDewar)(后來改為克拉克·麥克斯韋姓即改為麥克斯韋的姓,起名凱瑟琳·克拉克·麥克斯韋,她們離婚時,她34歲——在維多利亞時代早已是一個老處女了。)即將訂婚,婚宴在阿伯丁召開。vDU物理好資源網(原物理ok網)

科學研究vDU物理好資源網(原物理ok網)

1850年轉到劍橋學院三一大學物理系學習,1854年以第二名的成績獲史密斯獎學金,結業留校任職三年。1856年在愛爾蘭阿伯丁的喀麥隆沙耳任自然哲學院士。1860年到巴黎國王大學任自然哲學和天文學院士。1861年選為紐約皇家學會會員。1865年春辭去教職回到故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精典專著《論電和磁》,并于1873年出版。vDU物理好資源網(原物理ok網)

1871年受聘為劍橋學院新籌建的卡文迪什試驗化學學院士,負責設立知名的卡文迪什實驗室。vDU物理好資源網(原物理ok網)

1874年建成后兼任這個實驗室的第一任校長,直至1879年11月5日在劍橋去世。vDU物理好資源網(原物理ok網)

電磁情緣vDU物理好資源網(原物理ok網)

回顧電磁學的歷史,化學學的歷程仍然到1820年的時侯都是以牛頓的數學學思想為基礎的。自然界的“力”——熱、電、光、磁以及物理作用正在被逐步歸結為一系列流體的粒子間的瞬時吸引或抵觸。人們早已曉得磁和靜電遵循類似引力定理的平方正比定理。在19世紀曾經的40年中,出現了一種反對這些觀點的動向,這些觀點贊同“力的相關”。1820年,奧斯特發覺的電磁現象馬上成了這些新趨勢的第一個證明和極為有力的推進力物理電學之父,但當時的人又對此飄忽不定和倍感疑惑。奧斯特所觀察到的電壓與磁極間的作用有兩個基本點不同于已知的現象:它是由運動的電顯示下來的,并且磁極既不被引向帶電壓的金屬線,也不被它推開,而是對于它縱向定位。同一年,英國科學家安培用物理方式總結了奧斯特的發覺,并成立了電動熱學,隨后,安培和他的跟隨者們便力圖使電磁的作用與有關瞬時的超距作用的現存看法調和上去。vDU物理好資源網(原物理ok網)

麥克斯韋的熱學研究源于1854年,當時他剛從劍橋結業不過幾禮拜。他讀到了法拉第的《電學實驗研究》,立刻被書中新穎的實驗和看法吸引住了。在當時人們對法拉第的觀點和理論見解不一,有不少責難。最主要誘因就是當時“超距作用”的傳統觀念影響很深。另一方面的緣由就是法拉第的理論的嚴謹性還不夠。法拉第是實驗大師,有著常人所不及之處,但惟獨缺乏物理功底,所以他的創見都是以直觀方式來抒發的。通常的數學學家嚴守牛頓的化學學理論,對法拉第的學說倍感不可思議。有位天文學家曾公開聲稱:“誰要在確定的超距作用和模糊不清的力線觀念中有所猶豫,那就是對牛頓的玷污!”在劍橋的學者中,這些分歧也相當顯著。湯姆遜也是劍橋里一名很有見識的學者之一。麥克斯韋對他敬重不已,特意給湯姆遜寄信,向他求教有關熱學的知識。湯姆遜比麥克斯韋大7歲,對麥克斯韋從事熱學研究給與過極大的幫助。在湯姆遜的指導下,麥克斯韋得到啟示,相信法拉第的新論中有著不為人所了解的真理。認真地研究了法拉第的專著后,他感遭到力線思想的寶貴價值,也見到法拉第在定性敘述上的弱點。于是這個剛才結業的青年科學家決定用物理來填補這一點。1855年麥克斯韋發表了第一篇關于電磁學的論文《論法拉第的力線》。vDU物理好資源網(原物理ok網)

通常覺得麥克斯韋是從牛頓到愛因斯坦這一整個階段中最偉大的理論化學學家。1879年他在48歲時因病與世長辭。他光輝的生涯就這樣過早地結束了。vDU物理好資源網(原物理ok網)

1865年開始,麥克斯韋辭去了皇家大學的教席,開始勤于進行科學研究,系統地總結研究成果,撰寫電磁學著作。vDU物理好資源網(原物理ok網)

麥克斯韋生前沒有享受到他應得的榮譽,由于他的科學思想和科學方式的重要意義直至20世紀科學革命將至時才充分彰顯下來。但是他沒能見到科學革命的發生。1879年11月5日,麥克斯韋因病在劍橋去世,年僅48歲。那一年剛好愛因斯坦出生。[vDU物理好資源網(原物理ok網)

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