六月的雨指弹:现代科学问题(更新)第11-1麦克斯韦以数学方法预见电磁波的存在

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/28 00:46:51

现代科学问题(更新)第11-1麦克斯韦以数学方法预见电磁波的存在

 

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦,英国物理学家、数学家。科学史上,称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来,是实现第一次大综合,麦克斯韦把电、磁、光统一起来,是实现第二次大综合,因此应与牛顿齐名。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。没有电磁学就没有现代电工学,也就不可能有现代文明。

数学的基础是逻辑推理,数学也是科学理论的重要工具。麦克斯韦,运用纯数学工具,抽象的数学方法,对电场与磁场作过深奥的研究和计算,这是预见性的理论计算,并从理论上做出预言,电磁波有存在的可能性。

后来,德国的物理学家赫兹,验证了麦氏理论的正确性。这一事实充分表明,通过数学方法与科学实验的验证,也是发现科学理论的重要途径。

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。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。科学史上这种巧合还有一次是在1642年,那一年伽利略去世,牛顿出生。

麦克斯韦主的电磁场理论,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》(185512月至18562月);《论物理的力线》(18611862年);《电磁场的动力学理论》(1864128)。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(代数、微分、积分三种形式)。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。