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詹姆斯▪克拉克▪麥克斯韋

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中文名：詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 外文名：James Clerk Maxwell 國   籍：英國 出生日期：1831年6月13日 逝世日期：1879年11月5日 畢業院校：劍橋大學三一學院 職   業：物理學家，數學家 出生地：愛丁堡 代表作品：《電磁學通論》、《論電和磁》

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell），出生於蘇格蘭愛丁堡，英國物理學家、數學家。經典電動力學的創始人，統計物理學的奠基人之一。1831年6月13日生於蘇格蘭愛丁堡，1879年11月5日卒於劍橋。 1847年進入愛丁堡大學學習數學和物理，畢業於劍橋大學。他成年時期的大部分時光是在大學裡當教授，最後是在劍橋大學任教。1873年出版的《論電和磁》，也被尊為繼牛頓《自然哲學的數學原理》之後的一部最重要的物理學經典。麥克斯韋被普遍認為是對物理學最有影響力的物理學家之一。沒有電磁學就沒有現代電工學，也就不可能有現代文明。

求學生涯

1846年智力發育格外早的麥克斯韋就向愛丁堡皇家學院遞交了一份科研論文。1847年16歲中學畢業，進入愛丁堡大學學習。這裡是蘇格蘭的最高學府。他是班上年紀最小的學生，但考試成績卻總是名列前茅。他在這裡專攻數學物理，並且顯示出非凡的才華。他讀書非常用功，但並非死讀書，在學習之餘他仍然寫詩，不知滿足地讀課外書，積累了相當廣泛的知識。在愛丁堡大學，麥克斯韋獲得了攀登科學高峰所必備的基礎訓練。其中兩個人對他影響最深，一是物理學家和登山家福布斯，一是邏輯學和形而上學教授哈密頓。福布斯是一個實驗家，他培養了麥克斯韋對實驗技術的濃厚興趣，一個從事理論物理的人很難有這種興趣。他強制麥克斯韋寫作要條理清楚，並把自己對科學史的愛好傳給麥克斯韋。哈密頓教授則用廣博的學識影響着他，並用出色的怪異的批評能力刺激麥克斯韋去研究基礎問題。在這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，他用三年時間就完成了四年的學業，相形之下，愛丁堡大學這個搖籃已經不能滿足麥克斯韋的求知慾。為了進一步深造，1850年，他徵得了父親的同意，離開愛丁堡，到人才濟濟的劍橋去求學。赫茲是德國的一位青年物理學家，麥克斯韋的《電磁學通論》發表之時，他只16歲。在當時的德國，人們依然固守着牛頓的傳統物理學觀念，法拉第、麥克斯韋的理論對物質世界進行了嶄新的描繪，但是違背了傳統，因此在德國等歐洲中心地帶毫無立足之地，甚而被當成奇談怪論。當時支持電磁理論研究的，只有波爾茨曼和赫爾姆霍茨。赫茲後來成了赫姆霍茨的學生。在老師的影響下，赫茲對電磁學進行了深入的研究，在進行了物理事實的比較後，他確認，麥克斯韋的理論比傳統的「超距理論」更令人信服。於是他決定用實驗來證實這一點。

1886年，赫茲經過反覆實驗，發明了一種電波環，用這種電波環作了一系列的實驗，終於在1888年發現了人們懷疑和期待已久的電磁波。赫茲的實驗公布後，轟動了全世界的科學界，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。麥克斯韋的偉大遺願終於實現了。

科學研究

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於電磁學的研究成果，完成了電磁場理論的經典巨著《論電和磁》，並於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年建成後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。

主要成就

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。這種理論預見後來得到了充分的實驗驗證。他為物理學樹起了一座豐碑。造福於人類的無線電技術，就是以電磁場理論為基礎發展起來的。麥克斯韋大約於1855年開始研究電磁學，在潛心研究了法拉第關於電磁學方面的新理論和思想之後，堅信法拉第的新理論包含着真理。於是他抱着給法拉第的理論「提供數學方法基礎」的願望，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，憑藉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，經後人整理和改寫，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，並推導出電磁波的傳播速度等於光速，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繫。1888年德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。

麥克斯韋於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，從而找到了由微觀量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，並把它應用於擴散、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，在他和以後幾位主任的領導下，發展成為舉世聞名的學術中心之一。

卡文迪許實驗室

麥克斯韋的另一項重要工作是籌建了劍橋大學的第一個物理實驗室——著名的卡文迪許實驗室。該實驗室對整個實驗物理學的發展產生了極其重要的影響，眾多著名科學家都曾在該實驗室工作過。卡文迪許實驗室甚至被譽為「諾貝爾物理學獎獲得者的搖籃」。作為該實驗室的第一任主任，麥克斯韋在1871年的就職演說中對實驗室未來的教學方針和研究精神作了精彩的論述，是科學史上一個具有重要意義的演說。麥克斯韋的本行是理論物理學，但他卻清楚地知道實驗稱雄的時代還沒有過去。他批評當時英國傳統的「粉筆」物理學，呼籲加強實驗物理學的研究及其在大學教育中的作用，為後世確立了實驗科學精神。

力學

麥克斯韋在力學方面的貢獻主要有：1853年推廣用偏振光測量應力的方法；1864年提出結抅力學中桁架內力的圖解法，指出桁架形狀和內力圖是一對互易圖，並提出求解靜不定桁架位移的單位載荷法。1868年對粘彈性材料提出一種模型（後稱麥克斯韋模型），並引進鬆弛時間的概念。同年在《論調節器》中分析了蒸汽機自動調速器和鐘錶機構的運動穩定性問題。1870年將G.R.艾里提出的彈性力學中的應力函數由二維推廣到三維，並指出它應滿足雙調和方程。1873年給出荷電系統中引力和斥力引起的應力場。

天文學和熱力學

雖然麥克斯韋成名主要是在於他對電磁學和光學做出的巨大貢獻，但是他對許多其它學科也做出了重要的貢獻，其中包括天文學和熱力學。他的特殊興趣之一是氣體運動學。麥克斯韋認識到並非所有的氣體分子都按同一速度運動。有些分子運動慢，有些分子運動快，有些以極高速度運動。麥克斯韋推導出了求已知氣體中的分子按某一速度運動的百分比公式，這個公式叫做「麥克斯韋分布式」，是應用最廣泛的科學公式之一，在許多物理分支中起着重要的作用。

光學

麥克斯韋早在1849年在愛丁堡的福布斯實驗室就開始了色混合實驗。在那個時候，愛丁堡有許多研究顏色的學者，除了福布斯、威爾遜和布儒斯特外，還有一些對眼睛感興趣的醫生和科學家。實驗主要就是在於觀察一個快速旋轉圓盤上的幾個着色扇形所生成的顏色。麥克斯韋和福布斯首先做出的一個實驗是使紅、黃、藍組合產生灰色。他們的實驗失敗了，而其中的主要原因是：藍與黃混合併不象常規那樣生成綠色，而是當兩者都不占優勢時產生一種淡紅色，這種組合加上紅色不可能產生任何灰色。

視頻

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