到1850年前后，电磁学的实验研究发展迅速，已经确立了库仑定律、高斯定律、安培定律、法拉第定律，提出了场和力线的概念，打破了电与磁是孤立现象的传统观念。但到目前为止，电磁学实验和理论研究成果丰富却不全面，尚未建立起电学和磁学相统一的理论体系，迫切需要在更加普遍的观点下加以概括和总结。而承担这一历史重任的人就是麦克斯韦。
2.？1？ 麦克斯韦构建电磁学体系
麦克斯韦于1831年6月13日出生在苏格兰爱丁堡的一个律师之家，从小便显露出数学天才，15岁时就在爱丁堡皇家学会刊物上发表了一篇数学论文。1847年中学毕业后进入爱丁堡大学学习数学、物理学和哲学。1850年转入剑桥大学三一学院，主攻数学和物理学。1854年以优异成绩毕业，并留校任教。
麦克斯韦受到开尔文电学研究的启发，认真研究了法拉第的著作《电学实验研究》，领悟到了法拉第力线思想的价值，也看出其定性表述的不足。1855年，他发表了第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》。在这篇论文中，使法拉第的力线概念获得了精确的数学形式，并且由此导出了库仑定律和高斯定律。这篇文章还只是限于把法拉第的思想翻译成数学语言，还没有获得新的结论。法拉第读过这篇论文后，大为赞赏，鼓励他进一步探究数学解释背后的本质。
1862年他发表了第二篇论文《论物理力线》，进一步发展了法拉第的思想，其中具有决定意义的一步，是引进了“位移电流”的概念，这是电磁学史上继法拉第揭示电磁感应的又一重大突破。文中给出了著名的麦克斯韦电磁场方程组，从而引申出更为深刻的结论：磁场变化产生电场，电场变化产生磁场，由此预言了电磁波的存在，并证明了这种波的速度等于光速，揭示了光的电磁本质。电磁现象的规律终于被他用不可动摇的数学形式揭示出来，电磁学到这时才开始成为一种科学的理论。这一年，麦克斯韦才31岁，取得了他一生中最辉煌的成就。
1864年他的第三篇论文《电磁场的动力学理论》，从几个基本实验事实出发，运用场论的观点，以数学演绎方法进一步完善了麦克斯韦方程组，建立了完整系统的电磁理论。不过麦克斯韦方程组高度抽象，当时能够真正理解的人寥寥无几。1873年麦克斯韦出版了《电学和磁学通论》，这是集电磁学大成的划时代著作，全面地总结了19世纪中叶以前对电磁现象的研究成果，建立了完整的电磁理论体系，标志着经典物理学大厦的最后完成。这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》和赖尔的《地质学原理》相媲美的里程碑式的著作。
麦克斯韦的另一项重要工作是主持筹建了著名的卡文迪什实验室。该实验室对实验物理学的发展产生了重要的影响，众多著名科学家都曾在该实验室工作过。卡文迪什实验室甚至被誉为“诺贝尔物理学奖的摇篮”。麦克斯韦的本行是理论物理学，但他却清楚地知道实验称雄的时代还没有过去，他批评当时英国传统的“粉笔”物理学，呼吁加强实验物理学的研究及其在大学教育中的作用，为后世确立了实验科学精神。在此期间，麦克斯韦花费大量精力整理了卡文迪什留下的大量研究资料并予出版。
2.？2？ 麦克斯韦在近代科学史上的地位
麦克斯韦对科学的伟大贡献在于他整合了经典物理学，为未来的科学发展指明了方向：他的电磁学理论通向相对论；他的气体动力学理论对量子论起过作用；他筹建并领导的卡文迪什实验室引导了实验原子物理学的发展。这一切使他成为牛顿之后、爱因斯坦之前最重要的物理学家。
麦克斯韦虽然是19世纪的科学家，但却对20世纪的物理学影响很大。一方面，他是近代物理学巨匠、经典物理学大厦的主要完成者之一；另一方面，他推动了牛顿机械自然观的瓦解，成为现代物理学的先驱。1931年，爱因斯坦在麦克斯韦诞辰百年纪念会上曾指出：麦克斯韦的工作“是牛顿以来，物理学最深刻和最富有成果的工作”，从而使物理现实的概念得到了改变。麦克斯韦提出的电磁辐射的概念和他的电磁场方程组，是根据法拉第的实验观察和力线思想提出来的，从而引出了爱因斯坦的狭义相对论，并建立了质量和能量的等效性原理。
麦克斯韦的主要贡献在电磁学方面，但在天体物理学、气体分子运动论、热力学、统计物理学等方面也有着卓越成就。正如量子论的创立者普朗克（l858—1947）指出的：“麦克斯韦的光辉名字将永远镌刻在经典物理学家的门扉上，永放光芒。从出生地来说，他属于爱丁堡；从个性来说，他属于剑桥大学；从功绩来说，他属于全世界”。
麦克斯韦生前并没有得到与其成就相称的荣誉，因为他的伟大成就之意义到20世纪科学革命来临时才充分体现出来。1879年11月5日，麦克斯韦病逝于剑桥，年仅48岁，他没能看到科学革命的发生。那一年正好爱因斯坦出生。科学史上上一次的巧合是在1642年，那一年伽利略去世，牛顿出生。
今天看来，至少到19世纪末为止，没有哪一种理论能比得上电磁理论对现代社会产生的伟大影响。在电磁理论形成以前，人类的活动中没有电报、电灯、电话、收音机、雷达、电视机，更没有发电机、电动机、变压器等。而这一切都是电磁理论的产物，是人类智慧的结晶。可以说，电磁理论的形成和应用是科学时代到来的标志。电力的应用是继机械力之后最伟大的动力革命，其对社会经济和生活的意义更远远超出机械力。20世纪计算机的发展也要依赖电磁理论。而今天，电磁波已经成了信息时代最基本的物质载体。
2.？3？ 赫兹验证电磁波的存在
麦克斯韦曾预言电磁波是能在实验室内产生的，但他主要是个理论物理学家，生前并没有亲自验证过他的电磁学理论。这种可能性首先由德国物理学家赫兹（1857—1894）在1887年验证实现了，这时麦克斯韦已经去世8年了。
赫兹19岁进入德累斯顿工学院学习工程，次年转入柏林大学，师从物理学教授赫尔姆霍兹。1885年任卡尔斯鲁厄大学物理学教授。1889年，接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授，直到逝世。赫兹受赫尔姆霍兹的鼓励研究麦克斯韦电磁理论，赫兹决定以实验来验证麦克斯韦理论正确与否。
1886年，赫兹设计了一套振荡电路，在两个金属球之间发生电火花，瞬间后，电荷便经由电火花隙在金属球间振荡，频率高达数百万周。由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花，所以他坐在一暗室内，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板，入射波与反射波重叠应产生驻波，他也以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样，电磁波传播的速度等于光速。
1887年11月5日，赫兹寄给赫尔姆霍兹一篇题为《论在绝缘体中电过程引起的感应现象》的论文，总结了这个重要发现。接着，赫兹还通过实验确认了电磁波是横波，具有与光类似的特性，如反射、折射、衍射等，并且实验了两列电磁波的干涉，同时证实了在直线传播时，电磁波的传播速度与光速相同，从而全面验证了麦克斯韦的电磁理论的正确性。并且进一步完善了麦克斯韦方程组，使它更加完美、对称，得出了麦克斯韦方程组的现代形式。此外，赫兹又做了一系列实验。他研究了紫外光对火花放电的影响，发现了光电效应，即在光的照射下物体会释放出电子的现象。这一发现，后来成了爱因斯坦建立光量子理论的基础。1888年1月，赫兹将这些成果总结在《论动电效应的传播速度》一文中。赫兹实验公布后，轰动了全世界的科学界。由法拉第开创，麦克斯韦总结的电磁理论，至此才取得决定性的胜利。
赫兹的发现具有划时代的意义，是近代科学史上的一座里程碑。如果把电磁理论比成一座雄伟的大厦，法拉第为之打下了坚实地基，麦克斯韦在地基之上建起了大厦，赫兹则是让这座大厦通过了严格的验收，由此后人们完全信赖这座大厦。赫兹向人们指出早已存在在我们周围的电磁波。他被誉为无线电通信的前驱，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电技术的新纪元。正当人们对赫兹寄予更大期望时，他却于1894年元旦因血液中毒逝世，年仅36岁。为了纪念他的功绩，人们用他的名字来命名各种波动频率的单位，简称“赫”（Hz）。
