登陆注册
6574200000010

第10章 千秋功绩任评说

麦克斯韦的电磁理论,是人类知识宝库中一份博大精深的科学遗产,在历史地位上完全可以和牛顿的力学相提并论,对物理学的发展有着极其重大的意义。然而,任何伟大的理论都需要实践的检验,才能确认其正确与否。麦克斯韦的电磁理论也面临着挑战。他著的专著,虽然被抢购一空,但是真正读懂它的人却寥寥无几。德国物理学家劳厄在《物理学史》中曾经这样评论:“尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性,并且和一切经验相符合,但是他只能逐渐地被物理学家们接受。它的思想太不平常了,甚至像赫尔姆霍茨和玻尔兹曼这样有异常才能的人,为了理解它也花了几年的力气。”的确,麦克斯韦的理论太高深太抽象了。单是麦克斯韦微分方程就包罗了电荷、电流、电磁、光等自然界一切电磁现象的规律,这些在专业研究人员眼里都是十分复杂的问题,想要一般的人来理解确实是不可思议。关键还有一个更为重要的原因是自从麦克斯韦宣布了他的理论并预见有电磁波后,一直没有人发现电磁波。电磁波到底存在不存在,是检验麦克斯韦理论的关键。在没有发现的年代,尤其是牛顿的超距思想仍占主导地位的年代,许多物理学家,也包括一些很有名望的物理学家,都抱着怀疑至少是观望的态度。就连从前给过麦克斯韦很多帮助对电学很有研究的威廉·汤姆逊,也不敢肯定麦克斯韦的预言是否可靠。因此,他的理论尽管问世,在相当长的时间里没有得到承认。

想想麦克斯韦的一生中被人不理解的事情太多了。中学时期,他的服装同学们不理解,被人称为丑小鸭;大学时期,他的语言被人不理解;工作以后,他的理论又不被理解……麦克斯韦默默忍受着这一切,以无声的争辩,脚踏实地做着自己该做的一切。由于种种原因,他本人也没有去证实自己的理论。他主要是个理论物理学家,就像他的学生弗莱明后来所说的那样,“他从理论上预言了电磁波的存在,但是好像从来没有想到过要用什么实验去证明它。”留给后人做吧,麦克斯韦还有许多事情要做。

事实上,麦克斯韦的伟大成就不单单是在电磁领域,他在许多方面都作出了杰出贡献。如:热力学、分子运动论、天文学、统计物理学、色觉理论,等等。这里不妨简介一二。

麦克斯韦对分子物理学的研究,十分出色,对于经典统计物理理论的建立起到了重要的作用。他与玻尔兹曼共同提出了“各态经历假说”。这个假说是:“当力学体系从任一初态开始运动后,只要时间足够长,所有在能量曲面上的一切微观运动状态都要经过。”在平衡态的统计理论中,麦克斯韦和玻尔兹曼提出了“麦玻分布律”。1859年,麦克斯韦还根据数学统计的方法,导出了分子运动的麦克斯韦速度分布律。对非平衡态的统计理论提出了“平均自由程”的概念。

在天文学研究中,麦克斯韦于1859年根据星云假说,从数学上对土星光环进行了分析,证明了不管从什么天体抛出一个气态物质环,都只能够凝缩成如土星环那样的小粒子集合体,决不会形成一个固体行星或卫星。

除了具体的、专门性的科学研究以外,麦克斯韦还做了大量的、有创造性的文献整理工作和科学管理工作。他的一生共写了大约100余篇论文,撰写了4部科学著作。他担任《大英百科全书》第九版的科学编辑,为该书撰写了许多条目。他整理出版了卡文迪许的遗著,并加上了许多很有创见的评注。

特别值得一提的是他对卡文迪许实验室的筹建和领导工作。在他一生的最后8年,他把大部分精力用到了这一方面。这座实验室在1872年破土动工,到1874年完全竣工,是一位鼓励科学的公爵捐钱修建的。为了办好实验室,麦克斯韦鞠躬尽瘁,有时也用自己为数不多的积蓄购买实验设备。他耗尽了心血,事无巨细都亲自过问,甚至连大门上的题词也不例外。他是实验室的创建人,也是第一任主任。他考虑到实验的具体需要,把实验室设计得别出心裁,甚至一度引起某些人的异议,但他的努力和热诚终于消除了某些人的歧见。他要求实验测量的精密性,不赞成工作中因陋就简。在他的严格要求下,有好几种基础实验的精确度都被提高了好几个数量级。卡文迪许实验室后来成为世界上著名的物理实验室,从这里走出了一批优秀的科学人才。

每天清晨,人们都能看到一位稳重的学者牵着一条大狗向实验室走来,待他检查完一切工作以后,又匆匆离去。熟悉这里的人们知道麦克斯韦教授散步离不开狗,实验也离不开它,它几乎是卡文迪许实验室的标志了。而麦克斯韦沉思时又总是下意识地把手放在坐在身边的狗的身上不时地抚摸着,小声地呼唤着狗的名字……

麦克斯韦最后几年的主要工作都放在了处理实验室的日常事务和整理卡文迪许留下的遗稿上。为了完成这项工作,麦克斯韦做出了巨大的牺牲,耗尽了精力。除此之外,他每学期都要主讲一门课,内容是电磁学或者热力学。遗憾的是这位著名的教授在讲台上好像从未交过好运气,他的听众不多,他本来就不擅演讲,况且所讲电磁理论又是那样的深奥呢!但他从未放弃过宣传科学的真理。1878年5月,他举行了一次有关电话的科普讲座。他似乎从这新生事物中预感到:将来总有一天他的理论会给这些发明插上双翅,传遍全球。

麦克斯韦的后期生活十分不幸,他的妻子久病不愈,牵扯他许多精力,有时为了照顾妻子,他曾经整整几夜未合眼。他的皱纹增多了,他的脸庞更清瘦了。过分的焦虑和操劳,终于影响了他的健康,曾经夺去了他母亲的肺病又来缠绕着他。这位坚强的学者丛毫没有放弃过与命运的抗争。他挺起胸膛,坚定地走上讲台。这是怎样一幅令人慨叹的情景啊!

空旷的阶梯教室里,只有前排坐着两名学生,他知道学生们听不懂他的思想,一个个都自动缺席了。他侧身问这两个学生:“你们为什么不走呢?”一位学生恭敬地站起说:“先生的理论我能听懂,太完美和谐了,简直是一门自然美学。”这个学生就是后来发明了电子管的弗莱明。另一位说:“走的人里也有能听懂先生的理论的。但是他们说,现在还没有人用实验找见电磁波,所以也就不相信、不愿听了。”

麦克斯韦说:“会发现的。理论总是要超前一步的。牛顿1687年公布万有引力,勒维烈1846年才找到海王星,过了159年。我相信电磁波的发现不会再等100多年了。”麦克斯韦翻开讲义,仿佛不是面对两个听众,而是面对着全世界、面对未来宣讲自己的理论。

1879年11月5日,麦克斯韦病逝,终年只有48岁。英年早逝,令人痛惜。他的理论为近代科学技术开辟了一条崭新的道路,他为世界物理学的发展作出了不可磨灭的贡献。然而,在他生前,人们没有认识到这点,他所获得的荣誉远远不及法拉第,直到他死后许多年,在赫兹证明了电磁波存在以后人们才意识到,并且公认他是“牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家”。

1888年,德国的青年物理学家赫兹进行了一次巧夺天工的实验——探测电磁波!

赫兹在老师赫尔姆霍茨的影响下,对电磁学进行了深入的研究。在比较已经知道的物理学理论以后,他确认麦克斯韦的理论比各种“超距学说”更令人信服。他决心用实验来检验电磁波是否存在。

他设计了电波环,环的两头分别连着金属球,他将两个金属小球调到一定的位置,中间隔一小段空隙,然后给他们通电,只要尺寸和位置都合适,电波环两个小球中间就有电火花闪现。这说明小球间产生了电场,那么按照麦克斯韦的方程,电场再激发磁场,磁场再激发电场,连续扩散开去,便有电磁波传递。最好有个装置能够接收它。他在离金属球4米远的地方放了一个有缺口的铜环,如果电磁波能飞到那里,那么铜环的缺口间也应有电火花出现。他将一切设计完毕,去按电键。果然,缺口处蓝光闪闪,是电磁波在运动!赫兹不愧是一位伟大的实验家,他通过实验,算出了电磁波的波长,接着又计算出它的速度每秒30万公里,正好等于光速!接着又证明电磁波具有反射、折射、衍射、偏振等光波所具有的各种特性。麦克斯韦的理论得到了彻底的证实,从法拉第到麦克斯韦再到赫兹,两位实验物理学家与一位理论物理学家巧妙的配合终于完成了这一伟大的发现。它比海王星的发现更令人赞叹不已。

赫兹的实验公布后,轰动了全世界的科学界。电磁理论由法拉第开创,麦克斯韦总结,再由赫兹证实,到这个时候才取得了决定性的胜利。只可惜,麦克斯韦没能等到这一天,不过,这位伟大科学家的遗愿终于实现了,他可以含笑九泉了。

赫兹的发现具有划时代的意义,它不但证明了麦克斯韦发现的真理,更重要的是导致了无线电的诞生,开辟了电子技术的新纪元。理论只能解释世界,它只有回到实践中来才能够改造世界。电磁波的发现所产生的影响是十分巨大的,这一点连赫兹本人也没有料到。它是19世纪科学史上一次振奋人心的革命,它使近代科学技术发生了极其深远的变化。6年之后,意大利的马可尼、俄国的波波夫就分别实现了无线电传播,并且很快投入使用。其他无线电技术,也像雨后春笋般地涌现出来。无线电报、无线电广播、无线电导航、无线电话、短波通信、无线电传真、电视、微波通信、雷达以及遥控、遥测、卫星通信、射电天文,等等,都是这个变革的产物,整个物质世界发生了深远的变化。

麦克斯韦以他短暂的一生,建立了不可磨灭的功勋。他卓越的才能和高深的理论,为现代物理学的创立和发展奠定了坚实的基础。他的英名将和电磁理论一样永垂不朽!

同类推荐
  • 光武大帝刘秀(世界伟人传记丛书)

    光武大帝刘秀(世界伟人传记丛书)

    汉光武帝刘秀(公元前6~公元57),中国东汉王朝的开国皇帝,字文叔,南阳蔡阳(今湖北枣阳西南)人。汉高祖刘邦九世孙,长沙王刘发的直系后代,父亲曾任南顿令。公元25~57年在位。刘秀是我国历史上著名的封建皇帝之一。史称其才兼文武,豁达又大度。他擅长用兵,善于以少胜多,出奇制胜。
  • 中国古代帝师传(中国古代名人传奇丛书)

    中国古代帝师传(中国古代名人传奇丛书)

    “帝师”一词,最早出现在《史记·留侯世家》:“家世相韩,及韩灭,不爱万金之资,为韩报仇强秦,天下振动。今以三寸舌为帝者师,封万户,位列侯,此布衣之极,于良足矣”。很明确,“帝师”是指皇帝的老师。本书从记叙帝师生平事迹入手,再现了帝王之师对历代帝王的教育、指导和辅佐,同时揭示了帝师以其亦师亦臣的特殊身份,对帝王决策的各种正面、负面影响之谜。展现给读者一幅亦真亦幻的历史画卷,道出一些亘古不变的历史发展规律。
  • 人生长恨水长东:我的历史偶像李煜

    人生长恨水长东:我的历史偶像李煜

    生于七夕夜,长于帝王家。本该风流才子游戏人间,却偏偏注定身穿龙袍头戴金冠。本该诗词歌赋美酒佳人,却偏偏沦为亡国之君王朝易变。若单单身为文人,倒也好。若只是作为帝王,也不错。偏偏二者并存,注定了一个人的悲剧、一个时代的悲剧。不该带着文人性情,生于这最是残酷的帝王家,长于这烽烟乱世。江山犹是,可惜不再是自己的江山。昔人非,却偏偏只能自尝其果。
  • 史玉柱的坎

    史玉柱的坎

    坎坷、困境,可能每个人都会遇到。不过,史玉柱所经历的坎坷之多、困境之险恐怕不是一般人能够想象的,他以4000元的投资,在短短4个月就赚回100万,又因巨人大厦资金匮乏而在一夜之间从中国首富沦落为负债2亿多的中国“首负”。即便这样,史玉柱并未气馁,而是举债进攻保健品市场,黄金搭档一炮而红,而他马不停蹄地进军网游领域的举动更是将他推向了风口浪尖。史玉柱,他曾被无数创业者誉为创业天才,是许多企业家眼里引以为戒的失败者,更是众人眼里的“逆袭英雄”。他抛开“负翁”的阴影,再次创业,抢占保健业市场、进军网游领域,成为身价百亿的商业奇才。他这一路走来,到底经历了哪些辛酸、坎坷,就让我们一起细细品读。
  • 中国航空事业先驱王士倬

    中国航空事业先驱王士倬

    王士倬(1905——1991),中国航空事业先驱,美国麻省理工学院航空工程硕士。作为中国航空发展的标志性人物,他主持设计、建造了中国第一座风洞,协助培养了以钱学森为代表的大批航空科研工作者,为中国航空工业的创建、起步和发展做出了巨大贡献。本书以钱学森同志的书信为序,收录了王士倬写的《我的自传》及其家人、同事撰写的文稿、回忆录和书信。以王先生的生活历程为线索,回顾了中国航空事业初建时期的成就和业绩,高度褒扬了中国航空先驱者们坚韧不拔的创业精神。本书为航空领域内广大科研工作者和科普爱好者提供了一个客观、鲜活的审读视角,也为各图书馆藏提供了一份可读的参考资料。
热门推荐
  • 任务中的旅途

    任务中的旅途

    为了完成一个任务,她踏上了任务的旅途;为了寻找多年前的真相,他去了不同的时空;她找他,他找它,最后却变成了两人间的追逐战......
  • 新大唐纪

    新大唐纪

    大唐某年某月某日,始记...庄氏有少年,缘为何故人间游;待白首,穿越两岸边,何必管他几多愁。
  • 腹黑女配不服输

    腹黑女配不服输

    顾夕;不就看个小说顺带吐槽一下怎么就穿成吐槽对象了!女主装莲花陷害,哼,当我顾夕好欺负吗?抢你宝贝,抢你人缘,提升实力,开启狂虐模式,狠狠虐你,虐的连你爹妈都不认识。隐藏BOSS大大我卖个萌,求包养呗!本文男女主身心干净,欢迎入坑。
  • 慕辰白雪千枫落

    慕辰白雪千枫落

    后来终于在眼泪中明白,有些人一旦错过就不在.......
  • 英雄联盟之羁绊何解

    英雄联盟之羁绊何解

    英雄联盟里的战争与爱情,阴谋和友情,全英雄的羁绊!
  • 邪恶之都

    邪恶之都

    天降星辰,唐宇问世,冰封千里,焱飘八方,霸绝天下,威震四海。想一起来见证主人公唐宇的成长之路吗?就请加入“邪恶之都”。这里有波澜壮阔的震撼场景,有绚丽无比的打斗场面,也有诙谐搞笑浑然天成的情节,来加入“邪恶之都”体验一波胜似一波,跌宕起伏的快感吧。作者-小懒無罪
  • 三千仙路乱世妖华

    三千仙路乱世妖华

    前世,他是神,生来守护天地众生!她是魔门罗刹,一心颠覆天下!她一身艳红衣袍,他一袭素雪白衣,红梅白雪,惊鸿一瞥!她倾心相待,然命运弄人,错付一场!他持一把天缘剑,落下万劫不复的诅咒!她带着恨意和不甘死去,发下誓言,若她不死,定要带领魔界,颠覆大地!今生,他是名门正派,她是天性凉薄的妖女,前世因果,命运几重反复。三千世界,茫茫仙路,乱世红尘,谁又懂?那灼灼妖华,早已成他指尖明月,眉间朱砂!
  • 月光宝盒下的恋奴娇

    月光宝盒下的恋奴娇

    《月光下的恋奴娇》,是一部集网络邂逅言情的诉说,穿越前世今生的诗歌对决,和神话传奇故事的定格而成。
  • 情歌没有替我告诉你

    情歌没有替我告诉你

    还记得那一天,我在CD屋寻找我最喜欢的女歌手梁静茹的专辑,正在我认真摸索的时候,突兀的一道耀眼的白色光芒刺入我的眼中,竟然使我有些睁不开眼。随后我本能的想知道发生了什么,随着那道光芒,我的脚步往那个方向去,越过CD架,来到了CD屋的门口。我看见了他,看见了一位少年。那少年看见我,朝我微微的一笑。再后来,这少年成为了我生命中最闪耀的星星。短暂美好的青春还能够有多少个十年让我看见他。如果我能早点遇见你,那该多好。九笙,你就如同是我的太阳,温暖我整个心脏。【欢迎大家收看鼻血妹倾心处女做悲涩暖恋小说——《情歌没有替我告诉你》】
  • exo之血泪的誓言

    exo之血泪的誓言

    从此以后.......人生又有几年?说好的从此以后,也只是幻影罢了,爱情,本身就是一场赌注,就好比,你交给对方一把刀吧,赌对方敢不敢杀了你......等到几年以后,几十年以后,回头看一切,只不过是一场戏我是顾凉曦,接下来,就带你们走进我的世界.....第一杀手,总裁,设计师.....当这些头衔落到一个女孩身上,又会发生什么?一切的一切,即将开始.......你,准备好了吗?