Mike斯韦的牵线_Mike斯韦方程组_James·Clark·迈克斯韦简要介绍_James·克拉克·Mike斯韦成就

By admin in 古典文学 on 2020年4月1日

麦克斯韦是英国物理学家,是物理学上经典电磁理论的奠基人。

中文名:詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

19世纪初提出的电磁理论,曾经导致了物理学界的一次革命。从奥斯特、安培发现电流的磁效应开始,到法拉弟对电磁学进行实验研究和完善,直至最终电磁学理论的建立,前后经历了半个世纪的历程。而最终用数理科学方法使电磁学理论体系建立起来的,就是物理学家麦克斯韦。麦克斯韦小传1

外文名:James Clerk Maxwell

有人这样评价他为:“自牛顿以来最伟大的数学物理学家”,这可能有些夸大的成份,但是就麦克斯韦本人来说,应该赢得属于他的荣誉。在他生前,麦克斯韦本人的自负和谦虚使他并未享有他所应当享有的盛名,但是在今天,我们有必要去了解这个科学史上的伟人。因为不谈他的主要理论在今天科学世界的实际作用,就是他的其他的细小的理论成就也使我们今天的实际生活丰富和幸福,比如彩色电视和彩色照相。

太阳集团娱乐网址,国 籍:英国

所以,对于物理学家而言,麦克斯韦有权得到最高承认。

出生地:爱丁堡

一、勤奋好学的少年

职 业:物理学家,数学家

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦1831年11月13日生于苏格兰古都爱丁堡,他是佩尼奎克的克拉克家族的后裔。麦克斯韦的母亲也是大家族的女儿,很有教养,是主教派教会的会员。麦克斯韦的启蒙教育是由母亲承担的,母亲教他读书,启发他的好奇心。但不幸的是麦克斯韦八岁时母亲死于肺结核。这种病在今天是不难治愈的,但在100多年以前,因为没有特效药,得肺病的人就如被判死刑。40多年以后,麦克斯韦也同母亲一样,死于同一病因,同一年龄。

主要成就:

麦克斯韦的父亲约翰是一名不随流俗的机械设计师,他对麦克斯韦的影响非常大。他是长老会教友,但思路开阔,思想敏锐,讲求实际,特别能干。家里的事情,不分巨细,他都料理得很好。修缮房屋,打扫庭院,给孩子们制做玩具,乃至裁剪衣服,他样样都能胜任。

创建英国第一个专门的物理实验室

母亲的去世对于未成年的麦克斯韦是一个无比沉重的打击。在生活上,这个家庭的生计变得日益艰难,在心灵上,给小麦克斯韦蒙上了驱不散的阻影。他深爱自己的母亲,后来他谈到母亲时曾说:“虽然我同母亲只相处了8年,并且一切均有我的父亲做伴,但多年来我总有丧母之忧,因而羡慕那些有母亲的人,他们生活得多么美满和幸福。”

建立了麦克斯韦方程组

母亲去世后,性格渐渐变得孤僻、内向的麦克斯韦便与父亲相依为命。能干的父亲担负起了抚养、教育他的全付担子。小麦克斯韦童年的最大乐趣,就是形影不离地跟着父亲,好奇地问这问那,给父亲当一个小小的帮手。父亲的倔强性格,心灵手巧以及做事的细致入微对麦克斯韦的影响非常深。

创立了经典电动力学

麦克斯韦10岁的时候,父亲把他送入了城里的爱丁堡公学就读。这所学校建于1824年,办学宗旨是按照英格兰的方法向苏格兰青年提供一种正统教育。因为在当时英格兰人看来,苏格兰人处于一种不文明不开化的状态之中,因而苏格兰式的教育方式不是正统的、正规的,所以真正称得上受过教育有

预言了电磁波的存在

教养的人要按照英格兰式的方法接受英格兰的教育。

提出了光的电磁说。

公学的校长约翰·威廉斯牧师就是一个接受过正统英格兰牛津教育的威尔士人。他为人豁达、风趣、开朗,办学上有见地。他使爱丁堡公学迅速英格兰化并使之成为苏格兰的一流学校。但是这所学校的大多数教职员都是苏格兰人,所以苏格兰的传统教育方法也体现在这所公学的某些方面。这样,年幼的麦克斯韦就处于苏格兰教育思想和英格兰教育思想的交织和对峙状况之中,并在这种矛盾和融合下发展,这种状况在他毕生事业中一直存在并对他的气质有着深刻的影响。

代表作品:《电磁学通论》、《论电和磁》

如果说这种潜移默化的冲突是一种长期性的隐性行为,那么小麦克斯韦首先要面对的是更为世俗的冲突,那就是城市与乡村的冲突。

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦–英国物理学家、数学家

1846年智力发育格外早的麦克斯韦就向爱丁堡皇家学院递交了一份科研论文。1847年16岁中学毕业,进入爱丁堡大学学习。这里是苏格兰的最高学府。他是班上年纪最小的学生,但考试成绩却总是名列前茅。他在这里专攻数学物理,并且显示出非凡的才华。他读书非常用功,但并非死读书,在学习之余他仍然写诗,不知满足地读课外书,积累了相当广泛的知识。在爱丁堡大学,麦克斯韦获得了攀登科学高峰所必备的基础训练。其中两个人对他影响最深,一是物理学家和登山家福布斯,一是逻辑学和形而上学教授哈密顿。福布斯是一个实验家,他培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣,一个从事理论物理的人很难有这种兴趣。他强制麦克斯韦写作要条理清楚,并把自己对科学史的爱好传给麦克斯韦。哈密顿教授则用广博的学识影响着他,并用出色的怪异的批评能力刺激麦克斯韦去研究基础问题。在这些有真才实学的人的影响下,加上麦克斯韦个人的天才和努力,麦克斯韦的学识一天天进步,他用三年时间就完成了四年的学业,相形之下,爱丁堡大学这个摇篮已经不能满足麦克斯韦的求知欲。

1850年,他征得了父亲的同意,离开爱丁堡,到人才济济的剑桥去求学。赫兹是德国的一位青年物理学家,麦克斯韦的《电磁学通论》发表之时,他只16岁。在当时的德国,人们依然固守着牛顿的传统物理学观念,法拉第、麦克斯韦的理论对物质世界进行了崭新的描绘,但是违背了传统,因此在德国等欧洲中心地带毫无立足之地,甚而被当成奇谈怪论。当时支持电磁理论研究的,只有波尔茨曼和赫尔姆霍茨。赫兹后来成了赫姆霍茨的学生。在老师的影响下,赫兹对电磁学进行了深入的研究,在进行了物理事实的比较后,他确认,麦克斯韦的理论比传统的“超距理论”更令人信服。于是他决定用实验来证实这一点。

1886年,赫兹经过反复实验,发明了一种电波环,用这种电波环作了一系列的实验,终于在1888年发现了人们怀疑和期待已久的电磁波。赫兹的实验公布后,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,至此取得了决定性的胜利。麦克斯韦的伟大遗愿终于实现了。

1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年选为伦敦皇家学会会员。1865年春辞去教职回到家乡系统地总结他的关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版。

1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪什试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪什实验室。

1874年建成后担任这个实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。

回顾电磁学的历史,物理学的历程一直到1820年的时候都是以牛顿的物理学思想为基础的。自然界的“力”——热、电、光、磁以及化学作用正在被逐渐归结为一系列流体的粒子间的瞬时吸引或排斥。人们已经知道磁和静电遵守类似引力定律的平方反比定律。在19世纪以前的40年中,出现了一种反对这种观点的动向,这种观点赞成“力的相关”。1820年,奥斯特发现的电磁现象马上成了这种新趋势的第一个证明和极为有力的推动力,但当时的人又对此捉摸不定和感到困惑。奥斯特所观察到的电流与磁体间的作用有两个基本点不同于已知的现象:它是由运动的电显示出来的,而且磁体既不被引向带电流的金属线,也不被它推开,而是对于它横向定位。同一年,法国科学家安培用数学方法总结了奥斯特的发现,并创立了电动力学,此后,安培和他的追随者们便力图使电磁的作用与有关瞬时的超距作用的现存见解调和起来。

麦克斯韦的电学研究始于1854年,当时他刚从剑桥毕业不过几星期。他读到了法拉第的《电学实验研究》,立即被书中新颖的实验和见解吸引住了。在当时人们对法拉第的观点和理论看法不一,有不少非议。最主要原因就是当时“超距作用”的传统观念影响很深。另一方面的原因就是法拉第的理论的严谨性还不够。法拉第是实验大师,有着常人所不及之处,但唯独欠缺数学功力,所以他的创见都是以直观形式来表达的。一般的物理学家恪守牛顿的物理学理论,对法拉第的学说感到不可思议。有位天文学家曾公开宣称:“谁要在确定的超距作用和模糊不清的力线观念中有所迟疑,那就是对牛顿的亵渎!”在剑桥的学者中,这种分歧也相当明显。汤姆逊也是剑桥里一名很有见识的学者之一。麦克斯韦对他敬佩不已,特意给汤姆逊写信,向他求教有关电学的知识。汤姆逊比麦克斯韦大7岁,对麦克斯韦从事电学研究给予过极大的帮助。在汤姆逊的指导下,麦克斯韦得到启示,相信法拉第的新论中有着不为人所了解的真理。认真地研究了法拉第的著作后,他感受到力线思想的宝贵价值,也看到法拉第在定性表述上的弱点。于是这个刚刚毕业的青年科学家决定用数学来弥补这一点。1855年麦克斯韦发表了第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》。

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。1879年他在48岁时因病与世长辞。他光辉的生涯就这样过早地结束了。

1865年开始,麦克斯韦辞去了皇家学院的教席,开始潜心进行科学研究,系统地总结研究成果,撰写电磁学专著。

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。

麦克斯韦生长于父亲的老家盖洛韦乡村,因此操着浓浓的盖洛韦乡音。他是在学期中插班来上课的,第一天上课,就受到了同学们的嘲笑。那是在老师点名叫他回答问题的时候,麦克斯韦刚一开口,那浓重古怪的口音便引得同学们哄堂大笑。有一次因为他发音实在是太古怪了,连一位文绉绉的女教师都忍不住笑出了眼泪。因此老师们便很少再在课上向他提问,麦克斯韦也更趋于孤僻。

在服饰上,麦克斯韦也与众不同。在19世纪,英国人是十分讲究衣饰打扮的,女流以华贵为时髦,男子要戴高筒礼帽,穿着笔挺的衣服,衬衫的领子要做得硬梆梆的。而麦克斯韦那灵巧的父亲则认为这样的服饰一来不利于活动,二来洗起来也不方便,于是他自己动手设计、剪裁,按照苏格兰人简朴、实用的原则为儿子做了一套简便的紧身衣,可以不穿外套,也没有累赘的硬领。不仅如此,麦克斯韦的皮鞋也是父亲做的,也许是为了缝合时的方便,皮鞋头是方形的,鞋帮上用金属扣扣紧。

不料这些“奇装异服”使麦克斯韦成了同学们嘲笑和攻击的对象,城里孩子不仅讥笑他,排挤他,而且还撕破他的衣服,偷走他的腰带。他们还给他取了一个外号——“傻瓜”,这个外号在学生时代一直跟着他,实际上它的意思与其说是指愚蠢,更不如说是指古怪。

父亲见儿子如此受到侮辱,深感痛惜,决定不再让孩子穿自己设计的衣服。麦克斯韦尽管眼泪汪汪,但是却倔强地坚持要穿到底,因为他信任自己的父亲,认为他的设计是无可非议的,为此他决不向暴力屈服。

麦克斯韦依然穿着那样的服装进出课堂,为了捍卫自己的尊严,他转向
那些欺侮人的家伙,并且不停地挥舞拳头,打得他们不敢吱声。

城里的孩子发现这农村学生并不是可以随意欺侮的,于是开始有意地孤立他。麦克斯韦因此也很少与大家来往,课下,他总爱独自坐在树下读读诗歌,画一些只有自己才看得懂的图画,或者一个人躲在教室的角落里,专心致致地演算父亲给他出的数学题。在班里,面对同学的冷嘲热讽,他沉默着,但却从没低下头,当忍无可忍的时候,他就用尖刻的话语来回击。整个爱丁堡公学只有两个人与麦克斯韦要好——坎贝尔和泰特,他们也是在班里受欺侮的,三人同命相怜。这两个人后来也和麦克斯韦一样有作为,坎贝尔成了古典文学学者,泰特成了数学和物理学家。

麦克斯韦最初在爱丁堡公学时就是这样,尝尽了冷眼和孤独,但是天才的光芒是永远不会被埋没的。到了中年级的时候,奇迹出现了。在一次学校举行的数学和诗歌比赛中,麦克斯韦脱颖而出,一举夺得了两个项目的最高奖。结果一经公布,不仅让全班同学目瞪口呆,就连老师们也大感意外,他们这才意识到,班里这个独来独往的“傻瓜”原来有着如此的才华。

这次比赛改变了麦克斯韦在班上的地位,优秀的学生总是受人崇敬的。于是再也没有人取笑他的口音和衣服,同学们开始敬重他,有了疑难问题也都向他请教。麦克斯韦成了全校的尖子生,获得了许多奖励。

麦克斯韦的光彩,看起来象是突然迸发出来的,实际上这与他的勤奋刻苦是分不开的。他对数学和物理有着浓厚的兴趣,特别是数学。在数学方面,他很早就表现出较好的天赋。一次父亲教幼小的麦克斯韦练习画静物写生,所画对象是插满金菊的花瓶。画完后父亲一看,满纸涂得都是几何图形:花瓶是梯形,菊花成了大大小小的一簇圆圈,叶子用一些奇怪的三角形表示。

父亲见他对图形的把握性很强,又有空间立体感,于是便教他几何,后来又教他代数。麦克斯韦因此与数学结下了不解之缘,而且他的数学才华,很快突破了学校教授的范围。十四五岁的时候,他就自个儿发现了次多面体。他写了一篇论文,发表在《爱丁堡皇家学会学报》上,论文题目是讨论二次曲线的几何作图。这种曲线首先是被笛卡尔发现加以研究,并描述过绘制这种曲线的方法;但麦克斯韦这次所用的方法是崭新的。在那时,一个最高机构的学报刊登孩子的论文,是非常罕见的,麦克斯韦的父亲以此自豪。这篇论文的想法十分巧妙,而且显示出了麦克斯韦一生中治学的两个特色:严密性和对几何论证的偏爱,这正是苏格兰传统教育的体现。

这篇论文的最重要价值是使麦克斯韦进入到爱丁堡的学术界。他和父亲一起,出入于爱丁堡皇家学会的会议,也因此接触了更多的有识之士,增长了见识。

少年时代的麦克斯韦还酷爱诗歌,不仅爱读,而且擅写。他的诗自成一格,常常即兴而作,博得友人的喜爱。同学之间也常常传抄、朗诵。麦克斯韦从来没有想过当一名诗人,但他一生都没有放弃过写诗的爱好。

在中学时候,麦克斯韦常爱玩两种玩具,一是提螺,它类似于中国的空竹,玩的时候用绳子提拉,一面飞速旋转,一面发出嗡嗡的声响。据说麦克斯韦毕生都爱玩这个,还教他的朋友们玩。二是一种叫活动画筒的玩具,他也极感兴趣。这种玩具大概类似于万花筒。麦克斯韦的这两种游乐兴趣,并不仅仅是出于娱乐,因为这两种看似简单的玩具中,包含着复杂的科学原理。而在以后,这些原理都被他应用到科学上。

1847年,麦克斯韦16岁,中学毕业,进入爱丁堡大学学习。这里是苏格兰的最高学府。他是班上年纪最小的学生,但考试成绩却总是名列前茅。他在这里专攻数学物理,并且显示出非凡的才华。他读书非常用功,但并非死读书,在学习之余他仍然写诗,不知满足地读课外书,积累了相当广泛的知识。

在爱丁堡大学,麦克斯韦获得了攀登科学高峰所必备的基础训练。其中两个人对他影响最深,一是物理学家和登山家福布斯,一是逻辑学和形而上学教授哈密顿。福布斯是一个实验家,他培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣,一个从事理论物理的人很难有这种兴趣。他强制麦克斯韦写作要条理清楚,并把自己对科学史的爱好传给麦克斯韦。哈密顿教授则用广博的学识影响着他,并用出色的怪异的批评能力刺激麦克斯韦去研究基础问题。

在这些有真才实学的人的影响下,加上麦克斯韦个人的天才和努力,麦克斯韦的学识一天天进步,他用三年时间就完成了四年的学业,相形之下,爱丁堡大学这个摇篮已经不能满足麦克斯韦的求知欲。为了进一步深造,1850年,他征得了父亲的同意,离开爱丁堡,到人才济济的剑桥去求学。

踏入电磁学的大门

电磁学是当时比较新的科学领域。

回顾电磁学的历史,物理学的历程一直到1820年的时候都是以牛顿的物理学思想为基础的。自然界的“力”——热、电、光、磁以及化学作用正在被逐渐归结为一系列流体的粒子间的瞬时吸引或排斥。人们已经知道磁和静电遵守类似引力定律的平方反比定律。在19世纪以前的40年中,出现了一种反对这种观点的动向,这种观点赞成“力的相关”。1820年,奥斯特发现的电磁现象马上成了这种新趋势的第一个证明和极为有力的推动力,但当时的人又对此捉摸不定和感到困惑。奥斯特所观察到的电流与磁体间的作用有两个基本点不同于已知的现象:它是由运动的电显示出来的,而且磁体既不被引向带电流的金属线,也不被它推开,而是对于它横向定位。同一年,法国科学家安培用数学方法总结了奥斯特的发现,并创立了电动力学,此后,安培和他的追随者们便力图使电磁的作用与有关瞬时的超距作用的现存见解调和起来。

那是在奥斯特的发现后不久,安培发现两个电流之间也存在一种力,并把所有的磁在起源上都是电的这一假说向前推进了一步。1826年,他建立了一个公式,这个公式把已知的磁现象和电磁现象归结为一种平方反比力,此力沿着两个间距为r的电流元的连线。于顺磁性与抗磁性的著作中,他提出了导磁性的概念。1852年,他写了一篇富有建树的概念性论文,在这篇论文中,他对磁现象和电磁现象作了一般定性描述,在描述中推广了邻接作用原理。他的推广基于以下假说,那就是:磁力线具有使本身缩短和从旁侧互相推斥的物理性质。麦克斯韦工作的主要功绩就是后来对这一假说进行了定量表述。

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