【大型强子对撞机】走进超级烧脑公式,灵魂的冲击,感慨电磁理论创建人开挂般的人生
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2004年 , 英国的科学期刊《物理世界》举办了一个活动:让读者选出科学史上最伟大的公式 。 结果 , 麦克斯韦方程组力压质能方程、欧拉公式、牛顿第二定律、勾股定理、薛定谔方程等”方程界“的巨擘 , 高居榜首 。
爱因斯坦在普林斯顿高等研究所工作多年 , 在他的办公室墙上 , 挂着三个人的画像 , 他们分别是牛顿、法拉第和麦克斯韦 , 这是他心目中最为崇敬的三位巨匠 。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦有着一把长胡子 , 神态严肃、目光炯炯 , 虽然只活了48岁 , 却在电磁学、光学、分子物理学、天文学等诸多领域做出了最杰出的贡献 。 如果说 , 是牛顿把天上、地上的运动规律统一起来 , 实现了物理学中的第一次大统一 , 麦克斯韦则把电、磁和光统一起来 , 实现了物理学中的第二次大统一 , 麦克斯韦与牛顿这两位巨匠共同将经典物理学推至巅峰 。
麦克斯韦总结了人类对宏观电磁现象的全部认识 , 从理论上建立了电与磁间的联系 , 天才地预见了电磁波 , 为后来的无线电电子学的诞生与技术的发展开辟了道路 , 使无线电通信、雷达、导航、遥感、无线电广播、电视、计算机、移动电话等这一切现代技术的发展成为可能 。
1854年 , 麦克斯韦以优异成绩从剑桥大学三一学院获得数学物理专业的学位 。 法拉第的名著《电学实验研究》就在这一年出版了 , 这是法拉第总结毕生对电磁现象研究成果的一部巨著 。 麦克斯韦注意到 , 法拉第对实验的叙述并不就事论事 , 而是站在一定的高度上 , 揭示电磁现象的本质 , 麦克斯韦立刻被其中的新颖见解所吸引 。
他抓住了法拉第的两个重要的物理思想:一个是在电荷间与磁体间能“隔空”相互作用的解释上 , 法拉第引入了“力线”以及“力致空间紧张”的思想 , 这一思想就是电场与磁场概念的雏形;另一个是法拉第通过电磁感应揭示了电与磁之间的对应关系 , 更启示了“电世界”与“磁世界”内在的对称性 , 这两个思想给麦克斯韦很大的启发 。
令麦克斯韦奇怪的是 , 在法拉第厚厚的三卷巨著中 , 他找不到一个数学公式 , 这是为什么呢?作为一个谙熟理论研究的物理学家 , 麦克斯韦认为用数学 , 而且只有用数学才能更简洁地描述物理现象 , 才能更深刻地揭露物理实质 。 在对法拉第深感钦佩之余 , 他发现了法拉第的不足 , 仅有思想的高度 , 缺乏数学的凝练表述 , 自然缺乏理论上的严谨 , 也就不能走远 。 正如康德所说 , “在任何特定的理论中 , 只有其中包含数学的部分 , 才是真正的科学 。 ”
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