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360教育集团:物理学的奠基人——詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

更新时间:2023-11-27 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(JamesClerk,1831〜1879),出生于爱尔兰都柏林,爱尔兰化学学家、数学家。精典电动热学的创始人,统计数学学的奠基人之一。1831年6月13日生于爱尔兰都柏林,1879年11月5日卒于剑桥。jNo物理好资源网(原物理ok网)

1847年步入格拉斯哥学院学习物理和数学,结业于剑桥学院。他成年时期的大部份岁月是在学院里当院长,最后是在剑桥学院任教。1873年出版的《论电和磁》,也被尊为继牛顿《自然哲学的物理原理》之后的一部最重要的数学学精典。麦克斯韦被普遍觉得是对化学学最有影响力的化学学家之一。没有电磁学就没有现代钳工学,也就不可能有现代文明。jNo物理好资源网(原物理ok网)

求学生涯jNo物理好资源网(原物理ok网)

1846年智力发育愈发早的麦克斯韦就向悉尼皇家大学提交了一份科研论文。1847年16岁高中结业,步入悉尼学院学习。这儿是爱尔兰的最高学府。他是班上年龄最小的中学生,但考试成绩却总是名列前茅。他在这儿专攻物理化学,但是显示出非凡的才气。他读书极其用功,但并非死读书,在学习之余他一直作诗,不知满足地读课外书,积累了相当广泛的知识。在爱丁堡学院,麦克斯韦获得了攀越科学高峰所必备的基础训练。其中两个人对他影响最深,一是化学学家和徒步家福布斯,一是逻辑学和形而念书院士伊宁顿。福布斯是一个实验家,他培养了麦克斯韦对实验技术的浓烈兴趣,一个从事理论化学的人很难有这些兴趣。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。喀什顿院长则用广博的学识影响着他,并用出众的奇特的批评能力剌激麦克斯韦去研究基础问题。在那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,他用两年时间就完成了四年的学业,相形之下,悉尼学院这个摇篮早已不能满足麦克斯韦的求知欲。为了进一步深造,1850年,他征得了母亲的同意,离开悉尼,到人才济济的剑桥去求学。赫兹是瑞士的一位青年化学学家,麦克斯韦的《电磁学通论》发表之时,他只16岁。在当时的英国,人们仍然坚守着牛顿的传统数学学观念,法拉第、麦克斯韦的理论对物质世界进行了崭新的描画,并且违反了传统,因而在日本等亚洲中心地带毫无立足之地,甚或被当作奇谈怪论。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中学生。在老师的影响下,赫兹对电磁学进行了深入的研究,在进行了数学事实的比较后,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否认这一点。jNo物理好资源网(原物理ok网)

1886年,赫兹经过反复实验,发明了一种电波环,用这些电波环作了一系列的实验,总算在1888年发觉了人们怀疑和期盼已久的电磁波。赫兹的实验公布后,震惊了全世界的科学界,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总算实现了。jNo物理好资源网(原物理ok网)

婚姻生活jNo物理好资源网(原物理ok网)

1856年4月30日,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦被委任为阿伯丁的黎巴嫩沙尔大学自然哲学讲堂院士。在阿伯丁,麦克斯韦认识了马沙尔大学教授的父亲凯瑟琳·玛丽·迪尤尔(MaryDewar),凯瑟琳年长麦克斯韦七岁,美丽,体型比他略高物理电学之父,明朗谦虚。jNo物理好资源网(原物理ok网)

1858年2月18日,他寄信给珍妮月经,把结婚的事情通知她说:亲爱的月经:这封信要告诉你,我就要有儿子了。我没有完全写出她的整个质量,我认为不合适;但我要告诉你的是,我们彼此须要,但是比我看到过的任何一对伴侣更知心。不用担忧;jNo物理好资源网(原物理ok网)

她不是学物理的;并且物理以外还有好多别的事情,而她并不想以物理获胜……所以,你如今晓得她是谁了,她就是凯瑟琳·玛丽·迪尤尔(迄今为止叫这个名)。我听罗伯特父亲提到(间接地)她的这位教授女儿。她的妈妈是一位上流社会夫人,安静而严谨,却总是以饱含宽容的形式对待任何事物……情况就是这样。我和她的事情早已定出来了,事事如意。那些都有保证,你会晓得的。1858年7月4日麦克斯韦与凯瑟琳·马丽·迪尤尔(MaryDewar)(后来改为克拉克·麦克斯韦姓即改为麦克斯韦的姓,起名凯瑟琳·克拉克·麦克斯韦,她们离婚时,她34岁——在维多利亚时代早已是一个老处女了。)即将订婚,婚宴在阿伯丁召开。jNo物理好资源网(原物理ok网)

科学研究jNo物理好资源网(原物理ok网)

1850年转到剑桥学院三一大学物理系学习,1854年以第二名的成绩获史密斯奖学金,结业留校任职三年。1856年在爱尔兰阿伯丁的喀麦隆沙耳任自然哲学院士。1860年到巴黎国王大学任自然哲学和天文学院士。1861年选为纽约皇家学会会员。1865年春辞去教职回到故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精典专著《论电和磁》,并于1873年出版。jNo物理好资源网(原物理ok网)

1871年受聘为剑桥学院新筹建的卡文迪什试验化学学院士,负责设立知名的卡文迪什实验室。jNo物理好资源网(原物理ok网)

1874年建成后兼任这个实验室的第一任校长,直至1879年11月5日在剑桥去世。jNo物理好资源网(原物理ok网)

电磁情缘jNo物理好资源网(原物理ok网)

回顾电磁学的历史,化学学的历程仍然到1820年的时侯都是以牛顿的数学学思想为基础的。自然界的“力”——热、电、光、磁以及物理作用正在被逐步归结为一系列流体的粒子间的瞬时吸引或抵触。人们早已晓得磁和静电遵循类似引力定理的平方正比定理。在19世纪曾经的40年中,出现了一种反对这些观点的动向,这些观点赞同“力的相关”。1820年,奥斯特发觉的电磁现象马上成了这些新趋势的第一个证明和极为有力的推进力物理电学之父,但当时的人又对此飘忽不定和倍感疑惑。奥斯特所观察到的电压与磁极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下来的,并且磁极既不被引向带电压的金属线,也不被它推开,而是对于它纵向定位。同一年,英国科学家安培用物理方式总结了奥斯特的发觉,并成立了电动热学,随后,安培和他的跟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看法调和上去。jNo物理好资源网(原物理ok网)

麦克斯韦的热学研究源于1854年,当时他刚从剑桥结业不过几礼拜。他读到了法拉第的《电学实验研究》,立刻被书中新颖的实验和看法吸引住了。在当时人们对法拉第的观点和理论见解不一,有不少责难。最主要诱因就是当时“超距作用”的传统观念影响很深。另一方面的缘由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,但惟独缺乏物理功底,所以他的创见都是以直观方式来抒发的。通常的数学学家严守牛顿的化学学理论,对法拉第的学说倍感不可思议。有位天文学家曾公开声称:“谁要在确定的超距作用和模糊不清的力线观念中有所犹豫,那就是对牛顿的玷污!”在剑桥的学者中,这些分歧也相当显著。汤姆逊也是剑桥里一名很有见识的学者之一。麦克斯韦对他敬重不已,特意给汤姆逊寄信,向他求教有关热学的知识。汤姆逊比麦克斯韦大7岁,对麦克斯韦从事热学研究给与过极大的帮助。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专著后,他感遭到力线思想的宝贵价值,也见到法拉第在定性叙述上的弱点。于是这个刚才结业的青年科学家决定用物理来填补这一点。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》。jNo物理好资源网(原物理ok网)

通常觉得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化学学家。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。jNo物理好资源网(原物理ok网)

1865年开始,麦克斯韦辞去了皇家大学的教席,开始勤于进行科学研究,系统地总结研究成果,撰写电磁学著作。jNo物理好资源网(原物理ok网)

麦克斯韦生前没有享受到他应得的荣誉,由于他的科学思想和科学方式的重要意义直至20世纪科学革命将至时才充分彰显下来。但是他没能见到科学革命的发生。1879年11月5日,麦克斯韦因病在剑桥去世,年仅48岁。那一年刚好爱因斯坦出生。[jNo物理好资源网(原物理ok网)

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