千年思想家-麦克斯韦
张学文最初写于1999年12月9日
苏格兰著名科学家麦克斯韦最近在 1999 年 9 月的一项网络民意调查中被英国广播公司 (BBS) 评为千年思想家(10 人中排名第 9)。 将麦克斯韦列为影响人类社会和科学的十大巨人之一是完全公平的。 他的伟大成就深刻影响了20世纪人类的生活。 随着历史的车轮不断前行,麦克斯韦的辉煌并没有变得黯淡,而是变得更加璀璨。 人类进入30世纪,相信他的名字仍将留在人们心中。
麦克斯韦生活在 19 世纪中叶。 他高度总结了当时有关电、磁的知识,创造了所谓的电动力学。 他基于对电磁现象本质的深刻认识,以极其敏锐的思维预言了电磁波的存在。 他去世几十年后,人类遵循他的想法发明了无线电。 无线通讯、广播电台、电视、雷达、通讯卫星……这些20世纪的骄傲,无一不是他英明预言的辉煌体现。 马克斯·韦策对20世纪人类文明的贡献数不胜数。 他的思想的光辉照亮了20世纪!
杨振宁将电动力学和统计力学称为19世纪物理学的两大成就。 除了创建电动力学之外,麦克斯韦还参与创建了统计力学。 其中一卷写道:由此得出的分子速度分布数学方程是自然科学中最困难的方程之一。
初中的时候,我很佩服牛顿:他的体重不可能超过100公斤麦克斯 物理学家,但他发现的力学公式,不到一张纸上的一行字,居然概括了这么大太阳的规律。 这真是太神奇了。 高中时我很崇拜爱因斯坦:他实际上改进了牛顿公式。 但大学物理中麦克斯韦的分子运动方程给我留下了深刻的印象。 我很惊讶麦克斯韦可以使用非常简单的假设推导出如此复杂的公式! 从此,麦克斯韦取代了牛顿、爱因斯坦,成为我崇拜的对象。
我在大学只知道麦克斯韦没有机会从他的工作中学习。 正是后来的工作和自学,让我了解了麦克斯韦创立的另一门学科——统计力学。 我正在尝试理解他们的结果,并认为将它们移植到我工作的气象领域将会很有用。 1991年,我曾说过“统计物理学中的深刻思想不应该是物理学家的专属,它实际上是许多学科共享的理论武器,它将帮助许多学科向理论地位迈出一大步”(见《熵气象学》) “ “ 书)。
1998年,我在一个网页上称他为复杂性研究的创始人,说道:“麦克斯韦是复杂性研究创始人的想法是基于牛顿发展的现代科学研究方法,即将问题限制到尽可能简单的程度。”在研究问题时,麦克斯韦研究分子运动的方法恰恰相反,他没有回避复杂性,而是巧妙地利用了“最复杂”,并取得了惊人的结果。
牛顿力学可以轻松地处理两个粒子的相互作用。 它在研究太阳和地球的运动时,可以忽略月球的存在,而把这么大的太阳和地球当作很小的粒子。 如果研究具有三个粒子的系统中粒子的运动,人们会说这太复杂而难以实施。 确实,“情况复杂”已经成为科学家回避很多实际问题的借口。 大家经常会听到人们在不同的场合用“太复杂”来拒绝问题来为自己的无能开脱。
麦克斯韦推导出的气体分子速度分布定律的出发点不是最简单的而是最复杂的。 不是有很多很多的分子吗? 单个分子的运动不是很复杂吗? 他的聪明之处在于(例如)使用“非常复杂”来猜测在每个方向上移动的分子数量应该相等。 ...从而在合理的假设下得出令人惊讶的分子运动定量公式。 有多少人在“复杂”面前退缩了? 是他给了我们处理复杂问题的新思维方式。 提及麦克斯韦作为复杂性研究的创始人是恰当的。
也可以说,牛顿创造了研究“简单”问题的方法物理资源网,麦克斯韦创造了研究复杂问题的方法。我们继承了牛顿的很多科学遗产麦克斯 物理学家,但我们只承认麦克斯韦的成就,而没有学习他处理问题的基本思想。面对“复杂”的问题,我们放弃了很多。
科学遗产。 ”
我在我的网站上宣传熵的意识,将熵视为复杂程度,并且我始终将麦克韦尔维视为我的守护神。 我相信,了解麦克斯韦研究科学问题的方法和思想会开阔我们的视野。 纪念已故的朋友就是缅怀他的功绩,但纪念麦克斯韦也意味着我们要充分利用他留给人类的财富。
美国大学化学教科书上说:
“真正闻名世界的杰出理论家并不多,总数不得超过100人。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦属于这群人中的佼佼者,他是真正的知识巨人,值得与……齐名”。 ”
书上还说:
1831年出生于苏格兰,先后在爱丁堡大学和剑桥大学接受教育,先是在苏格兰,后来在剑桥成为自然哲学教授。他早年的数学天赋就很突出,并在许多领域得到运用。除了他在气体研究方面的成就为现在的统计力学奠定了基础之外,他还对热力学进行了广泛的研究,并提出了一些基本方程;然而,他最伟大的方程。他的成就在于光电理论,他是第一个认识到光是电磁波形式的人,并在他一生中预言了无线电波的出现。他去世时年仅48岁,30岁时就完成了大部分工作。”