詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是谁？您可能从未听说过的最伟大的物理学家之一
你可能从未听说过他，但这位科学家改变了我们对光的理解。
图为：1875 年绘制的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦肖像
每个人都是阿尔伯特·爱因斯坦的粉丝，这是有充分理由的：他开创了至少 4 个新的物理学领域，并通过他的想象力创造了我们已经发现的新引力理论。 关于时间和空间的真理。 但你知道谁是爱因斯坦的粉丝吗？
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。
他是唯一一位能够负责任地向您解释汽车收音机如何工作、冰箱上的磁铁如何工作、夏季炎热和电池充电的科学家。
大多数人并不熟悉麦克斯韦，这位 19 世纪的苏格兰科学家和博学家。 然而，他也许是他那个时代最伟大的科学家，并以无人能预测的方式改变了物理学。 事实上，麦克斯韦的同事花了几年时间才意识到他的惊人成果。
当时，科学兴趣主要集中在电磁学不熟悉且令人费解的特性上。 到了世纪之交，人类已经了解了电和磁背后的动力学物理资源网，但随着科学家更深入地研究这些动力学，他们变得更加困惑。
古人已经知道，如果你触摸电鳗，你就会被电死，如果你摩擦一些东西，比如琥珀，它会吸引其他东西。 他们知道光可以生火。 他们发现了一些叫做磁石的神奇石头，可以吸引金属屑。 而且，他们已经熟练地使用指南针物理学家麦克斯韦是，尽管他们不知道指南针是如何工作的。
当麦克斯韦进入这一领域时，科学界已经进行了大量探索电磁能的实验。 本杰明·富兰克林等科学家发现光电可以储存。 伽伐尼发现电流可以使失活的生物体再次移动。
与此同时，法国科学家发现，电可以拉动一根电线，并根据磁极的方向吸引或排斥另一根电线。 带电球体的吸引力或排斥力与它们之间的距离的平方成正比。
最令人困惑的是，电场和磁场之间似乎存在某种奇怪的联系。 带电的电线使罗盘指针偏转。 激活其中一根电线的电流将刺激另一根电线中的电流，即使两根电线没有连接在一起。 磁场的波动也会产生电力。
一切现象都很奇怪，但谁也不知道下一步该怎么办？
从此，麦克斯韦推动了这一事业的发展。 当时，他正在研究另一个关于色觉如何工作的谜题，他意识到所有关于电和磁的困惑。 （事实上，他发明了彩色摄影）
几年后，麦克斯韦提出了物理和数学公式，可以解释所有有关电力和磁场的实验难题。
为了回答这些问题，他必须像未来的科学家一样思考。
现代物理学现在几乎完全建立在该领域的概念之上，它跨越所有时间和空间并解释其他物体如何运动。 虽然麦克斯韦并不是第一个提出这个概念的人，但他是第一个将这项研究付诸实践并将这种数学技术转化为现实中的物理实体的人。
例如，麦克斯韦设想了一种场景，其中电和磁的动力学通过电磁场联系起来。 他说，释放的电子可以在自身周围产生电场。 任何其他释放的电子都可以感知该场，并根据场的强度和方向以及释放源的动力学做出响应。
麦克斯韦进一步指出，同样的原理也适用于磁场。 他意识到电场和磁场就像同一枚硬币的两面：电和磁不是独立且不同的力，而只是同一事物的两种表现形式。 它们都是电磁力。 你不能从两个不同的方向分别考虑电或磁。
麦克斯韦的见解产生了 20 个相互关联的公式，几年后，其中四个公式仍有待当今的科学家和工程师解决。 麦克斯韦革命是在艾萨克·牛顿首次统一物理学之后发生的，他的物理学提出地球引力是宇宙引力的一部分，并遵循单一定律。 麦克斯韦公式被誉为物理学统一的第二次实现。
麦克斯韦的洞察力是伟大的——谁曾怀疑过电和磁彼此无关，而是同一事物？ 现代物理学致力于寻找统一原理来解释大量的自然现象，而麦克斯韦在另一个层面上实现了统一。
但麦克斯韦并没有就此止步。 他意识到改变电场会影响磁场，反之亦然。 因此，他立即想到是否可以实现电场的自我强化，即先改变电场来感应磁场的变化，然后通过变化的磁场引起电场的变化物理学家麦克斯韦是，等等。
麦克斯韦意识到这可能会产生电磁波。 他利用电和磁的强度计算了这些电磁波的速度，得出了接近光速的值。
通过引入电磁场的概念，麦克斯韦发现，无论什么形式的光，包括红外线、无线电波或彩虹，本质上都是电磁辐射波。
麦克斯韦凭借一个公式、直觉和洞察力的飞跃，实现了物理、电学、磁光三大领域的统一。 难怪爱因斯坦如此崇拜他！
作者：保罗
财年：秋季