故事:麥克斯韋到底有多偉大

要說起物理學界的絕頂高手來,一般都是牛愛麥楊並稱,牛自然是千古一人牛頓爵爺了,號稱“天不生牛頓,萬古如長夜”,他幾乎涉及了當時物理學的各個方面,而且他還有一個加分項,那就是爵爺還是偉大的數學家。

愛當然就是魔鬼代言人愛因斯坦了,他幾乎以一己之力撐起了現代物理學的半壁江山,人稱“愛神”,無論從哪個方面這個稱號都當之無愧,在物理學上當然可以成神,就是在個人生活上,他也是個博愛的人,都“愛神”了,怎麼還排在牛頓後面呢,因為他只開創了半壁江山,另外那半個就是量子力學,是玻爾帶領一群星星開創的,所以只能屈居第二。

麥就是麥克斯韋,這位是謙謙君子,真沒有什麼花邊新聞可說,只說一句吧,他開啟了第二次工業革命,啟動了電氣時代。楊就是我們偉大的楊振寧先生,真的不要小瞧楊振寧先生,這麼說吧,楊先生有十三項諾獎級成果。

什麼?你說還有特斯拉?麻煩出門右拐,那邊是神棍課堂,我們這裡說的是物理學。

說了半天,還是有點糊塗,是吧?那咱們還是打個比方吧。

牛頓蓋了一座房子,人類可以遮風避雨了,麥克斯韋看了看,覺得生活不太方便,順手就把電線接進來了,於是“樓上樓下,電燈電話”,我們的小日子就過起來了,後來愛因斯坦普朗克玻爾發現地基不牢固,就把地基給挖了,不過電線還留著呢啊,楊振寧先生覺得地基都挖成大坑了,也不方便啊,就搬了兩塊大石頭把地基填了一多半。

這個比方打完,是不是覺得這幾位都很偉大呢,今天咱們先說帥哥麥克斯韋。

一、天才少年

如果說在物理界算天才的話,麥克斯韋絕對能進前三,數學家不算啊,數學界就是天才集中營。天才第一的就是牛頓爵爺,他橫跨物理數學兩界,就算在數學界他也能進前五,第二應該就是泡利,這哥們太牛了,一輩子誰都不鳥,當然他的成就配不上他的天才,這是另外一回事,在這裡就不展開了,第三就應該是麥克斯韋,沒錯,他排在了愛因斯坦前面,為什麼呢?因為愛神數學水平一般,而麥克斯韋基本上就是個數學天才。

故事:麥克斯韋到底有多偉大

15歲麥克斯韋就發表論文,想一想我們15歲都在幹什麼呢?都在為青春迷茫呢,人家已經發表論文了,16歲進入愛丁堡大學,放中國就是中科大少年班的水平啊,三年完成四年學業,然後愛丁堡大學就盛不下他了,去了劍橋,劍橋畢業之後他讀到了一本書。

二、電磁天神

這本書就是法拉第的《電學實驗研究》,法拉第也是一位大神,我們目前幾乎所有關於電磁的認識都基於他的實驗,不過,法拉第幼年失學,其實主要是窮,數學基礎一般,一般到什麼程度,一般到我們普通人一輩子都達不到的程度,法拉第而且提出了場的概念,這已經撼動了牛頓的地基了,不過法拉第只能用形象的語言和實驗來描述他的看法,他給不出理論的數學描述。

法拉第開始學習數學已經來不及了,只能祈求上帝,上帝還真聽到了他的祈求,派了麥克斯韋來幫助他。

在法拉第發現電磁效應一個月後,麥克斯韋誕生了,不過他們兩個要想會面還得經過很多年。

1855年,麥克斯韋發表了論文《論法拉第的力線》,法拉第如獲至寶,立刻尋找這位年輕人,可是找不到,為什麼法拉第不打手機呢?因為關於電磁波的方程麥克斯韋方程還沒推導出來,沒有電磁波,自然沒有手機,這一找就是五年。

這五年麥克斯韋幹嘛去了呢?找老婆去了,人家法拉第望眼欲穿,他這邊樂不思蜀,是不是有點不像話啊。考慮到單身狗的苦惱,麥克斯韋這麼做也是可以理解的,其實最關鍵的是他不知道法拉第在找他。

麥克斯韋是一位御姐控,他老婆比他大七歲,而且結婚時老婆已經34歲了,不要說當年,就算現在,也是一位“剩女”了,可是麥克斯韋不在乎,情詩還寫的文采飛揚,這情節是不是有點熟悉啊,對,人家這就是科學界的“神鵰俠侶”。

故事:麥克斯韋到底有多偉大

五年後,倆人終於相遇了,又過了五年,麥克斯韋推導出了最優美的麥克斯韋方程組,兩年後,法拉第與世長辭,不過法拉第了無遺憾,因為他看到了歷史上最優美的方程。

故事:麥克斯韋到底有多偉大

牛頓爵爺統一了天和地,而麥克斯韋統一了電和磁,把所有的電磁現象都用方程組完美描述,預言了電磁波,還給出了電磁波的速度就是光速,這意味著什麼呢?就是說光也是一種波,當初爵爺可是說光是一種微粒啊。

後來赫茲證實了電磁波的存在,赫茲還有一個重大發現,就是光電效應,後來愛因斯坦解釋了光電效應,獲得了諾貝爾獎,順便還提出了波粒二象性,看看,這些偉大的科學家還都跨過時空有聯繫。

麥克斯韋的《電磁學通論》與爵爺的《自然哲學的數學原理》還有達爾文的《物種起源》齊名,這個榮譽也太大了。

是不是到此為止麥克斯韋已經可以和爵爺愛神齊名了呢,當然可以,不過麥克斯韋的貢獻不止於此。

三、麥克斯韋妖和土星環

我們都聽說過這隻妖精,這是偉大的麥克斯韋為了反駁玻爾茲曼的熵增理論提出的一個假想實驗,這隻妖精神通廣大,可以讓熱從低溫物體傳向高溫物體,不過也沒破解熱力學第二定律。

故事:麥克斯韋到底有多偉大

不過細思極恐,麥克斯韋不是研究電磁的嗎?熱力學第二定律和他有什麼關係啊?當然有聯繫了,熱力學第二定律的基礎就是統計力學,而統計力學的創始人就是麥克斯韋,嚴格地說麥克斯韋也算是熱力學的創始人。

包括統計力學這個名字都是麥克斯韋提出的,這門科學有多偉大呢?1905年,愛因斯坦寫了五篇論文,這五篇都有可能獲得諾貝爾獎,所以這一年被稱為愛因斯坦奇蹟年,其中有兩篇就是關於統計力學的,可以說愛因斯坦還是麥克斯韋的隔世弟子。

作為一個劃時代的科學大神,怎麼會對天文學沒興趣呢?牛爵爺的萬有引力定律就是天文學的圭臬,愛神乾脆玩起了宇宙學,那麼麥克斯韋呢,他瞅了瞅土星環。

土星環,人們早就看見了,據說伽利略就看見了,可是土星環是什麼呢,是固體嗎?拉普拉斯說我覺得是,麥克斯韋說我覺得不象,那怎麼辦?又不能派個伽利略號飛過去瞧瞧,麥克斯韋說咱不是數學家嗎,算一下吧。算的結果是不可能是固態的,做家裡憑一支筆就算出土星的事情,這不是大神是什麼?

四、卡文迪許實驗室

卡文迪許實驗室的威名就不用說了,那裡的主任名單就是一個諾貝爾獎獲得者名單,每一位都是鼎鼎大名的,湯姆孫發現了電子,他的學生盧瑟福提出了原子行星結構,還發現了原子核和質子,查德威克是盧瑟福的學生,他發現了中子,那一年和居里夫婦一同獲得諾貝爾獎,威爾遜自然發明了威爾遜雲室,康普頓不用問就是康普頓效應了,康普頓效應又叫康普頓—吳有訓效應,憑什麼後來把吳有訓弱化呢?還有克里克,他發現了DNA雙螺旋結構。這麼說吧,卡文迪許實驗室就是諾貝爾獎聚集地。

而卡文迪許實驗室就是麥克斯韋受命創建的,受誰的命,當然是卡文迪許的命,卡文迪許是劍橋大學校長,給了麥克斯韋一筆錢讓他創建了實驗室,不過這個卡文迪許並不是測量出萬有引力常數的卡文迪許,他們兩個卡文迪許是近親。

那位卡文迪許也是一位大神,也是一位隱士,測出常數後居然自娛自樂,誰也不告訴。既然誰也不告訴,那人們怎麼知道的他的偉大貢獻呢,這還是因為麥克斯韋。

麥克斯韋接觸到了卡文迪許的手稿,立刻被驚呆了,他發現這是一個寶藏,於是就整理了卡文迪許遺稿,才發掘出來了這位大神。

麥克斯韋一生擁有巨大的成就,有法拉第這樣的良師益友,有甜美的愛情,還有銘刻他名字的實驗室,這一生可謂圓滿,唯一的缺憾就是他英年早逝,去世時年僅48歲,要是他能長壽的話,一定會做出更加巨大的貢獻,不過不用擔心,在他去世的那一年,愛因斯坦出生了,好像就是他轉世一樣,隨著愛因斯坦的呱呱墜地,又一個偉大的時代開始了。


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