中外科学家发明家丛书:麦克斯韦 (十九)
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中外科学家发明家丛书:麦克斯韦 (十九) 发布于:2016/04/25
    从理论上引出位移电流的概念,是法拉第在电磁学上发现电磁感应后的 又一重大突破。根据这一科学假设,麦克斯韦导出了两个非常复杂、抽象的 微分方程式,在后来经过完善后,被称为麦克斯韦方程组。这组方程,从两 方面发展了法拉第的成就,一是位移电流,它表明不仅变化的磁场产生电场, 而且变化的电场也产生磁场;二是方程不仅完满地解释了电磁感应现象,还 进行了理论推广,也就是凡是有磁场变化之处,其周围不论是导体或电介质, 都有感应电场存在。
      在《论物理的力线》一文中,麦克斯韦对前人的工作进行了创造性总结, 电磁现象的规律,经过法拉第的实验研究、汤姆逊的类比研究,终于被麦克 斯韦用不可动摇的严密的数学形式揭示出来。电磁学至此才开始成为一种科 学的理论。
      在自然科学的历史上,一般只有当某一科学发展到了高峰,才可能用数 学公式表示成定律的形式。这些定律不仅能解释已知的物理现象,还可以揭 示出某些尚未发现的东西。正如牛顿的万有引力定律在后来被人们所引用发 现了海王星一样,麦克斯韦在《论物理的力线》一文中,预见了电磁波的存 在。他指出,既然交变的电场会产生交变的磁场,而交变的磁场又会产生交 变的电场,这种交变的电磁场就会以波的形式向空间散布开去。麦克斯韦的 这篇论文,终于突破了法拉第的力线思想,作出了属于他的辉煌理论。这一 年,他只有31岁。
      然而麦克斯韦并未满足自己已有的成果而举足不前,他仍然向电磁学领 域的更深处前进。
1863年,他在别人的帮助下完成了他的第三篇论文《论电 学量的基本关系》,这是麦克斯韦电学研究中迈出的重要一步,在以往却常 常被人忽视。在这篇论文里,他推广傅立叶在热的理论中开始的程序,宣布 了同质量、长度、时间度有关的电学量和磁学量的定义,以便于提供对那种 二元的电学单位制的第一个最完整透彻的说明。他引入了成为标准的记号, 把量纲关系表示为用括弧括起来的质量、长度、时间量度的幂 (音mì)的乘 积,带有各自的无量纲的乘数。在这一年,麦克斯韦已经找到了在电磁量与 光速之间的一个纯唯象性质的环节。
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