天才簡史（外國） 【天才簡史-麥克斯韋】困擾了法拉第半生的物理難題，卻被他依靠數學方程輕鬆解開了。大佬麥克斯韋的傳奇！

現在科學一詞越來越頻繁地出現於人們的日常生活中 但什麼是科學呢? 如果把科學定義為一種理論知識體系 是人類對於客觀世界的正確反應和社會實踐經驗的概括總結的話 那麼科學家就是為這一總結做出闡述的必要條件 曾幾何時 人類面對種種來自於自然界 且無法超越和掌控的力量時 只能心懷敬畏 虔誠模仿 但是 在隨後的漫漫歷史長河中 開始湧現出一批先驅 他們無畏權威神權 敢在電閃雷鳴 地動山搖之際 挑戰自然 並且戰勝自然 今天 我們要講述的就是這樣一位 敢於探索自然界 卻不被人們所說的佼佼者 英國的物理學家和數學家 詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 於1831年6月13日 生於蘇格蘭愛丁堡 因為是外鄉人 加上口音濃重 所以從小就受到叢林夥伴的排擠和譏笑 麥克斯韋因而病得很是內向 在他八歲那年 母親又因為肺結核不幸逝世了 這使得本來就不愛說話的麥克斯韋 病得更加沉悶和自閉 經常一整天都沒能說上一句話 不過好在他有一位好父親 沒有在這關鍵時刻冷落他 反而耐心地陪伴在他身側 尤其是發現 麥克斯韋喜歡畫一些幾何圖形後 更是親自教導他學習數學 也正是從這個時候開始 麥克斯韋的心中埋下了一顆數學的種子 麥克斯韋同樣也沒有辜負父親的厚愛 在數學領域表現出了罕見的天賦 很快就學會了幾何以及代數的知識 在他十二歲那年 一舉獲得數學和詩作比賽的雙料桂冠 十四歲的時候 就在愛丁堡皇家協會學報上發表了一篇論文 當時以麥克斯韋這樣的智齡 在如此高級別的學報上發表文章 哪怕是到了信息化的今天 也是一件令人驚嘆的罕見事實 也正是至此以後 他的老師才注意到這個總是沉悶的外鄉孩子 麥克斯韋也終於綻放出了屬於天才特有的光芒 1847年 十六歲的麥克斯韋順利進入愛丁堡大學學習 此時他在班上是年紀最小的學生 但成績卻總是名列前茅 他專攻數學物理 同時也受到實驗物理學 邏輯學和形而上學等學科的嚴格訓練 麥克斯韋敏而好學 僅用三年便完成了原先應該是四年才能完成的學業 由於1850年轉入劍橋大學數學系繼續學習 他在那裡接受了兩位數學家教授的傾囊相授 加上他自身孜孜不倦的勤奮努力 在學校就讀期間 他已掌握了當時世界上最為先進的數學手段 這為他之後從事的物理學工作提供了堅實的基礎 在科學史上我們注意到這樣有趣的事實 麥克斯韋正好出生於法拉第發表電磁感應定律的1831年 法拉第年長麥克斯韋四十歲 1860年麥克斯韋帶著四年前自己寫的論文 《論法拉第的立憲》拜見了他 此時的法拉第已經年逾古稀 這是跨時代的一次會面 他二人一見如故志同道合 共同構築了電磁學理論的科學體系 在此之前 法拉第的研究成果已經觸及到了某些轉折點 但他欠缺的數學才能 使得他的著作多半隻能以直觀的形式展現 為能引起科學界的注意 也正是因為麥克斯韋運用數學工具 分析物理問題並且能夠精確地表述科學思想 使得法拉第的研究成果 能以完美簡潔的數學形式展現在世人面前 而按照法拉第本人的意願 這個年輕人不僅僅能夠用數學來解釋自己的看法 更重要的是能夠突破自己的看法 顯然這位年輕的後輩科學家做得非常好 從此電磁現象的研究成果 得以突破以往的禁錮開始進入新的階段 1873年 麥克斯韋的電磁通論問世了 這是可以和歐幾裏德幾何學原本 牛頓自然哲學之數學原理 達爾文物種起源相提並論的又一科學劇組 該書系統總結了19世紀中葉前後 物理學界對於電磁的研究成果 也將他本人的觀點囊括其中 他在書中明確提出了 表述電磁場普遍規律的四個方程 這四個方程式也被後人稱之為 世上最完美的公式 它融合了電的高斯定律 磁的高斯定律 法拉第定律以及安培定律 有一個比較謙虛的評價是 一般的宇宙間任何的電磁現象 皆可由此方程組解釋 到後來麥克斯韋僅靠直筆演算 就從這一組公式預言了電磁波的存在 也正是因為這個方程組 完美統一了整個電磁場 刺激到愛因斯坦 讓愛因斯坦始終想以同樣的方式 統一引力場 並將宏觀與微觀的兩種力 放在同一組勢勢中 即著名的大一統理論 可惜愛因斯坦直到去世 都沒有走出這個隧道 不過如果一旦走出去 可以想像我們將會在隧道另一頭 看到上帝本人 此外更為遺憾的是 因其理論艱深 公式總結會色抽象 再加上一直無人發現電磁波的存在 而能否證明有電磁波存在 是檢驗麥克斯韋理論的關鍵 所以該書涉及的理論 在麥克斯韋生前是一直不被承認的 甚至他主講的電磁學課程 也因為艱深和他本人的不善言辭 學生更是寥寥 最終 年僅49歲的麥克斯韋 在不如意的境遇下 帶著滿身的遺憾和失落 早早地離開人世 直至他逝世的七年後 另一位年輕的德國物理學家赫茲 才利用實驗結果 證實了麥克斯韋生前的偉大預言 至此 由法拉第開創 麥克斯韋總結的電磁理論 取得了決定性的勝利 科學界也終於承認了 麥克斯韋的貢獻和地位 愛因斯坦更是在 麥克斯韋百年誕辰的紀念會上 評價其建樹 是繼牛頓以來 物理學最深刻和最富有成果的工作 當然 這個讚譽他當之無愧 因為縱觀整個科學史上 是牛頓把天上和地上的運動規律統一起來 實現了第一次大綜合 而麥克斯韋則把電光統一起來 實現了第二次大綜合 倘若沒有電磁理論的應用 嚴格來說 也就不可能有現代文明 因為在電磁的使用完全由人類掌控之後 沒有任何一項發明 可以毫無間隙地 滲入到人類生活的 每一個最普通的方面 例如我們每個人都熟用的手機 藍牙 微波爐 都是基於電磁波原理的發現和運用 事實上 也正是麥克斯韋的預言 和提供了電磁波計算方法 加上赫斯以實驗證明其存在 我們才能廣泛地將電磁波 運用於生產和生活之中 所以 當我們在享受這些天才帶來的成果時 也別忘了他們曾經的付出和貢獻 最後 對麥克斯韋的鉅作論點和詞感興趣的朋友 可以關注我的公眾號和微博 天才簡史 回覆麥克斯韋 一起了解這本科學鉅作 他的名字如雷貫耳 他的詩集從小就被寫進各國課本之中 他的大作 號稱最頂尖的科學家 都未必看得懂 他 就是大家呼聲最高的科學家 下一期 下週二 做好膜拜的準備吧