继往开来的麦克斯韦

任何一个打开彩色电视机的人,任何一个享用现代科技成果的人,都应该想到麦克斯韦。麦克斯韦是最后完成电磁学大厦建设的人,他像一位高明的建筑师也像一位艺术家。他把那些零散的理论,集合在一起,形成一个完善的对称的四个微分方程,就像一个精美的艺术杰作。方程概括了自古以来人类对于电磁学研究所获得的一切成果。不仅如此,麦克斯韦的方程还预见了电磁波的存在,吞并了光学王国,把独立存在了多年的光学兼并入电磁学的领域。

麦克斯韦出身于苏格兰的克拉克家族,麦克斯韦的童年就在这风景如画的格伦莱尔花园度过。门前有乌尔河流过,远处是肥沃的碧野,黑色的盖洛韦牛在田野里漫步,再望远处便是卡拉弗罗克的巨大三角形建筑。麦克斯韦的祖辈是这个建筑的世袭管理人。

他的童年如果说有不幸,就是在他 8 岁时母亲去世。麦克斯韦的母亲是一位极能干又爽快的人。她教麦克斯韦读书,并为儿子惊人的记忆能力感到骄傲,麦克斯韦在 8 岁时就能背诵 176 行诗句,母亲还鼓励儿子对于各种事物的好奇心。母亲死于癌症对于幼小的麦克斯韦是一个沉重的打击,多年来, 他一直怀念他的母亲。

母亲逝世以后,老麦克斯韦便决定把儿子送到距乡下很远的爱丁堡公学去上学,寄住在姑姑家中,这是一所优秀的学校,校长是一位在牛津大学毕业的学者。但是,麦克斯韦最初在这里的遭遇却不佳。

他来到学校的时候,学校已经开学了,他操着乡下口音,穿着父亲为他特别设计的衣服和鞋子。麦克斯韦的父亲是一个热衷于技术和建筑设计的人,他的住宅是完全照他的设计的图样建筑的。他在给孩子设计服装时,崇尚实用,完全不顾及传统的样式。结果第一天上学就在班上引起了一场剧烈的哄闹。

放学时,回到家中,姑妈惊奇地看到,麦克斯韦穿着一身撕碎的衣服, 却摆出一副勇取的胜利者的样子,连姑妈也被他逗笑了。麦克斯韦深爱他的父亲,父亲热爱科学的精神深深地影响着他,他一定要坚持穿着父亲设计的服装上学,因此,他得到一个“怪物”绰号。“怪物”的绰号一直跟着麦克斯韦,因为,他确实有许多古怪之处。在一次学校举行的数学和诗歌比赛中, 他一举获得两个科目的第一,后来又在数学竞赛中夺得冠军。更“古怪”的是他在 14 岁的时候就写了一篇名叫《论卵形线的机械画法》的数学论文。发表在当地最高学术机构的《爱丁堡皇家学会学报》上。对这个题目写过论文的只有大数学家笛卡尔、牛顿等。但是麦克斯韦的方法比他们的还要简便。连审定论文的教授也感到吃惊。

1846 年 4 月,这篇论文在皇家学会上宣读。通常宣读论文的都是作者本人,这一次却不是。因为麦克斯韦实在太年轻了,所以由德高望众的福布斯教授代读。这一点和开尔文的经历很相似。

麦克斯韦在爱丁堡公学学习时,成绩一直是很好的,但是,他的成绩从未在班上保持绝对优势,在 1847 年校长奖学金的考试中,麦克斯韦的名次是第六。后人评论麦克斯韦,认为他不是那种天才之花早谢的神童,而是大器晚成的人。

1865 年,麦克斯韦在法拉第和开尔文的研究基础上,完成了电磁理论的

研究,出版了《论电与磁》。这部巨著的出版引起了轰动。

麦克斯韦的《论电与磁》是一本电和磁的百科全书,它囊括了到那时为止所积累起来的关于电和磁的知识,并且加以提高,电磁学的宏伟大厦,巍然矗立起来。它可以和牛顿的《自然哲学的数学原理》,达尔文的《物种起源》,赖尔的《地质学原理》,这些里程碑式的著作相媲美,是人类智慧的结晶。后来,伟大的物理学家爱因斯坦提出了相对论,相对论修改了牛顿定律的形式,但是,麦克斯韦的方程却形式上没有丝毫的变化,仍然保持着它那对称完美的形式。

麦克斯韦虽然在科学上硕果累累。但是,他非常谦虚,他认为自己不能与法拉第相比,他说,他只不过是一支好笔,用数学的语言来表达了法拉第的思想。尤其可贵的是他的大公无私的高尚品德。他把短短生命的最后几年, 完全献给了整理卡文迪许留下的大量资料的工作。前面,我们已经介绍过脾气古怪的卡文迪许。他死后留下 20 多篇没有发表的科学手稿,其中,有许多有价值的东西已经埋没了几乎半个世纪,麦克斯韦为了完成这项工作,放弃了自己的研究,作出了巨大的牺牲。

1879 年 11 月 5 日,麦克斯韦患癌症去世,终年只有 49 岁,和他的母亲去世的年龄和病症一样。物理学史上的一颗可以和牛顿交相辉映的明星陨落了。