电子科学发明家-第16节

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　　狭小了。为了进一步深造，1850年他在征得父亲的同意以后，离开了爱丁堡，　



①　笛卡尔，十七世纪法国著名数学家、物理学家和哲学家，曾经创立解析几何，在物理学上也有很大贡献。　


…　Page　58…

转到人才辈出的剑桥大学学习。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　利器在手　



　　　　　剑桥大学创立在1209年，是英国首屈一指的高等学府，有优良的科学传　

统。牛顿曾经在这里工作过三十多年，达尔文　（1809－1882）也是在这里毕　

业的。十九岁的麦克斯韦初到剑桥大学，一切都觉得新鲜，他几乎每天都和　

父亲通信，报告自己的见闻、感想和学习收获。第二年，他由于考试成绩优　

异，获得了奖学金。当时，大学生大多数都是自费，获得奖学金的总是最勤　

奋的学生。按照规定，获得奖学金的学生都在一起吃饭，因此，麦克斯韦结　

识了一群有为的年轻人，他逐渐克服了少年时代的孤僻，活跃起来。不久，　

他被吸收加入了一个叫做“使徒社”的学术团体。这个团体又叫做“精选论　

文俱乐部”，专门评选学生中最优秀的论文。有意思的是，“使徒社”的名　

称是根据　《圣经》取的。因为耶稣只有十二个门徒，“使徒社”也只能由十　

二个成员组成，所以整个剑桥大学每届只能有十二个学生属于这个团体。这　

个团体实际上是一个小小的“皇家学会”，必须是最出类拔萃的学生才有资　

格参加。　

　　　　　这个时期，麦克斯韦专攻数学，读了大量的专著。他的学习方法，不象　

法拉第那样循序渐进，井井有条。他读书不大讲究系统性，有时为了钻研一　

个问题，他可以接连几周其他什么都不管；而另一个时候，他又可能碰到什　

么就读什么，漫无边际，象一个性急的猎手，在数学领域里纵马驰骋。　

　　　　　课后，“使徒社”的成员们常在一起讨论各种问题。他们很欣赏麦克斯　

韦即兴创作的诗，但是要和他对话却很困难，因为麦克斯韦说起话来，和他　

读书一样，常常是天马行空，前言不搭后语，一个题目还没有讲完，他又跳　

到另一个题目上去了。他的思路过于敏捷，让人难以捉摸。再加上他还保持　

着小时候的习惯，喜欢突然提一些奇怪的问题，比如“死甲虫为什么不导电　

呢？”“活猫和活狗摩擦可以生电吗？”就更使人反应不过来了。有一次，　

一位朋友同他到郊外散步。整个傍晚，大约都在讨论对某道难题的解法，麦　

克斯韦不停地说着，对方生怕不能领会，听得很仔细，但是最后还是一句都　

没听懂。麦克斯韦这种机枪式讲授法，给他后来当教授带来不少困难。他一　

生都不被人理解。中学时候他的服装不被同学理解；大学时候他的语言不被　

人理解；到后来，他的学说也是很长时间不被人理解。尽管“话不投机”，　

社友们还是把他看做他们中间独一无二的人。麦克斯韦惊人的想象、闪电般　

的思维能力、讥诮的诗句，把他们征服了。　

　　　　　这是一个奇才，需要名师指点，才能放出异彩。幸运的是，有个偶然的　

机会，麦克斯韦果然遇上了伯乐，那就是剑桥大学的教授、著名数学家霍普　

金斯。一天，霍普金斯到图书馆借书，他要的一本数学专著恰好被人先借去　

了。一般学生是不可能读懂那本书的，教授有些诧异，向管理员询问借书人　

的名字，管理员回答说：“麦克斯韦”。数学家找到麦克斯韦，看见年轻人　

正埋头作摘抄，笔记上涂得乱七八糟，毫无秩序。霍普金斯不由得对这个青　

年发生了兴趣，诙谐地说：“小伙子，如果没有秩序，你永远成不了优秀的　

数学物理学家！”霍普金斯所说的数学物理学家，是指善于运用数学方法解　

决理论问题的物理学家，通常也称做理论物理学家，需要在数学和物理学上　

都有很高的造诣。从这以后，麦克斯韦成了霍普金斯的研究生。　


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　　　　　　　霍普金斯学问渊博，培养出了不少人才。有多方面成就的威廉·汤姆生　

　　　（就是著名的开尔文勋爵）和数学家斯托克斯　（1819－1903），都是他的门　

　　下。麦克斯韦在导师的指导下，首先克服了杂乱无章的学习方法。霍普金斯　

　　对他的每一个选题，每一步运算都要求得很严格。那时，麦克斯韦还参加了　

　　剑桥大学的斯托克斯讲座。斯托克斯比他大十二岁，在数学和流体力学上都　

　　有建树，他在数学上的重要发现在科学史上曾经有记载。经过两位优秀数学　

　　家的指教，麦克斯韦进步很快，不出三年就掌握了当时所有先进的数学方法，　

　　成了有为的青年数学家。霍普金斯对他的评价是：“在我教过的全部学生中，　

　　毫无疑问，这是最杰出的一个！”　

　　　　　　　尤其重要的是，麦克斯韦不是一个抽象的数学家。这一点也要归功于他　

　　的老师。历来的数学家有两派，一派以古希腊的毕达哥拉斯（约前580…约前　

　　　　　　　　①　

　　500）为鼻祖，认为世界的本原就是抽象的数，数学决定一切；另一派以十　

　　七世纪的笛卡尔为代表，他指出数学是客观事物的定量反映，也是一种知识　

　　工具。这位解析几何的创始人，曾经针对那些纯粹的数学家说：“没有什么　

　　比埋头到空洞的数学和抽象的图形中更无聊的了。”这两种对立的态度，导　

　　致人们对数学持有两种不同的看法。一种把数学看做纯粹的符号，为数学而　

　　数学；另一种却把生动的物理学概念同数学结合起来了，把数学当成研究物　

　　埋学的手段。霍普金斯和斯托克斯都属于笛卡尔派。　

　　　　　　　麦克斯韦受到他们的直接影响，很重视数学的作用。他一开始就把数学　

　　和物理学结合起来。这一点对他以后完成电磁理论，是重要的。　

　　　　　　　1854年，二十三岁的麦克斯韦参加了数学学位考试。主考人是斯托克　

　　斯，题目涉及曲面积分和线积分，难度很大。事后大家才知道，那是斯托克　

　　斯刚发现的一个定理。这个定理后来对麦克斯韦的电学研究大有帮助。考试　

　　结果，麦克斯韦获得了甲等数学优等生第二名。也就是这一年，他对电磁学　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　①　

　　产生了浓厚的兴趣。法国浪漫主义作家乔治·桑（1804－1876）说过：“在　

　　抽剑向敌以前，必须练好剑术。”麦克斯韦现在掌握了过硬的数学本领，他　

　　是利器在手，只等冲锋了。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　接过法拉第的火炬　



　　　　　　　麦克斯韦毕业以后留在学校工作。起初，他研究的课题是光学里的色彩　

　　论。不久他读到了法拉第的《电学实验研究》，马上被书中新颖的实验和见　

　　解吸引住了。当时学术界对法拉第的学说看法不一致，有不少非议。主要原　

　　因是“超距作用”的传统观念影响还很深，旧的大厦动摇了，但是并没有倒　

　　塌；同时，也因为法拉第的学说在理论上还不够严谨。作为实验大师，法拉　

　　第有许多过人的地方，唯独数学功夫不够，他的创见都是用直观的形式表达　

　　的。一般的理论物理学家都不承认法拉第的学说，认为它不过是一些实验记　

　　录。有个天文学家就公开宣称：“谁要是在精确的超距作用和模糊不清的力　

　　线观念之间有所迟疑，谁就是对牛顿的亵渎！”在剑桥大学，学者们也有分　



①　毕达哥拉斯，古希腊数学家、唯心主义哲学家，在西方首次提出勾股定理，但是他把数的概念神秘化了，　



认为“凡物皆数”。　

①　乔治·桑，法国著名女作家，她的小说暴露了资本主义社会的黑暗，塑造了下层人民的正面形象，曾经　



得到恩格斯的好评。　　


…　Page　60…

歧意见。其中最有见识的，要算威廉·汤姆生了。这位青年教授对电学很有　

研究，曾经多次向法拉第请教。在麦克斯韦毕业前一年，汤姆生发表了一篇　

题目是　《瞬变电流》的论文，指出莱顿瓶的放电有振荡性质。麦克斯韦见到　

论文十分佩服，他特地写信给汤姆生，请求他告诉一些研究电学的门路。汤　

姆生比麦克斯韦大七岁，他后来没有能够把电磁研究坚持到底。但是，他对　

麦克斯韦却有不少帮助。麦克斯韦在给父亲的信里曾经高兴地谈到，汤姆生　

很乐意指教他。　

　　　　　麦克斯韦受这位先行者的启示，相信法拉第的学说中包含着真理。他在　

认真研究了法拉第的著作以后，省悟出力线思想的宝贵价值，也看到了法拉　

第定性表述的弱点。这个初出茅庐的青年科学家决心用数学来弥补这一点。　

　　　　　一年以后，二十四岁的麦克斯韦发表了《论法拉第的力线》，这是他第　

一篇关于电磁学的论文。在论文中，麦克斯韦通过数学方法，把电流周围存　

在力线这个现象，概括做一个高等数学里的矢量微分方程。根据这个方程，　

每一股电流都产生一条环状磁力线。这一年　（1855），恰好法拉第结束了长　

达三十多年的电学研究，他在科学笔记里写下了最后一个编号：5430。正是　

　“芳林新叶催陈叶，流水前波让后波”，麦克斯韦接过了这位伟大先驱者手　

里的火炬，开始向电磁领域的纵深挺进。　

　　　　　　《论法拉第的力线》这篇论文，虽然基本上是对法拉第力线概念的数学　

　“翻译”，却是十分重要的一步。因为麦克斯韦一开始就使用了数学方法，　

而且选定了法拉第学说的精髓——力线思想，当做自己研究的起点。这表明　

麦克斯韦的科学洞察力确实是不同凡响的。他认准了主攻方向，就坚定不移　

地研究下去。他后来的一系列论文，步步深入，都是沿着这条正确道路走的。　

这一点，是他比汤姆生高明的地方。汤姆生已经走到真理的边缘，却迟疑不　

前；麦克斯韦抓住了真理，就锲而不舍。所以麦克斯韦尽管起步比较迟，却　

第一个登上了光辉的顶峰。　

　　　　　科学的道路总是不平坦的。正当麦克斯韦的研究很有希望的时候，一桩　

不幸的事情打断了他的计划。一天，他正在埋头研究几篇新近的电学资料，　

邮递员送来一封家信。他拿到信，一眼看出不是父亲的笔迹，心头不由一惊。　

他许久以来担心的事情终于发生了。父亲年老体弱，健康恶化，突然病倒在　

床。那封信是父亲请别人代写的。麦克斯韦读完信，心里十分焦虑和难过。　

他对父亲的感情是非常深的。从幼年起，父亲就是他的良师益友，也是整个　

家庭的支柱。十几年来，他们朝夕相处，十分融洽。麦克斯韦离家求学以后，　

他们几乎每天通信，交换各种科学思想和对社会的见解，也畅谈有趣的日常　

生活。　

　　　　　为了照顾父亲，麦克斯韦只得离开剑桥大学，到离家比较近的阿伯丁工　

作。阿伯丁是英国北部的一个海港，那里的一所学院答应让麦克斯韦担任自　

然哲学讲师，可是需要等一段时间。麦克斯韦整夜守在父亲床前，尽力减轻　

老人的病痛。但是不论他怎样小心伺候，还是没有挡住死神的降临。1856年　

春天快要到来的时候，父亲终于离开了人间。这在麦克斯韦生活中，无疑是　

不可弥补的损失。他悲痛的心情久久不能平息。　

　　　　　不久，阿伯丁的马锐斯凯尔学院正式聘请他当自然哲学教授。麦克斯韦　

在就职以前，回到剑桥大学办理一些事务，停留了好几个月。他当时的心情　

很矛盾。对于母校，他是留恋的，而且父亲已经去世，他留在阿伯丁的意义　

也不大了，更主要的是他的电磁研究刚刚开始，他不知道在阿伯丁有没有合　


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适的研究条件。但是，马锐斯凯尔学院已经给他下了聘书，据说院长很赏识　

他，他不好推脱，只得上任了。这一去，他的电磁研究竟推迟了四年。　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　在阿伯丁　



　　　　　在初冬的一片纷纷扬扬的雪花中，麦克斯韦来到了马锐斯凯尔学院。他　

十一月开始正式任教。这时，他正好是二十五岁。讲座的名称叫“自然哲学”，　

讲的内