电子科学发明家-第18节
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它表明不但变化着的磁场产生电场，而且变化着的电场也产生磁场；二是方
程式不但完满地解释了电磁感应现象，而且还在理论上进行了总结。就是凡
是有磁场变化的地方，它的周围不管是导体或者电介质，都有感应电场存在。
经过麦克斯韦创造性的总结，电磁现象的规律，终于被他用不可动摇的数学
形式揭示出来。电磁学到这时才开始成为一种科学的理论。
在自然科学史上，只有当某一种科学达到了高峰，才可能用数学表示成
定律形式。这些定律不但能够解释已知的物理现象，而且还可以揭示出某些
还没有发现的东西。正象牛顿的万有定律预见了海王星一样，麦克斯韦在《论
物理学的力线》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，交变的磁场又会产生交变的电场，那么，这种交变的电磁场就
会用波的形式向空间散布开去。当时，麦克斯韦才三十一岁，这是他一生中
最辉煌的一年。
麦克斯韦继续向电磁学领域的深度进军。1865年，他发表了第三篇电磁
学论文《电磁场动力学》。论文发表在《伦敦皇家学会学报》上。在这篇重
要文献中，麦克斯韦方程的形式更完善了。他采用法国数学家、力学家拉格
朗日（1736－1813）和爱尔兰数学家、物理学家哈密顿（1805－1865）创立
的数学方法，由那组方程式直接推导出了电场和磁场的波动方程，电磁波的
传播速度根据那个波动方程的系数计算，正好等于光速！这同麦克斯韦四年
以前推算的那个比值完全一样。直到这个时候，电磁波的存在是确定无疑的
了！因此他大胆断定，光也是一种电磁波。法拉第当年关于光的电磁理论的
朦胧猜想，就这样由麦克斯韦变成了科学的理论。法拉第和麦克斯韦的名字，
从此联系在一起，就跟伽里略和牛顿的名字一样，在物理学上永放光彩。
麦克斯韦在伦敦皇家学院总共任教五年。这五年是他一生中的多产时
期。除了建立电磁理论以外，他在分子物理学、气体动力学上也都有贡献。
1865年，麦克斯韦正式宣布光的电磁学以后不久，就辞去皇家学院的教
席，回到他的家乡格伦莱庄园系统地总结研究成果，撰写电磁学专著。经过
几年苦干，他写的《电磁学通论》在1873年问世。这是一部电磁理论的经典
著作，麦克斯韦系统地总结了十九世纪中叶前后，库仑、安培、奥斯特、法
拉第和他本人对电磁现象的研究成果，建立了完整的电磁理论。这部巨著的
重大意义，完全可以同牛顿的《数学原理》（力学）和达尔文的《物种起源》
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（生物学）相比较，它也是人类智慧的结晶。
电磁理论的宏伟大厦，经过几代人的努力，巍然矗立起来了！《电磁学
通论》的出版成了当时物理学界的一件大事。当时麦克斯韦已经回到剑桥大
学任教，他的朋友和学生对这部书已经期待很久了。人们争先恐后地到书店
里去购买，第一版几天就卖完了。
千秋是非
《电磁学通论》虽然一抢而空，但是真正读懂的人却寥寥无几。不久，
就听到有人批评它艰深难懂。当然，高度抽象的麦克斯韦微分方程，毕竟不
象2×2＝4那么简单。单是两个公式、几个数学符号，就包罗了电荷、电流、
电磁、光等自然界一切电磁现象的规律，这在一般人看来，确实是不可思议
的。另外，还有一个更主要的原因，就是从麦克斯韦宣布他的理论以后，一
直没有人发现电磁波。而能否证明有电磁波存在，却是检验麦克斯韦理论的
关键。因此许多物理学家都抱着怀疑态度。就连从前热情鼓励麦克斯韦的威
廉·汤姆生，也不敢肯定麦克斯韦的预言是否可靠。
麦克斯韦的电磁理论，在物理学上有划时代的意义。遗憾的是，麦克斯
韦本人没有能够证实自己的理论（在一定程度上可以说是“没有去证实”）。
这有客观原因，也有主观原因。由于环境和工作条件的限制，麦克斯韦一直
没有更多的机会从事电磁实验。热力学和分子物理学的研究，耗去了他大部
分时间和精力。再有，他主要是个理论物理学家。就象他的学生弗莱明（1849
①
—1945）后来所说的那样，“他从理论上预言了电磁波的存在，但是好象从
来没有想到过要用什么实验去证明它。”法拉第一辈子都没有离开过实验，
可以说没有实验就没有法拉第。麦克斯韦恰好相反，他只是在伦敦的五年里
进行了一些有限的实验，而且多半是气体动力学方面的。他的寓所，靠近屋
顶的地方有一间狭长的搁楼，那就是他的实验室。他的妻子常常给他当助手，
生火炉，调节室内温度，条件相当简陋。后来在皇家学院实验室里，他作过
一些电学实验，也多只是测定标准电阻这一类工作。《电磁学通论》完成以
后，麦克斯韦忙着筹建卡文迪许实验室，整理卡文迪许 （1731－1810）的遗
著。
由于以上这些原因，电磁理论问世以后，在相当长的时间里没有得到承
认。最初只有剑桥大学的一些青年物理学家支持它。许多人，包括一批有威
望的科学家，对还没有被证明的新理论，都采取观望态度。劳厄（1879－1960）
①在《物理学史》中曾经这样评论说：“尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性，
并且和一切经验相符合，但是它只能逐渐地被物理学家们接受。它的思想太
②
不平常了，甚至象赫尔姆霍茨和波尔茨曼（1844－1906）这样有异常才能的
人，为了理解它也花了几年的力气。”
几个春秋过去了。麦克斯韦把他的心血默默地献给了卡文迪许实验室。
这座实验室在1872年破土，到1874年完工。修建经费是一位鼓励科学的公
① 弗莱明，英国电学家，1904 年发明电子二级管。
① 劳厄，德国物理学家，曾经首先证明X 射线的波动性，著有 《物理学史》。
② 波尔茨曼，奥国物理学家，在热力学和统计物理学上都有贡献。
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爵捐赠的。为了增添仪器，麦克斯韦也拿出了自己不多的积蓄。在整个筹建
过程中，从设计、施工、仪器购置，直到大门上的题词，麦克斯韦都亲自过
问。它是实验室的创建人，也是第一任主任。后来相继接替他的是瑞利（1842
①
－1919）和约瑟夫·汤姆逊，汤姆逊以后是卢瑟福（1871－1937），他们都
是世界第一流物理学家。这座实验室开花结果的时期在二十世纪。大批优秀
的科学人才，尤其是原子能物理方面的人才，都是从这里培养出来的。
麦克斯韦最后几年的主要工作，是整理卡文迪许留下的大量资料。这项
由公爵委托给他的任务，工作相当繁重。卡文迪许是十八世纪一位性情怪僻
的英国著名物理学家和化学家。他曾经发现氢气，确定水的化学组成，第一
个计算地球的质量，在静电学上也很有研究。他终身未娶，为人腼腆，喜欢
离群索居，死后留下二十多扎没有发表的科学手稿，大多涉及数学和电学，
其中不少很有价值的东西埋没了几乎半个世纪。整理这些资料是一件非常细
致而困难的工作，麦克斯韦为了完成这项工作，作出了很大的牺牲：他放弃
了自己的研究，耗尽了精力。
除了卡文迪许实验室的日常事务以外，麦克斯韦每学期都要主讲一门
课，内容是电磁学或者热力学。他在讲台上热心地宣传电磁理论，推广新学
说。可惜听众不多。他本来就不善于讲演，更何况电磁理论是那样的高深，
同传统的物理学大相径庭呢！1878年五月，他举行了一次有关电话的科普讲
演。电话当时还是新事物，刚刚破土而出。1875年贝尔发明电话，第二年取
得专利，1877年爱迪生公布阻抗式送话器。这些人类电信史上的新发明，引
起了麦克斯韦莫大的兴趣。可能，他当时已经预感到，他的理论总有一天会
给这些发明插上双翅，传遍全球。
麦克斯韦后期的生活充满了烦恼。他的学说没有人理解，妻子又久病不
愈。这双重的不幸，压得他精疲力尽。妻子生病以后，整个家庭生活的秩序
都乱了。麦克斯韦对妻子一向体贴入微，为了看护妻子，他曾经整整三个星
期没有在床上睡过觉。尽管这样，他的讲演，他的实验室工作，却从来没有
中断过。过分的焦虑和劳累，终于损害了他的健康。同事们注意到这位无私
的科学家在渐渐地消瘦下去，面色也越来越苍白。但是，他还是那样顽强地
工作。
1879年是麦克斯韦生命的最后一年。这一年的春天来得很晚，也格外
冷。他的健康明显恶化，但是他仍然坚持不懈地宣传电磁理论。这时，他的
讲座只有两个听众。一个是美国来的研究生，另一个就是后来发明电子管的
弗莱明。这是一幕多么令人感叹的情景啊！空旷的阶梯教室里，只在头排坐
着两个学生。麦克斯韦夹着讲义，照样步履坚定地走上讲台，他面孔消瘦，
目光闪烁，表情严肃而庄重。仿佛他不是在向两个听众，而是在向全世界解
释自己的理论。
1879年十一月五日，麦克斯韦患癌症去世，终年只有四十九岁。物理学
史上一颗可以同牛顿交相辉映的明星殒落了。他正当壮年就不幸夭折，这是
非常可惜的。他的理论为近代科学技术开辟了一条崭新的道路，可是他的功
绩，在他活着的时候却没有得到人们重视。麦克斯韦的一生，是咤叱风云的
一生，也是自我牺牲的一生。这位科学巨匠生前的荣誉远远不及法拉第，直
到他死后许多年，在赫兹证明了电磁波存在以后人们才意识到，并且公认他
① 卢瑟福，新西兰物理学家，他长期在英国工作，在原子能物理方面有重大贡献。
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是“牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家”。
这正是电磁波！
赫兹是德国青年物理学家，1857年二月二十二日生在汉堡。他同麦克斯
韦一样，也是律师的儿子。他的家境比较富有，母亲是医生的女儿。赫兹从
小勤奋好学，喜欢物理学，麦克斯韦在1873年发表《电磁学通论》的时候，
他还只有十六岁。当时德国和英国一样，牛顿学说的习惯势力根深蒂固，牛
顿几乎成了偶像。法拉第、麦克斯韦的理论否定了传统的“超距说”，对物
质世界作了崭新的描绘，这无疑是带有“叛逆”性质的。因此，电磁理论起
初在德国和奥地利也丝毫没有立足的地方，甚至被当做奇谈怪论，只有个别
有见识的物理学家看出了其中的价值。最先认真考虑电磁理论的，是波尔茨
曼。他曾经企图把麦克斯韦方程组模型化，形象化，使人们容易理解，但是
没有成功。在波尔茨曼以后支持电磁理论的，是在柏林大学任教的著名物理
学家赫尔姆霍茨。赫兹二十一岁考进柏林大学，后来成了赫尔姆霍茨的得意
门生。在老师的影响下，赫兹对电磁学作了深入研究。在比较已经知道的物
理学理论以后，他确认麦克斯韦的理论比各种超距作用理论更使人信服。年
轻的赫兹在一篇论文里写着：“假使在通常的体系和麦克斯韦的体系之间只
能选择一个，那么麦克斯韦的体系无疑是占优势的。”他决定用实验来检验
这个判断。
1883年，一位爱尔兰教授菲茨杰拉德（1851－1901）根据麦克斯韦的理
论作过一个推论：如果那个理论正确，莱顿瓶振荡放电的时候，就会产生电
磁波。他得出�
