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馬克士威 Maxwell ,James Clerk (1831.6.13~1879.11.5)
發佈者:系統管理員 (2012-05-14 16:51:59)
最後修改者:系統管理員 (2012-05-14 23:51:02)
馬克士威(James Clerk Maxwell,1831~1879),英國物理學家。1864年,他發展了法拉第思想,提出了電磁場的基本方程組(後稱馬克士威方程組)。提出了位移電流的概念,預言了電磁波的存在,提出了光是電磁波的思想。
生平簡敘
  馬克士威1831年6月13日誕生於蘇格蘭古城愛丁堡,父親是一位學識淵博的律師,對馬克士威的成長影響極深。馬克士威從小就有很強的求知慾和想像力,受思考,好提問。據說在他兩歲時,看見一輛馬車停在路旁,就問爸爸那車為什麼不走?父親說:"它在休息。"他又間:"它為什麼要休息呢?"父親隨口答了一句:"大概是累了吧!""不!"馬克士威認真:"牠是肚子疼!"還有一次,姨媽給馬克士威帶來一籃蘋果,他不是拿來就吃,卻是一個勁的間:"這蘋果為什麼是紅的?"姨媽不知道如何回答,便叫他去吹肥皂泡。哪知他在看到肥皂泡上五彩繽紛的顏色時,提出的問題就更多了….,馬克士威8歲時,母親因患肺結核去世,父親就擔起了教育孩子的責任。在父親的指導下,不滿10歲的馬克士威就隨父到愛丁堡科學院去聽科學報告。10歲時馬克士威進愛丁堡中學讀書。他生性靦腆,衣著土氣,鄉音濃重,所以常受富家子弟的嘲笑、欺侮,叫他"鄉巴佬"。但他十分頑強,發奮學習,很快就顯示出才華。他在全校的數學競賽和詩歌比賽中都取得了第一名,成了聞名全校的"神童"。顯然,這"神童"不是天生的,而是強烈的求知慾和刻苦鑽研的結果。
 
  馬克士威14歲時隨父親丟參加過一次愛丁堡皇家藝術學會的會議,聽了關於橢圓形的報告,對怎樣畫橢圓產生了興趣,他寫了一篇題為《談橢圓之製圖法》的論文。父親先把這篇論文送給愛丁堡大學的福布斯教授,福布斯對一個14歲的孩子竟能寫出只有笛卡兒、牛頓等偉大科學家才寫過的課題讚嘆不已。這篇文章在愛丁堡皇家學會會刊上發表時,馬克士威才15歲。
 
  1847~1850年,馬克士威在愛丁堡大學跟凱蘭學數學,跟福布斯學物理學,跟哈密頓學邏輯學。1850~1854年,他在劍橋大學研習數學。由於他才華出眾,很快就被著名數學家霍普金斯發現,收他當了研究生。後來,他又在數學家斯托克斯指導下學習數學和流體力學。在兩位大師的指導下,他很快就掌握了當時世界上最先進的數學工具。1854年,在畢業考試中取得了第二名,獲史密斯獎金,同年獲得博士學位。並開始了電磁學的研究。18的年成為劍橋的研究員。1856年,到蘇格蘭阿伯丁的馬里沙耳學院任自然哲學教授,兩年後和院長的女兒杜瓦結婚。1860年向其母校愛丁堡大學申請自然哲學教授職位,未成。同年秋去倫敦任國王學校的自然哲學及天文學教授,並和同校工作的法拉第過從頗密,在學術上取得傑出成就。以有關土星環的穩定性的論文榮獲劍橋大學的亞當斯獎金。
 
  1865年,在大病初癒之後,馬克士威辭去教職到蘇格蘭自己的莊園裡去休養。在那裡,他把全部精力都投入到科學研究中去,開始撰寫他最著名的《論電學和磁學》一書。1871年,受聘為劍橋大學新設的卡文迪許實驗物理學教授,並負責籌建該校的第一所物理學實驗室--卡文迪許實驗室。1874年建成後任第一任主任,在他和他的幾位後任的領導下,這個實驗室發展成為聞名世界的學術中心和諾貝爾物理獎得主的搖籃。1873年,他的兩卷集《論電學和磁學》問世。
1873年以後,馬克士威的健康每況愈下,1879年11月5日在劍橋去世,享年48歲。後人為了紀念他,把電磁系單位制中磁通量的單位命名為馬克士威,簡稱麥。 
重大貢獻
1.電磁理論
2.氣體分子運動論
3.三原色理論  
發現定理
  馬克士威一生中從事過多方面的物理學研究工作,而在經典電磁學方面的貢獻尤為突出。
 
  18世紀以來的電磁學,早已有了電力、磁力和勢的概念,但當時人們都是從超矩作用的觀點來看問題的,他們認為電學裡的力和勢,正如力學中的那樣,只不過是某種數學的表象。這種傳統的概念直到法拉第時期才開始被衝破。法拉第為了描述電力與磁力,他引用了力線(力管)的概念。
這就是電磁場概念的雛形。這種方法引導他得出了許多科學發現,特別是電磁感應現象的發現。
 
  馬克士威接受並系統地表述了法拉第的基本思想和實驗規律,對其進行了創造性的詮釋、推廣和補充。引入了位移電流的概念,建立了電磁波理論。
 
  馬克士威約於18巧年開始研究電磁學,1864年提出了聯繫著電荷、電流和電場、磁場的基本微分方程組。根據這一方程組的數學推論,預言了電磁波的存在。根據電磁學的測量得到的電磁波的傳播速度,在這一速度與光速十分接近的啟發下,馬克士威提出了光的電磁理論。馬克士威把電、磁、光"統一"起來,被認為是19世紀科學史上最偉大的綜合之一。他在電磁理論方面的貢獻,足以使他成為牛頓之後當之無愧的最偉大的理論物理學家。
 
  馬克士威在電磁實驗方面也有重要貢獻。他建立的實驗理論是後世精確驗證靜電力平方反比定律的依據。此外,他還發明了馬克士威電橋。
 
  馬克士威在分子運動理論和統計物理上的貢獻是劃時代的。1859年9月1日在大英科學促進協會召開的會議上,宣讀了題為《氣體分子運動論的例證》的論文,首次用統計方法得出了氣體分子的速度分布定律,被後人稱作馬克士威速度分布律。1872年,他的著作《熱學理論》出版,提出了"馬克士威妖"的著名佯謬。雖然在電磁理論的研究上碩果累累,但是他非常謙虛,他認為自己和法拉第相比,只不過是個論文作者,是一枝好筆。
 
  馬克士威研究了土星的光環和視覺理論,創立了定量色度學。從1849年起,馬克士威與福布斯一起進行了定量的混色實驗,並一起發明了混色陀螺,並因此而獲得皇家學會的獎章;他提出了關於視覺的三原色理論,1861年5月17日,按照他設計的具體方案,實現了彩色攝影,這一天就成了驗證三原色理論、首次將彩色照相公布於世的紀念日。此外,他還在熱力學、幾何光學、彈性力學、光彈性學等方面也進行了一些研究。