詹姆斯·克拉克·麦克斯韦简介
基本资料
中文名:詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
外文名:James Clerk Maxwell
国籍:英国
出生日期:1831年6月13日
逝世日期:1879年11月5日
毕业院校:剑桥大学三一学院
职业:物理学家,数学家
主要成就:创建英国第一个专门的物理实验室 建立了麦克斯韦方程组 创立了经典电动力学 预言了电磁波的存在 提出了光的电磁说。
出生地:爱丁堡
代表作品:《电磁学通论》、《论电和磁》
求学生涯
1846年,智力发育格外早的麦克斯韦就向爱丁堡皇家学院递交了一份科研论文。1847年,16岁中学毕业,进入爱丁堡大学学习。这里是英国苏格兰的最高学府。他是班上年纪最小的学生,但考试成绩却总是名列前茅。他在这里专攻数学、物理,并且显示出非凡的才华。他读书非常用功,但并非读死书,在学习之余他仍然写诗,不知满足地读课外书,积累了相当广泛的知识。
在爱丁堡大学,麦克斯韦获得了攀登科学高峰所必备的基础训练。其中两个人对他影响最深,一是物理学家和登山家福布斯,一是逻辑学和形而上学教授哈密顿。福布斯是一个实验家,他培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣,一个从事理论物理的人很难有这种兴趣。他强制麦克斯韦写作要条理清楚,并把自己对科学史的爱好传给麦克斯韦。哈密顿教授则用广博的学识影响着他,并用出色的怪异的批评能力刺激麦克斯韦去研究基础问题。在这些有真才实学的人的影响下,加上麦克斯韦个人的天才和努力,他的学识一天天
科学研究
1850年,麦克斯韦转入剑桥大学三一学院数学系学习。1854年,他以第二名的成绩获得史密斯奖学金,毕业留校任职两年。1856年,在苏格兰阿伯丁的马里沙耳任自然哲学教授。1860年,到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1861年,当选为伦敦皇家学会会员。1865年春,辞去教职回到家乡系统地总结他关于电磁学的研究成果,完成了电磁场理论的经典巨著《论电和磁》,并于1873年出版。
1871年,受聘为剑桥大学新设立的卡文迪许试验物理学教授,负责筹建著名的卡文迪许实验室。
1874年,担任卡文迪许实验室的第一任主任,直到1879年11月5日在剑桥逝世。
电磁情缘
回顾电磁学历史,物理学的历程一直到1820年的时候都是以牛顿的物理学思想为基础的。自然界的“力”——热、电、光、磁以及化学作用正在被逐渐归结为一系列流体的粒子间的瞬时吸引或排斥。人们已经知道磁和静电遵守类似引力定律的平方反比定律。在19世纪以前的4
主要成就
麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展最光辉的成果,是科学史上最伟大的综合之一。
他预言了电磁波的存在。这种理论预见后来得到赫兹的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学,在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后,坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望,决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表达出来。
他在前人成就的基础上,对整个电磁现象作了系统、全面的研究,凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文:《论法拉第的力线》(1855年12月至1856年2月)、《论物理的力线》(1861至1862年)、《电磁场的动力
人物著作
时间 | 著作名称 | 备注 |
---|---|---|
1862年 | 《论物理的力线》 | 把磁场中的转动这一假说从寻常的物质推广到以太。他考虑了深置于不可压缩流体中涡旋的排列。在正常情况下,压强在各方向是相同的,但转动引起的离心力使每一涡旋发生纵向收缩并施加经向压强,这正模拟了法拉第力线学说中所提的应力分布。由于使每一涡旋的角速度同局部磁场强度成正比,麦克斯韦得出了同已有的关于磁体、稳恒电流及抗磁体之间力的理论完全相同的公式。根据流体的观察实验,麦克斯韦认为各涡旋之所以能沿同一指向自由转动,是因为各涡旋由一层微小的粒子同与它相邻的涡旋格开,这种粒子与电完全相同。 |
1863年 | 《论电学量的基本关系》 | 他推广傅立叶在热的理论中开始的程序,宣布了同质量、长度、时间度有关的电学量和磁学量的定义,以便于提供对那种二元的电学单位制的第一个最完整透彻的说明。他引入了成为标准的记号,把量纲关系表示为用括弧括起来的质量、长度、时间量度的幂(音mì)的乘积,带有各 |
婚姻生活
1856年4月30日,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦被任命为阿伯丁的马里沙尔学院自然哲学讲座教授。在阿伯丁,麦克斯韦认识了马沙尔学院院长的女儿凯瑟琳·玛丽·迪尤尔(KatherineMaryDewar),凯瑟琳年长麦克斯韦七岁,美丽,身材比他略高,明朗坦率。
1858年2月18日,他写信给珍妮姨妈,把订婚的事情通知她说:亲爱的姨妈:这封信要告诉你,我就要有妻子了。我没有完全写出她的整个质量,我觉得不合适;但我要告诉你的是,我们彼此需要,而且比我见到过的任何一对伴侣更知心,不用担心。
她不是学数学的;但是数学以外还有很多别的事情,而她并不想以数学取胜……所以,你现在知道她是谁了,她就是凯瑟琳·玛丽·迪尤尔(迄今为止叫这个名)。我听罗伯特舅舅谈到(间接地)她的那位院长父亲。她的母亲是一位上流社会夫人,安静而严谨,却总是以充满忍让的方式对待任何事物……情况就是这样。我和她的事情已经定下来了,事事如意。这些都
人物评价
1931年,爱因斯坦在麦克斯韦百年诞辰的纪念会上,评价其建树“是牛顿以来,物理学最深刻和最富有成果的工作。
麦克斯韦在电磁学上取得的的成就被誉为继艾萨克·牛顿之后,“物理学的第二次大统一”。麦克斯韦被普遍认为是对二十世纪最有影响力的十九世纪物理学家。他对基础自然科学的贡献仅次于艾萨克·牛顿。
科学史上,称牛顿把天上和地上的运动规律统一起来,是实现第一次大综合,麦克斯韦把电、光统一起来,是实现第二次大综合,因此应与牛顿齐名。
《电磁学通论》是一部经典的电磁理论著作,可与牛顿的《自然哲学的数学原理》(力学)、达尔文的《物种起源》(生物学)相提并论。从安培、奥斯特,经法拉第、汤姆逊最后到麦克斯韦,通过几代人的不懈努力,电磁理论的宏伟大厦终于建立起来了。这本书的出版,理所当然地成了物理学界的一件大事,当时麦克斯韦只有42岁,已经回到剑桥任实验物理学的教授。人们早已通过他以前的几篇卓有见地的论文而熟识了他,
人物影响
2016年6月17日,NASA对外宣布,他们正在测试一款机翼独特的混合动力小型飞机,带有14个电动马达。NASA将其命名为X-57,也称为“麦克斯韦”(Maxwell)。Maxwell的名称来自19世纪苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(JamsClerkMaxwell)。