第三十六章/19世纪的电磁学 184们年，麦克斯韦进人爱丁保大学学习数学和物埋学。 1850年，考入 剑桥大学三 学院，主攻数学物理学。1854年大学毕业，数学成绩非常 优秀。1856年麦克斯韦被阿伯丁马里歌尔学院聘为教授，1860年转往 伦教阜家学院，1871年可到母校剑桥大学任实验物埋学教授。据说他 不是一个很好的教师。他的课深奥难懂，往往只有几个特别优秀的学 生才能跟得上。在剑桥期间，他出版了卡文迪许的于稿，从而使世人认 识到这位科学怪人曾取得了多少远远超出其时代的成就。他还亲自创 办了著名的卡文迪许实验室，任实验室主任一直到去世。 麦克斯市的科学成就是多方而的。1857年他曾提出土尿光环的彩 粒构成理论。这个光环从地球上看很像一个圆盘，但麦克斯韦认为，如 果它真是一个固体或流体的结构，那么引力和离心力等作用必定会使 它分崩离析。除非它是一条带状的小天体群，否则不会保持稳定。后来 的观测证明，麦克斯韦的看法是正确的。由于其杰出的数学才能，麦克 斯韦还在新兴的分子运动论领域做出过重要的贡献。这一点将在第二 麦 十九章讲述。这里我们特别叙述他在电磁学理论方面的伟大工作。 26-12 克斯韦 1855年，麦克斯韦写了《论法拉第的力线》一文，第一次试图赋予 法拉第的力线概念以数学形式，从而初步建立了电与磁之间的数学关 系。麦克斯韦的理论表明，电与磁不能孤立地存在，总是不可分离地结 合在一起。这篇论文于次年发表在《英国科学促进会报告集》中，使法 拉第的力线概念由一种直观的想象上升为科学的理论，引起了物理学 界的重视。法拉第读过这篇论文后，大加赞扬。 1862年，麦克斯韦发表了第二篇论文《论物理学的力线》。在这篇 论文中，他提出了自己首创的“位移电流”和“电磁场”等新概念，并在此 基础上给出了电磁场理论的更完整的数学表述。 电磁场中广泛存在的电场与磁场的交相变化， 使麦克斯书意识到 它是 ~种新的波动过程。1864年，他向皇家学会宣读了另一篇著名的 ↑26-13 论文《电磁场的动力学理论》。该文于次年发表在学会的机关刊物《哲 尔姆荷兹 学杂志》上。 文中不仅给出了今天被称为麦克斯韦方程的电磁汤方程， 而且提出了电磁波的概念。他认为，变化的电场必激发磁场，变化的磁 场又激发电，这种变化着电场和磁场共同构成了统一的电磁场。 电磁场以横波的形式在空间中传播，形成所谓电磁波。 麦克斯韦推算出了电磁波的传播速度，发现与光速十分接近。他 本来就猜测光与电磁现象有着内在的联系，在建立了完整的电碰理论 之后，他更明确提出了光的电磁理论。麦克斯书写道：“电磁波的这种 速度与光的速度如此之接近，好像我们有充分理由得出结论说，光本身 126 兹的发射装 二定特作通热挂他射热退产种电暖干犹它是波的形式并按照电 1865年，麦克斯韦得了一场重病，不得不辞去皇家学完的职务世 325