苏格兰数学家、物理学家,经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831年6月13日-1879年11月5日),出生于苏格兰爱丁堡,是继艾萨克·牛顿和阿尔伯特·爱因斯坦之后最伟大的物理学家之一。
6月13日,麦克斯韦出生于苏格兰爱丁堡的一个贵族家庭。
进入爱丁堡大学学习数学和物理,年仅16岁就发表了第一篇学术论文。
进入剑桥大学三一学院,师从著名数学家威廉·霍普金斯。
提出了光的电磁理论,预言了电磁波的存在。
出版《电磁通论》,系统阐述了电磁场理论,建立了麦克斯韦方程组。
11月5日,因胃癌在剑桥逝世,年仅48岁。
麦克斯韦的科学贡献跨越多个领域,对现代物理学产生了深远影响:
爱因斯坦曾评价:"麦克斯韦的工作是自牛顿以来,物理学最深刻和最富有成果的工作。"麦克斯韦的电磁理论直接导致了无线电、电视、雷达、移动通信等现代技术的诞生。
麦克斯韦方程组是一组描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程,由四个基本方程组成:
电场强度的散度等于电荷密度除以真空介电常数
磁场强度的散度恒等于零(磁单极子不存在)
电场强度的旋度等于磁感应强度的时间变化率的负值
磁场强度的旋度等于真空磁导率乘以电流密度加上位移电流项
这四个方程统一了电和磁的现象,并预言了电磁波的存在。麦克斯韦从理论上计算出电磁波的传播速度等于光速,从而得出光也是一种电磁波的结论。
麦克斯韦的工作为现代物理学和工程技术奠定了坚实的基础:
1. 他的电磁理论直接启发了赫兹的实验,证实了电磁波的存在,为马可尼发明无线电通信铺平了道路。
2. 麦克斯韦方程组是现代电工学、电子工程、通信工程的理论基础,没有麦克斯韦的贡献,就没有我们今天的信息时代。
3. 他的统计力学工作为玻尔兹曼和吉布斯的进一步发展奠定了基础,成为理解物质宏观性质的微观基础。
4. 为了纪念麦克斯韦的贡献,电磁学中的磁通量单位被命名为"麦克斯韦"(Mx)。
5. 爱因斯坦的狭义相对论正是受到麦克斯韦电磁理论的启发而提出的,麦克斯韦方程组在相对论中保持不变的形式。