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麦克斯韦的传奇:探索他的伟大科学贡献与影响

时间:2024-04-27 06:21:39

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麦克斯韦的传奇:探索他的伟大科学贡献与影响

"故事:麦克斯韦的伟大之处"旨在揭示詹姆斯·克拉克·麦克斯韦这位科学巨匠的卓越贡献与深远影响。麦克斯韦,一个被尊称为现代物理学奠基人之一的名字,以其革命性的电磁理论闻名于世,他的方程组统一了电、磁与光的现象,奠定了二十世纪物理学,尤其是量子力学和相对论的基础。这个故事将带领读者深入了解麦克斯韦的思想力量以及他对于人类知识边界的无尽探索,展现其伟大科学精神和非凡成就。

要说起物理学界的绝顶高手来,一般都是牛爱麦杨并称,牛自然是千古一人牛顿爵爷了,号称“天不生牛顿,万古如长夜”,他几乎涉及了当时物理学的各个方面,而且他还有一个加分项,那就是爵爷还是伟大的数学家。

爱当然就是魔鬼代言人爱因斯坦了,他几乎以一己之力撑起了现代物理学的半壁江山,人称“爱神”,无论从哪个方面这个称号都当之无愧,在物理学上当然可以成神,就是在个人生活上,他也是个博爱的人,都“爱神”了,怎么还排在牛顿后面呢,因为他只开创了半壁江山,另外那半个就是量子力学,是玻尔带领一群星星开创的,所以只能屈居第二。

麦就是麦克斯韦,这位是谦谦君子,真没有什么花边新闻可说,只说一句吧,他开启了第二次工业革命,启动了电气时代。杨就是我们伟大的杨振宁先生,真的不要小瞧杨振宁先生,这么说吧,杨先生有十三项诺奖级成果。

什么?你说还有特斯拉?麻烦出门右拐,那边是神棍课堂,我们这里说的是物理学。

说了半天,还是有点糊涂,是吧?那咱们还是打个比方吧。

牛顿盖了一座房子,人类可以遮风避雨了,麦克斯韦看了看,觉得生活不太方便,顺手就把电线接进来了,于是“楼上楼下,电灯电话”,我们的小日子就过起来了,后来爱因斯坦普朗克玻尔发现地基不牢固,就把地基给挖了,不过电线还留着呢啊,杨振宁先生觉得地基都挖成大坑了,也不方便啊,就搬了两块大石头把地基填了一多半。

这个比方打完,是不是觉得这几位都很伟大呢,今天咱们先说帅哥麦克斯韦。

一、天才少年

如果说在物理界算天才的话,麦克斯韦绝对能进前三,数学家不算啊,数学界就是天才集中营。天才第一的就是牛顿爵爷,他横跨物理数学两界,就算在数学界他也能进前五,第二应该就是泡利,这哥们太牛了,一辈子谁都不鸟,当然他的成就配不上他的天才,这是另外一回事,在这里就不展开了,第三就应该是麦克斯韦,没错,他排在了爱因斯坦前面,为什么呢?因为爱神数学水平一般,而麦克斯韦基本上就是个数学天才。

15岁麦克斯韦就发表论文,想一想我们15岁都在干什么呢?都在为青春迷茫呢,人家已经发表论文了,16岁进入爱丁堡大学,放中国就是中科大少年班的水平啊,三年完成四年学业,然后爱丁堡大学就盛不下他了,去了剑桥,剑桥毕业之后他读到了一本书。

二、电磁天神

这本书就是法拉第的《电学实验研究》,法拉第也是一位大神,我们目前几乎所有关于电磁的认识都基于他的实验,不过,法拉第幼年失学,其实主要是穷,数学基础一般,一般到什么程度,一般到我们普通人一辈子都达不到的程度,法拉第而且提出了场的概念,这已经撼动了牛顿的地基了,不过法拉第只能用形象的语言和实验来描述他的看法,他给不出理论的数学描述。

法拉第开始学习数学已经来不及了,只能祈求上帝,上帝还真听到了他的祈求,派了麦克斯韦来帮助他。

在法拉第发现电磁效应一个月后,麦克斯韦诞生了,不过他们两个要想会面还得经过很多年。

1855年,麦克斯韦发表了论文《论法拉第的力线》,法拉第如获至宝,立刻寻找这位年轻人,可是找不到,为什么法拉第不打手机呢?因为关于电磁波的方程麦克斯韦方程还没推导出来,没有电磁波,自然没有手机,这一找就是五年。

这五年麦克斯韦干嘛去了呢?找老婆去了,人家法拉第望眼欲穿,他这边乐不思蜀,是不是有点不像话啊。考虑到单身狗的苦恼,麦克斯韦这么做也是可以理解的,其实最关键的是他不知道法拉第在找他。

麦克斯韦是一位御姐控,他老婆比他大七岁,而且结婚时老婆已经34岁了,不要说当年,就算现在,也是一位“剩女”了,可是麦克斯韦不在乎,情诗还写的文采飞扬,这情节是不是有点熟悉啊,对,人家这就是科学界的“神雕侠侣”。

五年后,俩人终于相遇了,又过了五年,麦克斯韦推导出了最优美的麦克斯韦方程组,两年后,法拉第与世长辞,不过法拉第了无遗憾,因为他看到了历史上最优美的方程。

牛顿爵爷统一了天和地,而麦克斯韦统一了电和磁,把所有的电磁现象都用方程组完美描述,预言了电磁波,还给出了电磁波的速度就是光速,这意味着什么呢?就是说光也是一种波,当初爵爷可是说光是一种微粒啊。

后来赫兹证实了电磁波的存在,赫兹还有一个重大发现,就是光电效应,后来爱因斯坦解释了光电效应,获得了诺贝尔奖,顺便还提出了波粒二象性,看看,这些伟大的科学家还都跨过时空有联系。

麦克斯韦的《电磁学通论》与爵爷的《自然哲学的数学原理》还有达尔文的《物种起源》齐名,这个荣誉也太大了。

是不是到此为止麦克斯韦已经可以和爵爷爱神齐名了呢,当然可以,不过麦克斯韦的贡献不止于此。

三、麦克斯韦妖和土星环

我们都听说过这只妖精,这是伟大的麦克斯韦为了反驳玻尔兹曼的熵增理论提出的一个假想实验,这只妖精神通广大,可以让热从低温物体传向高温物体,不过也没破解热力学第二定律。

不过细思极恐,麦克斯韦不是研究电磁的吗?热力学第二定律和他有什么关系啊?当然有联系了,热力学第二定律的基础就是统计力学,而统计力学的创始人就是麦克斯韦,严格地说麦克斯韦也算是热力学的创始人。

包括统计力学这个名字都是麦克斯韦提出的,这门科学有多伟大呢?1905年,爱因斯坦写了五篇论文,这五篇都有可能获得诺贝尔奖,所以这一年被称为爱因斯坦奇迹年,其中有两篇就是关于统计力学的,可以说爱因斯坦还是麦克斯韦的隔世弟子。

作为一个划时代的科学大神,怎么会对天文学没兴趣呢?牛爵爷的万有引力定律就是天文学的圭臬,爱神干脆玩起了宇宙学,那么麦克斯韦呢,他瞅了瞅土星环。

土星环,人们早就看见了,据说伽利略就看见了,可是土星环是什么呢,是固体吗?拉普拉斯说我觉得是,麦克斯韦说我觉得不象,那怎么办?又不能派个伽利略号飞过去瞧瞧,麦克斯韦说咱不是数学家吗,算一下吧。算的结果是不可能是固态的,做家里凭一支笔就算出土星的事情,这不是大神是什么?

四、卡文迪许实验室

卡文迪许实验室的威名就不用说了,那里的主任名单就是一个诺贝尔奖获得者名单,每一位都是鼎鼎大名的,汤姆孙发现了电子,他的学生卢瑟福提出了原子行星结构,还发现了原子核和质子,查德威克是卢瑟福的学生,他发现了中子,那一年和居里夫妇一同获得诺贝尔奖,威尔逊自然发明了威尔逊云室,康普顿不用问就是康普顿效应了,康普顿效应又叫康普顿—吴有训效应,凭什么后来把吴有训弱化呢?还有克里克,他发现了DNA双螺旋结构。这么说吧,卡文迪许实验室就是诺贝尔奖聚集地。

而卡文迪许实验室就是麦克斯韦受命创建的,受谁的命,当然是卡文迪许的命,卡文迪许是剑桥大学校长,给了麦克斯韦一笔钱让他创建了实验室,不过这个卡文迪许并不是测量出万有引力常数的卡文迪许,他们两个卡文迪许是近亲。

那位卡文迪许也是一位大神,也是一位隐士,测出常数后居然自娱自乐,谁也不告诉。既然谁也不告诉,那人们怎么知道的他的伟大贡献呢,这还是因为麦克斯韦。

麦克斯韦接触到了卡文迪许的手稿,立刻被惊呆了,他发现这是一个宝藏,于是就整理了卡文迪许遗稿,才发掘出来了这位大神。

麦克斯韦一生拥有巨大的成就,有法拉第这样的良师益友,有甜美的爱情,还有铭刻他名字的实验室,这一生可谓圆满,唯一的缺憾就是他英年早逝,去世时年仅48岁,要是他能长寿的话,一定会做出更加巨大的贡献,不过不用担心,在他去世的那一年,爱因斯坦出生了,好像就是他转世一样,随着爱因斯坦的呱呱坠地,又一个伟大的时代开始了。

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显示评论内容(5)
  1. 兵2024-04-27 07:15[西藏网友]203.28.185.49
    对麦克斯韦的伟大科学贡献深感敬佩,如果没有他的发现,现代通信技术的发展可能会推迟几十年甚至更久。
    顶6踩0
  2. 柯尔2024-04-27 07:04柯尔[河南省网友]43.255.168.230
    麦克斯韦的传奇故事激励着每一个科研工作者,他的科学精神和执着追求值得我们永远铭记和学习。
    顶0踩0
  3. 泚や生︵以誰説2024-04-27 06:54泚や生︵以誰説[宁夏网友]203.2.157.170
    @芯芯葙茚深入学习麦克斯韦的科学成就,不禁让人感叹他的智慧和前瞻性,他的理论至今仍是我们科技发展的基石。
    顶23踩0
  4. 芯芯葙茚2024-04-27 06:43芯芯葙茚[福建省网友]43.254.75.123
    麦克斯韦的贡献不仅仅在于他的理论,更在于他开启了科学的新纪元,对后续科学发展产生了重大影响。
    顶18踩0
  5. 郭玉平2024-04-27 06:32郭玉平[香港网友]103.249.189.197
    麦克斯韦真是个科学巨人,他的电磁理论改变了我们理解世界的方式,影响力深远无尽。
    顶5踩0
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