麦克斯韦有哪些贡献？证明“光是电磁波”的物理学家

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831–1879）最重要的贡献，是发现电、磁和光其实是同一种现象。他的方程表明，变化的电场和磁场能够以波的形式在空间中传播；他计算这种波的速度，结果几乎正好等于光速。 由此他提出：光本身就是一种电磁波。这个想法后来得到了充分证实，今天的收音机、电视、无线网络和手机都建立在它的基础上。 此外，他还解开了土星环之谜，展示了第一张能长期保存的彩色照片，并为气体的统计物理打下了基础。

被叫作“傻瓜”的少年

麦克斯韦1831年6月13日出生在苏格兰爱丁堡印度街14号，这座房子如今是一座博物馆。 十岁进入爱丁堡公学时，他穿着家里做的鞋子和古怪的外衣，说话带着乡下口音，同学们就给他起了个外号叫“傻瓜”。

可他一点也不傻。14岁时，他写出了第一篇科学论文，讲的是怎样用一根线画出椭圆一样的曲线；因为他年纪太小，论文只好由一位教授代他在爱丁堡皇家学会宣读。

从剑桥到年轻的教授

他先在爱丁堡大学学习，用明胶块做实验时发现了光弹性现象，1850年进入剑桥大学。 1854年他以数学考试第二名毕业，1856年成为阿伯丁马里沙尔学院的自然哲学教授，1858年在那里与凯瑟琳·玛丽·迪尤尔结婚。

土星环是什么做的？

在阿伯丁，他挑战了一道著名的悬赏题：土星环到底是由什么构成的？用望远镜看，它像一圈光滑的实心带子，但麦克斯韦只靠数学就证明，土星环一定是由无数小颗粒组成的，并因此在1859年获得亚当斯奖。 不用更好的望远镜，只用纸和笔，就解开了遥远星球的谜题。

第一张彩色照片

彩色照片的原理是：很多颜色都可以用红、绿、蓝三种光混合出来。1861年，麦克斯韦在伦敦皇家研究院的讲座上，用摄影师托马斯·萨顿拍摄的一条格子呢缎带的图像，首次展示了能长期保存的彩色摄影。 你现在看的屏幕，用的仍然是红绿蓝这个原理。

光是电磁波

19世纪60年代初，他在伦敦国王学院完成了最伟大的工作。关键的一步是：变化的电场会产生磁场，他把这一项称为“位移电流”。 人们早已知道变化的磁场会产生电场，两者结合起来，就形成了电生磁、磁生电的连锁反应，这种扰动可以自己维持下去，像波一样在真空中传播。

大约在1862年，他算出这种波的速度约等于实测的光速。 1865年，他在论文《电磁场的动力学理论》中提出，光就是一种电磁扰动。 从此，光学和电磁学合而为一。1873年他在《电磁通论》中完整阐述了这一理论，而今天课本里简洁的四个方程的写法，通常归功于奥利弗·亥维赛。

用一句话说四个方程

不用公式，麦克斯韦方程组大致是在说：电荷产生电场；不存在单独的磁极；变化的磁场产生电场，发电机就是这样发电的；电流和变化的电场产生磁场。 短短四句话，背后就是无线电、雷达、微波炉和电动机。

气体、小妖和实验室

1859年到1866年，他建立了描述气体分子速度分布的统计理论，也就是今天的“麦克斯韦–玻尔兹曼分布”；1867年，他又设想了一个能把快分子和慢分子分开的小东西，这就是著名的思想实验“麦克斯韦妖”。 1871年，他成为剑桥大学第一任卡文迪许物理学教授，并主持建造了卡文迪许实验室。

英年早逝

1879年11月5日，麦克斯韦因腹部癌症在剑桥去世，年仅48岁，与他母亲去世时的病症和年龄相同。 爱因斯坦后来说，一个科学时代随着麦克斯韦结束，另一个时代随之开始。 在《物理世界》对100位著名物理学家的调查中，他排名第三，仅次于牛顿和爱因斯坦。 爱因斯坦还称赞他的工作是牛顿以来物理学所经历的最深刻、最富有成果的工作。 当年在学校被同学叫作“傻瓜”的少年，最终改写了整个物理学的面貌。

跟麦克斯韦学中文表达

表达	意思	例句
融会贯通	把各方面的知识联系起来彻底理解	学到后来，语法就融会贯通了。
相辅相成	两件事互相配合、互相促进	听和说相辅相成。
并非偶然	不是碰巧，有原因	他进步快并非偶然。
超越时代	想法比所处时代更先进	麦克斯韦的思想超越时代。
解开谜团	弄清楚不明白的事	他解开了土星环的谜团。

练习： 麦克斯韦把看似无关的现象联系在一起。请用“相辅相成”“融会贯通”“并非偶然”写三句中文，谈谈你学外语时哪两种能力互相帮助。