1831年6月13日,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)出生于苏格兰爱丁堡。他以方程组形式表达了电磁场的本质,对20世纪的物理学影响重大。1931年,在麦克斯韦100年诞辰之际,爱因斯坦形容麦克斯韦改变了物理学对现实的理解,是“从牛顿以来的物理学中,最为意义深远和最成果丰硕的(the most profound and the most fruitful)”。
麦克斯韦的场方程,为爱因斯坦的狭义相对论铺平了道路,迎来了20世纪的量子理论。麦克斯韦提出的电磁辐射概念带来了热辐射定律,促使马克思·普朗克建立了量子假说。

早期生活

麦克斯韦出生于安逸的中产家庭。他一开始姓克拉克。后来他继承了祖先麦克斯韦的庄园,于是加上了麦克斯韦的姓。麦克斯韦是家中唯一的小孩。他的父母结婚很晚,母亲40岁才生他。
麦克斯韦很早就表现出极强的好奇心和记忆力。即便如此,他最早的老师非常无趣,声称麦克斯韦学习迟钝。还好,麦克斯韦的阿姨拯救了他,把他送到爱丁堡高中学校(Edinburgh Academy)。
麦克斯韦的兴趣已经超越了学校课表,他对考试漠不关心。14岁那年麦克斯韦跟随父亲到爱丁堡皇家学会参加学术会议。会上,他看到有一位画家叶海伊在表演用几何作图方法画椭圆。他想既然椭圆这个二次曲线能用简易方法画出,那么,用作图方法能不能画出复杂的“蛋形”呢?不久,他找到了画“蛋形”曲线的方法,接着又得到“蛋形”曲线的数学式子。在他父母的好友、爱丁堡大学数学教授福布施的指导下,麦克斯韦发表了第一篇科学论文《论卵形曲线的机械画法》。对几何和对力学模型的痴迷一直持续,并在后来的研究中发挥了作用。

16岁那年,麦克斯韦进入爱丁堡大学,他贪婪地阅读所有主题,并发表了两篇科学论文。

1850年麦克斯韦到了剑桥大学。在那里,他的杰出能力开始被人认识到。他的数学老师威廉·霍普金斯(也是开尔文、斯托克斯等人的老师)认为麦克斯韦是他见过最杰出的人,似乎在任何物理问题上都不会出错,而相比而言他分析起来却又不足。确实有同时代的人证实麦克斯韦更偏好几何方法。这一敏锐的评价后来也被证实,麦克斯韦推进了很多重要的公式,从错误的数学论证里得出了对的结果。
1856年他在阿伯丁的马修学院(Marischal College)任教授。1860年,他申请爱丁堡大学的教职被拒。后来,他开始任伦敦国王学院担任自然哲学的教授。

此后的五年,是麦克斯韦职业最富成果的时期。他发表了两篇关于电磁场的经典论文,他展示了彩色照相。麦克斯韦1861年被选为皇家学院院士。他关于气体黏度的研究也是这几年做的,于1866年在皇家学院开讲。他检查了对确定电学单位的实验。他测量了电的电磁和静电场单位,并确认了电磁波和光的速度相等

晚期生活

1865年,麦克斯韦辞去国王学院的教授职务,每年春天都会到伦敦担任剑桥大学考试(Mathematical Tripos)的外聘考官。他把精力都投入到写关于电和磁的论文上面。
麦克斯韦对电磁的研究,让他成为了历史上最伟大的科学家之一。在他1873年关于电磁的论文的前言里,麦克斯韦说他自己最主要的任务是把法拉第的物理概念转换成数学形式
为了表示法拉第的感生定律(变化的磁场带来感生电磁场),麦克斯韦建立了一个力学模型。他发现这个模型给出了在介质中的“位移电流”,横向波就是在这里。在计算这些波的时候,麦克斯韦发现它接近光速。麦克斯韦认为他:“几乎无法不去推断,光是在同一个媒介中平行波的波动,是一种电磁现象”。
麦克斯韦的理论认为,在实验室里就生成电磁波。在他死后8年,1887年海因里希·鲁道夫·赫兹(Heinrich Rudolf Hertz)在实验室里制造出无线电波
除了电磁场理论,麦克斯韦在物理学的其它领域也做出巨大贡献。20多岁的时候,他写了一篇关于
土星环
的论文,认为这些环
是由无数不规则的小块物质构成的
——这一结论在100多年后被旅行者航空探测器证实。

在热力学方面,每一本标准教科书里都会有麦克斯韦关系。这是他导出的热力学关系式,表示单相恒组成物系的温度、压力、体积和熵四种状态函数之间的关系。麦克斯韦第一个把概率统计用于研究分子集合的性质,由此得出分子速度符合统计分布(麦克斯韦-玻尔兹曼分布)而不是都相同。后来,麦克斯韦还研究过气体传输特性,例如温度和压强的变化对黏性、热导率、扩散的影响。
麦克斯韦远不只是一个理论学家。他
擅长设计实验设备

除了那些为人熟知的贡献,麦克斯韦
还提出了很多观点,此后带来了重大发展
。信息论的发展中就有一个虚拟的“麦克斯韦妖”。他1868年发表的第一篇论述反馈机制的重要论文,那是关于调速器(Governor)的,他在控制理论、反馈设计和系统稳定性方面提出了创造性观点和新颖方法。麦克斯韦的“等面积法则”是范德瓦耳斯气体状态方程的重要组成。他对几何光学的研究带来了鱼眼镜头的发现。

麦克斯韦的论文,贯穿始终的,是新奇和兴趣。他还对《大不列颠百科全书》的第九版做出贡献。
1871年,麦克斯韦被选为剑桥大学新一任卡文迪许教授。他创立了卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory),1874年建成 。
1879年,麦克斯韦因病逝世,葬在苏格兰帕通(village of Parton)。 

麦克斯韦和他父母、妻子葬在一起
资料来源:

https://www.britannica.com/biography/James-Clerk-Maxwell



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