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- 英國物理學家、數學家
- 麥克斯韋，J.C.
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
英國物理學家、數學家
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831〜1879），男。出生於蘇格蘭愛丁堡，英國物理學家、數學家。經典電動力學的創始人，統計物理學的奠基人之一。
徠1831年6月13日生於蘇格蘭愛丁堡，1879年11月5日卒於劍橋。 1847年進入愛丁堡大學學習數學和物理，畢業於劍橋大學。他成年時期的大部分時光是在大學里當教授，最後是在劍橋大學任教。1873年出版的《論電和磁》，也被尊為繼牛頓《自然哲學的數學原理》之後的一部最重要的物理學經典。
麥克斯韋被普遍認為是對物理學最有影響力的物理學家之一。沒有電磁學就沒有現代電工學，也就不可能有現代文明。
大事件
1831-06-13
出生
1831年6月13日生於蘇格蘭愛丁堡。
1854
從事教育事業
1854年以第二名的成績獲史密斯獎學金，畢業留校任職兩年。
1859
得出麥克斯韋速度分佈律
1859年首次用統計規律得出麥克斯韋速度分佈律，從而找到了由微觀量求統計平均值的更確切的途徑。
1865
建立麥克斯韋方程
1865年提出的最初形式的方程組由20個等式和20個變數組成。列出了表達電磁基本定律的四元方程組。用列出的簡短四元方程組（但卻非常複雜），就可以準確地描繪出電磁場的特性及其相互作用的關係。這樣就把混亂紛紜的現象歸納成為一種統一完整的學說。麥克斯韋方程在理論和應用科學上都已經廣泛應用一個世紀了。
1865
預言電磁波的存在
1865年預言了電磁波的存在，電磁波只可能是橫波，並推導出電磁波的傳播速度等於光速，同時得出結論：光是電磁波的一種形式，揭示了光現象和電磁現象之間的聯繫。1888年德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。
1866
給出分子按速度的分佈函數的新推導方法
1866年給出了分子按速度的分佈函數的新推導方法，這種方法是以分析正向和反向碰撞為基礎的。引入了馳豫時間的概念，發展了一般形式的輸運理論，並把它應用於擴散、熱傳導和氣體內摩擦過程。
1871
籌建卡文迪什實驗室
1871年受聘為劍橋大學新設立的卡文迪什試驗物理學教授，負責籌建著名的卡文迪什實驗室。1874年建成后擔任這個實驗室的第一任主任。
1873
出版《電磁學通論》
1873年出版了科學名著《電磁學通論》，系統、全面、完美地闡述了電磁場理論。這一理論成為經典物理學的重要支柱之一。也被尊為繼牛頓《自然哲學的數學原理》之後的一部最重要的物理學經典。
1879-11-05
因病去世
1879年11月5日，因病在劍橋逝世，年僅48歲。
麥克斯韋年輕時的照片
麥克斯韋
1850年轉入劍橋大學三一學院數學系學習。
1854年以第二名的成績獲史密斯獎學金，畢業留校任職兩年。
1856年在蘇格蘭阿伯丁的馬里沙耳任自然哲學教授。
1860年到倫敦國王學院任自然哲學和天文學教授。
1865年春辭去教職回到家鄉系統地總結他的關於電磁學的研究成果，完成了電磁場理論的經典巨著《論電和磁》，並於1873年出版。
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋和他的妻子
1858年2月18日，他寫信給珍妮姨媽，把訂婚的事情通知她說：親愛的姨媽：這封信要告訴你，我就要有妻子了。我沒有完全寫出她的整個質量，我覺得不合適；但我要告訴你的是，我們彼此需要，而且比我見到過的任何一對伴侶更知心。不用擔心；
她不是學數學的；但是數學以外還有很多別的事情，而她並不想以數學取勝…… 所以，你現在知道她是誰了，她就是凱瑟琳·瑪麗·迪尤爾（迄今為止叫這個名）。我聽羅伯特舅舅談到（間接地）她的那位院長父親。她的母親是一位上流社會夫人，安靜而嚴謹，卻總是以充滿忍讓的方式對待任何事物……情況就是這樣。我和她的事情已經定下來了，事事如意。這些都有保證，你會知道的。麥克斯韋用詩句抒發了自己對凱瑟琳的感情：
你和我將長相廝守
在生機盎然的春潮里，
我的神靈已經
穿越如此廣闊的寰宇？
我這就將我的整個生命
導入這生機盎然的春潮，
將真正使三個自我
穿越這世界的廣袤
在這首詩中，麥克斯韋真摯地表達了自己的情愛。 1858年7月4日麥克斯韋與凱瑟琳·馬麗·迪尤爾(Katherine Mary Dewar)(後來改為克拉克·麥克斯韋姓即改為麥克斯韋的姓，取名凱瑟琳·克拉克·麥克斯韋，他們結婚時，她34歲——在維多利亞時代已經是一個老處女了。 )正式結婚，婚禮在阿伯丁舉行。
1879年11月5日，麥克斯韋因病在劍橋逝世，年僅48歲。那一年正好愛因斯坦出生。
| 時間 | 著作名稱 | 備註 |
| 1862年 | 《論物理的力線》 | 把磁場中的轉動這一假說從尋常的物質推廣到以太。他考慮了深置於不可壓縮流體中渦旋的排列。在正常情況下，壓強在各方向是相同的，但轉動引起的離心力使每一渦旋發生縱向收縮並施加經向壓強，這正模擬了法拉第力線學說中所提的應力分佈。由於使每一渦旋的角速度同局部磁場強度成正比，麥克斯韋得出了同已有的關於磁體、穩恆電流及抗磁體之間力的理論完全相同的公式。根據流體的觀察實驗，麥克斯韋認為各渦旋之所以能沿同一指向自由轉動，是因為各渦旋由一層微小的粒子同與它相鄰的渦旋隔開，這種粒子與電完全相同。 |
| 1863年 | 《論電學量的基本關係》 | 他推廣傅立葉在熱的理論中開始的程序，宣布了同質量、長度、時間度有關的電學量和磁學量的定義，以便於提供對那種二元的電學單位制的第一個最完整透徹的說明。他引入了成為標準的記號，把量綱關係表示為用括弧括起來的質量、長度、時間量度的冪（音mì）的乘積，帶有各自的無量綱的乘數。在這一年，麥克斯韋已經找到了在電磁量與光速之間的一個純唯象性質的環節。 |
| 1865年 | 《電磁場的動力學理論》 | 為解決與光速之間的純唯象問題提供了一個新的理論框架。它以實驗和幾個普遍的動力學原理為根據，證明了不需要任何有關分子渦旋或電粒子之間的力的專門假設，電磁波在空間的傳播就會發生。在這篇論文中，麥克斯韋完善了他的方程式。他採用拉格朗日和哈密頓創立的數學方法，由該方程組直接導出了電場和磁場的波動方程，其波動的傳播速度為一個介電係數和導磁係數的幾何平均的倒數，這一速度正當等於光速。這一結果又再一次與麥克斯韋推算結果完全一致。至此電磁波的存在是確定無疑的了。由此，麥克斯韋大膽地斷定，光也是一種電磁波。法拉第當年關於光的電磁論的朦朧猜想，經過麥克斯韋精心地計算而變成為科學的推論 |
| 1873年 | 《電磁學通論》 | 麥克斯韋比以前更為徹底地應用了拉格朗日的方程，推廣了動力學的形式體系。麥克斯韋系統地總結了人類在19世紀中葉前後對電磁現象的探索研究軌跡，其中包括庫侖、安培、奧斯特、法拉第等人的不可磨滅的功績，更為細緻、系統地概括了他本人的創造性努力的結果和成就，從而建立起完整的電磁學理論。 |
1886年，赫茲經過反覆實驗，發明了一種電波環，用這種電波環作了一系列的實驗，終於在1888年發現了人們懷疑和期待已久的電磁波。赫茲的實驗公布后，轟動了全世界的科學界，由法拉第開創、麥克斯韋總結的電磁理論，至此取得了決定性的勝利。麥克斯韋的偉大遺願終於實現了。
1871年受聘為劍橋大學新設立的卡文迪什試驗物理學教授，負責籌建著名的卡文迪什實驗室。
1874年建成后擔任這個實驗室的第一任主任，直到1879年11月5日在劍橋逝世。
電磁情緣
回顧電磁學的歷史，物理學的歷程一直到1820年的時候都是以牛頓的物理學思想為基礎的。自然界的“力”——熱、電、光、磁以及化學作用正在被逐漸歸結為一系列流體的粒子間的瞬時吸引或排斥。人們已經知道磁和靜電遵守類似引力定律的平方反比定律。在19世紀以前的40年中，出現了一種反對這種觀點的動向，這種觀點贊成“力的相關”。1820年，奧斯特發現的電磁現象馬上成了這種新趨勢的第一個證明和極為有力的推動力，但當時的人又對此捉摸不定和感到困惑。奧斯特所觀察到的電流與磁體間的作用有兩個基本點不同於已知的現象：它是由運動的電顯示出來的，而且磁體既不被引向帶電流的金屬線，也不被它推開，而是對於它橫向定位。同一年，法國科學家安培用數學方法總結了奧斯特的發現，並創立了電動力學，此後，安培和他的追隨者們便力圖使電磁的作用與有關瞬時的超距作用的現存見解調和起來。
麥克斯韋
一般認為麥克斯韋是從牛頓到愛因斯坦這一整個階段中最偉大的理論物理學家。1879年他在48歲時因病與世長辭。他光輝的生涯就這樣過早地結束了。
1865年開始，麥克斯韋辭去了皇家學院的教席，開始潛心進行科學研究，系統地總結研究成果，撰寫電磁學專著。
麥克斯韋生前沒有享受到他應得的榮譽，因為他的科學思想和科學方法的重要意義直到20世紀科學革命來臨時才充分體現出來。然而他沒能看到科學革命的發生。
他預言了電磁波的存在。這種理論預見後來得到了充分的實驗驗證。他為物理學樹起了一座豐碑。造福於人類的無線電技術，就是以電磁場理論為基礎發展起來的。麥克斯韋大約於1855年開始研究電磁學，在潛心研究了法拉第關於電磁學方面的新理論和思想之後，堅信法拉第的新理論包含著真理。於是他抱著給法拉第的理論“提供數學方法基礎”的願望，決心把法拉第的天才思想以清晰準確的數學形式表示出來。
他在前人成就的基礎上，對整個電磁現象作了系統、全面的研究，憑藉他高深的數學造詣和豐富的想象力接連發表了電磁場理論的三篇論文：《論法拉第的力線》（1855年12月至1856年2月）；《論物理的力線》（1861至1862年）；《電磁場的動力學理論》（1864年12月8日）。對前人和他自己的工作進行了綜合概括，將電磁場理論用簡潔、對稱、完美數學形式表示出來，經後人整理和改寫，成為經典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。
據此，1865年他預言了電磁波的存在，電磁波只可能是橫波，並推導出電磁波的傳播速度等於光速，同時得出結論：光是電磁波的一種形式，揭示了光現象和電磁現象之間的聯繫。
188徠8年德國物理學家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。
麥克斯韋於1873年出版了科學名著《電磁理論》。系統、全面、完美地闡述了電磁場理論。這一理論成為經典物理學的重要支柱之一。在熱力學與統計物理學方面麥克斯韋也作出了重要貢獻，他是氣體動理論的創始人之一。1859年他首次用統計規律得出麥克斯韋速度分佈律，從而找到了由微觀量求統計平均值的更確切的途徑。1866年他給出了分子按速度的分佈函數的新推導方法，這種方法是以分析正向和反向碰撞為基礎的。他引入了馳豫時間的概念，發展了一般形式的輸運理論，並把它應用於擴散、熱傳導和氣體內摩擦過程。1867年引入了“統計力學”這個術語。麥克斯韋是運用數學工具分析物理問題和精確地表述科學思想的大師，他非常重視實驗，由他負責建立起來的卡文迪什實驗室，在他和以後幾位主任的領導下，發展成為舉世聞名的學術中心之一。
麥克斯韋方程組
紀念郵票
優點
麥克斯韋方程的最大優點在於它的通用性，它在任何情況下都可以應用。在此以前所有的電磁定律都可由麥克斯韋方程推導出來，許多從前沒能解決的未知數也能從方程推導過程中尋出答案。
這些新成果中最重要的是由麥克斯韋自己推導出來的。根據他的方程可以證明出電磁場的周期振蕩的存在。這種振蕩叫電磁波，一旦發出就會通過空間向外傳播。根據方程，麥克斯韋就可以表達出電磁波的速度接近300000公里（186000英里）/秒，麥克斯韋認識到這同所測到的光速是一樣的。由此他得出光本身是由電磁波構成的這一正確結論。
因此，麥克斯韋方程不僅是電磁學的基本定律，也是光學的基本定律。的確如此，所有先前已知的光學定律可以由方程導出，許多先前未發現的事實和關係也可由方程導出。在此基礎上，麥克斯韋認為光是頻率介於某一範圍之內的電磁波。這是人類在認識光的本性方面的又一大進步。正是在這一意義上，人們認為麥克斯韋把光學和電磁學統一起來了，這是19世紀科學史上最偉大的綜合之一。
可見光並不是唯一的一種電磁輻射。麥克斯韋方程表明與可見光的波長和頻率不同的其它電磁波也可能存在。這些從理論上得出的結論後來被海因利茨·赫茲公開演示證明了。赫茲不僅生產出而且檢驗出了麥克斯韋預言存在的不可見光波。幾年以後，伽格利耶爾摩·馬可尼證明這些不可見光波可以用於無線電通訊，無線電隨之問世。今天我們也用不可見光為電視通訊。X線、γ線、紅外線、紫外線都是電磁波輻射的其它一些例子。所有這些射線都可以用麥克斯韋方程來加以研究。
意義
麥克斯韋的主要貢獻是建立了麥克斯韋方程組，創立了經典電動力學，並且預言了電磁波的存在，提出了光的電磁說。麥克斯韋是電磁學理論的集大成者。他出生於電磁學理論奠基人法拉第提出電磁感應定理的1831年，後來又與法拉第結成忘年之交，共同構築了電磁學理論的科學體系。物理學歷史上認為牛頓的經典力學打開了機械時代的大門，而麥克斯韋電磁學理論則為電氣時代奠定了基石。
天文學和熱力學
雖然麥克斯韋成名主要是在於他對電磁學和光學做出的巨大貢獻，但是他對許多其它學科也做出了重要的貢獻，其中包括天文學和熱力學。他的特殊興趣之一是氣體運動學。麥克斯韋認識到並非所有的氣體分子都按同一速度運動。有些分子運動慢，有些分子運動快，有些以極高速度運動。麥克斯韋推導出了求已知氣體中的分子按某一速度運動的百分比公式，這個公式叫做“麥克斯韋分散式”，是應用最廣泛的科學公式之一，在許多物理分支中起著重要的作用。
力學
麥克斯韋在力學方面的貢獻主要有：1853年推廣用偏振光測量應力的方法；1864年提出結抅力學中桁架內力的圖解法，指出桁架形狀和內力圖是一對互易圖，並提出求解靜不定桁架位移的單位載荷法。1868年對粘彈性材料提出一種模型（后稱麥克斯韋模型），並引進鬆弛時間的概念。同年在《論調節器》中分析了蒸汽機自動調速器和鐘錶機構的運動穩定性問題。1870年將G.R.艾里提出的彈性力學中的應力函數由二維推廣到三維，並指出它應滿足雙調和方程。1873年給出荷電系統中引力和斥力引起的應力場。
卡文迪許實驗室
麥克斯韋的另一項重要工作是籌建了劍橋大學的第一個物理實驗室——著名的卡文迪許實驗室。該實驗室對整個實驗物理學的發展產生了極其重要的影響，眾多著名科學家都曾在該實驗室工作過。卡文迪許實驗室甚至被譽為“諾貝爾物理學獎獲得者的搖籃”。作為該實驗室的第一任主任，麥克斯韋在1871年的就職演說中對實驗室未來的教學方針和研究精神作了精彩的論述，是科學史上一個具有重要意義的演說。麥克斯韋的本行是理論物理學，但他卻清楚地知道實驗稱雄的時代還沒有過去。他批評當時英國傳統的“粉筆”物理學，呼籲加強實驗物理學的研究及其在大學教育中的作用，為後世確立了實驗科學精神。
土星光環理論分析
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
光學
麥克斯韋早在1849年在愛丁堡的福布斯實驗室就開始了色混合實驗。在那個時候，愛丁堡有許多研究顏色的學者，除了福布斯、威爾遜和布儒斯特外，還有一些對眼睛感興趣的醫生和科學家。實驗主要就是在於觀察一個快速旋轉圓盤上的幾個著色扇形所生成的顏色。麥克斯韋和福布斯首先做出的一個實驗是使紅、黃、藍組合產生灰色。他們的實驗失敗了，而其中的主要原因是：藍與黃混合併不像常規那樣生成綠色，而是當兩者都不佔優勢時產生一種淡紅色，這
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
麥克斯韋在電磁學上取得的的成就被譽為繼艾薩克·牛頓之後，“物理學的第二次大統一”。麥克斯韋被普遍認為是對二十世紀最有影響力的十九世紀物理學家。他對基礎自然科學的貢獻僅次於艾薩克·牛頓。
科學史上，稱牛頓把天上和地上的運動規律統一起來，是實現第一次大綜合，麥克斯韋把電、光統一起來，是實現第二次大綜合，因此應與牛頓齊名。
《電磁學通論》是一部經典的電磁理論著作，可與牛頓的《數學原理》（力學）、達爾文的《物種起源》（生物學）相提並論。從安培、奧斯特，經法拉第、湯姆遜最後到麥克斯韋，通過幾代人的不懈努力，電磁理論的宏偉大廈，終於建立起來。這本書的出版，理所當然地成了物理學界的一件大事，當時麥克斯韋只有42歲，已經回到劍橋任實驗物理學的教授。人們早已通過他以前的幾篇卓有見地的論文而熟識了他，他的朋友和學生以及科學界的人士對他的這本書更是期待已久，爭相到各地書店去購買，以求先睹為快，所以書的第一版很快就被搶購一空。
基本信息
- 中文名
- 詹姆斯·克拉克·麥克斯韋
- 外文名
- James Clerk Maxwell
- 國籍
- 性別
- 男
- 出生地
- 愛丁堡
- 出生日期
- 1831-06-13
- 去世日期
- 1879-11-05
- 職業
- 物理學家、數學家
- 畢業院校
- 劍橋大學三一學院
- 星座
- 雙子座
- 代表作品
- 電磁學通論、論電和磁
- 主要成就
- 創建英國第一個專門的物理實驗室、建立了麥克斯韋方程組、創立了經典電動力學、預言了電磁波的存在、提出了光的電磁說
- 地位
- 經典電動力學的創始人、統計物理學的奠基人之一、對物理學最有影響力的物理學家之一