麦克斯韦通常指詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831年6月13日—1879年11月5日),英国物理学家、数学家,经典电动力学的创始人,统计物理学奠基人之一2。以下是关于他的主要介绍:
# 生平经历
- 早年生活与教育:1831年6月13日出生于英国苏格兰爱丁堡的一个地主家庭,8岁时母亲去世,在父亲的引导下学习科学。10岁进入爱丁堡中学,15岁时向皇家学会递交了数学论文。1847年,16岁的他进入爱丁堡大学学习数学和物理,1850年转入剑桥大学三一学院数学系学习,1854年以优异成绩毕业并留校任职两年3。
- 职业生涯:1856年被任命为苏格兰阿伯丁的马里沙尔学院自然哲学讲座教授。1860年到伦敦国王学院任自然哲学和天文学教授。1865年春辞去教职回到家乡,系统地总结其电磁学研究成果。1871年受聘为剑桥大学新设立的卡文迪许试验物理学教授,负责筹建卡文迪许实验室,1874年担任该实验室第一任主任1。
- 逝世:1879年11月5日因病在剑桥逝世,年仅48岁,葬于苏格兰西南部罗门湖附近的一座教堂中1。
# 主要成就
- 建立电磁场理论:他建立的电磁场理论将电学、磁学、光学统一起来。在1865年的论文中,他构想出麦克斯韦方程组的早期形式,预言了电磁波的存在,并指出电磁波的速度接近光速,从而提出光是一种电磁波,这一预言后来被赫兹的实验证实2。麦克斯韦方程组与洛伦兹力公式一起组成了经典电动力学的最基本原理,它们可以导出经典电动力学的所有结论1。
- 气体动理论:他是气体动理论的创始人之一。1859年,他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律,为从微观量求统计平均值提供了更确切的途径。1866年,他给出了分子按速度分布函数的新推导方法,引入了弛豫时间的概念,发展了一般形式的输量理论,并应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。1867年,他引入了“统计力学”这一术语1。
- 其他贡献:在电磁学实验方面,他建立了实验验证的严格理论,重复了卡文迪许的实验,将实验精度提高了三个数量级,其验证理论成为后世精确验证静电力平方反比定律的依据,还发明了麦克斯韦电桥。此外,他研究过土星的光环和视觉理论,创立了定量色度学1。
# 人才培养与学术影响
- 在剑桥大学期间,他指导了乔治·克里斯托和贺拉斯·兰姆等学生1。
- 他建立的卡文迪许实验室,在其和后续主任的领导下,发展成为世界著名的学术中心之一。
- 爱因斯坦曾表示,麦克斯韦的电磁场理论对他的相对论研究有重要启发,他认为麦克斯韦的电磁场贡献是自牛顿时代以来物理学最深刻、最有成效的变化之一1。
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦以其卓越的科学成就和深远的影响,被誉为物理学史上最伟大的科学家之一。他的理论和发现不仅推动了物理学的发展,也为现代技术和文明的进步奠定了坚实基础。