電磁學(xué)發(fā)展史

關(guān)于電磁學(xué)發(fā)展史第一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日一、磁與靜電

希臘七賢中有一位名叫泰勒斯的哲學(xué)家。公元前600年前后，泰勒斯看到當(dāng)時的希臘人通過摩擦琥珀吸引羽毛，用磁鐵礦石吸引鐵片的現(xiàn)象，曾對其原因進(jìn)行過一番思考。據(jù)說他的解釋是：“萬物皆有靈。磁吸鐵，故磁有靈。”這里所說的“磁”就是磁鐵礦石。希臘人把琥珀叫做“elektron”（與英文“電”同音）。他們從波羅的海沿岸進(jìn)口琥珀，用來制作手鐲和首飾。當(dāng)時的寶石商們也知道摩擦琥珀能吸引羽毛，不過他們認(rèn)為那是神靈或者魔力的作用。第二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

在東方，中國人民早在公元前2500年前后就已經(jīng)具有天然的磁石知識。古人將磁石稱為慈石來形容磁石“以為母也，故能引其子”的功能。據(jù)《呂氏春秋》一書記載，中國在公元前1000年前后就已經(jīng)有的指南針，他們在古代就已經(jīng)用磁針來辨別方向了。在13世經(jīng)羅盤就已經(jīng)在航海中得到了應(yīng)用。那時的羅盤是把加工成針形的磁鐵礦石放在秸稈里，使之能浮在水面上。第三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

到了14世紀(jì)初，又制成了用繩子把磁針吊起來的航海羅盤。這種羅盤在1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲新大陸以及1519年麥哲倫發(fā)現(xiàn)環(huán)繞地球一周的航線時發(fā)揮了重要的作用。

十三世紀(jì)前后，歐洲學(xué)術(shù)復(fù)興，通過實驗研究自然規(guī)律蔚然成風(fēng)。當(dāng)時通過磁學(xué)實驗，發(fā)現(xiàn)了磁石有兩極，并命名為N極和S極，并證實了異性磁極相吸，同性磁極相斥。還發(fā)現(xiàn)一根磁針斷為兩半時，第四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

每一半又各自成為一根獨立的小磁針。但這股實驗風(fēng)氣，立即遭到教廷中那些僧侶的反對，被壓了下去。電和磁的研究又進(jìn)入了停頓期。直到英國人吉爾伯特——作為伊麗莎白女王的御醫(yī)，他在當(dāng)醫(yī)生的同時，也對磁進(jìn)行了研究。他總結(jié)了多年來關(guān)于磁的實驗結(jié)果，于1600年出了一本取名為《論磁學(xué)》的書。書中指出地球本身就是一塊大磁石，并且詳細(xì)地闡述了羅盤的磁傾角問題。吉爾伯特還認(rèn)真研究了摩擦琥珀吸引羽毛的現(xiàn)象，指出這種現(xiàn)象不僅存在于

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琥珀上，而且存在于硫磺，毛皮，陶瓷，火漆，紙，絲綢，金屬，橡膠等是摩擦起電物質(zhì)系列。把這個系列中的兩種物質(zhì)相互摩擦，系列中排在前面的物質(zhì)將帶正電，排在后面的物質(zhì)將帶負(fù)電。

那時候，主要的研究方法就是思考，而他主張真正的研究應(yīng)該以實驗為基礎(chǔ)，他提出這種主張并付諸實踐，在這點上，可以說吉爾伯特是近代科學(xué)研究方法的開創(chuàng)者。第六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1663年，蓋里克發(fā)明摩擦起電機(jī);1720年，英國牧師格雷研究了電的傳導(dǎo)現(xiàn)象;1733年，杜非分別了兩種電：松脂電和玻璃電；1746年，富蘭克林提出了正電、負(fù)電的概念一直沿用至今。電這個神奇的精靈總是一閃而逝，與對它好奇，并熱心研究它的人捉迷藏，但它還是沒有逃過人類智慧——終于有一天，人們在萊頓瓶里捉住了它······第七頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1745年，荷蘭萊頓城萊頓大學(xué)教授馬森布洛克（Musschenbrock)發(fā)現(xiàn)了萊頓瓶，為貯存電荷找到了一個方法。萊頓瓶就是一個玻璃瓶，在瓶里和瓶外分別貼有錫箔。瓶里錫箔通過金屬鏈與金屬棒連接，棒的上端是一個金屬球。法國人諾萊特在一座巴黎大教堂前邀請了法國路易十五的皇室成員臨場觀看：七百名修道士手拉手排成一行，排頭的修道士用手握住萊頓瓶，當(dāng)萊頓瓶充電后，讓排尾的修道士觸摸萊頓瓶的引線。頓時，七百名修道士幾乎同時跳了起來。在場的人目瞪口呆，從而展示了電的巨大威力。第八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

在公元前的中國，打雷被認(rèn)為是神的行為。說是有五位司雷電的神仙，其長者稱為雷祖，雷祖之下是雷公和電母。打雷就是雷公在天上敲大鼓，閃電就是電母用兩面鏡子把光射向下界。到了亞里斯多德時代就已經(jīng)比較科學(xué)了。認(rèn)為雷的發(fā)生是由于大地上的水蒸氣上升，形成雷雨云，雷雨云遇到冷空氣凝縮而變成雷雨，同時伴隨出現(xiàn)強(qiáng)光。認(rèn)為雷是靜電而產(chǎn)生的是英國人沃爾，那是1708年的事。1748年，富蘭克林基于同樣的認(rèn)識設(shè)計了避雷針。

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富蘭克林（1706-1790）美國人，在全家17個孩子中排行15，其父是小手工業(yè)者，家境貧困。他在10歲時綴學(xué)，

12歲當(dāng)印刷所學(xué)徒，閱讀了許多書籍，后來成為科學(xué)家和政治家。他科學(xué)興趣廣泛，研究了火爐的改良，植物的移植，傳染病的防治，研究了極光現(xiàn)象，寫出了《電學(xué)的實驗和研究》的著作。他還是獨立宣言和美國憲法的起草人之一，為祖國的獨立和解放作出了貢獻(xiàn)的政治活動家。美國獨立戰(zhàn)爭期間，已經(jīng)年老的富蘭克林代表初創(chuàng)的美國出使法國，利用英法之間的矛盾爭取了法國的援助。第十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1743年創(chuàng)立美國哲學(xué)學(xué)會；1751年協(xié)助創(chuàng)辦賓夕法尼亞大學(xué)，1756年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員。自己寫的墓志銘：“印刷工富蘭克林”。富蘭克林40歲時，觀看了電學(xué)實驗，從而對電有了興趣。其中有一個想法，天上的電和地電是統(tǒng)一的嗎?1752年7月，一個電閃雷鳴的上午，他將一個風(fēng)箏放到空中，風(fēng)箏下有一根鐵絲，鐵絲下栓一根麻繩，麻繩的下一端拴絲線，繩線接觸處栓了一把鑰匙。同時他還把從云端“吸取”的電荷收集在萊頓瓶中，并進(jìn)行其它實驗。第十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

現(xiàn)象：麻繩上得纖維向四周自立，猶如“怒發(fā)沖冠”，銅鑰匙可以給萊頓瓶充電，與摩擦電性質(zhì)完全相同。小插曲：為了驗證“地電”與“天電”的相同處，富蘭克林想到雷可以擊死動物，于是他就實驗用“地電”去擊殺火雞，結(jié)果被電打昏了。蘇醒后，卻不介意地說：“我本想用電殺死一只火雞，結(jié)果差點電死了一個傻瓜?！比欢?，風(fēng)險是的確存在的。1753年，俄國的利赫曼在做大氣放電實驗時不幸中電身亡，為科學(xué)獻(xiàn)身。富蘭克林的工作，揭開了雷電的奧秘，統(tǒng)一了“天電”和“地電”，震驚了科學(xué)界；富蘭克林還將其發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為應(yīng)用——避雷針誕生了。

第十二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日從定性到定量——庫侖定律的發(fā)現(xiàn)

1．電力作用的猜測

1759年，德國柏林科學(xué)院院士愛皮努斯（F.U.T.Aepinus)在書中假設(shè)電荷之間的斥力和吸力隨帶電物體的距離的減小而增大。1760年，D.伯努利首先猜測電力會不會跟萬有引力一樣，服從平方反比定律。他的想法在當(dāng)時具有一定的代表性。2．富蘭克林的空罐實驗用絲線將一小塊軟木懸掛在帶電金屬罐外的附近，軟木受到吸引。但把它懸掛在罐內(nèi)時，不論在罐內(nèi)何處，它都不受電力。富蘭克林寫信將這一現(xiàn)象告之他的英國朋友普利斯特利（化學(xué)家，氧氣的發(fā)現(xiàn)者），普利斯特利想到:1687年牛頓曾證明:萬有引力若服從平方反比定律，則均勻的物質(zhì)球殼對殼內(nèi)物體應(yīng)無作用。第十三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

普利斯特利重復(fù)了上述實驗，并將空罐實驗與牛頓推理類比。在1767年《電學(xué)歷史和現(xiàn)狀極其原始實驗》一書中他寫到：“難道我們就不能從這個實驗得出結(jié)論：電的吸引與萬有引力服從同一定律，即平方反比關(guān)系，因為很容易證明，假如地球是一個球殼，在殼內(nèi)的物體受到一邊的吸引力，決不會大于另一邊的吸引?！钡?，普利斯特利的結(jié)論并沒有得到科學(xué)界的重視，因為他沒有進(jìn)行的論證，只是處于猜測階段。第十四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日3.羅比遜實驗

羅比遜（JohnRobiso，蘇格蘭人），受愛皮努斯的影響，設(shè)計了一個杠桿裝置，利用活動桿所受重力和電力的平衡，從支架的平衡角度求電力與距離的關(guān)系。并得出結(jié)論：在實驗誤差范圍內(nèi)，電力服從平方反比定律。

4.庫侖的引力實驗

（1）

庫侖生平(C.A.Coulomb,1736-1806)，法國人，青年時是軍事工程師，1764年起服軍役，1776年因身體原因回到巴黎，從此致力于科學(xué)研究。1779年因研究磁石問題獲獎勵，

1781年因關(guān)于摩擦的研究獲法國科學(xué)院獎勵，同年因論述扭力的論文被選為法國科學(xué)院院士。第十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日2.同種電荷的斥力測量——庫侖的扭秤實驗由于金屬絲的扭力正比于扭轉(zhuǎn)角，將扭絲懸掛起來，通過扭轉(zhuǎn)角的大小即可測量電荷間作用力的大小，其精度可達(dá)萬分之一格令，1785年庫侖據(jù)此制成電秤，用以測定電力，叫作庫侖扭秤。但對于異種電荷，由于兩球相吸，接觸后電荷中和，無法繼續(xù)進(jìn)行實驗。3.異種電荷的引力測量——庫侖電擺實驗和單擺類比：由于地球?qū)ξ矬w的作用力反比于兩者之間距離的平方，所以地面上的單擺的擺動周期正比于擺錘離地心的距離，即T∝r{∵T=2π(L/g)1/2和g≈GM/r2，將后式g代入前式}。若電荷間的引力也遵循距離平方的反比關(guān)系，則由帶電體間引力產(chǎn)生的物體的擺動，其擺動周期T必定也正比于兩帶電體之間的距離r，從而設(shè)計電擺實驗。第十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

庫侖通過對實驗結(jié)果的分析與處理，得出電的引力和斥力都遵守平方反比規(guī)律，并于1785年在法國科學(xué)院發(fā)表論文，提出著名的庫侖定律。

庫侖定律的建立使電磁學(xué)進(jìn)入了定量的研究，使電磁學(xué)真正成為一門科學(xué)。

類比的研究方法：如果不是與萬有引力進(jìn)行類比，單靠實驗具體數(shù)據(jù)的積累，嚴(yán)格的庫侖定律的形式將很難得到。由此我們可以看到類比在科學(xué)研究中的作用。第十七頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

賈法尼

（1737-1798）的研究:

意大利人，解剖學(xué)教授。1780年他與學(xué)生解剖青蛙，發(fā)現(xiàn)電火花會使蛙腿抽搐，后來他又發(fā)現(xiàn)當(dāng)用銅鉤倒掛蛙腿，再用鐵梁橫挑，蛙腿也會痙攣。1791年發(fā)表了論文《論肌肉運動中的電力》。他是發(fā)現(xiàn)電流的第一人，但認(rèn)為是一種動物電。意大利帕維大學(xué)教授伏達(dá)，否定了伽伐尼動物說。他認(rèn)為，電來自兩種不同金屬的接觸，青蛙只不過是起了驗電器的作用。

二、由靜電到“動電”（電流）第十八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

通過用各種金屬進(jìn)行實驗，意大利帕維亞大學(xué)教授伏達(dá)（1745～1827

證明了鋅，鉛，錫，鐵，銅，銀，金，石墨是個金屬電壓系列，當(dāng)這個系列中的兩種金屬相互接觸時，系列中排在前面的金屬帶正電，排在后面的金屬帶負(fù)電。他把銅和鋅做為兩個電極置于稀硫酸中，從而發(fā)明了第一個直流電源伏達(dá)電池。電壓的單位“伏特”就是以他的名字命名的。電池的發(fā)明，提供了產(chǎn)生恒定電流的電源，使電學(xué)從靜電走向動電，為人們研究電流的各種效應(yīng)提供了條件。從此電學(xué)進(jìn)入了飛速發(fā)展時期。第十九頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

伏達(dá)和賈法尼的爭辯：伏達(dá)反復(fù)重做賈法尼的實驗，仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)電并不是發(fā)生于動物組織內(nèi)，而是由于金屬或是木炭的組合而產(chǎn)生的。于是伏達(dá)完全不使用動物的組織，僅用不同的金屬相接觸，使用萊頓瓶及金箔檢電器進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)在接觸面上會產(chǎn)生電壓，稱為接觸壓。這種裝置可以同時用不同的幾種的金屬，提高實驗效果，但是總無法產(chǎn)生連續(xù)不斷的電流。

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伏達(dá)同時注意到賈法尼的實驗中也是使用不同的金屬，而實驗中的青蛙腿可以看作一種潮濕的物質(zhì)，所以就使用能夠?qū)щ姷柠}水液體代替動物組織試驗之，終于因此發(fā)現(xiàn)了電池的原理，做出了著名的伏達(dá)電堆與伏達(dá)電池。在伏達(dá)之前，人們只能應(yīng)用摩擦發(fā)電機(jī)，運用旋轉(zhuǎn)以發(fā)電，再將電存放在萊頓瓶中，以供使用，這種方式相當(dāng)麻煩，所得的電量也受限制。伏達(dá)電池的發(fā)明改進(jìn)了這些缺點，使得電的取得變成非常方便，現(xiàn)在電氣所帶來的文明，伏達(dá)電池是一個重要的起步，他帶動后續(xù)電氣相關(guān)研究的蓬勃發(fā)展，后來利用電磁感應(yīng)原理的第二十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

電動機(jī)，和發(fā)電機(jī)研發(fā)成功也得歸功于它，而發(fā)電機(jī)之后電氣文明的開始，導(dǎo)致第二次產(chǎn)業(yè)革命改變?nèi)祟惿鐣慕Y(jié)構(gòu)。

賈法尼和伏達(dá)是朋友，賈法尼相當(dāng)堅持自己的看法，伏達(dá)的反對意見觸使賈法尼更進(jìn)一步的研究，這一次他乾脆不用任何金屬做導(dǎo)體，剝出一條青蛙腿的神經(jīng)，一端縛在另一條腿的肌肉上，另一端和脊髓相接，結(jié)果腿仍然會有抽搐現(xiàn)象，證明了表現(xiàn)在青蛙腿上的電刺激，可以僅僅來自動物本身，這就是所謂的賈法尼電池、賈法尼電流。賈法尼創(chuàng)造出動物電，導(dǎo)致電生理學(xué)的建立。

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歐姆定律

歐姆（1787-1854）：德國人，家境貧困，中斷大學(xué)學(xué)業(yè)后當(dāng)了中學(xué)老師。后被慕尼黑大學(xué)任命為教授。歐姆是在傅立葉的熱傳導(dǎo)理論的啟發(fā)下進(jìn)行的電學(xué)研究。他將付里葉在熱學(xué)中提出的熱流、熱阻，類比電學(xué)中的電流、電阻，溫度差類比電勢差。認(rèn)為導(dǎo)線中兩點之間的電流也許正比于這兩點間的某種推動力之差（歐姆稱之為電張力）。

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為了證實上述類比的正確性，歐姆做了很多實驗研究。開始?xì)W姆所用電源是伏打電堆，由于這種電源不穩(wěn)定，給實驗工作帶來很大困難。1821年，塞貝克（T.J.Seebeck)發(fā)明了溫差電偶。歐姆采納波根道夫的建議，采用溫差電偶做電源，從而得到穩(wěn)定的電源，為后來實驗的成功提供了條件。

通過實驗驗證，在1826年發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，使與電流相關(guān)的物理量可以測定和推出。人們?yōu)榧o(jì)念他，將電阻的單位定為“歐姆”。

第二十四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日三點補(bǔ)充：1、從1820年起，他開始研究電磁學(xué)。歐姆的研究工作是在十分困難的條件下進(jìn)行的。他不僅要忙于教學(xué)工作，而且圖書資料和儀器都很缺乏，他只能利用業(yè)余時間，自己動手設(shè)計和制造儀器來進(jìn)行有關(guān)的實驗。1826年，歐姆發(fā)現(xiàn)了電學(xué)上的一個重要定律——歐姆定律，這是他最大的貢獻(xiàn)。這個定律在我們今天看來很簡單，然而它的發(fā)現(xiàn)過程卻并非如一般人想象的那么簡單。歐姆為此付出了十分艱巨的勞動。在那個年代，人們對電流強(qiáng)度、電壓、電阻等概念都還不大清楚，特別是電阻的概念還沒有，當(dāng)然也就根本談不上對它們進(jìn)行精確測量了；況且歐姆本人在他的研究過程中，也幾乎沒有機(jī)會跟他那個時代的物理學(xué)家進(jìn)行接觸，他的這一發(fā)現(xiàn)是獨立進(jìn)行的。歐姆獨創(chuàng)地運用庫侖的方法制造了電流扭力秤，用來測量電流強(qiáng)度，引入和定義了電動勢、電流強(qiáng)度和電阻的精確概念。

第二十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日2、靈巧的手藝是從事科學(xué)實驗之本

歐姆的家境十分困難，但從小受到良好的熏陶——父親是個技術(shù)熟練的鎖匠，還愛好數(shù)學(xué)和哲學(xué)。父親對他的技術(shù)啟蒙，使歐姆養(yǎng)成了動手的好習(xí)慣，他心靈手巧，做什么都像樣。物理是一門實驗學(xué)科，如果只會動腦不會動手，那么就好像是用一條腿走路，走不快也走不遠(yuǎn)。歐姆要不是有這一手好手藝，木工、車工、鉗工樣樣都能來一手，那么他是不可能獲得如此成就的。在進(jìn)行了電流隨電壓變化的實驗中，正是歐姆巧妙地利用電流的磁效應(yīng)，自己動手制成了電流扭秤，用它來測量電流強(qiáng)度，才取得了較精確的結(jié)果。

第二十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日3、烏云和塵埃遮不住科學(xué)真理之光

1827年，歐姆發(fā)表《賈法尼電路的數(shù)學(xué)論述》，從理論上論證了歐姆定律，歐姆滿以為研究成果一定會受到學(xué)術(shù)界的承認(rèn)也會請他去教課?？墒撬脲e了。書的出版招來不少諷刺和詆毀，大學(xué)教授們看不起他這個中學(xué)教師。德國人鮑爾攻擊他說：“以虔誠的眼光看待世界的人不要去讀這本書，因為它純?nèi)皇遣豢芍眯诺钠垓_，它的唯一目的是要褻瀆自然的尊嚴(yán)?！边@一切使歐姆十分傷心，他在給朋友的信中寫道：“伽伐尼電路的誕生已經(jīng)給我?guī)砹司薮蟮耐纯?，我真抱怨它生不逢時，因為深居朝廷的人學(xué)識淺薄，他們不能理解它的母親的真實感情。”

第二十七頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

當(dāng)然也有不少人為歐姆抱不平，發(fā)表歐姆論文的《化學(xué)和物理雜志》主編施韋格（即電流計發(fā)明者）寫信給歐姆說：“請您相信，在烏云和塵埃后面的真理之光最終會透射出來，并含笑驅(qū)散它們?！睔W姆辭去了在科隆的職務(wù)，又去當(dāng)了幾年私人教師，直到七、八年之后，隨著研究電路工作的進(jìn)展，人們逐漸認(rèn)識到歐姆定律的重要性，歐姆本人的聲譽(yù)也大大提高。1841年英國皇家學(xué)會授予他科普利獎?wù)拢?842年被聘為國外會員，1845年被接納為巴伐利亞科學(xué)院院士。1849年他當(dāng)上了慕尼黑大學(xué)物理教授。1854年7月6日，歐姆在德國曼納希逝世。1888年2月12日,歐姆被評為世界十大奇跡。為紀(jì)念他，電阻的單位“歐姆”，以他的姓氏命名。

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三、電生磁

自吉爾伯特開始以來的二百多年，電和磁一直是毫無關(guān)系的兩門學(xué)科，圍繞電與磁尋找自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系，成為一種潮流。1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，繼泰勒斯2400年之后，建立了電與磁的聯(lián)系。

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“頓牟綴芥，磁石引針”說明電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的相似性；電力與磁力都遵守平方反比定律，說明它們有類似的規(guī)律。但電與磁有沒有聯(lián)系呢？

17世紀(jì)初，吉爾伯特斷言，他們之間沒有因果關(guān)系；庫侖也持相同觀點。

1731年一名英國商人的一箱新刀在閃電過后帶上了磁性；1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)縫紉針經(jīng)過萊頓瓶放電后磁化了。

1774年，德國一家研究機(jī)構(gòu)懸獎?wù)鹘?，題目是：“電力和磁力是否存在實際和物理的相似性？”第三十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

奧斯特

(HansChristianOersted,1777～1851年)丹麥物理學(xué)家、化學(xué)家。1777年8月14日生于丹麥的路克賓。1794年他進(jìn)入哥本哈根大學(xué)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)和自然科學(xué)，1799年獲得博士學(xué)位。1801—1803年他旅游德國、法國等地，于1804年回國。1806年被聘為哥本哈根大學(xué)物理、化學(xué)教授，研究電流和聲等課題。1824年倡儀成立丹麥自然科學(xué)促進(jìn)會，1829年出任哥本哈根理工學(xué)院院長，直到1851年3月9日在哥本哈根逝世，終年74歲。第三十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1819年冬，奧斯特在哥本哈根為一些科學(xué)工作者講授電磁學(xué)方面的問題，當(dāng)時他正在研究電流對磁針是否有作用的課題，但一直沒有什么成效。1820年的一天，他突然想到以前的實驗總是把電流的磁力想成是縱向力，是否這就是失敗的原因呢？他猜測電流對磁針的作用力可能是橫向的。一天他在講課快結(jié)束時突然來了“靈感”，對聽眾說：“讓我把導(dǎo)線與磁針平行放置來試試看！”于是在課堂上進(jìn)行了這樣一個實驗：講桌上放置一個伏打電堆，用金屬絲把它的兩極連起來，并將一個小磁針與導(dǎo)線平行地放置在導(dǎo)第三十二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

線的下方，在接通電源一瞬間，小磁針出人意料地轉(zhuǎn)動了，并在垂直于導(dǎo)線的方向停了下來。教室的聽眾對此無動于衷，而奧斯特卻激動萬分。課后他留在教室里，進(jìn)一步核對他剛剛發(fā)現(xiàn)的這個不尋常的現(xiàn)象。起初他想磁針的運動也許是因為電流使導(dǎo)線變熱而產(chǎn)生的空氣流動所引起的。為檢驗這一點，他把一塊硬紙板放在導(dǎo)線與磁針之間以阻擋氣流，但是毫無變化，現(xiàn)象仍與先前一樣。然后他把伏打電堆轉(zhuǎn)了180°，使導(dǎo)線中的電流反向，結(jié)果磁針也轉(zhuǎn)了180°，磁針的北極指向了原來南極所指的方向。

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奧斯特抓住了小磁針的這一動。接著進(jìn)行了3個月的連續(xù)實驗，終于在1820年7月21日在法國雜志《化學(xué)與物理學(xué)年鑒》上發(fā)表了他的論文。該雜志不僅破例給以全文發(fā)表，還加上了這樣不同尋常的按語：“年鑒的讀者都知道，本刊從不輕易支持宣稱有驚人發(fā)現(xiàn)的報告，至今我們都因為能夠堅持這一方針而自詡。但是，至于說到奧斯特先生的文章，則其所得結(jié)果無論顯得多么奇特，都有極詳細(xì)的記錄為證，以至無任何懷疑其謬誤的余地?！边@說明電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，在當(dāng)時的科學(xué)界中，引起多么大的震驚和重視。奧斯特的這一偉大發(fā)現(xiàn)，被作為劃時代的一頁載入了史冊。為了紀(jì)念他，從1934年起，磁場強(qiáng)度單位命名為奧斯特。

第三十四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

奧斯特的發(fā)現(xiàn)和牛頓力學(xué)的基本原理是相互矛盾的。在牛頓力學(xué)中，自然界的力只能是作用于物體連線上的吸引或排斥力，即直接推拉性質(zhì)的“中心力”。而奧斯特發(fā)現(xiàn)的卻是一種“旋轉(zhuǎn)力”。他稱之為“螺旋線”，實際上就是關(guān)于磁的橫向效應(yīng)或電流所引起的渦流磁場的直觀描述，是“場”的思想的開端。奧斯特第一個揭示出了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，為電流計、電報和電機(jī)的發(fā)明制造開辟了道路，并為電磁場理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

第三十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日畢奧-薩伐爾定律

（電生磁的量化）

電流激發(fā)磁場的基本規(guī)律是電流元激發(fā)磁場的規(guī)律，叫做畢奧-薩伐爾定律。它是法國科學(xué)家畢奧(1774～1862)和薩伐爾(1791～1874)在研究長直導(dǎo)線中電流的磁場對磁極作用力的基礎(chǔ)上提出的。

載流導(dǎo)線中的電流為I，導(dǎo)線半徑比到觀察點P的距離小得多，即為線電流。在線電流上取長為dl的定向線元，規(guī)定的方向與電流的方向相同，為電流元。第三十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

電流元在給定點所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與成正比，與到電流元的距離平方成反比，與電流元和矢徑夾角的正弦成正比。

第三十七頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

第三十八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

安德烈·瑪麗·安培（André-MarieAmpère，1775年—1836年），法國物理學(xué)家，在電磁作用方面的研究成就卓著，對數(shù)學(xué)和化學(xué)也有貢獻(xiàn)。電流的國際單位安培即以其姓氏命名。1775年1月22日生于里昂一個富商家庭，1836年6月10日卒于馬賽。1802年他在布爾讓-布雷斯中央學(xué)校任物理學(xué)和化學(xué)教授；1808年被任命為法國帝國大學(xué)總學(xué)監(jiān)，此后一直擔(dān)任此職；1814年被選為帝國學(xué)院數(shù)學(xué)部成員；1819年主持巴黎大學(xué)哲學(xué)講座；1824年擔(dān)任法蘭西學(xué)院實驗物理學(xué)教授。1827年當(dāng)選為英國倫敦皇家學(xué)會會員。他還是柏林、斯德哥爾摩等科學(xué)院的院士。

第三十九頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

安培還在童年時，他就顯出了很好的數(shù)學(xué)才能，12歲時便拜著名數(shù)學(xué)家拉格朗日為老師，13歲時就發(fā)表了數(shù)學(xué)論文。

安培的可貴之處，在于他善于思索。有一次，他在街上邊走邊思考，突然想出了一個電學(xué)算式，急著想把式子列出來，正巧前面停著一輛馬車，就把馬車的車箱當(dāng)黑板了，馬車走他也走，馬車越走越快，直到追不上馬車時，他才停下來，這時街上許多人都已經(jīng)被他的這種失常行為笑得前仰后合了。

第四十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1820年奧斯特發(fā)表了關(guān)于電流磁效應(yīng)的報告，這引起了法國學(xué)術(shù)界的震動。安培聽了奧斯特的實驗細(xì)節(jié)的報告后，第二天就重復(fù)了奧斯特的實驗，并且發(fā)現(xiàn)了電流的方向和它的磁場的方向有著一定的規(guī)律，可以用右手來表示它們之間的關(guān)系，這就是安培定則或右手螺旋定則。

安培進(jìn)一步想，既然電流周圍產(chǎn)生了磁作用，假如把兩根通電導(dǎo)線放在一起，那么這兩股電流各自產(chǎn)生的磁場也會相互施加作用力。安培設(shè)計了這樣的實驗，證實了它們之間存在著相互作用，并且推算出了這種力所遵循的數(shù)學(xué)公式，于是一條完整的定律便誕生了，這就是安培定律。

第四十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

安培又進(jìn)一步想，假如把直導(dǎo)線繞成螺旋形，那么磁場就會因為更密集而得到加強(qiáng)。他做了這樣的線圈(即螺線管)，果然顯示了較強(qiáng)的磁性；同時他又用右手判斷了螺線管的磁場方向。

他又進(jìn)一步想：既然通電的線圈類似一只磁鐵，反過來，一個天然磁體不是也像一只通電線圈嗎？那么，天然磁鐵上的電流在哪里？安培注意到這樣一個事實，那就是把一條形磁體折為兩段，結(jié)果變成了兩個獨立的磁體，照此分下去，天然磁體的每一顆粉末也都是獨立的磁體，都有N極和S極。

第四十二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

安培便這樣想：在原子、分子或分子團(tuán)等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流(后人也叫它“安培電流”)，分子電流使每個物質(zhì)微粒都形成了一個微小的磁體，環(huán)性的分子電流的磁場使它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。這兩個磁極是跟分子電流不可分割地聯(lián)系在一起的。未磁化的物體分子電流的方向非常紊亂，對外不顯示磁性。磁化后，分子電流的方向變得大致相同，于是對外顯示出磁作用。

安培的假說提示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。后人評價安培說：“安培所做的研究，屬于科學(xué)曾經(jīng)作過的最卓越的工作之列?！薄鞍才嗍请妼W(xué)領(lǐng)域里的牛頓?！?/p>

第四十三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日安培最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究:①發(fā)現(xiàn)了安培定則

奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗，引起了安培注意，使他長期信奉庫侖關(guān)于電、磁沒有關(guān)系的信條受到極大震動，他全部精力集中研究，兩周后就提出了磁針轉(zhuǎn)動方向和電流方向的關(guān)系及從右手定則的報告，以后這個定則被命名為安培定則。

第四十四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日②發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律接著他又提出了電流方向相同的兩條平行載流導(dǎo)線互相吸引，電流方向相反的兩條平行載流導(dǎo)線互相排斥。對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。③發(fā)明了電流計

安培還發(fā)現(xiàn)，電流在線圈中流動的時候表現(xiàn)出來的磁性和磁鐵相似，創(chuàng)制出第一個螺線管，在這個基礎(chǔ)上發(fā)明了探測和量度電流的電流計。

第四十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日④提出分子電流假說他根據(jù)磁是由運動的電荷產(chǎn)生的這一觀點來說明地磁的成因和物質(zhì)的磁性。提出了著名的分子電流假說。安培認(rèn)為構(gòu)成磁體的分子內(nèi)部存在一種環(huán)形電流——分子電流。由于分子電流的存在，每個磁分子成為小磁體，兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的，它們產(chǎn)生的磁場互相抵消，對外不顯磁性。當(dāng)外界磁場作用后，分子電流的取向大致相同，分子間相鄰的電流作用抵消，而表面部分未抵消，它們的效果顯示出宏觀磁性。安培的分子電流假說在當(dāng)時物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識甚少的情況下無法證實，它帶有相當(dāng)大的臆測成分；在今天已經(jīng)了解到物質(zhì)由分子組成，而分子由原子組成，原子中有繞核運動的電子，安培的分子電流假說有了實在的內(nèi)容，已成為認(rèn)識物質(zhì)磁性的重要依據(jù)。

第四十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日⑤總結(jié)了電流元之間的作用規(guī)律——安培定律

安培做了關(guān)于電流相互作用的四個精巧的實驗，并運用高度的數(shù)學(xué)技巧總結(jié)出電流元之間作用力的定律，描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關(guān)系。后來人們把這定律稱為安培定律。安培第一個把研究動電的理論稱為“電動力學(xué)”，1827年安培將他的電磁現(xiàn)象的研究綜合在《電動力學(xué)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論》一書中。這是電磁學(xué)史上一部重要的經(jīng)典論著。

第四十七頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

他在數(shù)學(xué)和化學(xué)方面也有不少貢獻(xiàn)。他曾研究過概率論和積分偏微方程；他幾乎與H.戴維同時認(rèn)識元素氯和碘，導(dǎo)出過阿伏伽德羅定律，論證過恒溫下體積和壓強(qiáng)之間的關(guān)系，還試圖尋找各種元素的分類和排列順序關(guān)系。

第四十八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日洛侖茲與洛侖茲力

洛侖茲，H．A．(HendrikAntoonLorentz,1853～1928)，荷蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，1853年7月18日生于阿納姆，并在該地上小學(xué)和中學(xué)，成績優(yōu)異，少年時就對物理學(xué)感興趣，同時還廣泛地閱讀歷史和小說，并且熟練地掌握多門外語。他雖然生長在基督教的環(huán)境里，但卻是一個自由思想家。

第四十九頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1870年洛侖茲考入萊頓大學(xué)，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理和天文。1875年獲博士學(xué)位。1877年，萊頓大學(xué)聘請他為理論物理學(xué)教授，這個職位最早是為J．D．范瓦耳斯設(shè)的，其學(xué)術(shù)地位很高，而這時洛侖茲年僅23歲。在萊頓大學(xué)任教35年，他對物理學(xué)的貢獻(xiàn)都是在這期間作出的。

1912年洛侖茲辭去萊頓大學(xué)教授職務(wù)，到哈勒姆擔(dān)任一個博物館的顧問，同時兼任萊頓大學(xué)的名譽(yù)教授，每星期一早晨到萊頓大學(xué)就物理學(xué)當(dāng)前的一些問題作演講。后來他還在荷蘭政府中任職，1919～1926年在教育部門工作，其間1921年起擔(dān)任高等教育部部長。

第五十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1911～1927年擔(dān)任索爾維物理學(xué)會議的固定主席。在國際物理學(xué)界的各種集會上，他經(jīng)常是一位很受歡迎的主持人。1923年國際科學(xué)協(xié)作聯(lián)盟委員會主席。他還是世界上許多科學(xué)院的外國院士和科學(xué)學(xué)會的外國會員。

洛侖茲于1928年2月4日在荷蘭的哈勃姆去世，終年75歲。為了悼念這位荷蘭近代文化的巨人，舉行葬禮的那天，荷蘭全國的電信、電話中止三分鐘。世界各地科學(xué)界的著名人物參加了葬禮。愛因斯坦在洛侖茲墓前致詞說：洛侖茲的成就“對我產(chǎn)生了最偉大的影響”，他是“我們時代最偉大、最高尚的人”。

第五十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日科學(xué)成就

1．創(chuàng)立電子論

1892年，他開始發(fā)表電子論的文章，他認(rèn)為一切物質(zhì)的分子都含有電子，陰極射線的粒子就是電子，電子是很小的有質(zhì)量的剛球，電子對于以太是完全透明的，以太與物質(zhì)的相互作用歸結(jié)為以太與物質(zhì)中的電子的相互作用（1897年，湯姆生用實驗發(fā)現(xiàn)電子）。這一理論成功地解釋了塞曼效應(yīng)，與塞曼一起獲1902年諾貝爾物理學(xué)獎。這在個基礎(chǔ)上，1895年他提出了著名的洛侖茲力公式。第五十二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日2．提出洛侖茲變換公式

1892年他研究過地球穿過靜止以太所產(chǎn)生的效應(yīng)，為了說明邁克孫-莫雷實驗的結(jié)果，他獨立地提出了長度收縮的假說，認(rèn)為相對以太運動的物體，其運動方向上的長度縮短了。1895年，他發(fā)表了長度收縮的準(zhǔn)確公式，即在運動方向上，長度收縮因子為。1899年，他在發(fā)表的論文里，計論了慣性系之間坐標(biāo)和時間的變換問題，并得出電子與速度有關(guān)的結(jié)論。1904年，他發(fā)表了著名的變換公式（J．-H．龐加萊首先稱之為洛侖茲變換）和質(zhì)量與速度的關(guān)系式，并指出光速是物體相對于以太運動速度的極限。

第五十三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日3．出色的物理教育家

洛侖茲還是一位教育家，他在萊頓大學(xué)從事普通物理和理論物理教學(xué)多年，寫過微積分和普通物理等教科書。在哈勒姆他曾致力于通俗物理講演。他一生中花了很大一部分時間和精力審查別人的理論并給予幫助。他為人熱誠、謙虛，受到A．愛因斯坦、E．薛定諤和其他青年一代理論物理學(xué)家們的尊敬，他們多次到萊頓大學(xué)向他請教，愛因斯坦曾說過，他一生中受洛侖茲的影響最大。

第五十四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日四、磁生電

運動電荷（電流）周圍存在磁場，而電和磁又是有相互聯(lián)系的，那么磁場是否可以產(chǎn)生電場呢？在法拉第工作的前后，還有不少物理學(xué)家熱衷于該問題（電磁感應(yīng)）的研究：瑞士物理學(xué)家科拉頓在1825年曾用一塊磁鐵在螺線管中移動，觀察線圈中是否有感生電流產(chǎn)生。為了排除磁鐵對靈敏電流計的影響，他把很長的導(dǎo)線把連接于螺線管的電流計放在另一個房間，他在兩個房間跑來跑去進(jìn)行實驗和觀察，因此未能觀察到磁電感應(yīng)現(xiàn)象。他同樣沒想到效應(yīng)的暫態(tài)性。第五十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1830年，美國物理學(xué)家亨利曾先于法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但他沒有立即發(fā)表實驗結(jié)果；1832年，俄國物理學(xué)家楞次受法拉第啟發(fā)，開始做這方面的研究，并發(fā)現(xiàn)了感應(yīng)電流方向的規(guī)律。邁克爾·法拉第(MichaelFaraday，1791-1867)

是世紀(jì)最偉大的實驗物理學(xué)家，同時又是杰出的化學(xué)家和自然哲學(xué)家，他在電磁學(xué)研究方面的卓越貢獻(xiàn)如同伽利略、牛頓在力學(xué)方面的貢獻(xiàn)一樣，具有劃時代的意義。然而，這位偉大的科學(xué)家卻只讀過幾年小學(xué)，憑著對科學(xué)的執(zhí)著熱愛，他發(fā)奮自學(xué)、努力奮斗，在長達(dá)半個多世紀(jì)的歲月里，他對科學(xué)真理孜孜不倦地追求，終于登上了科學(xué)的頂峰。第五十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

法拉第于1791年9月23日出生于英國一個鐵匠家庭，家境非常貧困，他們兄弟姐妹總共有10人。當(dāng)他讀到小學(xué)二年級的時候，就因生活貧困而被迫停學(xué)了。12歲的法拉第為了生活所迫上街賣報；13歲時，又到一家印書作坊當(dāng)了訂書童工。這個印書作坊為法拉第提供了一個很好的學(xué)習(xí)場所。他的學(xué)習(xí)熱情非常高。白天，他拼死拼活抓緊時間干完大大超過他勞動能力的裝訂任務(wù)；夜晚他躺在簡陋的童工屋里，拼命讀書。他當(dāng)了7年的裝訂工，學(xué)到了豐富的文化科學(xué)知識。他特別喜歡讀《大英百科全書》中的電學(xué)文章。第五十七頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

戴維（1778——1827）1778年12月17日，亨弗利·戴維出生在英格蘭彭贊斯城附近的鄉(xiāng)村；1794年他父親去世，家境更加困難了，為了謀生糊口，作為長子的戴維被送到當(dāng)?shù)匾晃幻邪乩澋尼t(yī)生那里當(dāng)學(xué)徒；1798年經(jīng)瓦特介紹，戴維來到布里斯托爾，在帕多斯醫(yī)生開設(shè)的氣體療病研究所實驗室當(dāng)管理員。1799年4月，氣體療病所發(fā)生了一件事，使戴維的名聲大振：戴維制取了一氧化二氮（又名笑氣）；第五十八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1801年初，經(jīng)多人推薦，戴維被皇家科普協(xié)會（物理學(xué)家湯普遜即倫福德伯爵1799年創(chuàng)立）聘請。在科學(xué)的講座上，戴維以他的超群智力和非凡口才獲得了出乎意料的成功。人們蜂擁而來，有時竟達(dá)千人之多，把會場擠得水泄不通。他很快就贏得了杰出講演者的名聲，成為倫敦的知名人士。正如當(dāng)時有人的評述：“他的講演給人的感覺和所得到的熱烈稱贊，完全出乎想象之外。許多科學(xué)家、文學(xué)家、大學(xué)生及那些莊重的紳士、時髦的小姐急切地?fù)頂D在會場，看著這文弱青年的簡單操作，聽著那富于表情的敘述。他那淵博的知識、生動的比喻和精巧的實驗引起了驚奇的注目，獲得了極高的贊賞。許多人恭維他，請他吃飯，送他禮物，幾乎把戴維忙得難以招架。

第五十九頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

聽眾的熱烈情緒，對戴維是個極大鼓勵，他更加勤奮地進(jìn)行化學(xué)研究。每天很早起床，早飯前從事2小時的閱讀和著寫，上午10時進(jìn)入實驗室工作到下午4時，晚上是講座或各種社交活動。日復(fù)一日堅持下去。成績和榮譽(yù)沒有辜負(fù)勤奮的人，12年中戴維先后在電化學(xué)、建立酸的氫學(xué)說、發(fā)現(xiàn)碘元素、發(fā)明礦用安全燈、創(chuàng)制電弧燈等方面作出貢獻(xiàn)；1303年他被選為英國皇家學(xué)會會員，1807年出任皇家學(xué)會秘書，1820年被選為皇家學(xué)會會長。1826年積勞成疾而病倒，1827年死于日內(nèi)瓦，終年50歲。

第六十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

1812年的一天，一位顧客來作坊辦事，聽說他酷愛科學(xué)技術(shù)，就把自己的一張皇家研究所教授戴維舉辦的通俗化學(xué)講座入場券給了他他聽后深受教益。他整理了筆記，又給筆記精心加進(jìn)彩色插圖，接著用自己高超的裝訂技術(shù)裝訂成一本很漂亮的書。他忘掉了自己的地位和處境，忘掉了與戴維素昧平生，他渴望得到戴維的指導(dǎo)。1812年12月24日他寫了一封要求給戴維當(dāng)助手的信，信中寫道：“我是印刷廠裝訂書的學(xué)徒，熱愛科學(xué)，聽過您的四次演講?，F(xiàn)將筆記整理呈上，作為圣誕節(jié)的禮物。如能蒙您提攜，改變我目前的處境，將不勝感激?！ɡ凇?/p>

第六十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

把書和信一并寄給了戴維。這一舉動不僅使戴維感動，于是戴維滿腔熱忱地寫了回信，1個月以后戴維又同意讓他做了自己的助手。有人向戴維建議說：“讓他刷洗瓶子好了，如果他是個好樣兒的，就會干這份工作，假如他拒絕，那就是個無用之人。”戴維采納了這一建議。于是，22歲的法拉第接受了刷洗瓶子的差事。這個工作的工資比當(dāng)裝訂工時還低。實際上是當(dāng)一名“雜工”。雖然有很多清理和洗刷儀器等勤雜工作，法拉第卻能耳濡目染戴維和他的助手們有關(guān)科學(xué)的談?wù)撘约八麄兊膶嶒炦^程，他感到很高興。戴維很快就看出了法拉第的才能，逐漸放手讓他多參于實驗甚至獨立工作。第六十二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

戴維是博學(xué)多識的科學(xué)家，在當(dāng)時已經(jīng)很有名氣。在戴維的一生中，更被人們稱道的是他發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)法拉第的“伯樂”精神。法拉第在工作中任勞任怨，干好戴維交給他的一切工作，并且虛心地向戴維學(xué)習(xí)科學(xué)知識。1813年秋，戴維為了進(jìn)行科學(xué)調(diào)查，與夫人一同去歐洲旅行。法拉第作為助手和侍從要為戴維夫婦做很多服務(wù)，但他卻有機(jī)會結(jié)識了許多著名的科學(xué)家，如安培、切夫路爾、蓋·呂薩克、和伏達(dá)，聆聽他們的演講和談話，了解他們的科學(xué)研究活動，開闊了科學(xué)視野。從此他真正開始了他的科學(xué)研究工作。第六十三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

1815年回國后繼續(xù)在皇家學(xué)院工作，長達(dá)50余年。他的工作異常勤奮，研究領(lǐng)域十分廣泛。1818～1823年研制合金鋼期間，首創(chuàng)金相分析方法。1823年從事氣體液化工作，標(biāo)志著人類系統(tǒng)進(jìn)行氣體液化工作的開始。采用低溫加壓方法，液化了氯化氫、硫化氫、二氧化硫、氫等。1824年起研制光學(xué)玻璃，這次研究導(dǎo)致在1845年利用自己研制出的一種重玻璃（硅酸硼鉛），發(fā)現(xiàn)磁致旋光效應(yīng)。1825年在把鯨油和鱔油制成的燃?xì)夥逐s中發(fā)現(xiàn)苯。

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他最出色的工作是電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和場的概念的提出。1821年在讀過奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的論文后，為這一新的學(xué)科領(lǐng)域深深吸引。他剛剛邁人這個領(lǐng)域，就取得重大成果──發(fā)現(xiàn)通電流的導(dǎo)線能繞磁鐵旋轉(zhuǎn)，從而躋身著名電學(xué)家的行列。因受蘇格蘭傳統(tǒng)科學(xué)研究方法影響，通過奧斯特實驗，他認(rèn)為電與磁是一對和諧的對稱現(xiàn)象。既然電能生磁，他堅信磁亦能生電。經(jīng)過10年探索，歷經(jīng)多次失敗后，1831年8月26日終于獲得成功。這次實驗因為是用伏打電池在給一組線圈通電（或斷電）的瞬間，在另一組線圈獲得的感生電流，他稱之為“伏打電感應(yīng)”。爾后，同年10月17日完成了在磁體與閉合線圈相對運動時在閉合線圈中激發(fā)電流的實驗，他稱之為“磁電感應(yīng)”。經(jīng)過大量實驗后，他終于實現(xiàn)了“磁生電”的夙愿，宣告了電氣時代的到來。

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作為19世紀(jì)偉大實驗物理學(xué)家的法拉第。他并不滿足于現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，還力求探索現(xiàn)象后面隱藏著的本質(zhì)；他既十分重視實驗研究，又格外重視理論思維的作用。1832年3月12日他寫給皇家學(xué)會一封信，信封上寫有“現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)收藏在皇家學(xué)會檔案館里的一些新觀點”。那時的法拉第已經(jīng)孕育著電磁波的存在以及光是一種電磁振動的杰出思想，盡管還帶有一定的模糊性。為解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象，他提出“電致緊張態(tài)”與“磁力線”等新概念，同時對當(dāng)時盛行的超距作用說產(chǎn)生了強(qiáng)烈的懷疑：“一個物體可以穿過真空超距地作用于另一個物體，不要任何一種東西的中間參與，就把作用和力從一個物體傳遞到另一個物體，這種說法對我來說，尤其荒謬。凡是在哲學(xué)方面有思考能力的人，決不會陷人這種謬論之中”。

第六十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1837年他發(fā)現(xiàn)電介質(zhì)對靜電過程的影響，提出了以近距“鄰接”作用為基礎(chǔ)的靜電感應(yīng)理論。不久以后，他又發(fā)現(xiàn)了抗磁性。在這些研究工作的基礎(chǔ)上，他形成了“電和磁作用通過中間介質(zhì)、從一個物體傳到另一個物體的思想?！庇谑牵橘|(zhì)成了“場”的場所，場這個概念正是來源于法拉第。正如愛因斯坦所說，引入場的概念，是法拉第的最富有獨創(chuàng)性的思想，是牛頓以來最重要的發(fā)現(xiàn)。牛頓及其他學(xué)者的空間，被視作物體與電荷的容器；而法拉第的空間，是現(xiàn)象的容器，它參與了現(xiàn)象。所以說法拉第是電磁場學(xué)說的創(chuàng)始人。他的深邃的物理思想，強(qiáng)烈地吸引了年輕的麥克斯韋。麥克斯韋認(rèn)為，法拉第的電磁場理論比當(dāng)時流行的超距作用電動力學(xué)更為合理，他正是抱著用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)語言來表述法拉第理論的決心闖入電磁學(xué)領(lǐng)域的。

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法拉第堅信：“物質(zhì)的力借以表現(xiàn)出的各種形式，都有一個共同的起源”，這一思想指導(dǎo)著法拉第探尋光與電磁之間的聯(lián)系。1822年，他曾使光沿電流方向通過電解波，試圖發(fā)現(xiàn)偏振面的變化，沒有成功。這種思想是如此強(qiáng)烈，執(zhí)著的追求使他終于在1845年發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁場使偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。他的晚年，盡管健康狀況惡化，仍從事廣泛的研究。他曾分析研究電纜中電報信號遲滯的原因，研制照明燈與航標(biāo)燈。

第六十八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日法拉第名言：

希望你們年青的一代，也能象蠟燭為人照明那樣，有一分熱，發(fā)一分光，忠誠而腳踏實地地為人類偉大的事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。

科學(xué)家不應(yīng)是個人的崇拜者，而應(yīng)當(dāng)是事物的崇拜者。真理的探求應(yīng)是他唯一的目標(biāo)。只有無知，沒有不滿。

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法拉第一生致力于科學(xué)研究事業(yè)，不戀錢財、不圖虛榮，為科學(xué)事業(yè)貢獻(xiàn)了畢生精力，1867年8月25日，這位對科學(xué)作出巨大貢獻(xiàn)的老人坐在他的椅子上安安靜靜地去世了。他被安葬在海洛特公墓，遵照他的遺囑，他的墓碑上只刻下三行字：

邁克爾·法拉第生于1791年9月22日歿于1867年8月25日第七十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1832年，法國人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī)；

1866年，德國的西門子發(fā)明了自勵式直流發(fā)電機(jī);

1869年，比利時的格拉姆制成了環(huán)形電樞，發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)是用水力來轉(zhuǎn)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的;1882年，美國的戈登制造出了輸出功率447KW，高3米，重22噸的兩相式巨型發(fā)電機(jī);

1896年，特斯拉的兩相交流發(fā)電機(jī)在尼亞拉發(fā)電廠開始勞動營運，3750KW，5000V的交流電一直送到40公里外的布法羅市;

1889年，西屋公司在俄勒岡州建設(shè)了發(fā)電廠;1892年成功地將15000伏電壓送到了皮茨菲爾德。

第七十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1834年，俄羅斯的雅可比試制出了由電磁鐵構(gòu)成的直流電動機(jī);1838年，這種電動機(jī)開動了一艘船，電動機(jī)電源用了320個電池;1836年，美國的文波特和英國的戴比德遜也造出了直流電動機(jī)，用作印刷機(jī)的動力設(shè)備。由于這些電動機(jī)都以電池作為電源，所以未能廣泛普及；

1887年，特斯拉兩相電動機(jī)作為實用化感應(yīng)電動機(jī)的發(fā)展計劃開始啟動；

1897年，西屋公司制成了感應(yīng)電動機(jī)，設(shè)立專業(yè)公司致力于電動機(jī)的普及。

第七十二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日亨利與自感亨利(JosephHenry,1797～1878年)，美國物理學(xué)家。他于1797年生于紐約州的奧爾巴尼。亨利僅讀過小學(xué)和初中，但由于勤奮學(xué)習(xí)，考進(jìn)了奧爾巴尼學(xué)院，在那里他學(xué)習(xí)化學(xué)、解剖學(xué)和生理學(xué)，準(zhǔn)備當(dāng)一名醫(yī)生，可是，畢業(yè)以后他卻在奧爾巴尼學(xué)院當(dāng)上了一名自然科學(xué)和數(shù)學(xué)講師。1832年，亨利成為新澤西學(xué)院（即現(xiàn)今的普林斯頓大學(xué)）的自然哲學(xué)教授，一直到1846年離開那兒為止。自1846至1878年間，他是新成立的斯密森研究所的秘書和第一任所長，負(fù)責(zé)氣象學(xué)研究。他生前的最后十年，曾任美國科學(xué)院院長。1878年他在華盛頓特區(qū)逝世。

第七十三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1830年8月，亨利在電磁鐵兩極中間放置一根繞有導(dǎo)線的條形軟鐵棒，然后把條形鐵棒上的導(dǎo)線接到檢流計上，形成閉合回路。他觀察到，當(dāng)電磁鐵的導(dǎo)線接通的時候，檢流計指針向一方偏轉(zhuǎn)后回到零；當(dāng)導(dǎo)線斷開的時候，指針向另一方偏轉(zhuǎn)后回到零。這就是亨利發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這比的發(fā)現(xiàn)幾乎早一年，遺憾的是亨利沒有及時公開發(fā)表自己的實驗結(jié)果。

1832年亨利在論文《在長螺線管中的電自感》中公布了自己的一個新發(fā)現(xiàn)：一只線圈的電流不僅能在另一只線圈中感生出電流，而且也能在自身中感生出電流。在這個線圈中實際觀測到的電流則為原電流的許多倍，這種現(xiàn)象叫自感。

第七十四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日楞次與楞次定律楞次（Lenz,HeinrichFriedrichEmil）1804年2月24日誕生于愛沙尼亞。16歲以優(yōu)異成績考入家鄉(xiāng)的道帕特大學(xué)。1828年被挑選為俄國圣彼得堡科學(xué)院的初級科學(xué)助理，1830年被選為圣彼得堡科學(xué)院通訊院士，1834年選為院士．曾長期擔(dān)任圣彼得堡大學(xué)物理數(shù)學(xué)系主任，后來由教授會選為第一任校長。1833年，楞次在圣彼得堡科學(xué)院宣讀了他的題為“關(guān)于用電動力學(xué)方法決定感生電流方向”的論文，提出了楞次定律——一條由電磁感應(yīng)得出感應(yīng)電動勢方向的電磁學(xué)定律。亥姆霍茲證明楞次定律是電磁現(xiàn)象的能量守恒定律。1865年寒假，楞次在意大利羅馬中風(fēng)去世。第七十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

五、麥克斯韋方程組

19世紀(jì)中期，描述電場、磁場的性質(zhì)以及電、磁場相互關(guān)系的庫侖定律、高斯定理、安培定律、法拉第電磁感應(yīng)定律已相繼建立，法拉第關(guān)于力線和場的概念已經(jīng)提出，創(chuàng)立電磁場理論的條件已趨成熟。麥克斯韋洞悉已有的電磁場理論，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的不對稱性和矛盾，大膽提出“位移電流”和“渦旋電場”假說，并用一組方程概括了原有的各個電磁學(xué)定律，對電磁場理論進(jìn)行了一次大綜合，實現(xiàn)了科學(xué)認(rèn)識的革命性變革。第七十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日第七十七頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

卡文迪許(HenryCavendish,1731～1810年)英國化學(xué)家、物理學(xué)家。1731年10月10日生于法國尼斯。1742—1748年他在倫敦附近的?？思{學(xué)校讀書。1749—1753年期間在劍橋彼得豪斯學(xué)院求學(xué)。在倫敦定居后，卡文迪許在他父親的實驗室中當(dāng)助手，做了大量的電學(xué)、化學(xué)研究工作。他的實驗研究持續(xù)達(dá)50年之久。1760年卡文迪許被選為倫敦皇家學(xué)會成員，1803年又被選為法國研究院的18名外籍會員之一。1810年3月10日，卡文迪許在倫敦逝世，終身未婚。第七十八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

卡文迪許生前在物理學(xué)方面發(fā)表的論文為數(shù)極少，一直到麥克斯韋審閱整理并出版了他的手稿后，人們才知道他在電學(xué)方面作出了很多重要發(fā)現(xiàn)。他發(fā)現(xiàn)一對電荷間的作用力跟它們之間的距離平方成反比，這就是后來庫侖導(dǎo)出的庫侖定律內(nèi)容的一部分；他提出每個帶電體的周圍有“電氣”，與電場理論很接近；卡文迪許演示了電容器的電容與插入平板中的物質(zhì)有關(guān)；電勢的概念也是卡文迪許首先提出的，這對靜電理論的發(fā)展起了重要作用；他還提出了導(dǎo)體上的電勢與通過電流成正比的關(guān)系。

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卡文迪許在熱學(xué)理論、計溫學(xué)、氣象學(xué)、大地磁學(xué)等方面都有研究。1798年他完成最后的實驗時，已年近七十。在物理學(xué)上他最主要的成就是通過扭秤實驗驗證了牛頓的萬有引力定律，確定了引力常數(shù)和地球平均密度?？ㄎ牡显S驗證萬有引力定律的實驗采用自己設(shè)計的“扭秤”為工具，后人稱為著名的“卡文迪許實驗”。

第八十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日科學(xué)怪人

據(jù)說卡文迪許很有素養(yǎng)，但是沒有當(dāng)時英國的那種紳士派頭。他不修邊幅，幾乎沒有一件衣服是不掉扣子的；他不好交際，不善言談，終生未婚，過著奇特的隱居生活?？ㄎ牡显S為了搞科學(xué)研究，把客廳改作實驗室，在臥室的床邊放著許多觀察儀器，以便隨時觀察天象。他從祖上接受了大筆遺產(chǎn)，成為百萬富翁。不過他一點也不吝嗇。有一次，他的一個仆人因病生活發(fā)生困難，向他借錢，他毫不猶豫地開了一張一萬英鎊的支票，還問夠不夠用?？ㄎ牡显S酷愛圖書，他把自己收藏的大量圖書，分門別類地編上號，管理得井井有序，無論是借閱，甚至是自己閱讀，也都毫無例外地履行登記手續(xù)。第八十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

卡文迪許可算是一位活到老、干到老的學(xué)者，直到79歲高齡、逝世前夜還在做實驗?？ㄎ牡显S一生獲得過不少外號，有“科學(xué)怪人”，“科學(xué)巨擘”，“最富有的學(xué)者，最博學(xué)的富豪”等。

有一次卡文迪許出席宴會，一位奧地利來的科學(xué)家當(dāng)面奉承卡文迪許幾句，他聽了起初大為忸怩，繼而手足無措，終于坐不住站了起來，沖出室外徑自坐上馬車回家了?？ㄎ牡显S沉默寡言，對慕名來訪的客人常常一言不發(fā)陪坐在旁，腦中想著科學(xué)問題，使一些幫閑文人尷尬掃興。他一生致力于科學(xué)研究，成果豐碩，但只發(fā)表過兩篇并不重要的論文。

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人們?yōu)榧o(jì)念這位大科學(xué)家，特意為他樹立了紀(jì)念碑。卡文迪許一生勤儉，逝世后留下了大筆遺產(chǎn)，其中一部分由它的家族在1871年捐贈給劍橋大學(xué)創(chuàng)辦卡文迪許實驗室，這個實驗室曾經(jīng)對物理科學(xué)的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)，先后培養(yǎng)出26名諾貝爾獎獲得者。

第八十三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1810年卡文迪許逝世后，他的侄子齊治把卡文迪許遺留下的20捆實驗筆記完好地放進(jìn)了書櫥里，誰也沒有去動它。誰知手稿在書櫥里一放竟是70年，一直到了1871年，另一位電學(xué)大師麥克斯韋應(yīng)聘擔(dān)任劍橋大學(xué)教授并負(fù)責(zé)籌建卡文迪許實驗室時，這些充滿了智慧和心血的筆記獲得了重返人間的機(jī)會。麥克斯韋仔細(xì)閱讀了前輩在100年前的手搞，不由大驚失色，連聲嘆服說：“卡文迪許也許是有史以來最偉大的實驗物理學(xué)家，他幾乎預(yù)料到電學(xué)上的所有偉大事實。這些事實后來通過庫侖和法國哲學(xué)家的著作聞名于世?！贝撕篼溈隧f決定擱下自己的一些研究課題，嘔心瀝血地整理這些手稿，使卡文迪許的光輝思想流傳了下來。真是一本名著，兩代風(fēng)流，不啻為科學(xué)史上的一段佳話。

第八十四頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日第八十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日人物簡介

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（JamesClerkMaxwell1831--1879)是19世紀(jì)偉大的英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1831年11月13日生于蘇格蘭的愛丁堡，自幼聰穎，父親是個知識淵博的律師，使麥克斯韋從小受到良好的教育。10歲時進(jìn)入愛丁堡中學(xué)學(xué)習(xí)14歲就在愛丁堡皇家學(xué)會會刊上發(fā)表了一篇關(guān)于二次曲線作圖問題的論文，已顯露出出眾的才華。1847年進(jìn)入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和物理。

第八十六頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院數(shù)學(xué)系學(xué)習(xí)，1854年以第二名的成績獲史密斯獎學(xué)金，畢業(yè)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(xué)教授。1860年到倫敦國王學(xué)院任自然哲學(xué)和天文學(xué)教授。1861年選為倫敦皇家學(xué)會會員。1865年春辭去教職回到家鄉(xiāng)系統(tǒng)地總結(jié)他的關(guān)于電磁學(xué)的研究成果，完成了電磁場理論的經(jīng)典巨著《電磁學(xué)通論》，并于1873年出版，1871年受聘為劍橋大學(xué)新設(shè)立的卡文迪什試驗物理學(xué)教授，負(fù)責(zé)籌建著名的卡文迪什實驗室，1874年建成后擔(dān)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。

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麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、彈性理論方面的研究。尤其是他建立的電磁場理論，將電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)統(tǒng)一起來，是19世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的最光輝的成果，是科學(xué)史上最偉大的綜合之一。他預(yù)言了電磁波的存在。這種理論遇見后來得到了充分的實驗驗證。他為物理學(xué)樹起了一座豐碑。造福于人類的無線電技術(shù)，就是以電磁場理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。

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麥克斯韋大約于1855年開始研究電磁學(xué)，在潛心研究了法拉第關(guān)于電磁學(xué)方面的新理論和思想之后，堅信法拉第的新理論包含著真理。于是他抱著給法拉第的理論“提供數(shù)學(xué)方法基礎(chǔ)”的愿望，決心把法拉第的天才思想以清晰準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)形式表示出來。他在前人成就的基礎(chǔ)上，對整個電磁現(xiàn)象作了系統(tǒng)、全面的研究，憑借他高深的數(shù)學(xué)造詣和豐富的想象力接連發(fā)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(xué)理論》（1864年12月8日）。對前人和他自己的工作進(jìn)行了綜合概括，將電磁場理論用簡潔、對稱、完美數(shù)學(xué)形式表示出來，經(jīng)后人整理和改寫，成為經(jīng)典電動力學(xué)主要基礎(chǔ)的麥克斯韋方程組。

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據(jù)此，1865年他預(yù)言了電磁波的存在，電磁波只可能是橫波，并計算了電磁波的傳播速度等于光速，同時得出結(jié)論：光是電磁波的一種形式，揭示了光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。1888年德國物理學(xué)家赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。麥克斯韋于1873年出版了科學(xué)名著《電磁學(xué)通論》，系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場理論。這一理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一。在熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)方面麥克斯韋也作出了重要貢獻(xiàn)，他是氣體動理論的創(chuàng)始人之一。1859年他首次用統(tǒng)計規(guī)律得出麥克斯韋速度分布律，從而找到了由微觀兩求統(tǒng)計平均值的更確切的途徑。

第九十頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日1866年他給出了分子按速度的分布函數(shù)的新推導(dǎo)方法，這種方法是以分析正向和反向碰撞為基礎(chǔ)的。他引入了馳豫時間的概念，發(fā)展了一般形式的輸運理論，并把它應(yīng)用于擴(kuò)散、熱傳導(dǎo)和氣體內(nèi)摩擦過程。1867年引入了“統(tǒng)計力學(xué)”這個術(shù)語。麥克斯韋是運用數(shù)學(xué)工具分析物理問題和精確地表述科學(xué)思想的大師，他非常重視實驗，由他負(fù)責(zé)建立起來的卡文迪什實驗室，在他和以后幾位主任的領(lǐng)導(dǎo)下，發(fā)展成為舉世聞名的學(xué)術(shù)中心之一。他善于從實驗出發(fā)，經(jīng)過敏銳的觀察思考，應(yīng)用嫻熟的數(shù)學(xué)技巧，從縝密的分析和推理，大膽地提出有實驗基礎(chǔ)的假設(shè)，建立新的理論，再使理論及其預(yù)言的第九十一頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

結(jié)論接受實驗檢驗，逐漸完善，形成系統(tǒng)、完整的理論。特別是湯姆孫W卓有成效地運用類比的方法使麥克斯韋深受啟示，使他成為建立各種模型來類比研究不同物理現(xiàn)象的能手。在他的電磁場理論的三篇論文中多次使用了類比研究方法，尋找到了不同現(xiàn)象之間的聯(lián)系，從而逐步揭示了科學(xué)真理。

麥克斯韋嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法是人類極其寶貴的精神財富。

第九十二頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日父親的影響在科學(xué)史上，一些重大的理論，常常要靠許多人的前赴后繼、不辭勞苦的努力，才能創(chuàng)立起來。19世紀(jì)，導(dǎo)致物理學(xué)爆發(fā)一場革命的電磁理論的創(chuàng)立，就是這樣的。從奧斯特、安培發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)開始，經(jīng)過法拉第的奠基，到理論的完成，前后經(jīng)歷了半個多世紀(jì)。最后完成這個理論的人，是英國杰出的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。第九十三頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

麥克斯韋比法拉第小40歲。1831年11月13日，他生在蘇格蘭古都愛丁堡，跟電話發(fā)明家貝爾（1847～1922）是同鄉(xiāng)。法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)恰好也在1831年。這一年就成了電學(xué)史上值得紀(jì)念的一年。麥克斯韋的父親約翰·克拉克·麥克斯韋，是個熱衷于技術(shù)和建筑設(shè)計的律師，對麥克斯韋的一生影響很大。約翰·克拉克·麥克斯韋思想開通，講究實際，非常能干。家里的大小事情，從修繕房屋、剪裁衣服到制作玩具，他樣樣都會做。他在愛丁堡附近的鄉(xiāng)下有座莊園，麥克斯韋的童年就是在這座莊園里度過的。

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這個孩子從小喜歡思考問題，很受父母寵愛。小家伙跟著父母出去玩，一張小嘴總要不停地提出各種各樣的問題。沿途所見，從路邊的桑樹、腳下的石塊，直到行人的穿著表情，都成了他發(fā)問的內(nèi)容。有些幼稚可笑的問題，常常把過路人也逗樂了。一次他們看見路旁停著一輛空馬車，兩歲的麥克斯韋突然問父親：“爸爸，你看那輛馬車為什么不走呢？”父親信口回答：“它在休息?！薄八鼮槭裁匆菹⒛?？”“大約累了吧，”父親敷衍說?！安唬眱鹤蛹m正說，“它是肚子痛！”“不是肚子痛，是累了?！?/p>

“不是累了，是肚子痛！”兒子一口咬定。父親忍不住笑了起來。后來，麥克斯韋稍大一點，提的問題更有意思了，比如“樹木為什么向天上長”呀，

第九十五頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日“螞蟻會不會說話”呀。有一天，麥克斯韋的姨媽給他帶來一籃蘋果。小家伙纏住她問：“蘋果為什么是紅的？”姨媽被這個突然的問題難住了，一時不知道怎樣回答才好。為了擺脫窘境，她就叫麥克斯韋去吹肥皂泡玩，誰知道個主意更糟了。肥皂泡在陽光下呈現(xiàn)出美麗的五顏六色，使得麥克斯韋又驚又喜，向她提出了更多的關(guān)于顏色的問題。父親見兒子對自然感興趣，非常高興，后來就帶他去聽愛丁堡皇家學(xué)會的科學(xué)講座，當(dāng)時他的個頭還沒有講臺高呢！約翰·克拉克·麥克斯韋本人是皇家學(xué)會的活躍分子，兒子跟隨他經(jīng)常出入科學(xué)界，受到不少熏陶。

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麥克斯韋童年的歡樂是短暫的。他八歲那年，母親患肺結(jié)核不幸去世。這種病在今天是不難治好的，但是在一個世紀(jì)以前的當(dāng)時，卻是不治之癥。因為那時沒有特效藥，一個人得了肺病，就等于判了死刑。和麥克斯韋同時代的英國女作家夏洛蒂·勃朗特（《簡·愛》作者）三姊妹，貝爾的兩個兄弟，都是因為患肺病夭折的。母親去世以后，麥克斯韋的父親挑起了哺養(yǎng)、教育兒子的全部擔(dān)子。他既是父親，又兼做母親，操了不少心。幼年喪母本來是不幸的，麥克斯韋失去母愛，性情漸漸變得孤僻、內(nèi)向。他最大的快樂，是形影不離地跟著父親走，給父親當(dāng)個小小的幫手。父子兩人朝夕相處，相依為命，關(guān)系非常親密。

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麥克斯韋10歲那年，進(jìn)了愛丁堡中學(xué)。中學(xué)的生活充滿了喧鬧和戲劇性。他是在學(xué)期中間插班的，第一天上課就受到全班的嘲笑。幾個調(diào)皮學(xué)生看到這個新來的同伴怯生、靦腆，直向他扮鬼臉。由于麥克斯韋童年一直在父親鄉(xiāng)下的莊園里生活，講話有很重的鄉(xiāng)土音。當(dāng)老師點名叫他回答問題的時候，他剛一開口就引起哄堂大笑。有一次，大約因為發(fā)音太怪，連一位文質(zhì)彬彬的女教師都忍不住笑出淚來。從此老師就很少提問他了。更糟的是，他的衣服全是父親做的，與眾不同。19世紀(jì)英國的服裝很講究。婦女把華麗當(dāng)做時髦。男人卻講究戴高筒禮帽，不論老少，脖子上還要圍一條緊繃繃的硬領(lǐng)。麥克斯韋的父親認(rèn)為這不但系起來不方便，而且也不衛(wèi)生。他不顧習(xí)俗，給兒子來了個小小的服裝改革。這個多才多藝的律師親自設(shè)計、親手剪第九十八頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日

裁，替麥克斯韋做了一套簡便的緊身服，可以不用穿外套，并且甩掉硬領(lǐng)的累贅。麥克斯韋的皮鞋也是父親做的，大約是為了縫合的方便，皮鞋頭是方的，鞋幫上還有金屬紐扣。沒料到，這些“奇裝異服”卻給麥克斯韋招來了許多屈辱。他在班上成了一只名副其實的“丑小鴨”，處處被排擠，受譏笑。每次放學(xué)回家，他不是緊身服被人扯破，就是腰帶不翼而飛。父親看到這種情景，痛惜地?fù)u搖頭，決定取消這不走運的“服裝改革”，兒子盡管眼淚汪汪，卻頑強(qiáng)地要堅持穿到底，因為他相信父親的設(shè)計是無可非議的，他不愿向暴力屈服。

第九十九頁，共一百五十三頁，2022年，8月28日數(shù)學(xué)才華

麥克斯韋照樣穿著父親做的衣服進(jìn)出課堂。他為了保持服裝的整潔，常常要用拳頭自衛(wèi)。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)這個新生并不是可以隨便欺侮的，就有意孤立他。麥克斯韋本來就怕羞，現(xiàn)在更不愿意和大家往來了。在班里，面對著同學(xué)們的熱嘲冷諷，他沉默著，但是卻從來沒有低過頭。在忍無可忍的時候，他就用尖刻、辛辣的話來進(jìn)行回?fù)簟Ｏ抡n以后，他總愛獨自坐在樹下讀歌謠，畫一些只有他自己才看得懂的圖畫。要不，他就一個人躲在教室的角落里，專心致志地演算父親給他出的數(shù)學(xué)題。同班同學(xué)都不理解他，老師也認(rèn)為他是個古怪的孩子。大家暗中給他取了個外號，叫他“瓜