電磁感應定律(麥克斯韋創立的電磁理論究竟講了什么)
經典力學、電磁理論、熱力學、統計力學構成了經典物理學體系,那么電磁理論究竟講了些什么,讓我們一起來了解一下 。
1831年,這是一個人類歷史上都值得永遠銘記的時刻,法拉第在這一年發現了電磁感應理論,這個理論標志著一場重大的工業和技術革命的到來,人類由蒸汽時代正在向電氣化時代邁進,歷史似乎早已冥冥之中注定,在這一年,另外一個正式帶領大家邁入電氣化時代的人降生了!他的名字叫做麥克斯韋 。
在大學期間,麥克斯韋在潛心研究了法拉第關于電磁學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“提供數學方法基礎”的愿望,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 。
在經過十幾年的研究之后,麥克斯韋把電磁場理論由介質推廣到空間,更是假設在空間存在一種動力學以太(科學家認為以太是傳播光的媒介,引力甚至電、磁力是在以太中傳播的,由此發展了“光以太”假說),它有一定的密度,具有能量和動量:它的動能體現磁的性質,勢能體現電的性質,它的動量是電磁最基本的量,表示電磁場的運動性質和傳力的特征 。在1865年,他提出了一共包含20個變量的20個方程式,即著名的麥克斯韋方程組 。他在1873年嘗試用四元數來表達,但未成功!
四元數
1873年麥克斯韋將自己十幾年的研究成功集結成冊,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 。他還預言了電磁波的存在,電磁波的存在也正式敲開了現代無線通信的大門 。
電磁波
麥克斯韋建立的電磁場理論,將電學、磁學、光學統一起來,是19世紀物理學發展的最光輝的成果,是科學史上最偉大的綜合之一 。可以說,沒有電磁學就沒有現代電工學,也就不可能有現代文明 。
然而在當時,麥克斯韋卻的學說卻并沒有得到承認,正如當初大家把亞里士多德的著作奉為神典永無錯漏一般,18、19世紀的科學家也將牛頓奉為神明 。
麥克斯韋為了推廣自己的電磁學理論,最終積勞成疾,在1879年不幸逝世,所以到去世也沒有將自己構想的麥克斯韋方程組完美地表達出來 。
1884年,奧利弗·赫維賽德和約西亞·吉布斯以矢量分析的形式重新表達,才有了現在我們所看到的麥克斯韋方程組!
奧利弗·赫維賽德也是一個傳奇,他因為患有猩紅熱,耳朵聽不清楚,卻自學成才,他將麥克斯韋付出由四元數改為矢量,將原來20條方程減到4條微分方程 。
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