麦克斯韦：用数学公式改变世界的物理学家

麦克斯韦对物理学做出了“自牛顿时代以来的一次最深刻、最富有成效的变革”。

——爱因斯坦，在麦克斯韦百年诞辰的纪念会上的评价

▲詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

1879年11月5日，对二十世纪影响最大的英国理论物理学家麦克斯韦，因为胃癌过早的结束了光辉的生涯，终年48岁。他是从牛顿到爱因斯坦这阶段中最伟大的物理学家。

在科学史上，横跨物理、数学两界的牛顿爵爷，把天和地的运动规律统一起来，实现了第一次大综合；而麦克斯韦把电、磁和光统一起来，完成了第二次大综合，也因此与牛顿齐名。

他的电磁学经典《论电和磁》，可与牛顿的力学经典《自然哲学的数学原理》、达尔文的生物学经典《物种起源》相提并论。

和很多科学家一样，麦克斯韦也是天才。他16岁就进入苏格兰最高学府爱丁堡大学，成为班里年纪最小的学生。随后，他仅用三年时间完成了四年的学业，在和牛顿一样的年纪，走进了牛顿学习的地方——剑桥大学三一学院。然而，就是这样一位科学奇才却被评为“最被普通大众低估的物理学家”。

▲麦克斯韦

在科学界，一直有四大凶兽的说法，分别是：芝诺的乌龟、拉普拉斯兽、薛定谔的猫和麦克斯韦妖。?“麦克斯韦妖”是他通过一个假想实验发现的。

当时科学家们都在寻找一种能够让热从低温物体传向高温物体，又不产生其他影响的第二类永动机。可随着热力学第二定律的诞生，终于判定了第二类永动机的死刑，是不可能实现的。

可麦克斯韦却不信这个邪。终于，他发现了一只被学界称为“麦克斯韦妖”的能量控制机制。这只妖精可以说是神通广大，完成了低温到高温的转变，意外地打开了定律无法解释的生命世界的大门。

▲麦克斯韦妖，麦克斯韦为诘难热力学第二定律而进行的思想实验

一个研究电磁学的物理学家怎么还和热力学搭上了呢。原来，热力学第二定律的基础就是统计力学，而麦克斯韦正是统计力学的创始人本尊。他抓住的另一只完美妖精就更厉害了，放之四海而皆准，也成就了他的后世荣光。那就是“麦克斯韦方程组”。

他用一套数学公式推算出了电、磁、光的关系，预言了电磁波的存在，这才有了后世的电灯电话、手机网络等信息时代。

▲麦克斯韦方程组

可以说，爱因斯坦的广义“相对论”这枚鸡蛋就是从麦克斯韦的方程组这只母鸡肚子里掏出来的。所以，算起来，爱因斯坦还是麦克斯韦的隔世弟子。

此外，麦克斯韦还有一个特点，就是非常重视实验。他一手创建了卡文迪许实验室，为后世确立了实验科学精神。

这个实验室可以说是诺贝尔奖聚集地，像发现电子的汤姆逊、提出原子行星结构的卢瑟福、DNA双螺旋结构的发现者克里克等。他们让剑桥大学抢占了当代物理学研究的核心地位。

▲卡文迪许实验室

“专一”可以说是麦克斯韦的一大性格特点，无论是科研还是感情。

他可以为了一个承诺，在生命最后几年时间里，专注于整理性情怪僻的卡文迪许留下的手稿。要想理清这位第一个计算地球质量的物理学家的资料，是一件细致又困难的工作。于是，麦克斯韦放弃了自己的研究，耗尽了精力。

同样，对于妻子，他也付出了所有的感情和努力。就像用散文来调剂大脑的爱因斯坦一样，麦克斯韦也有自己的文学爱好，那就是写情诗。“你和我将长相厮守/在生机盎然的春潮里……”这是他在追求妻子凯瑟琳时写的诗句。

在麦克斯韦狭窄的实验室里，妻子也常常做他的助手，参与实验。他们就像一起获得诺贝尔奖的居里夫妇一样，成为一对让人称羡的“神雕侠侣”。于是，就在妻子久病不愈的时候，麦克斯韦可以做到三个星期不上床睡觉，就为了照顾生病的妻子。