1879年,麥克斯韋去世了。
他走得很安靜。書桌上,還擺著那些寫滿方程的紙,墨跡早已干透。
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他這輩子最重要的貢獻,是在安培環路定律里加入了一個當時無人驗證的物理量:位移電流。
當時有人不理解:“沒有實驗證據,你憑什么改方程?”
麥克斯韋沒有過多解釋。
他只是說了一句話:
方程不自洽,我看著難受。
話說那是十九世紀中葉,物理學界出了一件怪事。
庫侖、高斯、安培、法拉第——四位大神,各說各話。庫侖告訴你電荷之間怎么使勁兒,高斯告訴你電場怎么算總數,安培告訴你電流怎么生磁場,法拉第告訴你磁場變了能生電場。聽起來都有道理,可真要把它們湊一塊兒——嘿,誰也不服誰。好比四個鐵匠各打一把好刀,可你拿著這四把刀,就是拼不出一把劍來。
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當時的學者們分了兩派。
大陸派那幫人,信“超距作用”。他們說,電和磁的力量能隔空傳過去,嗖一下,不用中間那個“場”來幫忙。可英倫派跟著法拉第走,偏不信這個邪,說力得一點一點往外傳,像水波一樣。
麥克斯韋在里頭轉了一圈,選了法拉第的路。但他心里清楚,要真走通這條路,光喊口號沒用,得先把這四家散落一地的寶貝收拾明白。
他把自己關在書房里,從1855年開始,一張紙、一支筆,從早算到晚。
紙堆了一屋子。妻子喊他吃飯,他沒聽見。孩子哭鬧,他沒聽見。鄰居喊他去喝酒,他更沒聽見。他腦子里全是公式,一顆心全吊在那四個定律上。
算著算著,他發現了問題。
安培那定律說:電流能生磁場,方向跟電流垂直,像個漩渦。這沒錯。可麥克斯韋把公式一推,發現這事兒只在電流安安穩穩的時候才成立。要是遇上電流忽大忽小——就好比電容器充放電那種情況——問題就來了:等式左邊算出來是零,右邊算出來不是零。零等于不是零?
這不對勁。
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他心里清楚,問題不是安培定律錯了,而是它還不夠完整。
他在書房里反復推敲,嘴里念叨著:“還缺一塊,還缺一塊……”
第三天夜里,他趴在桌上,繼續演算。當他把目光停留在那行矛盾的等式上,他忽然想起了一個關鍵原理——電荷守恒。順著這個思路推下去,他發現,要想讓方程在任何情況下都成立,就必須在安培定律中加上一項:變化的電場也能產生磁場。
他把它稱作:位移電流
這個結論,不是憑空“塞進去”的,而是從數學和物理的必然性中推導出來的。
但問題是,當時沒有任何實驗能證明這東西存在。所有人都在背后指指點點:“那個麥克斯韋,是不是腦子壞了?憑空加一項?他當他是上帝嗎?”
他沒理他們。
加上這一項之后,四個方程總算齊了。
麥克斯韋看著它們,長舒了一口氣。接著他繼續往下算,算著算著,他的手開始發抖。他從方程里解出了——一個波動。他算出了這個波的速度,跟當時測出來的光速一比——
差不多。
他又算了一遍。還是差不多。再算一遍。
一模一樣。
當時的測量值是每秒約3.15×10?米,而他算出來的,是3.1×10?米。誤差很小,完全在當時的實驗精度范圍內。
他放下筆,站起來,走到窗前。窗外的陽光落在他臉上,暖洋洋的。
他寫下了那句話:
“光,就是按照電磁定律經過場傳播的電磁擾動。”
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1879年,麥克斯韋去世了。他這輩子都沒親眼看到自己的預言被證明。很多人依然不信,覺得那不過是個瘋子寫在紙上的夢話。
但八年之后,德國有個叫赫茲的年輕人,在實驗室里搗鼓出了一套怪機器:一邊能發射電磁波,一邊能接收電磁波。他測了那波的波長和速度,比對了所有性質——偏振、反射、折射。跟光一模一樣。
消息傳出去那天,整個物理學界都沉默了。
那個“瘋子”,是對的。
今天你手里拿的手機,耳朵里塞的耳機,頭頂飛過的衛星,夜里照亮你的雷達——全都來源于一個書生的執著。他無法容忍方程存在絲毫的不完美,于是他改寫了整個世界。
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人這一輩子,多少都有點執念。有的執念讓人疲憊,有的執念讓人孤獨。
但有些執念——像麥克斯韋這樣,“見不得丑”的執念——能開出花來。
別人眼里不過是一個方程上的補丁,他看見的,卻是整個天地的縫隙。
他伸手進去,把光扯了出來。
“人的心靈各有不同的類型。科學的真理,也就應該以種種不同的形式表現。”
——麥克斯韋
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