我们先来看一下在麦克斯韦之前麦克斯韦,物理学家们在电学和磁学方面做出的研究成果奥斯特实验,证明了电流具有磁效应,此实验建立电—>磁的联系。

麦克斯韦:统一电磁学的麦克斯韦,如何影响了系统科学的发展?

法拉第电磁感应定律,证明变化的磁场可以在导体中感应出电流,此实验建立磁—>电的联系麦克斯韦。

麦克斯韦:统一电磁学的麦克斯韦,如何影响了系统科学的发展?

麦克斯韦:统一电磁学的麦克斯韦,如何影响了系统科学的发展?

注意以上两位科学的贡献已经相当大了麦克斯韦,在他们之前人们的认识还停留在磁是磁,电是电,二者互不相关。他们两位的实验开始让人们注意到了磁与电之间的联系。

麦克斯韦:统一电磁学的麦克斯韦,如何影响了系统科学的发展?

但是,奥斯特的实验仅仅证明了电流周围存在磁场,简单点说就是电流生磁场。而法拉第电磁感应定律,表明了磁场可以感应出电场,概括说就是磁场生电场。注意,前者是流与场,后者是场与场。

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这两者的不同之处在于,电流生磁场首先得有电流,要想有电流就得有介质(或者说导体),那么这种由电流产生的磁场就只能在导体周围存在。而磁场生电场,磁场是可以不依赖介质而存在的,比如真空中也以用磁场激发出一个电场。

好了,可以说到题目中的主角麦克斯韦了他的贡献正是弥补了奥斯特的不足,他发现(其实是假设,当然有一定的推导过程)变化的电场也可以激发出磁场。这是电场生磁场,比电流生磁场更进一步,这个可以与法拉第的磁场生电场完全对应。

然后我们来看一下电磁学领域赫赫有名的麦克斯韦方程组。上图中的前3个方程,以及第四个方程除了方框标记的那部分其实前人已经总结出来了。麦克斯韦对第四个方程进行了补充,加入了方框标记的那一项。

有了这一项,了不得了。上面4个方程在自由空间(无介质)中将化简成

麦克斯韦一看,这不是波动方程吗?电场和磁场可以在真空中互相激发,以波的形式传播!麦克斯韦预言了电磁波的存在,并且从上面方程可以直接计算波的速度

结果竟然和光速一样!所以麦克斯韦断言光也是一种电磁波!(后来赫兹实验测出了电磁波的波速,发现与麦克斯韦算出来的一致)所以,麦克斯韦不仅统一了电学和磁学,还统一了光学。

电磁波可以不依赖介质传播,这对于信息传递实在太有用了在之后的历史中,无线电的大规模应用已经证明了这一点。直到今天,wifi、电话、电视、广播、蓝牙,影响着我们生活中的方方页面,这一切都是靠着电磁波在传递信息,而电磁波正是麦克斯韦最初所预言的!

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光只能是电磁波,光子不存在。光是电磁波就有波粒二象性。电磁波是可以分成一份份的。光纤通信激光通信就是把光波分成一份份的。在频率较低的波中,例如交流电50赫兹电波中不但可以分出单波半波,甚至一个半波任意几分之一都可以分出来。矿石收音机检波就是分出半波。倍压检波是把两个检分出来的半波叠加,提高输出电压,提高灵敏度。爱因斯坦时代没有电子技术,认为光是电磁波是不可分切成独立的一份份的。在解释光电效应时束手无策,唯心地引入光子概念,来解释光的二象性。其实光是电磁波就有波动性和粒子性,不用画蛇添足。多了光量子,滋生出千奇百怪无数缪论。如果光子存在就不可能有波动性,要是横波必走曲线运动。要是纵波必在前进方向上前后来回振动,一定要多走路程而超光速。爱因斯坦不会动脑,前后逻辑矛盾也不知道,误导了世界百年。现在应该清醒了。光子光量子不存在,别犯低级的错误了。