JamesClerkMaxwell(1831 6月13 ~ 1879 11 10月5日)，出生於蘇格蘭愛丁堡，英國物理學家、數學家。經典電動力學的創始人，統計物理學的創始人之壹。1831 6月3日出生於蘇格蘭愛丁堡，1879 11 10月5日在劍橋去世。
65438-0847進入愛丁堡大學學習數學和物理，畢業於劍橋大學。他成年後的大部分時間都在壹所大學擔任教授，最後在劍橋大學任教。《論電與磁》出版於1873，也被認為是繼牛頓《自然哲學的數學原理》之後最重要的物理學經典。麥克斯韋被普遍認為是物理學中最有影響力的物理學家之壹。沒有電磁學，就沒有現代電工技術，也就沒有現代文明。
中文名:詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。
Mbth: JamesClerkMaxwell
國籍:英國
出生地:愛丁堡
出生日期:1831六月13。
死亡日期:1879 11.5。
職業:物理學家、數學家
畢業學校:劍橋大學三壹學院
信仰:無神論
主要成就:建立了英國第壹個專業物理實驗室。
麥克斯韋方程組建立。
經典電動力學建立了。
預言了電磁波的存在
提出了光的電磁理論。
代表作:《電磁學通論》和《論電與磁》。
求學生涯
1846智力發展很早的麥克斯韋向愛丁堡皇家學院提交了壹篇科研論文。1847 16歲中學畢業，進入愛丁堡大學。這是蘇格蘭最高學府。他是班上最年輕的學生，但他的考試成績總是名列前茅。他在這裏專攻數學和物理，表現出非凡的天賦。他學習很努力，但他不努力。讀書之後，他依然無止境地寫詩、看課外書，積累了廣泛的知識。在愛丁堡大學，麥克斯韋得到了攀登科學高峰所必需的基本訓練。其中有兩位對他影響最深，壹位是物理學家、登山家福布斯，另壹位是邏輯與形而上學教授漢密爾頓。福布斯是實驗家，他培養了麥克斯韋對實驗技術的濃厚興趣，這是壹個從事理論物理的人很難擁有的。他強迫麥克斯韋寫清楚，把自己對科學史的熱愛傳遞給麥克斯韋。漢密爾頓教授用他廣博的知識影響了他，用他優秀而怪異的批判能力刺激麥克斯韋研究基礎問題。在這些有才華的人的影響下，再加上麥克斯韋個人的天賦和努力，麥克斯韋的知識日臻完善，他用三年時間完成了四年的學業。相比之下，愛丁堡大學這個搖籃已經不能滿足麥克斯韋的求知欲。為了進壹步研究，
1850年，在父親的同意下，他離開愛丁堡去劍橋讀書，那裏人才濟濟。赫茲是德國壹位年輕的物理學家。麥克斯韋電磁通論發表的時候，他才16歲。在當時的德國，人們還固守著牛頓的傳統物理學概念。法拉第和麥克斯韋的理論對物質世界進行了全新的描述，但違背了傳統，因此在德國等歐洲心臟地帶沒有立足之地，甚至被視為奇思妙想。當時只有玻爾茲曼和亥姆霍茲支持電磁理論的研究。赫茲後來成了亥姆霍茲的學生。在老師的影響下，赫茲對電磁學進行了深入的研究。在對比了物理事實後，他確認麥克斯韋的理論比傳統的“距離理論”更有說服力。所以他決定用實驗來證明。
1886年，赫茲經過反復實驗，發明了壹種電波環，並用這種電波環做了壹系列實驗。終於在1888年，人們發現了人們懷疑已久的電磁波。赫茲的實驗發表後，在全世界科學界引起了轟動。法拉第開創、麥克斯韋總結的電磁理論取得了決定性的勝利。麥克斯韋的偉大遺願終於實現了。
科學研究
1850年轉入劍橋大學三壹學院數學系。1854以第二名的成績獲得史密斯獎學金，畢業後留校兩年。從65438年到0856年，他是蘇格蘭阿伯丁瑪麗莎的自然哲學教授。1860倫敦國王學院自然哲學和天文學教授。1861當選為倫敦皇家學會會員。1865年春，他辭去教職回到家鄉系統總結了自己在電磁學方面的研究成果，完成了電磁場理論中關於電和磁的經典巨著，發表於1873年。
1871年受聘為劍橋大學卡文迪許新成立的實驗物理學教授，負責籌建著名的卡文迪許實驗室。
1874完成後，他擔任這個實驗室的首任主任，直到10月5日在劍橋去世。
電磁愛
回顧電磁學的歷史，直到1820，物理學的課程都是基於牛頓的物理學思想。自然界的“力”——熱、電、光、磁和化學作用——正逐漸被歸因於壹系列流體的粒子之間的瞬時吸引或排斥。眾所周知，磁性和靜電遵循類似於萬有引力定律的平方反比定律。在19世紀之前的40年裏，有壹股反對這種觀點的潮流，贊成“力相關”。1820年，奧斯特發現的電磁現象立即成為這壹新趨勢的第壹個證明和極其強大的驅動力，但當時的人們對此並不確定，也很困惑。奧斯特觀察到的電流與磁鐵的相互作用與已知現象有兩個基本點的不同:它是通過動電來顯示的，磁鐵既沒有被電流引向金屬絲，也沒有被金屬絲推開，而是橫向於金屬絲定位。同年，法國科學家安培用數學方法總結了奧斯特的發現，創立了電動力學。從那時起，安培和他的追隨者試圖調和電磁作用與現有的觀點瞬時作用的距離。
麥克斯韋的電學研究開始於1854，就在他從劍橋畢業後的幾個星期。他讀了法拉第關於電的實驗研究，立刻被書中新穎的實驗和觀點所吸引。當時人們對法拉第有不同的看法和理論，批評的聲音也很多。主要原因是傳統的“隔空行動”觀念在當時影響很深。另壹方面，法拉第的理論不夠嚴謹。法拉第是實驗大師，他有常人做不到的東西，但他只是缺少數學技巧，所以他最初的想法是用直觀的形式表達出來的。壹般的物理學家恪守牛頓的物理理論，對法拉第的理論感到不可思議。壹位天文學家曾公開宣稱:“誰在確定的超距作用和模糊的力線概念上猶豫不決，誰就是在褻瀆牛頓！”在劍橋的學者中，這種差異也相當明顯。湯姆森也是劍橋最博學的學者之壹。麥克斯韋非常欽佩他，因此他寫信給湯姆生，向他請教電學方面的問題。湯姆遜比麥克斯韋大七歲，他對麥克斯韋的電學研究給予了很大的幫助。在湯姆生的指導下，麥克斯韋受到啟發，相信法拉第的新理論有未知的真理。在仔細研讀了法拉第的著作後，他感受到了力線思想的可貴價值，也看到了法拉第在定性表達上的弱點。於是這位剛畢業的年輕科學家決定用數學來彌補這壹點。1855年，麥克斯韋發表了第壹篇關於電磁學的論文，關於法拉第的磁力線。
麥克斯韋被普遍認為是從牛頓到愛因斯坦整個時期最偉大的理論物理學家。1879 48歲病逝。他輝煌的職業生涯提前結束了。
從65438年到0865年，麥克斯韋辭去了皇家科學院的主席，開始致力於科學研究，系統地總結了研究成果，寫了壹本電磁學專著。
麥克斯韋沒有享受到應有的榮譽，因為他的科學思想和方法的意義直到20世紀科學革命來臨才得到充分體現。然而，他沒能看到科學革命的發生。1879 165438+10月5日，麥克斯韋因病在劍橋去世，享年48歲。那年愛因斯坦出生了。
主要成就
麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理、統計物理、光學、力學和彈性理論。特別是他的統壹了電、磁、光的電磁場理論，是19世紀物理學發展的最輝煌的成果，是科學史上最偉大的綜合體之壹。
他預言了電磁波的存在。這個理論被預言並被實驗充分驗證。他樹立了壹座物理學紀念碑。造福人類的無線電技術是在電磁場理論的基礎上發展起來的。麥克斯韋在1855左右開始研究電磁學。在研究了法拉第關於電磁學的新理論和思想後，他堅信法拉第的新理論包含真理。於是他抱著為法拉第的理論“提供數學方法基礎”的願望，決心用清晰準確的數學形式表達法拉第的天才思想。
他在前人成果的基礎上，對電磁現象進行了系統全面的研究，並以其深厚的數學造詣和豐富的想象力，先後發表了三篇電磁場理論論文:《論法拉第的磁力線》(從1855到1856)；物理學中的力線上(1861到1862)；電磁場動力學理論(1864 65438+2月8日)。全面總結前人和自己的工作，將電磁場理論以簡潔、對稱、完美的數學形式表達出來，經過後人的整理和改寫，成為作為經典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。據此，他在1865中預言了電磁波的存在，它只能是橫波，並推導出電磁波的傳播速度等於光速。同時，他得出光是電磁波的壹種形式的結論，揭示了光現象與電磁現象的關系。1888德國物理學家赫茲通過實驗驗證了電磁波的存在。
麥克斯韋在1873年發表了科學巨著《電磁理論》。對電磁場理論進行了系統、全面、完善的闡述。這個理論已經成為經典物理學的重要支柱之壹。麥克斯韋對熱力學和統計物理學也做出了重要貢獻。他是氣體動力學理論的創始人之壹。1859年，他首次利用統計規律得到麥克斯韋速度分布定律，從而找到了從微觀量計算統計平均值的更精確的方法。在1866中，他給出了壹種新的按速度推導分子分布函數的方法，這種方法是建立在正反向碰撞分析的基礎上的。他引入了弛豫時間的概念，發展了壹般的輸運理論，並將其應用於氣體的擴散、熱傳導和內耗。“統計力學”這個術語是在1867中引入的。麥克斯韋是運用數學工具分析物理問題，準確表達科學思想的大師。他非常重視實驗。由他建立的卡文迪許實驗室，在他和其後幾位主任的領導下，已經發展成為世界著名的學術中心之壹。
麥克斯韋方程組
研究背景
他因列出了表達電磁學基本定律的四元素方程而聞名於世。在麥克斯韋之前的許多年，人們已經對電和磁這兩個領域進行了廣泛的研究，人們都知道它們是密切相關的。各種適用於特定場合的電磁定律已經被發現，但在麥克斯韋之前沒有完整統壹的理論。麥克斯韋可以用列出的簡短的四元方程組準確描述電磁場的特性及其相互作用關系(但很復雜)。就這樣，他把混沌現象總結成了統壹完整的理論。壹個世紀以來，麥克斯韋方程在理論和應用科學中得到了廣泛應用。
優勢
麥克斯韋方程最大的優點在於它的普適性，可以適用於任何情況。在此之前，所有的電磁定律都可以從麥克斯韋方程推導出來，很多之前無法求解的未知數也可以從方程推導的過程中找出。
這些新成就中最重要的是由麥克斯韋本人得出的。根據他的方程，可以證明電磁場周期振蕩的存在。這種振蕩叫電磁波，壹旦發出，就會通過空間向外傳播。根據方程，麥克斯韋可以表示電磁波的速度接近30萬公裏(65，438+086，000英裏)/秒，麥克斯韋意識到這與測量的光速相同。由此，他得出了光本身是由電磁波構成的正確結論。
因此，麥克斯韋方程不僅是電磁學的基本定律，也是光學的基本定律。事實上，所有以前已知的光學定律都可以從方程中推導出來，許多以前未發現的事實和關系也可以從方程中推導出來。在此基礎上，麥克斯韋認為光是頻率在壹定範圍內的電磁波。這是對光的本質認識的又壹重大進步。正是在這個意義上，人們認為麥克斯韋統壹了光學和電磁學，這是19世紀科學史上最偉大的綜合之壹。
可見光不是唯壹的電磁輻射。麥克斯韋方程表明，與可見光不同波長和頻率的其他電磁波也可能存在。這些理論結論後來被海因裏希·赫茲的公開演示所證明。赫茲不僅產生而且測試了麥克斯韋預言的看不見的波。幾年後，Gaglielmo Marconi證明了這些看不見的電波可以用於無線電通信，於是無線電問世了。今天我們也用不可見光進行電視交流。x射線、伽馬射線、紅外線和紫外線是電磁輻射的其他例子。所有這些射線都可以用麥克斯韋方程來研究。
意義
麥克斯韋的主要貢獻是建立了麥克斯韋方程組，建立了經典電動力學，預言了電磁波的存在，提出了光的電磁理論。麥克斯韋是電磁理論的大師。他出生於電磁學理論創始人法拉第提出電磁感應定理的1831年，後來與法拉第結下了難忘的友誼，與* * *共同構建了電磁學理論的科學體系。在物理學史上，牛頓的經典力學打開了機械時代的大門，而麥克斯韋的電磁理論為電氣時代奠定了基石。
天文學和熱力學
雖然麥克斯韋出名主要是因為他對電磁學和光學的巨大貢獻，但他也對許多其他學科做出了重要貢獻，包括天文學和熱力學。他的特別興趣之壹是氣體運動學。麥克斯韋意識到不是所有的氣體分子都以同樣的速度運動。有些分子運動很慢，有些分子運動很快，有些分子運動速度極快。麥克斯韋導出了壹個公式，用於求出以壹定速度運動的已知氣體中分子的百分比。這個公式叫做麥克斯韋分布，它是應用最廣泛的科學公式之壹，在物理學的許多分支中都起著重要的作用。
力學
麥克斯韋對力學的貢獻主要有:1853年，普及了偏振光測應力的方法；1864中提出了結點力學中的桁架內力圖解法，指出桁架形狀和內力圖是壹對互易圖，提出了求解超靜定桁架位移的單位載荷法。1868中提出了粘彈性材料的模型(Maxwell模型)，引入了弛豫時間的概念。同年，在《論調節器》中，分析了蒸汽機自動調速器和鐘表機構的運動穩定性。在1870中，G.R. Airy提出的彈性力學中的應力函數由二維推廣到三維，並指出它應滿足雙調和方程。1873給出了帶電系統中重力和斥力引起的應力場。
卡文迪什實驗室
麥克斯韋的另壹項重要工作是建立了劍橋大學的第壹個物理實驗室——著名的卡文迪許實驗室。這個實驗室對實驗物理的發展產生了極其重要的影響，許多著名的科學家都在這個實驗室工作過。卡文迪什實驗室甚至被譽為“諾貝爾物理學獎獲得者的搖籃”。作為實驗室的首任主任，麥克斯韋在1871的就職演說中對實驗室未來的教學方針和研究精神做了精彩的闡述，這是科學史上的壹次重要演說。麥克斯韋的工作路線是理論物理，但他清楚地知道，實驗主導的時代還沒有結束。他批判了當時英國傳統的“粉筆”物理學，呼籲加強實驗物理學的研究及其在大學教育中的作用，為後世奠定了實驗科學精神。
土星環的理論分析
早在1787年，拉普拉斯就把土星環算成了固體。當時他已經確定，土星光環作為壹個均勻的剛性環，不會因為兩個條件而坍縮。壹個是它運行的速度平衡了離心力和土星引力，另壹個是。
環的密度與土星的密度之比超過了0.8的臨界值，以至於環的內外層之間的引力超過了離心力與不同半徑處的引力之差。他之所以有這樣的推論，是因為均勻環的運動在動力學上是不穩定的，任何破壞平衡的微小位移都會導致環的運動被破壞，使光環落到土星上。拉普拉斯推測土星環是壹個質量分布不規則的固體環。
到了1855年，理論仍然停留在這裏，而在此期間，人們觀察到了壹個新的土星暗環，進壹步的分離現象，以及自200年前被發現以來環系統整體規模的緩慢變化。因此，壹些科學家提出了壹個假說來解釋土星環的動態穩定性。這個假設是土星環是由固態流體和大量彼此不致密的物質組成的。麥克斯韋根據這個假設進行了討論。他首先從拉普拉斯留下的實心環理論入手，確定了任意形狀環的穩定性條件。麥克斯韋根據土星中心圓環引起的勢列出了運動方程，得到了勻速運動時勢的壹階導數的兩個限制，進而從泰勒展開得到了關於穩定運動的二階導數的三個條件。麥克斯韋將這些結果轉化為關於質量分布傅裏葉級數前三個系數的條件。所以他證明了幾乎所有能想到的環都是不穩定的，除非有壹個奇妙的特例。這種特殊情況意味著均勻環在某壹點所攜帶的質量是剩余質量的4.43倍到4.67倍之間。但這種特殊情況下的固體環會在不均勻重力下坍縮，所以固體環的理論假設不能成立。
光學
麥克斯韋早在1849年就在愛丁堡的福布斯實驗室開始了混色實驗。當時愛丁堡有很多色彩學者，除了福布斯、威爾遜、布魯斯特，還有壹些對眼睛感興趣的醫生和科學家。實驗的主要目的是觀察快速旋轉的圓盤上幾個彩色扇區產生的顏色。麥克斯韋和福布斯首先做了壹個實驗，讓紅、黃、藍的組合產生灰色。他們的實驗失敗了，主要原因是藍色和黃色的混合不會像往常壹樣產生綠色，而是在兩者都不占優勢的情況下產生壹種略帶紅色的顏色，而這種與紅色的混合不能產生任何灰色。
人物作品
結婚
1856年4月30日，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋被任命為阿伯丁馬裏查爾學院的自然哲學教授。在阿伯丁，馬克斯韋爾遇到了馬沙爾學院院長的女兒KatherineMaryDewar。凱瑟琳比麥克斯韋大七歲，漂亮，比他略高，明朗坦率。
1858 2月18日，他給珍妮·月經寫信，通知她訂婚的消息，說，親愛的月經，這封信是告訴妳，我要有老婆了。我不完全寫她的全部素質，我覺得不合適；但我想告訴妳的是，我們彼此需要，比我見過的任何壹對情侶都要親密。不用擔心；
她不學數學；但是除了數學還有很多其他的東西，她也不想用數學取勝。現在妳知道她是誰了。她就是凱瑟琳·瑪麗·杜瓦(目前為止)。我聽到羅伯特叔叔談到(間接)她的父親，院長。她媽媽是個上流社會的淑女，文靜嚴謹，但對待壹切總是以寬容的態度。情況就是這樣。我已經和她把事情解決了，壹切都很順利。這些都是有保障的，妳就知道了。麥克斯韋在詩中表達了他對凱瑟琳的感情:
妳和我會永遠在壹起。
在生機勃勃的春潮中，
我的神有
穿越如此廣闊的世界？
我要用我的壹生
介紹這個充滿活力的春潮，
真的會成就三個自我
穿越這個世界的浩瀚
在這首詩中，麥克斯韋真誠地表達了他的愛。1858年7月4日，馬克斯韋爾與KatherineMaryDewar(後改為克拉克·馬克斯韋爾姓，即改為馬克斯韋爾姓，取名凱瑟琳·克拉克·馬克斯韋爾。他們結婚的時候，她已經34歲了——她已經是維多利亞時代的老處女了。)正式結婚，婚禮在香港仔舉行。
性格評估
1931年，愛因斯坦在百年誕辰紀念大會上評價麥克斯韋的成就，“是自牛頓以來物理學中最深刻、最有成果的工作。
麥克斯韋在電磁學方面的成就被稱為繼艾薩克·牛頓之後的“物理學的第二次大統壹”。麥克斯韋被普遍認為是20世紀最有影響力的19世紀物理學家。他對基礎自然科學的貢獻僅次於艾薩克·牛頓。
科學史上，都說牛頓統壹了天上和地上的運動規律，是第壹次大合成，麥克斯韋統壹了電和光，是第二次大合成，所以應該和牛頓壹樣有名。
《電磁學通論》是電磁學理論的經典著作，可以與牛頓的數學原理(力學)和達爾文的物種起源(生物學)相提並論。從安培、奧斯特、法拉第、湯姆遜、麥克斯韋，經過幾代人的不懈努力，終於建立起了電磁理論的宏偉大廈。這本書的出版，當然成了物理學的壹件大事，當時麥克斯韋才42歲，已經回到劍橋擔任實驗物理學教授。人們很早就通過他之前頗有見地的論文認識了他，他的朋友、學生和科學界人士對他的書期待已久，爭先恐後地在各地書店購買，以求壹睹為快，所以這本書的第壹版很快被搶購壹空。
性格影響
2065438+2006年6月17日，美國國家航空航天局宣布它正在測試壹種具有獨特機翼的小型混合動力飛機，帶有14個電動機。美國國家航空航天局將其命名為X-57，也被稱為“麥克斯韋”。麥克斯韋的名字來源於19世紀的蘇格蘭物理學家JamsClerkMaxwell。