1.赫茲和洛倫茲
麥克斯韋的電磁理論並沒有一下子為人們所接受,它裏麵隱含的思想是不易理解的,這個理論的統一力量受到(圍繞著電荷與電流本性的)不連貫性的損害。在英國,“論物理的力線”的機械論類比,比起電磁場的動力學理論來說有更大的吸引力。
在歐洲大陸上,對電荷的不完美的表述和電磁媒質明顯的無理由的假定被看成是這個理論不能成立的證據,超距作用的理論也解釋不了這個問題。
當然,超距作用的理論有它的缺點。1870年,赫爾曼·亥爾姆霍茲再一次對韋伯理論進行批評,其出發點是能量守恒和能的特性。他宣稱,根據韋伯的理論,對兩個荷電質點來說(一個是負電荷,一個是正電荷),在某些條件下,可以自發地促進和獲得一種不斷增加的動能。韋伯的學生有力地回答了這種批評。
爭論在繼續,但沒有什麼結果,不過其整個的效果破壞了人們對韋伯理論的信任。與此同時,亥爾姆霍茲提出了自己的理論,這個理論的基礎是紐曼關於電勢位理論的概括。在電勢位中,通過引入極化項,他導出了作為電磁幹擾的光波傳播方程。他說,從數學上講,麥克斯韋的理論可以看成是他自己理論的特例。
在19世紀70年代中期亥爾姆霍茲力圖用實驗來區分開這些不同的理論。到1876年底,雖然他沒有提出任何支持其理論的證據,但他相信,電介質就像麥克斯韋設想的那樣,對一個滿意的理論來說是最重要的。從概念上看,他仍然很難接受麥克斯韋的理論。雖然他自己的理論把媒質結合了進去,但依然建立在不連續的電荷之間的超距作用上,麥克斯韋的理論在他看來隻不過是這種情況的數學特例加上物理學的假設而已。但是,這個支持電介質媒質的結論與韋伯的超距作用理論相比,還是支持了麥克斯韋的理論。
1876年之後,亥爾姆霍茲不再花費時間來研究電磁理論,但他繼續鼓勵別的人進行這項研究,特別鼓勵他的學生亨利希·赫茲進行這項研究。1878年,他為這個課題在柏林哲學學會設立了一項獎,鼓勵對韋伯的理論進行實驗研究。赫茲贏得了這項獎,他進一步表明韋伯的理論是站不住腳的。1879年,亥爾姆霍茲又為柏林科學院設立了一項獎,鼓勵用實驗批評地研究麥克斯韋理論的假設,但赫茲沒有參加,直到1880年代,他才重新研究這個課題。與此同時,麥克斯韋的理論開始站穩了腳根。
麥克斯韋理論的真正力量並不在於導出了電磁的性質(光理論的新基礎),而在於在這個基礎上成功地建立了他的理論。
弗瑞奈關於光的波理論當然是一項巨大的成功,但是,在發光的以太模型上找到它的一切努力,都遇到了極大困難。特別是實驗隻說明了橫向的波振動而不是縱向的波振動。大多數的以太模型都容納這兩種可能性。這個模型也不能產生弗瑞奈提出的光在兩種媒質界麵上出現的偏振波的雙重反射和雙重折射效應。與麥克斯韋的電磁場動力學理論相比,預言隻有橫波的振動才能通過電磁媒質進行傳播,是弗瑞奈結果的簡單推導。麥克斯韋本人並沒有宣布這種推導,但他指出了通向這個推導的道路。1875年,亨德利希·A.洛倫茲從麥克斯韋一亥爾姆霍茲理論中導出了弗瑞奈的這個結果,並且說明了沒有出現縱向光波原因。在以後的10年中,他把自己的分析擴大到散射理論。
在這裏,以太模型又失敗了,但麥克斯韋一亥爾姆霍茲的電磁理論卻成功了。在19世紀,瑞利和J.W.吉布斯證明了麥克斯韋光方程體係對反射、折射、散射與實驗完全一致。到19世紀90年代,路德維希·波爾茲曼也已表明,折射率和麥克斯韋理論預言的一種氣體,在實驗上也得到了確證。
洛倫茲和另一些人對光的研究為麥克斯韋提出的光的電磁理論提供了越來越多的證據。但它又不是綜合的和全麵的,電磁理論必須能擊敗歐洲大陸上流行的超距理論才行。但它又做不到這一點。19世紀90年代批評的因素是赫茲的研究,最終關於光的電磁理論還是建立起來了。
雖然,赫茲沒有接受亥爾姆霍茲提出的從經驗主義的角度批判地研究麥克斯韋理論的假設,但他並沒有忘記這個挑戰,19世紀90年代他開始向這個目標邁進了。1884年,他對敵對的電磁理論進行了理論研究,他的結論是:麥克斯韋的方程與一切超距作用理論的物理學假設是一致的,這似乎有點奇怪,方程含有更豐富的內容。赫茲仍把麥克斯韋的理論看成是采納了假定媒質的不能證明的和不正確的假設。仍把麥克斯韋的方程看成是一套簡化了的對應於1868年筆記內容的東西,而不是一套動力學的理論。這種看法鼓勵他從實驗中分析媒質的假定問題。