第十章 千秋功績任評說(1 / 2)

麥克斯韋的電磁理論,是人類知識寶庫中一份博大精深的科學遺產,在曆史地位上完全可以和牛頓的力學相提並論,對物理學的發展有著極其重大的意義。然而,任何偉大的理論都需要實踐的檢驗,才能確認其正確與否。麥克斯韋的電磁理論也麵臨著挑戰。他著的專著,雖然被搶購一空,但是真正讀懂它的人卻寥寥無幾。德國物理學家勞厄在《物理學史》中曾經這樣評論:“盡管麥克斯韋理論具有內在的完美性,並且和一切經驗相符合,但是他隻能逐漸地被物理學家們接受。它的思想太不平常了,甚至像赫爾姆霍茨和玻爾茲曼這樣有異常才能的人,為了理解它也花了幾年的力氣。”的確,麥克斯韋的理論太高深太抽象了。單是麥克斯韋微分方程就包羅了電荷、電流、電磁、光等自然界一切電磁現象的規律,這些在專業研究人員眼裏都是十分複雜的問題,想要一般的人來理解確實是不可思議。關鍵還有一個更為重要的原因是自從麥克斯韋宣布了他的理論並預見有電磁波後,一直沒有人發現電磁波。電磁波到底存在不存在,是檢驗麥克斯韋理論的關鍵。在沒有發現的年代,尤其是牛頓的超距思想仍占主導地位的年代,許多物理學家,也包括一些很有名望的物理學家,都抱著懷疑至少是觀望的態度。就連從前給過麥克斯韋很多幫助對電學很有研究的威廉·湯姆遜,也不敢肯定麥克斯韋的預言是否可靠。因此,他的理論盡管問世,在相當長的時間裏沒有得到承認。

想想麥克斯韋的一生中被人不理解的事情太多了。中學時期,他的服裝同學們不理解,被人稱為醜小鴨;大學時期,他的語言被人不理解;工作以後,他的理論又不被理解……麥克斯韋默默忍受著這一切,以無聲的爭辯,腳踏實地做著自己該做的一切。由於種種原因,他本人也沒有去證實自己的理論。他主要是個理論物理學家,就像他的學生弗萊明後來所說的那樣,“他從理論上預言了電磁波的存在,但是好像從來沒有想到過要用什麼實驗去證明它。”留給後人做吧,麥克斯韋還有許多事情要做。

事實上,麥克斯韋的偉大成就不單單是在電磁領域,他在許多方麵都作出了傑出貢獻。如:熱力學、分子運動論、天文學、統計物理學、色覺理論,等等。這裏不妨簡介一二。

麥克斯韋對分子物理學的研究,十分出色,對於經典統計物理理論的建立起到了重要的作用。他與玻爾茲曼共同提出了“各態經曆假說”。這個假說是:“當力學體係從任一初態開始運動後,隻要時間足夠長,所有在能量曲麵上的一切微觀運動狀態都要經過。”在平衡態的統計理論中,麥克斯韋和玻爾茲曼提出了“麥玻分布律”。1859年,麥克斯韋還根據數學統計的方法,導出了分子運動的麥克斯韋速度分布律。對非平衡態的統計理論提出了“平均自由程”的概念。

在天文學研究中,麥克斯韋於1859年根據星雲假說,從數學上對土星光環進行了分析,證明了不管從什麼天體拋出一個氣態物質環,都隻能夠凝縮成如土星環那樣的小粒子集合體,決不會形成一個固體行星或衛星。

除了具體的、專門性的科學研究以外,麥克斯韋還做了大量的、有創造性的文獻整理工作和科學管理工作。他的一生共寫了大約100餘篇論文,撰寫了4部科學著作。他擔任《大英百科全書》第九版的科學編輯,為該書撰寫了許多條目。他整理出版了卡文迪許的遺著,並加上了許多很有創見的評注。

特別值得一提的是他對卡文迪許實驗室的籌建和領導工作。在他一生的最後8年,他把大部分精力用到了這一方麵。這座實驗室在1872年破土動工,到1874年完全竣工,是一位鼓勵科學的公爵捐錢修建的。為了辦好實驗室,麥克斯韋鞠躬盡瘁,有時也用自己為數不多的積蓄購買實驗設備。他耗盡了心血,事無巨細都親自過問,甚至連大門上的題詞也不例外。他是實驗室的創建人,也是第一任主任。他考慮到實驗的具體需要,把實驗室設計得別出心裁,甚至一度引起某些人的異議,但他的努力和熱誠終於消除了某些人的歧見。他要求實驗測量的精密性,不讚成工作中因陋就簡。在他的嚴格要求下,有好幾種基礎實驗的精確度都被提高了好幾個數量級。卡文迪許實驗室後來成為世界上著名的物理實驗室,從這裏走出了一批優秀的科學人才。

每天清晨,人們都能看到一位穩重的學者牽著一條大狗向實驗室走來,待他檢查完一切工作以後,又匆匆離去。熟悉這裏的人們知道麥克斯韋教授散步離不開狗,實驗也離不開它,它幾乎是卡文迪許實驗室的標誌了。而麥克斯韋沉思時又總是下意識地把手放在坐在身邊的狗的身上不時地撫摸著,小聲地呼喚著狗的名字……

麥克斯韋最後幾年的主要工作都放在了處理實驗室的日常事務和整理卡文迪許留下的遺稿上。為了完成這項工作,麥克斯韋做出了巨大的犧牲,耗盡了精力。除此之外,他每學期都要主講一門課,內容是電磁學或者熱力學。遺憾的是這位著名的教授在講台上好像從未交過好運氣,他的聽眾不多,他本來就不擅演講,況且所講電磁理論又是那樣的深奧呢!但他從未放棄過宣傳科學的真理。1878年5月,他舉行了一次有關電話的科普講座。他似乎從這新生事物中預感到:將來總有一天他的理論會給這些發明插上雙翅,傳遍全球。