求學(xué)生涯

1846年智力發(fā)育格外早的麥克斯韋就向愛丁堡皇家學(xué)院遞交了一份科研論文。1847年16歲中學(xué)畢業(yè)，進(jìn)入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí),。這里是蘇格蘭的最高學(xué)府,。他是班上年紀(jì)最小的學(xué)生，但考試成績卻總是名列前茅,。他在這里專攻數(shù)學(xué)物理,，并且顯示出非凡的才華。他讀書非常用功,，但并非死讀書,，在學(xué)習(xí)之余他仍然寫詩，不知滿足地讀課外書,，積累了相當(dāng)廣泛的知識(shí),。在愛丁堡大學(xué)，麥克斯韋獲得了攀登科學(xué)高峰所必備的基礎(chǔ)訓(xùn)練,。其中兩個(gè)人對(duì)他影響最深,，一是物理學(xué)家和登山家福布斯，一是邏輯學(xué)和形而上學(xué)教授哈密頓,。福布斯是一個(gè)實(shí)驗(yàn)家,，他培養(yǎng)了麥克斯韋對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的濃厚興趣，一個(gè)從事理論物理的人很難有這種興趣,。他強(qiáng)制麥克斯韋寫作要條理清楚,，并把自己對(duì)科學(xué)史的愛好傳給麥克斯韋。哈密頓教授則用廣博的學(xué)識(shí)影響著他,，并用出色的怪異的批評(píng)能力刺激麥克斯韋去研究基礎(chǔ)問題,。在這些有真才實(shí)學(xué)的人的影響下，加上麥克斯韋個(gè)人的天才和努力,，麥克斯韋的學(xué)識(shí)一天天進(jìn)步,，他用三年時(shí)間就完成了四年的學(xué)業(yè)，相形之下,，愛丁堡大學(xué)這個(gè)搖籃已經(jīng)不能滿足麥克斯韋的求知欲,。為了進(jìn)一步深造，1850年,，他征得了父親的同意,，離開愛丁堡，到人才濟(jì)濟(jì)的劍橋去求學(xué),。赫茲是德國的一位青年物理學(xué)家，麥克斯韋的《電磁學(xué)通論》發(fā)表之時(shí),，他只16歲,。在當(dāng)時(shí)的德國，人們依然固守著牛頓的傳統(tǒng)物理學(xué)觀念，法拉第,、麥克斯韋的理論對(duì)物質(zhì)世界進(jìn)行了嶄新的描繪,，但是違背了傳統(tǒng)，因此在德國等歐洲中心地帶毫無立足之地,，甚而被當(dāng)成奇談怪論,。當(dāng)時(shí)支持電磁理論研究的，只有波爾茨曼和赫爾姆霍茨,。赫茲后來成了赫姆霍茨的學(xué)生,。在老師的影響下，赫茲對(duì)電磁學(xué)進(jìn)行了深入的研究,，在進(jìn)行了物理事實(shí)的比較后,，他確認(rèn)，麥克斯韋的理論比傳統(tǒng)的“超距理論”更令人信服,。于是他決定用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這一點(diǎn),。

1886年，赫茲經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn),，發(fā)明了一種電波環(huán),，用這種電波環(huán)作了一系列的實(shí)驗(yàn)，終于在1888年發(fā)現(xiàn)了人們懷疑和期待已久的電磁波,。赫茲的實(shí)驗(yàn)公布后,，轟動(dòng)了全世界的科學(xué)界，由法拉第開創(chuàng),、麥克斯韋總結(jié)的電磁理論,，至此取得了決定性的勝利。麥克斯韋的偉大遺愿終于實(shí)現(xiàn)了,。

科學(xué)研究

1850年轉(zhuǎn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院數(shù)學(xué)系學(xué)習(xí),，1854年以第二名的成績獲史密斯獎(jiǎng)學(xué)金，畢業(yè)留校任職兩年,。1856年在蘇格蘭阿伯丁的馬里沙耳任自然哲學(xué)教授,。1860年到倫敦國王學(xué)院任自然哲學(xué)和天文學(xué)教授。1861年選為倫敦皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,。1865年春辭去教職回到家鄉(xiāng)系統(tǒng)地總結(jié)他的關(guān)于電磁學(xué)的研究成果,，完成了電磁場理論的經(jīng)典巨著《論電和磁》，并于1873年出版,。

1871年受聘為劍橋大學(xué)新設(shè)立的卡文迪什試驗(yàn)物理學(xué)教授,，負(fù)責(zé)籌建著名的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室。

1874年建成后擔(dān)任這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的第一任主任,，直到1879年11月5日在劍橋逝世,。

電磁情緣

回顧電磁學(xué)的歷史,，物理學(xué)的歷程一直到1820年的時(shí)候都是以牛頓的物理學(xué)思想為基礎(chǔ)的。自然界的“力”——熱,、電,、光、磁以及化學(xué)作用正在被逐漸歸結(jié)為一系列流體的粒子間的瞬時(shí)吸引或排斥,。人們已經(jīng)知道磁和靜電遵守類似引力定律的平方反比定律,。在19世紀(jì)以前的40年中，出現(xiàn)了一種反對(duì)這種觀點(diǎn)的動(dòng)向,，這種觀點(diǎn)贊成“力的相關(guān)”,。1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)的電磁現(xiàn)象馬上成了這種新趨勢的第一個(gè)證明和極為有力的推動(dòng)力,，但當(dāng)時(shí)的人又對(duì)此捉摸不定和感到困惑,。奧斯特所觀察到的電流與磁體間的作用有兩個(gè)基本點(diǎn)不同于已知的現(xiàn)象：它是由運(yùn)動(dòng)的電顯示出來的，而且磁體既不被引向帶電流的金屬線,，也不被它推開,，而是對(duì)于它橫向定位。同一年,，法國科學(xué)家安培用數(shù)學(xué)方法總結(jié)了奧斯特的發(fā)現(xiàn),，并創(chuàng)立了電動(dòng)力學(xué)，此后,，安培和他的追隨者們便力圖使電磁的作用與有關(guān)瞬時(shí)的超距作用的現(xiàn)存見解調(diào)和起來,。

麥克斯韋的電學(xué)研究始于1854年，當(dāng)時(shí)他剛從劍橋畢業(yè)不過幾星期,。他讀到了法拉第的《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》,，立即被書中新穎的實(shí)驗(yàn)和見解吸引住了。在當(dāng)時(shí)人們對(duì)法拉第的觀點(diǎn)和理論看法不一,，有不少非議,。最主要原因就是當(dāng)時(shí)“超距作用”的傳統(tǒng)觀念影響很深。另一方面的原因就是法拉第的理論的嚴(yán)謹(jǐn)性還不夠,。法拉第是實(shí)驗(yàn)大師,，有著常人所不及之處，但唯獨(dú)欠缺數(shù)學(xué)功力,，所以他的創(chuàng)見都是以直觀形式來表達(dá)的,。一般的物理學(xué)家恪守牛頓的物理學(xué)理論，對(duì)法拉第的學(xué)說感到不可思議,。有位天文學(xué)家曾公開宣稱：“誰要在確定的超距作用和模糊不清的力線觀念中有所遲疑,，那就是對(duì)牛頓的褻瀆！”在劍橋的學(xué)者中,，這種分歧也相當(dāng)明顯,。湯姆遜也是劍橋里一名很有見識(shí)的學(xué)者之一,。麥克斯韋對(duì)他敬佩不已,，特意給湯姆遜寫信,，向他求教有關(guān)電學(xué)的知識(shí)。湯姆遜比麥克斯韋大7歲,，對(duì)麥克斯韋從事電學(xué)研究給予過極大的幫助,。在湯姆遜的指導(dǎo)下，麥克斯韋得到啟示,，相信法拉第的新論中有著不為人所了解的真理,。認(rèn)真地研究了法拉第的著作后，他感受到力線思想的寶貴價(jià)值,，也看到法拉第在定性表述上的弱點(diǎn),。于是這個(gè)剛剛畢業(yè)的青年科學(xué)家決定用數(shù)學(xué)來彌補(bǔ)這一點(diǎn)。1855年麥克斯韋發(fā)表了第一篇關(guān)于電磁學(xué)的論文《論法拉第的力線》,。

一般認(rèn)為麥克斯韋是從牛頓到愛因斯坦這一整個(gè)階段中最偉大的理論物理學(xué)家,。1879年他在48歲時(shí)因病與世長辭。他光輝的生涯就這樣過早地結(jié)束了,。

1865年開始,，麥克斯韋辭去了皇家學(xué)院的教席，開始潛心進(jìn)行科學(xué)研究,，系統(tǒng)地總結(jié)研究成果,，撰寫電磁學(xué)專著。

麥克斯韋生前沒有享受到他應(yīng)得的榮譽(yù),，因?yàn)樗目茖W(xué)思想和科學(xué)方法的重要意義直到20世紀(jì)科學(xué)革命來臨時(shí)才充分體現(xiàn)出來,。然而他沒能看到科學(xué)革命的發(fā)生。1879年11月5日,，麥克斯韋因病在劍橋逝世,，年僅48歲。那一年正好愛因斯坦出生,。

主要成就

麥克斯韋主要從事電磁理論,、分子物理學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué),、光學(xué),、力學(xué)、彈性理論方面的研究,。尤其是他建立的電磁場理論,，將電學(xué)、磁學(xué),、光學(xué)統(tǒng)一起來,，是19世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的最光輝的成果,，是科學(xué)史上最偉大的綜合之一。

他預(yù)言了電磁波的存在,。這種理論預(yù)見后來得到了充分的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,。他為物理學(xué)樹起了一座豐碑。造福于人類的無線電技術(shù),，就是以電磁場理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,。麥克斯韋大約于1855年開始研究電磁學(xué)，在潛心研究了法拉第關(guān)于電磁學(xué)方面的新理論和思想之后,，堅(jiān)信法拉第的新理論包含著真理,。于是他抱著給法拉第的理論“提供數(shù)學(xué)方法基礎(chǔ)”的愿望，決心把法拉第的天才思想以清晰準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)形式表示出來,。

他在前人成就的基礎(chǔ)上,，對(duì)整個(gè)電磁現(xiàn)象作了系統(tǒng)、全面的研究,，憑借他高深的數(shù)學(xué)造詣和豐富的想象力接連發(fā)表了電磁場理論的三篇論文：《論法拉第的力線》（1855年12月至1856年2月）,；《論物理的力線》（1861至1862年）；《電磁場的動(dòng)力學(xué)理論》（1864年12月8日）,。對(duì)前人和他自己的工作進(jìn)行了綜合概括,，將電磁場理論用簡潔、對(duì)稱,、完美數(shù)學(xué)形式表示出來,，經(jīng)后人整理和改寫，成為經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)主要基礎(chǔ)的麥克斯韋方程組,。據(jù)此,，1865年他預(yù)言了電磁波的存在，電磁波只可能是橫波,，并推導(dǎo)出電磁波的傳播速度等于光速,，同時(shí)得出結(jié)論：光是電磁波的一種形式，揭示了光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系,。1888年德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在,。

麥克斯韋于1873年出版了科學(xué)名著《電磁理論》。系統(tǒng),、全面,、完美地闡述了電磁場理論。這一理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一,。在熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)方面麥克斯韋也作出了重要貢獻(xiàn),，他是氣體動(dòng)理論的創(chuàng)始人之一。1859年他首次用統(tǒng)計(jì)規(guī)律得出麥克斯韋速度分布律,，從而找到了由微觀量求統(tǒng)計(jì)平均值的更確切的途徑,。1866年他給出了分子按速度的分布函數(shù)的新推導(dǎo)方法,，這種方法是以分析正向和反向碰撞為基礎(chǔ)的。他引入了馳豫時(shí)間的概念,，發(fā)展了一般形式的輸運(yùn)理論,，并把它應(yīng)用于擴(kuò)散、熱傳導(dǎo)和氣體內(nèi)摩擦過程,。1867年引入了“統(tǒng)計(jì)力學(xué)”這個(gè)術(shù)語,。麥克斯韋是運(yùn)用數(shù)學(xué)工具分析物理問題和精確地表述科學(xué)思想的大師，他非常重視實(shí)驗(yàn),，由他負(fù)責(zé)建立起來的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，在他和以后幾位主任的領(lǐng)導(dǎo)下,，發(fā)展成為舉世聞名的學(xué)術(shù)中心之一,。

麥克斯韋方程組

研究背景

他由于列出了表達(dá)電磁基本定律的四元方程組而聞名于世。在麥克斯韋以前的許多年間,，人們就對(duì)電和磁這兩個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究,，人們都知道這兩者是密切相關(guān)的。適用于特定場合的各種電磁定律已被發(fā)現(xiàn),，但是在麥克斯韋之前卻沒有形成完整,、統(tǒng)一的學(xué)說。麥克斯韋用列出的簡短四元方程組（但卻非常復(fù)雜）,，就可以準(zhǔn)確地描繪出電磁場的特性及其相互作用的關(guān)系,。這樣他就把混亂紛紜的現(xiàn)象歸納成為一種統(tǒng)一完整的學(xué)說。麥克斯韋方程在理論和應(yīng)用科學(xué)上都已經(jīng)廣泛應(yīng)用一個(gè)世紀(jì)了,。

優(yōu)點(diǎn)

麥克斯韋方程的最大優(yōu)點(diǎn)在于它的通用性,，它在任何情況下都可以應(yīng)用。在此以前所有的電磁定律都可由麥克斯韋方程推導(dǎo)出來,，許多從前沒能解決的未知數(shù)也能從方程推導(dǎo)過程中尋出答案,。

這些新成果中最重要的是由麥克斯韋自己推導(dǎo)出來的。根據(jù)他的方程可以證明出電磁場的周期振蕩的存在,。這種振蕩叫電磁波,，一旦發(fā)出就會(huì)通過空間向外傳播。根據(jù)方程,，麥克斯韋就可以表達(dá)出電磁波的速度接近300000公里（186000英里）/秒,，麥克斯韋認(rèn)識(shí)到這同所測到的光速是一樣的。由此他得出光本身是由電磁波構(gòu)成的這一正確結(jié)論,。

因此,，麥克斯韋方程不僅是電磁學(xué)的基本定律，也是光學(xué)的基本定律,。的確如此,，所有先前已知的光學(xué)定律可以由方程導(dǎo)出,，許多先前未發(fā)現(xiàn)的事實(shí)和關(guān)系也可由方程導(dǎo)出。在此基礎(chǔ)上,，麥克斯韋認(rèn)為光是頻率介于某一范圍之內(nèi)的電磁波,。這是人類在認(rèn)識(shí)光的本性方面的又一大進(jìn)步。正是在這一意義上,，人們認(rèn)為麥克斯韋把光學(xué)和電磁學(xué)統(tǒng)一起來了,，這是19世紀(jì)科學(xué)史上最偉大的綜合之一。

可見光并不是唯一的一種電磁輻射,。麥克斯韋方程表明與可見光的波長和頻率不同的其它電磁波也可能存在,。這些從理論上得出的結(jié)論后來被海因利茨·赫茲公開演示證明了。赫茲不僅生產(chǎn)出而且檢驗(yàn)出了麥克斯韋預(yù)言存在的不可見光波,。幾年以后,，伽格利耶爾摩·馬可尼證明這些不可見光波可以用于無線電通訊，無線電隨之問世,。今天我們也用不可見光為電視通訊,。X線、γ線,、紅外線,、紫外線都是電磁波輻射的其它一些例子。所有這些射線都可以用麥克斯韋方程來加以研究,。

意義

麥克斯韋的主要貢獻(xiàn)是建立了麥克斯韋方程組,，創(chuàng)立了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，并且預(yù)言了電磁波的存在,，提出了光的電磁說,。麥克斯韋是電磁學(xué)理論的集大成者。他出生于電磁學(xué)理論奠基人法拉第提出電磁感應(yīng)定理的1831年,，后來又與法拉第結(jié)成忘年之交,，共同構(gòu)筑了電磁學(xué)理論的科學(xué)體系。物理學(xué)歷史上認(rèn)為牛頓的經(jīng)典力學(xué)打開了機(jī)械時(shí)代的大門,，而麥克斯韋電磁學(xué)理論則為電氣時(shí)代奠定了基石,。

天文學(xué)和熱力學(xué)

雖然麥克斯韋成名主要是在于他對(duì)電磁學(xué)和光學(xué)做出的巨大貢獻(xiàn)，但是他對(duì)許多其它學(xué)科也做出了重要的貢獻(xiàn),，其中包括天文學(xué)和熱力學(xué),。他的特殊興趣之一是氣體運(yùn)動(dòng)學(xué)。麥克斯韋認(rèn)識(shí)到并非所有的氣體分子都按同一速度運(yùn)動(dòng),。有些分子運(yùn)動(dòng)慢,，有些分子運(yùn)動(dòng)快，有些以極高速度運(yùn)動(dòng)。麥克斯韋推導(dǎo)出了求已知?dú)怏w中的分子按某一速度運(yùn)動(dòng)的百分比公式,，這個(gè)公式叫做“麥克斯韋分布式”,，是應(yīng)用最廣泛的科學(xué)公式之一，在許多物理分支中起著重要的作用,。

力學(xué)

麥克斯韋在力學(xué)方面的貢獻(xiàn)主要有：1853年推廣用偏振光測量應(yīng)力的方法,；1864年提出結(jié)抅力學(xué)中桁架內(nèi)力的圖解法，指出桁架形狀和內(nèi)力圖是一對(duì)互易圖,，并提出求解靜不定桁架位移的單位載荷法,。1868年對(duì)粘彈性材料提出一種模型（后稱麥克斯韋模型），并引進(jìn)松弛時(shí)間的概念,。同年在《論調(diào)節(jié)器》中分析了蒸汽機(jī)自動(dòng)調(diào)速器和鐘表機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問題,。1870年將G.R.艾里提出的彈性力學(xué)中的應(yīng)力函數(shù)由二維推廣到三維，并指出它應(yīng)滿足雙調(diào)和方程,。1873年給出荷電系統(tǒng)中引力和斥力引起的應(yīng)力場,。

卡文迪許實(shí)驗(yàn)室

麥克斯韋的另一項(xiàng)重要工作是籌建了劍橋大學(xué)的第一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室——著名的卡文迪許實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了極其重要的影響,，眾多著名科學(xué)家都曾在該實(shí)驗(yàn)室工作過?？ㄎ牡显S實(shí)驗(yàn)室甚至被譽(yù)為“諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者的搖籃”,。作為該實(shí)驗(yàn)室的第一任主任，麥克斯韋在1871年的就職演說中對(duì)實(shí)驗(yàn)室未來的教學(xué)方針和研究精神作了精彩的論述,，是科學(xué)史上一個(gè)具有重要意義的演說,。麥克斯韋的本行是理論物理學(xué)，但他卻清楚地知道實(shí)驗(yàn)稱雄的時(shí)代還沒有過去,。他批評(píng)當(dāng)時(shí)英國傳統(tǒng)的“粉筆”物理學(xué),，呼吁加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的研究及其在大學(xué)教育中的作用，為后世確立了實(shí)驗(yàn)科學(xué)精神,。

土星光環(huán)理論分析

早在1787年,，拉普拉斯進(jìn)行過把土星光環(huán)作為固體研究的計(jì)算。當(dāng)時(shí)他曾確定,，土星光環(huán)作為一個(gè)均勻的剛性環(huán),，它不會(huì)瓦解的原因要滿足兩個(gè)條件，一是它以一種使離心力與土星引力相平衡的速度運(yùn)轉(zhuǎn),，二是光環(huán)的密度與土星的密度之比超過臨界值0.8,，從而使環(huán)的內(nèi)層與外層之間的引力超過在不同半徑處離心力與萬有引力之差。他之所以有如此推論,，是因?yàn)?，一個(gè)均勻環(huán)的運(yùn)動(dòng)在動(dòng)力學(xué)上是不穩(wěn)定的，任何輕微的破壞平衡的位移都會(huì)導(dǎo)致環(huán)的運(yùn)動(dòng)被破壞，使光環(huán)落向土星,。拉普拉斯推測,，土星光環(huán)是一個(gè)質(zhì)量分布不規(guī)則的固體環(huán)。

到了1855年,，理論仍然停留在此,，而這中間，人們又觀測到了土星的一個(gè)新的暗環(huán),，和更進(jìn)一步的分離現(xiàn)象,，還有光環(huán)系統(tǒng)自從被發(fā)現(xiàn)以來二百年間整體尺度的緩慢變化。因此,，一些科學(xué)家們提出了一個(gè)假說,，來解釋土星光環(huán)在動(dòng)力學(xué)上的穩(wěn)定性，這個(gè)假說是：土星光環(huán)是：由固體流體和大量并非相互密集的物質(zhì)構(gòu)成的,。麥克斯韋就根據(jù)這一假說進(jìn)行了論述,。他首先著手的是拉普拉斯留下的固體環(huán)理論，并確定了一個(gè)任意形狀環(huán)的穩(wěn)定性條件,。麥克斯韋依據(jù)環(huán)在土星中心造成的勢,，列出了運(yùn)動(dòng)方程式，獲得了對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的勢的一階導(dǎo)數(shù)的兩個(gè)限制,，然后由泰勒展開式又得到關(guān)于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)二階導(dǎo)數(shù)的三個(gè)條件,。麥克斯韋又把這些結(jié)果換成關(guān)于質(zhì)量分布的傅立葉級(jí)數(shù)的前三個(gè)系數(shù)的條件。因而他證明了,，除非有一種奇妙的特殊情形,，幾乎每個(gè)可以想象的環(huán)都是不穩(wěn)定的。這種特殊的情形是指一個(gè)均勻環(huán)在一點(diǎn)上承載的質(zhì)量介于剩余質(zhì)量的4.43倍到4.67倍之間,。但是這種特殊情況的固體環(huán)在不均勻的引力下會(huì)瓦解掉,，所以固體環(huán)的理論假說是不能成立的。

光學(xué)

麥克斯韋早在1849年在愛丁堡的福布斯實(shí)驗(yàn)室就開始了色混合實(shí)驗(yàn),。在那個(gè)時(shí)候,，愛丁堡有許多研究顏色的學(xué)者，除了福布斯,、威爾遜和布儒斯特外,，還有一些對(duì)眼睛感興趣的醫(yī)生和科學(xué)家。實(shí)驗(yàn)主要就是在于觀察一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)圓盤上的幾個(gè)著色扇形所生成的顏色,。麥克斯韋和福布斯首先做出的一個(gè)實(shí)驗(yàn)是使紅,、黃、藍(lán)組合產(chǎn)生灰色,。他們的實(shí)驗(yàn)失敗了,，而其中的主要原因是：藍(lán)與黃混合并不象常規(guī)那樣生成綠色,，而是當(dāng)兩者都不占優(yōu)勢時(shí)產(chǎn)生一種淡紅色，這種組合加上紅色不可能產(chǎn)生任何灰色,。

人物著作

時(shí)間 著作名稱 備注

1862年 《論物理的力線》 把磁場中的轉(zhuǎn)動(dòng)這一假說從尋常的物質(zhì)推廣到以太,。他考慮了深置于不可壓縮流體中渦旋的排列。在正常情況下,，壓強(qiáng)在各方向是相同的,，但轉(zhuǎn)動(dòng)引起的離心力使每一渦旋發(fā)生縱向收縮并施加經(jīng)向壓強(qiáng)，這正模擬了法拉第力線學(xué)說中所提的應(yīng)力分布,。由于使每一渦旋的角速度同局部磁場強(qiáng)度成正比,，麥克斯韋得出了同已有的關(guān)于磁體、穩(wěn)恒電流及抗磁體之間力的理論完全相同的公式,。根據(jù)流體的觀察實(shí)驗(yàn),，麥克斯韋認(rèn)為各渦旋之所以能沿同一指向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，是因?yàn)楦鳒u旋由一層微小的粒子同與它相鄰的渦旋格開,，這種粒子與電完全相同,。

1863年 《論電學(xué)量的基本關(guān)系》 他推廣傅立葉在熱的理論中開始的程序，宣布了同質(zhì)量,、長度,、時(shí)間度有關(guān)的電學(xué)量和磁學(xué)量的定義，以便于提供對(duì)那種二元的電學(xué)單位制的第一個(gè)最完整透徹的說明,。他引入了成為標(biāo)準(zhǔn)的記號(hào),，把量綱關(guān)系表示為用括弧括起來的質(zhì)量、長度,、時(shí)間量度的冪（音mì）的乘積，帶有各自的無量綱的乘數(shù),。在這一年,，麥克斯韋已經(jīng)找到了在電磁量與光速之間的一個(gè)純唯象性質(zhì)的環(huán)節(jié)。

1865年 《電磁場的動(dòng)力學(xué)理論》 為解決與光速之間的純唯象問題提供了一個(gè)新的理論框架,。它以實(shí)驗(yàn)和幾個(gè)普遍的動(dòng)力學(xué)原理為根據(jù),，證明了不需要任何有關(guān)分子渦旋或電粒子之間的力的專門假設(shè)，電磁波在空間的傳播就會(huì)發(fā)生,。在這篇論文中,，麥克斯韋完善了他的方程式。他采用拉格朗日和哈密頓創(chuàng)立的數(shù)學(xué)方法,，由該方程組直接導(dǎo)出了電場和磁場的波動(dòng)方程,，其波動(dòng)的傳播速度為一個(gè)介電系數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)的幾何平均的倒數(shù)，這一速度正當(dāng)?shù)扔诠馑?。這一結(jié)果又再一次與麥克斯韋推算結(jié)果完全一致,。至此電磁波的存在是確定無疑的了。由此，麥克斯韋大膽的斷定,，光也是一種電磁波,。法拉第當(dāng)年關(guān)于光的電磁論的朦朧猜想，經(jīng)過麥克斯韋精心地計(jì)算而變成為科學(xué)的推論,。

1873年 《電磁學(xué)通論》 麥克斯韋比以前更為徹底地應(yīng)用了拉格朗日的方程,，推廣了動(dòng)力學(xué)的形式體系。麥克斯韋系統(tǒng)地總結(jié)了人類在19世紀(jì)中葉前后對(duì)電磁現(xiàn)象的探索研究軌跡,，其中包括庫侖,、安培、奧斯特,、法拉第等人的不可磨滅的功績,，更為細(xì)致、系統(tǒng)地概括了他本人的創(chuàng)造性努力的結(jié)果和成就,，從而建立起完整的電磁學(xué)理論,。

人物評(píng)價(jià)

1931年，愛因斯坦在麥克斯韋百年誕辰的紀(jì)念會(huì)上,，評(píng)價(jià)其建樹“是牛頓以來,，物理學(xué)最深刻和最富有成果的工作。

麥克斯韋在電磁學(xué)上取得的的成就被譽(yù)為繼艾薩克·牛頓之后,，“物理學(xué)的第二次大統(tǒng)一”,。麥克斯韋被普遍認(rèn)為是對(duì)二十世紀(jì)最有影響力的十九世紀(jì)物理學(xué)家。他對(duì)基礎(chǔ)自然科學(xué)的貢獻(xiàn)僅次于艾薩克·牛頓,。

科學(xué)史上,，稱牛頓把天上和地上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一起來，是實(shí)現(xiàn)第一次大綜合,，麥克斯韋把電,、光統(tǒng)一起來，是實(shí)現(xiàn)第二次大綜合,，因此應(yīng)與牛頓齊名,。

《電磁學(xué)通論》是一部經(jīng)典的電磁理論著作，可與牛頓的《數(shù)學(xué)原理》（力學(xué)）,、達(dá)爾文的《物種起源》（生物學(xué)）相提并論,。從安培、奧斯特,，經(jīng)法拉第,、湯姆遜最后到麥克斯韋，通過幾代人的不懈努力,，電磁理論的宏偉大廈,，終于建立起來,。這本書的出版，理所當(dāng)然地成了物理學(xué)界的一件大事,，當(dāng)時(shí)麥克斯韋只有42歲,，已經(jīng)回到劍橋任實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的教授。人們?cè)缫淹ㄟ^他以前的幾篇卓有見地的論文而熟識(shí)了他,，他的朋友和學(xué)生以及科學(xué)界的人士對(duì)他的這本書更是期待已久,，爭相到各地書店去購買，以求先睹為快,，所以書的第一版很快就被搶購一空,。

人物影響

2016年6月17日，NASA對(duì)外宣布,，他們正在測試一款機(jī)翼獨(dú)特的混合動(dòng)力小型飛機(jī),，帶有14個(gè)電動(dòng)馬達(dá)。NASA將其命名為X-57,，也稱為“麥克斯韋”（Maxwell）,。Maxwell的名稱來自19世紀(jì)蘇格蘭物理學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（Jams Clerk Maxwell）。