
承前启后的那些人物和事件,常常不那么显眼。他们既不如前辈那样辉煌耀眼,也无法像后来的领军人物那样照亮当下。夹在历史的缝隙中的他们,只有那些真正执着于知识追求、严谨探求的人,才会发现他们的伟大与不朽。麦克斯韦,便是这样一个站在中间的人。 与牛顿和爱因斯坦相比,麦克斯韦的名字或许显得略微黯淡。但光是站在这两位巨人的阴影下,不能全归咎于他所处的位置。更深层次的原因,在于思想的高度与开创性的不同——在这一点上,麦克斯韦无疑与牛顿和爱因斯坦有差距。
牛顿的三大定律,虽然仅是简单的数学公式,却以震撼人心的方式解释了物理现象。这三条定律可以用一句话概括:匀速直线运动与静止本质上没有区别,唯一的区别是力的作用改变了它们的状态。牛顿的这三条公式,实际上代表着一种从零到一的飞跃,它们为近代物理学的崛起奠定了基础。牛顿的成就远不止于此,他不仅有三大定律,还有微积分的发明、光粒子说的提出、力学与微积分的结合运用在天文学中的成功尝试。 正因如此,诗人亚历山大·波普才会深情地写道: 自然和自然律隐没在黑暗中;神说,让牛顿去吧!万物遂成光明。 牛顿的这些成就,几乎是无可撼动的。但是,历史的车轮永远前行。长江后浪推前浪,而后浪最终要赶超前浪。接下来的历史,终于迎来了麦克斯韦。 麦克斯韦提出的四个方程式,能够完整地描述电磁现象。简而言之,这四个方程式的核心思想是:电和磁,实际上是同一回事。电场的变化会引发磁场,而磁场的变化又能产生电场。这个理论,揭示了电磁波的本质。然而,这个发现的背后,却藏着一个难以忽视的重大问题,这个问题甚至连麦克斯韦本人也未能完全解决。 如果电和磁是同一个现象,那么由电流振荡产生的磁场将会引发电场的变化,电场再反过来激发新的磁场,这样就会形成一个电磁波。更为深刻的是,麦克斯韦通过计算发现,电磁波的传播速度与光速相同。于是,他得出了一个惊人的结论——光,实际上就是一种电磁波。 然而,这个结论带来了一个巨大的难题。根据伽利略的相对性理论,速度必须依赖于坐标系来定义。你在马背上射出一支箭,以你为坐标系来看,箭的速度是50米每秒;如果以目标为坐标系,则箭的速度是50米每秒加上马速20米每秒,总共是70米每秒。然而,光速又是怎样的呢?如果你站着不动发射光线,光速是30万米每秒;如果你骑着每秒20米的马发射光线,光速仍然是30万米每秒,而不是30万加20米每秒。 这个矛盾的关键就在于:光的速度究竟是相对于谁的?直到爱因斯坦提出相对论,才为这个问题找到了答案。爱因斯坦的解释是:无论你处于何种运动状态,光速永远不变,始终是30万米每秒,这就是所谓的光速不变原理。他进一步阐述,光速之所以恒定,是因为你的时空观念出了问题。在爱因斯坦的相对论中,物体在运动时,时间会变慢。这一发现推翻了牛顿力学和伽利略的相对性理论,揭示了新的物理规律。 牛顿为近代物理学奠定了基础,爱因斯坦则将物理学推向了新纪元。夹在两者之间的麦克斯韦,虽然贡献了四个方程式和对电磁波的发现,但在思想的深度与开创性上,的确略显逊色。 然而,麦克斯韦的贡献绝非微不足道。正因为有了他的理论,爱因斯坦才得以在此基础上提出相对论。如果没有麦克斯韦的电磁学理论,科学史上很难想象爱因斯坦的相对论会如何诞生。正因为如此,费曼才会在评价麦克斯韦时说: 麦克斯韦的电动力学定律,将被认为是19世纪最重要的科学事件。与这一科学事件相比,同一时期的美国内战将显得微不足道。 在费曼看来,麦克斯韦的贡献远超过了同一时期的美国内战,因此,他同样是伟大的英雄之一。牛顿和爱因斯坦的名字永载史册,麦克斯韦的名字也绝不会被遗忘。



