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麥克斯韋統一了電和磁,為何一直排在牛頓和愛因斯坦之後?

作者:刁博

如果實體學家按偉大程度進行排名,大多數時候牛頓将排在第一位,愛因斯坦有時能夠坐在第一把椅子上,他們兩個人将排在前兩位。牛頓是經典力學的主要創造者,他在天文學和光學領域也做出了根本性的貢獻,他也是一位偉大的數學家。愛因斯坦創造了相對論,并參與了量子力學的創造。

麥克斯韋統一了電和磁,為何一直排在牛頓和愛因斯坦之後?

當談到偉大的實體學家時,除了牛頓和愛因斯坦之外,還有一件事必須提到:麥克斯韋。麥克斯韋在實體學家的排名中一直穩居第三位。他是電磁理論的大師,他給出的麥克斯韋方程組将電、磁和光結合在一起。麥克斯韋方程組是實體學史上最偉大、最輝煌的成就之一,足以與牛頓的引力理論和愛因斯坦的相對論相提并論。此外,麥克斯韋在統計實體學領域擁有重要和突破性的研究。問題是,為什麼千年老人麥克斯韋從未出現在牛頓或愛因斯坦之前?

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楊振甯曾經回答過這個問題。實體學家石宇教授曾問楊振甯,為什麼認為愛因斯坦是僅次于牛頓的最偉大的實體學家,楊振甯給出了如下答案:

麥克斯韋統一了電和磁,為何一直排在牛頓和愛因斯坦之後?

值得一提的是,楊振甯非常受麥克斯韋的尊敬。楊振甯最重要的學術貢獻是規範場論,規範場論的建立與麥克斯韋方程組有着非常密切的淵源。楊振甯在學術報告中多次關注麥克斯韋方程組。從現在的角度來看,麥克斯韋給出了麥克斯韋方程組,但他沒有看到美麗的幾何形狀。楊振甯看到了美麗的幾何形狀,給出了規範場的理論。規範場論的建立和随之而來的巨大成功也使人們更加意識到麥克斯韋方程組的美麗和重要性。事實上,麥克斯韋方程組的價值正在逐漸被人類所認識,也許它們的價值在未來可以繼續被利用。

麥克斯韋統一了電和磁,為何一直排在牛頓和愛因斯坦之後?

麥克斯韋最初給出了多達十幾個方程,而且它們很晦澀難懂。麥克斯韋于1879年去世,享年48歲,也就是愛因斯坦出生的那一年。雖然麥克斯韋在去世前被公認為偉大的科學家,但當時人們對他的偉大并沒有足夠的認識。愛因斯坦在1919年40歲,那一年愛丁頓發表了廣義相對論的日全食測試結果,這表明觀測結果非常符合理論預測。雖然相對論已經發表了很多年,但愛因斯坦真正的名氣始于這個時候。當時,德國《圖檔報》刊登了一張愛因斯坦的照片,上面寫着"世界曆史上的新偉人:阿爾伯特·愛因斯坦,他的研究完全颠覆了我們看待世界的方式,他的發現可以與撒佩尼、開普勒和牛頓相媲美。"沒有提到麥克斯韋,你可能會認為科比,開普勒,牛頓都是偉大的天文學家,但牛頓除了發現引力之外,還給出了牛頓力學中的三個定律。事實上,愛因斯坦的廣義相對論和麥克斯韋方程組現在完全站在同一邊。當時沒有提到麥克斯韋的名字,可能是因為當時對麥克斯韋的深刻了解并不像現在這樣強烈,在今天的眼中看100年前會有點不尋常。

麥克斯韋方程組也可能釋放出新的能量,那麼楊振甯的規範場論呢?規範場論也是前瞻性的,包括楊振甯本人沒有看到的一些美。幾十年來,許多突破性和成功的理論都是沿着規範領域建構的。一百年後,再看麥克斯韋和楊振甯在科學殿下的位置,很可能和今天不一樣。

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