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麦克斯韦统一了电和磁,为何一直排在牛顿和爱因斯坦之后?

作者:刁博

如果物理学家按伟大程度进行排名,大多数时候牛顿将排在第一位,爱因斯坦有时能够坐在第一把椅子上,他们两个人将排在前两位。牛顿是经典力学的主要创造者,他在天文学和光学领域也做出了根本性的贡献,他也是一位伟大的数学家。爱因斯坦创造了相对论,并参与了量子力学的创造。

麦克斯韦统一了电和磁,为何一直排在牛顿和爱因斯坦之后?

当谈到伟大的物理学家时,除了牛顿和爱因斯坦之外,还有一件事必须提到:麦克斯韦。麦克斯韦在物理学家的排名中一直稳居第三位。他是电磁理论的大师,他给出的麦克斯韦方程组将电、磁和光结合在一起。麦克斯韦方程组是物理学史上最伟大、最辉煌的成就之一,足以与牛顿的引力理论和爱因斯坦的相对论相提并论。此外,麦克斯韦在统计物理学领域拥有重要和突破性的研究。问题是,为什么千年老人麦克斯韦从未出现在牛顿或爱因斯坦之前?

麦克斯韦统一了电和磁,为何一直排在牛顿和爱因斯坦之后?

杨振宁曾经回答过这个问题。物理学家石宇教授曾问杨振宁,为什么认为爱因斯坦是仅次于牛顿的最伟大的物理学家,杨振宁给出了如下答案:

麦克斯韦统一了电和磁,为何一直排在牛顿和爱因斯坦之后?

值得一提的是,杨振宁非常受麦克斯韦的尊敬。杨振宁最重要的学术贡献是规范场论,规范场论的建立与麦克斯韦方程组有着非常密切的渊源。杨振宁在学术报告中多次关注麦克斯韦方程组。从现在的角度来看,麦克斯韦给出了麦克斯韦方程组,但他没有看到美丽的几何形状。杨振宁看到了美丽的几何形状,给出了规范场的理论。规范场论的建立和随之而来的巨大成功也使人们更加意识到麦克斯韦方程组的美丽和重要性。事实上,麦克斯韦方程组的价值正在逐渐被人类所认识,也许它们的价值在未来可以继续被利用。

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麦克斯韦最初给出了多达十几个方程,而且它们很晦涩难懂。麦克斯韦于1879年去世,享年48岁,也就是爱因斯坦出生的那一年。虽然麦克斯韦在去世前被公认为伟大的科学家,但当时人们对他的伟大并没有足够的认识。爱因斯坦在1919年40岁,那一年爱丁顿发表了广义相对论的日全食测试结果,这表明观测结果非常符合理论预测。虽然相对论已经发表了很多年,但爱因斯坦真正的名气始于这个时候。当时,德国《图片报》刊登了一张爱因斯坦的照片,上面写着"世界历史上的新伟人:阿尔伯特·爱因斯坦,他的研究完全颠覆了我们看待世界的方式,他的发现可以与撒佩尼、开普勒和牛顿相媲美。"没有提到麦克斯韦,你可能会认为科比,开普勒,牛顿都是伟大的天文学家,但牛顿除了发现引力之外,还给出了牛顿力学中的三个定律。事实上,爱因斯坦的广义相对论和麦克斯韦方程组现在完全站在同一边。当时没有提到麦克斯韦的名字,可能是因为当时对麦克斯韦的深刻理解并不像现在这样强烈,在今天的眼中看100年前会有点不寻常。

麦克斯韦方程组也可能释放出新的能量,那么杨振宁的规范场论呢?规范场论也是前瞻性的,包括杨振宁本人没有看到的一些美。几十年来,许多突破性和成功的理论都是沿着规范领域构建的。一百年后,再看麦克斯韦和杨振宁在科学殿下的位置,很可能和今天不一样。

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