《物理的故事——在悖论中前行》
第23节

作者: 江湖小片
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  德高望重的法拉第自然是不二人选。法拉第再三推脱不过,只能应允,不料新首相言辞傲慢,导致法拉第把钱给送了回去。工作人员几次三番、几次三番说服,法拉第还是不肯收下,直到首相公开道歉,他才肯罢休。首相大人可能明白了自己刚不过倔强的法拉第,不过估计首相大人永远都不会明白,只要脚大一点,一脚都能踩死八个二流的政治家,而法拉第永远只有一个。
  对于名誉,法拉第亦是如此。有一年,他从报纸上得知自己将被册封为爵士,他付之一笑说道“没有的事”。等维多利亚女王真的打算给他册封时,他拒绝了:“我以生为平民为荣,并不想变成贵族”;而皇家学会请他当会长时他也拒绝了,他认为天要让其亡,必先让其疯狂。
  此后他接连收到很多高官厚禄的诱惑,不干实事的名誉官爵都被他一一拒绝了,他对妻子这样说的“我父亲是个铁匠的助手,兄弟是个手艺人,曾几何时,为了学会读书,我当了书店的学徒。我的名字叫迈克尔法拉第,将来刻在我的墓碑上的也唯有这一名字而已!”

  不得不说,法拉第是科学界德艺双馨的人物,而这背后有父亲的教诲,也有妻子的支持。虽然家境贫寒,但是他父亲一直教育他做一个正直的人,另外一个支持的人就是他的妻子。法拉第曾在科学研究上受到挫折(当时很多人认为法拉第出身卑微而瞧不起他、进而以此攻击他——戴维没少干这事)让法拉第备受贵族嘲讽,也曾让他意志消沉,他的妻子坚定的告诉他:“我宁愿你像一个孩子,因单纯而受到伤害,也不要像一个小人,因受到伤害而处处对人设防。”

  孩子!孩子是天真的,想法是烂漫的,但是最终都败给了世俗。法拉第却依然保持着童心,或许这是他成为“电磁学之父”的原因吧!
  日期:2017-08-15 08:58:28
  【特此更正】在第十三回中,我认为赤道的引力等于重力,这是错误的!实际上,赤道上的引力不等于重力(引力等于重力加向心力),只有两极的引力等于重力。谢谢网友 溯ball 的指正。

  日期:2017-08-15 09:12:29
  第二十回:电磁学的大统一
  牛顿曾说:“如果我看得远,是因为我站在巨人肩上的缘故”。如果牛顿是站在巨人的左肩上,那么巨人的右肩膀肯定让麦克斯韦站上了。
  詹姆斯麦克斯韦(Maxwell,1831—1879)是继牛顿之后一位伟大的电磁学的集大成者。因为名字的缘故,在我读中学的时,大家都把“Maxwell”翻译成“大好”。我的中学老师对此很反感。如果把崇拜从大饼到鱼翅划分若干等级,大饼代表最低等级,鱼翅代表最高等级的话,那么我的老师绝对是在大饼裹着鱼翅一起吃的等级上的。每当电磁学的课程,无论以什么开头,结果都能扯到这位“大好”先生身上,而每当说到这位“大好”先生时,他总是嘴角微笑,甚至热情洋溢的在黑板上写下“大好”先生方程组,并告诉我们它们正如《蒙拉丽莎》一样美丽。

  (以前是20个,经赫兹等人修订后成现在的样子。)
  “可是老师,您写的我们完全看不懂啊?”

  “难道你知道蒙拉丽莎在笑什么吗?”
  “......”
  提到方程组,想起《时间简史》的作者霍金的一句话名言:在科普文章中增加一条微分方程,将会使文章的读者减少一半。我一下子增加了4个,也就意味着读者已经减少到只有原来的1/16。
  我已经不确定还有人在阅读了!
  闲言少叙。毕竟麦克斯韦方程组不是蒙拉丽莎的微笑,而科学也不想艺术那样有仁者见仁智者见智。不过任何能看懂这个公式的人都会惊讶:“如果不是上帝,怎会解释如此完美呢?”而麦克斯韦十分谦虚的说:“一般地,宇宙间任何的电磁现象,皆可由此方程组解释。”这正是麦克斯韦方程的伟大之处,将电磁学统一纳入方程式中,就像牛顿的力学定律一样。
  且看麦克斯韦如何从巨人的脚背一步一步爬到巨人的肩膀上的。
  麦克斯韦生于苏格兰的爱丁堡,和法拉第的发电机同龄。他从小聪慧过人,有神童的潜质。15岁时发表数学论文,16岁上大学(爱丁堡大学),19岁时进入了著名的剑桥大学。在大学期间,他阅读过法拉第的著作,并被法拉第的思想深深折服。大约在刚毕业的时候,他看到了法拉第《关于磁力的物理线》的论文,几年后他写了第一篇电磁学的论文《论法拉第的力线》,那时他才25岁(1856年)。

  在论文中,他用几何形象地表述了力线,而且将力线的方向大小表述为该点受到合力的大小,又通过类比流体学建立一些方程。

  法拉第对麦克斯韦的论文很欣赏,但两人至此尚未谋面。1860年,麦克斯韦拜访法拉第,不巧当时法拉第带着夫人度假去了。等法拉第回来,麦克斯韦再次拜访,俩人一见如故、惺惺相惜,堪称科学史上最伟大的会晤之一。
  麦克斯韦把早就写好的论文《论法拉第的力线》递给法拉第时,法拉第很惊讶,他没有想到论文的作者居然如此年轻。法拉第地笑着说:“我不认为我自己的学说一定是真理,但你是真正理解它的人。”
  麦克斯韦恭谦地说:“还请先生斧正。”
  法拉第沉吟数秒,说:“这是一篇出色的文章,但是你不应只停留在数学上解释,而应该突破他。”
  是的,应该突破,要不然和复读机没什么分别了。两年后(1862)麦克斯韦发表论文《论物理的力线》,提出“分子旋涡”和“位移电流”等诸多新概念,又建立了很多方程;1865年,麦克斯韦认为仅仅从力线方面解释电磁理论十分费劲,于是又发表论文《电磁场的动力理论》。
  磁生电,电又生磁,磁“双”生电,电“叒”生磁,磁“叕”生电......过去的电在哪里消失,未来的磁在哪里停止呢?麦克斯韦提出电场与磁场的不停转换,最终形成“电磁场”。再类比“热”的传递方式,他预言有一种叫“电磁波”东西,电磁场的运作就是靠电磁波传递的。电磁波和机械波(横波)类似,不停地传送着能量。然后他又发挥他数学的优势,最终确立了电磁波的波动方程。

  最后麦克斯韦又通过计算电磁波的速度,等于真空中的光速,于是大胆预言:光也是电磁波。1868年,他发表论文,将光、电、磁全部放入一起、放到了统一的方程式之下。
  或许因为牛顿的气场太过强大,当时人类对光的认识并没有实质性的改变,更别说挑战超巨作用的力线和场了,所以麦克斯韦的理论并让人类感到鼓舞,除非实验能找到电磁波。可惜实验大师法拉第先生已经退休了,并于3年(1867年)后逝世。麦克斯韦的预言就像埋在地下的金子一样,只是上面还有厚厚的沙土,被沙土蒙蔽的人类自然暂时还不晓得麦克斯韦有多伟大。
  和法拉第一样,麦克斯韦也有贤内助,不幸的是,他的夫人中道而别。在照顾妻子的日子里,麦克斯韦几乎耗尽了自己的身体。1878年,麦克斯韦身患癌症,但是仍然坚持不懈的走向讲台宣讲电磁理论,尽管下面只坐着两个听众,一位是美国后来不知名的研究生,另外一位日后发现青霉素的弗莱明(1881—1955),这两位将在日后改变世界的人不知道有多少话语呢?
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