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科学故事与哲理，麦克斯书方程组的由来 麦克斯韦从法拉第的实验结果出发，运用数学分析技巧，导出了著名的电磁方程组（现称为麦克斯书方程组）。他提出了两个基本假设作为自己的理论基础。 第一个假设：如果在导体中出现了电场，则这个电场就使导体内的电荷沿导体运动，这样导体内就产生了电流（传导电流），而电流又在自己周围建立起涡流状的磁场。 第二个假设：如果有一个形成闭合回路的导体，而穿过这一回路的磁通量是变化着的，那么在此导体中将产生电流，这就是电磁感应现象。 麦克斯韦从这两个假设出发，得到了一个普遍性的结论：电场的任何变化都会产生磁场；反之，磁场的变化会产生电场。 1864年，麦克斯韦根据法拉第有关电与磁关系的一系列实验和自己取得的理论，又进一步推导出一个结论：存在着电磁波，而光的本性就是电磁波。 麦克斯韦的理论是深奥的，人们望而生畏，而且不免要问：电磁波的存在是真实可靠的吗？麦克斯韦这个理论，是纯属假设性的理论，它还有待于实验的验证。 1887年的一天，在一间漆黑的实验室里，德国青年数学家赫兹正在用实验验证麦克斯韦的电磁场理论，他在两个金属小球上接上高压交流电，“吱——吱——”小球中间跳出了电火花。如果麦克斯韦的理论是正确的，这时应该有电磁波辐射。赫兹屏气凝神，眼睛盯住实验室另一头那个电磁波接收器——那也是两个金属小球，中间用一根弯曲成环形的粗铜丝连接。他调整距离、方向，忽然，“吱——吱——”，接收器的两个小球之间也跳过了一个很小的蓝色火花。能量跃过了空间，这是波！电磁波就这样真实地出现了。赫兹测定了电磁波的频率和波长，算出它的传播速度，刚好是每秒三十万公里一—光的速度，和麦克斯韦预言的一样。电磁场论胜利了1轰动了全世界。 麦克斯韦从法拉第的实验出发，上升为完整的理论，使之从不完善到相对完善，然后这个理论又得到赫兹实验的证实。电磁场论的发展道路就是法拉第一—麦克斯韦—一赫兹，也就是实验——理论——再实验，实践——认识——再实践的过程，它完全符合认识发展的辩证规律。 |
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