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本系列文章预计会有20+个章节，这套文献将系统讲述科学与技术本身，这里是第七季第12篇接上篇，上篇我们谈论了麦克斯韦的壮举，今天我们继续再挖掘下麦克斯韦理论给世界带来的影响。最近我发现一个问题，每次在读相对论相关书籍知识的章节，一定会提到麦克斯韦方程。而每次在读麦克斯韦相关章节，一定会引出爱因斯坦相对论。真是巧了！后来仔细研究了一波这两者之间的联系，果然发现有猫腻。可以这么说，麦克斯韦这辈子干的这件事是直接导致了爱因斯坦相对论的创立。也可以说，一个伟大的人他之所以伟大，其实有时候就是运气好，外加一点点高智商高情商和努力，就有可能会做出一些颠覆性的事情，我觉得爱因斯坦就是这样。刘润说：“前人的思考，我们的阶梯”。如果你总是从零开始去研究一件别人研究过的事情，那就是浪费时间。而如果站在别人做好的基础上再去做优化和改革，反而能够对世界做出贡献。比如，我们上节谈到的麦克斯韦，麦克斯韦他自己做得出方程组之前，已经研究了法拉第等前人的电学贡献。这是站在巨人的肩膀上。而爱因斯坦一样，他为了相对论，实际是站在牛顿、高斯、麦克斯韦等人的肩膀上的。所以这里不得再夸一下牛顿。你看他，他所拥有的巨人实际很少，唯一就是笛卡尔、亚里士多德等人。而他做出的贡献却是革命性的。当然也不是说爱因斯坦会差一丁点，毕竟不同阶段，研究的领域和思维会不一样，需要的载体也会不一样的。好，回归主题，我们来看看相对论的起源究竟是怎么回事。电磁学的相关概念其实我们在高中物理就有学过了，我们身边所拥有的一切电器设备都有电磁学的影子，如果没有电磁学，那我们此刻的这个世界就和唐宋时期就没啥区别了。电就是电荷之间的相互作用。电子带负电，离子带正电，电子跟离子之间就有一个吸引力，而两个同性的电子或者两个同性的离子之间就有一个排斥力，也就是同性相斥，异性相吸。磁来源于电，是电荷的运动产生磁。一段导体中有电流，它周围就会有磁性（奥斯特实验）。像我们平时看到的磁铁，也无非就是其中原子排列的很整齐，每个原子周围电子的运动带来的磁力。可是，这个引力来自哪里呢，物理学家给的概念是——场。每个电荷都会在自己的周围形成一个“电场”，另一个电荷不是跟这个电荷直接发生相互作用，而是跟这个电荷的电场发生相互作用 ——图中那些带箭头的曲线就是电场的形状和走向。类似地，磁力，其实也是以“磁场”的形式在周围空间存在 ——确切地说，是所有的电场和磁场重叠在一起，形成一个总的电磁场，然后各个带电物质根据自己所在位置的电磁场来决定自己怎么运动。电磁场可不是物理学家的想象，而是客观存在的东西，你完全可以用仪器探测出来。你看，下面这张图，我相信高中物理实验我们实际亲眼看到过，一堆磁性指针会顺着电磁铁的吸引方向进行偏移。爱因斯坦曾经有一句话说，“场，就好像我坐的这把椅子一样真实。”当然现在有些神神叨叨的人说气功高手能体察到“能量场”、名人的周围有“气场”，那些“场”就不是电磁场了。1865年，苏格兰物理学家麦克斯韦发表了一组数学方程来描述所有的电磁现象，方程组也被命名为麦克斯韦方程。其实，麦克斯韦的电磁理论像万有引力定律一样，在理论和实践上都给整个人类文明带来了意义深远的影响。1931年，爱因斯坦描述麦克斯韦之后物理实在概念的改变：“这是自牛顿以来物理学所经历的最深刻、最有成果的发现。”2014年，92岁高龄的物理学家、诺贝尔物理学奖得主杨振宁先生在《今日物理》发表文章，以清晰的思维讲述麦克斯韦的重要研究：“人们通常认为库仑、高斯、安培和法拉第分别发现了电学和磁学中最基础的力学规律，而麦克斯韦做的只是将这些规律的数学表达最终总结成一套具有高度统一性和对称性的方程——麦克斯韦方程。可是，我觉得麦克斯韦的贡献远远不限于将已有的电磁学规律加以总结。麦克斯韦在方程中对几何和对称性的微妙物理直觉不仅推翻了19世纪'场是超距作用’的错误认识，更在20世纪直接推动产生了具有高度统一性的粒子物理标准化模型。”法拉第对电和磁现象的研究得到了重要的数据，将其代入麦克斯韦方程组后，可以计算出电磁波的速度，其速度为每秒30万千米，且速度与振动频率无关。这个速度刚好与光速相同，麦克斯韦由此大胆预言：光是一种电磁波！他在宣告这一结果的论文中写道：“我们将几乎肯定地认为，光是由引起电现象与磁现象的同一种介质的横波波纹组成的。”可是，电磁波到底是否存在呢？如果存在的话，它是以光速运动的吗？麦克斯韦没能活到他的预见被实验证实的那一天。他在世的时候，麦克斯韦方程默默无闻。麦克斯韦于1879年11月去世，年仅48岁，这一年爱因斯坦出生了... 参考文献:
[1] 《时空简史》 [2] 万维钢精英日课*3
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