生活 > 世界文化 > 正文

他繼承600萬平米莊園 卻醉心科研 最終改變世界

今天是6月13日,看起來平淡無奇。

但在188年前的今天,是一個偉人的誕辰。

他就是著名的數學物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋。

大學裏學物理的小夥伴們,想必都非常熟悉他。

他最出名的傑作就是「麥克斯韋方程組」,被許多物理學家評價為「最優美的方程」。

不少科學愛好者,甚至直接把他穿到身上。

或者紋在身上。

這樣一個人,註定是要被歷史銘記的。

1831年6月13日,愛丁堡印度街14號,麥克斯韋出生了。

從小他的家境就很殷實,父親約翰·克拉克·麥克斯韋是一位辯護律師,來自克拉克家族,他的伯父喬治·克拉克是一位準男爵,簡單地說是位貴族。

本來他們家不姓「麥克斯韋」,只不過他的老爸繼承了曾祖母背後的麥克斯韋家族的地產以後,才把「麥克斯韋」加入到了姓氏里。

我們常常用到一個形容詞「非富即貴」,而麥克斯韋的家庭就是又富又貴。。。

只不過那時候兩家人哪想得到,「麥克斯韋」會因為小詹姆斯而名垂青史。

現在,愛丁堡印度街14號已經變成了麥克斯韋基金會的地址了。

麥克斯韋在這兒沒住多久,就和家人搬去了繼承來的,佔地610公頃的莊園。(嗯。。。大約600多萬平方米)

從小麥克斯韋就對這個世界很好奇,從小由母親做教育,在他8歲時母親離世後,父親請了一位家教,但這位家教竟然罵小麥克斯韋遲鈍。。。

他的父親辭退家教以後認真考慮了一下,決定在孩子10歲的時候送他去名校——愛丁堡公學。

與其說麥克斯韋從小愛學習,不如說他更愛探索,而且興趣往往涉及學校要求之外。

這就導致他沒咋關注成績,但在14歲時就寫了一篇關於幾何學的論文《卵形線》,主要討論用一根線繩繪製曲線的方法。

結果他當時太小了,沒有提交個人科學成果的資格,只好由愛丁堡大學教授代為提交給愛丁堡皇家學會。

1847年,16歲的麥克斯韋進入了愛丁堡大學,柯南道爾也是那兒畢業的。

這時候麥克斯韋作為歷史上最偉大的科學家之一的天賦開始展現了——他覺得愛丁堡大學的課程太簡單了,於是自學搞起了偏振光的研究。

在18歲時,麥克斯韋提交了兩篇論文,一篇是物理學方面的《論彈性固體的平衡態》和幾何學論文《滾線》。

結果。。。可能是當時的制度還是跟不上他的天才,麥克斯韋再次因為年紀太小被認為沒有資格,論文由導師代為提交。

到了1850年,麥克斯韋從愛丁堡大學畢業,前往劍橋大學

4年後,他獲得了數學學位,結業考試名列第二,童年獲得史密斯獎,以一副學霸姿態畢業,並且發了純數學論文《論曲面的彎曲變換》。

之後麥克斯韋先後在馬歇爾學院和倫敦國王學院擔任自然學教授,也是在這段時間他為科學界做出了極大貢獻。

別看他是個數學物理學家,在念中學時寄住姨媽家的他受表姐啟發,麥克斯韋還喜歡上了繪畫,以至於他對色彩非常有研究,並且在1885年他寫了一篇論文《有關顏色的實驗》。

上圖中麥克斯韋拿着他發明的比色盤,可惜當時沒有彩色照片,差評君只好給你們單獨找個近照⬇️

麥克斯韋對顏色的研究非常深入,之後因為發表《色覺理論》而獲得了拉姆福德獎章(對熱學和光學性質做出傑出發現的歐洲學者獎章)。

並且他還提出過,如果通過三種顏色的濾光器拍攝圖像再疊加,就能獲得彩色照片。。。所以麥克斯韋在一次色彩理論講座中,展示了世界上第一張疊加合成的彩色照片。

在麥克斯韋執教馬歇爾學院時,還解決了一個問題:土星環個是什麼玩意兒。

當時人們能通過望遠鏡看到,但是又沒技術水平發射飛行器湊近了看。。。

在各大學者拿不準主意時,麥克斯韋用數學工具算了一卦:如果土星環是固體,那會不穩定;如果是氣體,那會裂解。

所以得出結論:土星環是小顆粒組成的。

這個事實在100多年後的旅行者計劃中被觀測並證實。

不僅如此,麥克斯韋還在熱力學上提出了一個著名思想實驗「麥克斯韋妖」——一個挑戰熱力學第二定律的假想,以此來提出熱力學第二定律可能有一些限制條件。

為了驅逐「麥克斯韋妖」,後世科學家們瘋狂研究,還促進了信息論的發展。

同時,麥克斯韋還是第一個正式提出「統計物理學」概念的科學家。

以上這些領域的研究都證明了麥克斯韋是個很厲害的科學家,而他在電磁學上的貢獻,卻可以讓他和牛頓、愛因斯坦等偉大科學家齊名。

在1855年時他就開始研究電學和磁學了,並且向劍橋哲學學會提交了《論法拉第力線》。

之後麥克斯韋做了一件非常著名的事:把當時現有的電與磁研究成果整理為了二十個方程組成的微分方程組。

他在這個基礎上,引入了電磁場概念,並且預測了電磁波,還給出電磁波的速度就是光速。

電磁波的發現和應用,對於現在的我們有多重要,差評君就不用再多說了吧?沒有對它的研究你現在都沒法用手機上網打電話。

而在科學領域,麥克斯韋方程組被稱為「最美方程組」的原因很簡單:在麥克斯韋之前,電與磁的研究都是零散而複雜的,可麥克斯韋用一套方程組就把這些現象全都總結了一遍。

就好像在牛頓之前,人們對物體的運動認知可能是:

人推箱子會動

人推箱子的力氣越大,推得越快

人推箱子的力氣越大,推得越遠

而到了牛頓這兒,直接一個公式 F= ma就可以歸納上述所有現象。

在科學上越是看起來簡單的定理,越是難以被總結,而它們的呈現形式也越是美麗。

你可以問問身邊學物理的朋友們,讓他們談談麥克斯韋方程組,很少有不讚歎其優雅的。

關於麥克斯韋個人情感生活的記錄不多,他和比他大7歲的妻子凱瑟琳·瑪麗·杜瓦在1858年結婚,和他的科學成就比,這方面受到的關注並不大。

麥克斯韋在34歲時,辭去了倫敦國王學院的職位,和妻子回到格倫萊爾,順便還在另一大領域——控制理論上做了些研究,寫了《論控制裝置》。

晚年,在1871年他成為首任卡文迪許教授,並且監督卡文迪許實驗室的發展。

最終麥克斯韋在1879年11月5日在劍橋逝世,死因和他的母親一樣是胃癌,享年48歲。

麥克斯韋出生富貴,從小到大一直散發著他在學術領域的天分,而且在各大領域處處開花。

如果說物理學有那麼一本《聖經》,那麼麥克斯韋方程組肯定會寫在封面上。

後世許多人調侃,麥克斯韋方程組優雅得好像上帝藉著他的手寫給了世人。

對我們普通人來說,看着身邊所有和電磁波有關的事物:電話,微波爐,無線電。。。

沒有麥克斯韋,可能就沒有這些現代科技。

參考資料

1.維基百科「詹姆斯·克拉克·麥克斯韋」

2.JamesClerkMaxwell.IEEEGlobalHistoryNetwork.

3.麥克斯韋到底偉大在何處?-吳牛喘月的回答-知乎4.UpandAtom「Maxwell'sDemon|Thermodynamics|SecondLaw」-YouTube

責任編輯: 李華   來源:差評 轉載請註明作者、出處並保持完整。

世界文化熱門

相關新聞

➕ 更多同類相關新聞