誰是影響力最大的物理學家？對于這個問題，大部分人的回答大概都會是牛頓或者愛因斯坦。牛頓是站在近代物理學頂峰上的世外高人，而愛因斯坦則是現(xiàn)代物理學巔峰上的獨孤求敗。他們都是一人開創(chuàng)一時代的大神，威名在當代無人不知、無人不曉，而在牛頓與愛因斯坦之間，其實還有一位“掃地僧”級別的人物，他的名字遠沒有牛頓愛因斯坦那般的如雷貫耳，不了解物理的人甚至完全沒有聽過他的名字。然而，學界卻將他的工作譽為是“上承牛頓，下啟愛因斯坦”。狹義相對論，也是建立在他的理論基礎之上。同時，這位隱藏大佬還是物理學家當中少見的全能型戰(zhàn)士，當今的任何一個物理學分支，都或多或少能夠見到他的名字。說這位大佬是緊隨牛頓愛因斯坦之后，影響力排名第三的物理學家都不夸張！今天，我們就好好了解一下神級天才麥克斯韋！
六邊形天才
1831年，麥克斯韋出生于英國的愛丁堡，他早年一直在家里跟隨著母親學習，11歲的時候才進入公學開始接受正規(guī)的教育，在入學的時候，一年級的學生名額都已經(jīng)滿了，于是他就直接讀了二年級?？墒?，就算是把麥大佬直接安排到三四年級，那也是耽誤人家的進度了，因為課堂講的東西于他而言完全是小兒科。他的天才生涯，從14歲那年就開始了，麥克斯韋僅僅只是看了幾本與幾何相關的書，就自己寫出了一篇論文，論述了如何用圖釘和線來繪制曲線，還自己推導出了一個數(shù)學方程，將線繞圖釘?shù)娜?shù)、圖釘間的距離以及線的長度聯(lián)系了起來。后來，愛丁堡大學的自然哲學教授福布斯看到了這篇論文，馬上就被驚住了，這不是天才啥是天才？他又仔細查了查以往的學術文獻，發(fā)現(xiàn)歷史上還有一個人做出過與他相似的成果，那個人名字叫做勒內(nèi)·笛卡爾。
笛卡爾
這劇情是不是似曾相識？在這一點上，麥克斯韋的經(jīng)歷和拉馬努金可以說是十分相像，拉馬努金大概也是在這個年齡，一不小心就做出了歐拉曾做出的成果。但是拉馬努金發(fā)現(xiàn)自己研究已經(jīng)被歐拉做出來了，就羞愧的把他的證明藏起來了。麥克斯韋倒不至于那么羞愧，因為他的研究成果相比于笛卡爾更進了一步，而且論文當中提出的數(shù)學方法也比笛卡爾當時提出的更加簡單，14歲能比笛卡爾多提出一點東西，也算不丟人。后來，麥克斯韋這篇論文當中的理論在透鏡的設計當中起到了重要作用。1847年，麥克斯韋進入了愛丁堡大學，成為了他所在班級里年紀最小的學生。
在這里麥克斯韋受到了福布斯教授的賞識，這位老師對麥克斯韋動手實踐能力的提升有著很大的幫助，還有一位老師對他的影響同樣也非常大，這個人就是哈密頓，當時的哈密頓在愛丁堡大學任教，他對麥克斯韋也給予了很多幫助。
哈密頓
雖然麥克斯韋是班里年齡最小的學生，但學習成績基本次次是第一，年輕的他一口氣把古典學、歷史學、數(shù)學、邏輯學、哲學、文學。心理學全給選修了。而且樣樣都學的不錯，更可氣的是，人家長得還賊帥，在愛丁堡大學里是絕對的校草。與許多數(shù)學天才不同的是，他的寫作水平也是一流，說他是六邊形戰(zhàn)士真的毫不為過。有一次，麥克斯韋寫了一篇關于偏振光的論文交給了老師，他的老師覺得這篇文章寫得不錯，就是結構太亂了，敦促麥克斯韋一定要提升論文的寫作技巧，結果麥克斯韋回去之后就開創(chuàng)了維多利亞時代科學家中最流暢的寫作風格，維多利亞時代的科學論文，很多就是仿照麥克斯韋的風格。后來的麥克斯韋更是用了三年的時間修完了大學四年的課程。
麥克斯韋沒學夠，于是又轉到了劍橋大學的三一學院，就是那個出人才都出麻了學院，課代表們可以把這個學院知名校友的名字打在彈幕上。在畢業(yè)時，他獲得了數(shù)學榮譽學位考試優(yōu)勝者第二名，這個含金量大概和一個奧運會銀牌相當。
你所不知道的“麥克斯韋”
接下來，我們就要進入麥克斯韋開掛般的學術生涯了，在大多數(shù)人的印象里，麥克斯韋的方程組將電與磁兩種看似毫不相干的現(xiàn)象統(tǒng)一了起來。沒錯，這絕對是麥克斯韋一生最牛的貢獻。但是，麥克斯韋的其他成果也同樣驚人的，但因為麥克斯韋方程組太過于耀眼了，掩蓋了其他的學術貢獻。物理課本上其實還有很多內(nèi)容都是麥克斯韋的提出的，只是咱們并不知道。他的各項研究成果如果放到20世紀，估計每隔上幾年就得趟斯德哥爾摩領諾貝爾獎，就連愛因斯坦都把麥克斯韋當成自己的偶像之一，咱們就來細數(shù)一下麥克斯韋有多少成就吧：
首先，麥克斯韋可以稱得上是顏色學研究的一個開山鼻祖。我們都知道，光的三原色和顏料的三原色是不同的，在顏料調(diào)配當中，只要適當控制紅黃藍三種顏色的比例，就可以調(diào)配出除白和灰以外所有顏色。而光則有所不同，它的三原色是紅綠藍三種顏色，控制這三種顏色光的亮度比例，就可以形成任何一種顏色的光。托馬斯楊于19世紀初提出了光的紅綠藍三原色說，而讓這一理論得到驗證的人正是麥克斯韋，除此之外他還提出了光的混合與顏料混合之間的本質(zhì)區(qū)別，同時推導出了一個公式，通過這個公式人們可以計算出任何一種顏色的光所需的原色光比例。我們?nèi)缃竦碾娨暫碗娔X屏幕的顯像，都是運用著這個原理，讓我們能夠在電子屏上看到一個多姿多彩的世界。
在一次麥克斯韋關于顏色理論的宣講當中，他為了向聽眾們說明他的理論，使用當時已經(jīng)成熟的照相技術對一個彩色的緞帶進行了拍攝。在當時，照相技術只能拍攝單色的照片，所以基本全都是黑白照。而麥克斯韋讓攝影師分別使用紅色、綠色、藍色的三種顏色的濾鏡對同一個緞帶進行拍攝，隨后將這三個圖像疊加到一起后投影到了屏幕上，這時奇跡發(fā)生了，三色疊加后的影像完全還原了緞帶的實際顏色！沒錯，這就是人類歷史上的第一張彩色照片，它的名字后來被稱為“塔爾坦絲帶”，而制造這第一張彩色照片的人正是麥克斯韋以及他帶來的攝影師。
人類歷史上的第一張彩色照片——塔爾坦絲帶
人類歷史上的第一張彩色照片——塔爾坦絲帶
而且，麥克斯韋差一點就成為了眼底鏡的發(fā)明人，這種儀器如今在醫(yī)院的眼科中是必不可少的。他可以幫助醫(yī)生輕松觀察到患者眼球后面視網(wǎng)膜血管以及視神經(jīng)的情況。麥克斯韋因為對人眼觀察顏色時的反應感興趣，于是想要設計一個工具來觀察人眼視網(wǎng)膜的構造，結果就自己在家搗鼓出了這個東西。然而，德國科學家亥姆霍茲已經(jīng)先一步的成為了這項工具的發(fā)明人。不過麥克斯韋在自己制作眼底鏡時并沒有了解過亥姆霍茲的想法，同樣也是獨立研究出來的，雖然晚了一步，但確實也是很厲害的。
物理學界全能人物
除此之外，你知道麥克斯韋還是個天文學家嗎？你應該知道，土星的外圍環(huán)繞著三顆美麗的光環(huán)，那么，這些光環(huán)是什么東西組成的呢？雖然它的名字叫光環(huán)，但顯然不可能真的是光組成的，畢竟光肯定不可能老老實實的繞著星球圍出一個圓環(huán)來，那么這個光環(huán)到底是氣體、還是液體，還是什么其他的物質(zhì)？這個問題在當時困擾了天文學界二百多年。而解開這個謎團的人也是麥克斯韋。他通過自己的數(shù)學技巧進行了分析，論證出了土星的光環(huán)并非實心物體，也并非氣體和液體，將種種不可能的情況排除的之后，麥克斯韋論證了土星環(huán)一定是一些細小微粒的組合，因為這些微粒太小，相隔的距離又太長，所以我們從遠處看到它們的時候就呈現(xiàn)出了光環(huán)的樣子。后來的天文觀測也確實證明了麥克斯韋當初的結論是正確的。
到這還沒完呢，麥克斯韋還是熱動力學當中的一個重要人物。我們都知道氣體分子的運動是雜亂無章的，當時的人們以為，在給定的溫度下所有氣體分子都應該是按照同一速度運動，但麥克斯韋覺得這是錯的，氣體分子之間每時每刻都會發(fā)生碰撞，速度怎么可能一直相同呢？他想要使用牛頓動力學解決氣體分子運動速度的問題，但發(fā)現(xiàn)分子的數(shù)量太多了，計算根本無從下手。
于是，他開創(chuàng)了一種前所未有的統(tǒng)計學方法：也就是“麥克斯韋分布”來解釋這些問題。這個理論成功解釋了氣體的許多基本性質(zhì)，就算麥克斯韋其他什么事都不做，單靠著這個理論就足夠他躋身于19世紀頂尖科學家行列，而他也由此成為了氣體動理論的創(chuàng)始人之一。熱力學當中著名的“麥克斯韋妖”假想也是麥克斯韋提出來的。這只假想出來的小妖精可以觀察并控制單個分子的行跡，從達成一系列顛覆熱力學定律的操作。麥克斯韋妖被提出之后，科學界一直都在想辦法證實觀察并控制單個分子的能力不可能被實現(xiàn)，然而直到二十世紀，人類才真正找到證偽麥克斯韋妖的理由。
當然，以上的這些成就相比于麥克斯韋方程組，那都是小巫見大巫了。麥克斯韋方程組在整個物理學界都是神一般的存在，凡是能夠真正看懂這組公式的人，無一不會驚嘆道這個世界上怎么會有如此精妙的公式！麥克斯韋用一種無比優(yōu)美的方法，將自然界中電與磁這兩種看似毫不相干的物理現(xiàn)象統(tǒng)一了起來。這個方程組不僅可以將法拉第當初的所有電學實驗現(xiàn)象完美說明，同時還能借此推論出未知的科學理論。
麥克斯韋方程組
靠著這組方程，麥克斯韋預言出了電磁波的存在，并且推斷我們?nèi)粘Ｒ姷降墓饩褪且环N電磁波。麥克斯韋用他的方程組告訴了物理學界這么一個道理：我們?nèi)粘？吹降奈锢憩F(xiàn)象或許只是一些深層次物理定律的外在表現(xiàn)，而那些深層次的物理定律往往是簡短而精妙的。物理學的終極目標就是像麥克斯韋當初統(tǒng)一電與磁一樣，將自然界的四種基本作用力統(tǒng)一起來，屆時，人類就可以解開物理學的所有奧秘，成為宇宙真正的主宰，愛因斯坦生命的最后一段日子一直致力于此，但可惜最終未能成功。
天才的落幕
有人曾這樣說：麥克斯韋是牛頓與愛因斯坦之間一個承上啟下的人物，他將牛頓在絕對時空觀下所開創(chuàng)的經(jīng)典力學進行了最大程度的完善，又為愛因斯坦的相對時空觀的出現(xiàn)奠定了基礎。他所出版的著作《電磁通論》被認為是繼牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》之后最偉大的物理學著作。麥克斯韋方程組是電力時代與信息時代的基石，沒有電磁學，信息發(fā)達的現(xiàn)代文明根本無從談起，如果沒有麥克斯韋，可能手機電腦都只是科幻小說中的儀器。
可是，像麥克斯韋這樣的天才卻往往是不幸的，1865年，正值壯年的他卻因為長期勞累的工作而不幸染病。在生命的最后幾年，他將自己一生最重要的工作《電磁通論》整理完成，然而，人們對他書中提出的先進理論還沒有辦法驗證，對這一理論的質(zhì)疑聲也不在少數(shù)。直到1887年，德國的實驗物理學家赫茲用實驗成功證明了麥克斯韋理論的正確性，同時也開創(chuàng)了無線電電子技術的新紀元。
麥克斯韋的電磁理論被證實后，他在人們心中一下子就成為了一個可以對標牛頓的存在，牛頓在絕對時空觀下開創(chuàng)了一個物理學的圖景，而麥克斯韋把這片圖景幾乎完全描繪完成了，可是，此時的麥克斯韋已經(jīng)無法享受那應當屬于自己的榮譽了——他早因為疾病的惡化而永遠長眠在了劍橋。從1877年的春天開始，麥克斯韋就被確診患上了嚴重的胃灼熱病，吞咽功能變得越來越困難，后來不得不用牛奶來代替肉類的攝入，隨后，他又不幸確診了腹部腫瘤。1879年，年僅48歲的麥克斯韋匆匆地就告別了人世。
如果麥克斯韋的生命能再長一些，他會不會做出更多偉大的科學貢獻呢？我想這完全是有可能的，但是沒有辦法，歷史沒有如果。然而幸運的是，科學的發(fā)展不會因為一個人的逝去而被限制，它只會隨著時間的推移而越發(fā)繁茂，麥克斯韋從前一輩的學者手中接過了接力棒，并且出色的完成了屬于自己的任務，他走后，也會有出色的人繼承他的意志，完成他未完成的探索，麥克斯韋去世的同一年，科學界的又一代新星——愛因斯坦出生了。他不僅在麥克斯韋方程組的基礎上更進一步完善了人類對自然的認知，也給人類開啟了一個新的宇宙觀。
時移世易，下個接過接力棒的人，又會是誰呢？
（圖片來源網(wǎng)絡侵刪）
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