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麦克斯韦和他的“妖”

2019-10-03来源:中国公关新闻网

导语:虽然詹姆斯·克拉克·麦克斯韦这个名字你可能没有听过,但他伟大的思想"麦克斯韦妖"依然存在。

麦克斯韦和他的“妖”

在科学界之外,苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(1831-1879)并不十分知名,但他对现代物理学的影响却是深远的。他对电磁力的研究开启了电磁学理论的先河,为爱因斯坦发展相对论和我们现代对引力的理解铺平了道路。

麦克斯韦对物理学的兴趣多种多样。除了电磁学,他还对热力学领域产生了重大影响,他使用了一种革命性的数学方法。他的工作中最有趣的特点之一是他的思想实验,被称为"麦克斯韦妖",它虽然不一定是恶魔,但有一种神奇的(理论上的)能力:打破热力学第二定律。

麦克斯韦和他的“妖”

回顾19世纪末,如果你问一位当时的科学家,在那个世纪的著名科学家中,有谁会被认为是那个时代英国最杰出的物理学家,毫无疑问,他会说是开尔文勋爵(威廉·汤姆逊被英女皇封为"开尔文勋爵")。麦克斯韦的老朋友威廉·汤姆逊在他的时代受到了追捧——这一现实反映在他被提升为英国上议院议员,成为首位获得这一荣誉的科学家。当然,毫无疑问,汤姆逊在热力学和许多实际应用科学方面,有着很大的成果。他的名字出现在超过70项专利的时期,此外,他还参与了横跨大西洋的电缆的铺设。

最终汤姆逊和牛顿一起出现在威斯敏斯特教堂,并且还有一个以他名字命名的单位——热力学温标——开尔文,而麦克斯韦可以说是一无所获。汤姆逊1907年去世后不久,他的雕像就被竖立在他的出生地贝尔法斯特和他主要工作的城市格拉斯哥。相比之下,麦克斯韦被葬在一个乡村小教堂的墓地里,在他死后的100多年里,他的家乡苏格兰都没有为他立过雕像。

麦克斯韦和他的“妖”

然而,到了20世纪上半叶,情况发生了变化。虽然汤姆逊的成就没有被贬低,但从大局来看,它们现在似乎不那么重要了。相比之下,麦克斯韦在电磁学方面的成就、他对统计力学的贡献以及他对理论物理学的转变,使他在现代物理学家中更像是一位英雄。据报道,爱因斯坦曾说过:"没有麦克斯韦电磁方程就没有现代物理学,我欠麦克斯韦的比欠任何人的都多。"

那些最了解他的人从一开始就知道詹姆斯·克拉克·麦克斯韦有些特别。他上学时的朋友彼得·泰特在《自然》杂志上发表了一篇关于麦克斯韦工作总结的文章,在文章结尾,他写了一篇悼词,在今天看来,这篇悼词很能站得住脚,因为它提到了对"空谈"和伪科学的抵制:

我无法用语言充分地表达他早逝所造成的损失,不仅是他的私人朋友、剑桥大学、整个科学界,而且尤其是在常识、真正的科学和宗教本身方面,在这些虚荣的胡言乱语、伪科学和物质主义的时代里。

麦克斯韦和他的“妖”

在试图赋予麦克斯韦在物理学神殿中应有的地位,将其与牛顿和爱因斯坦相提并论时,这并不罕见(或许还包括法拉第)。虽然毫无疑问,牛顿的大量工作与物理学有关,但有争议的是,牛顿也许还远不如麦克斯韦那样是个物理学家。

比较牛顿和麦克斯韦图书馆的藏书很有趣。牛顿留下了非凡的2,2100本书。其中109门是物理和天文学,138门是炼金术,126门是数学,477门是神学。相比之下,麦克斯韦一半以上的书都是关于物理学的。这么来看的话,可以说牛顿是一位应用数学家。麦克斯韦和爱因斯坦一样,无疑是一位物理学家。

麦克斯韦和他的“妖”

只要科学对我们的生活有影响,麦克斯韦就应该被铭记。

(作者:阿川频道)

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