麥克斯威爾：電磁理論與統計熱力學的奠基者(James Clerk Maxwell)

作者 陳君鍵 教授

James Clerk Maxwell這位偉大的理論物理學家，他對物理的基礎貢獻對許多人而言僅次于牛頓的地位。

Maxwell 出生於西元1831年6月13日蘇格蘭Edinburgh的一個鄉村家庭，八歲時喪母，由父親撫育成人，由於父親常與學術界人士交往，Maxwell耳濡目染，從小就有很好的學習環境，他對於父親的教養之恩終生心懷感激。

Maxwell生性羞澀內向幼年由鄉間轉入城市入學常因此被同學譏為痴愚，其後進入University of Edinburgh就讀前後三年，已開始展露他不凡的才華，年僅19歲的他就已在Royal Society發表兩篇論文。

1850年Maxwell前往Cambridge Peterhouse學院，此地數學人才匯集是令他嚮往之處，隨後獲獎學金進入Trinity College攻讀數學學位，1854年以優異成績畢業。

1856年Maxwell至Aberdeen 的Marischal College任教，1860年轉入Condon的King’s Coblege在此5年期間，他的研究有了輝煌的成果，在汽體動力學方面完成了一篇重要的論文’Kinetic Theory of Gases’，其後在這個領域著墨甚多最著者為1877年發表的Theory of Heat。儘管Maxwell在許多物理領域成就非凡，但最重要的莫如在電磁理論上的建樹，收納在如今眾所周知且以他為名的Maxwell’s Equations上，早先的電磁學理論已有長久的歷史，分別為Coulomb(1785)的靜電定律與Ampere(1852)的靜磁定律，這兩者基於實驗的結果，其間電與磁兩者並無關聯，這種情況一直到1852年Faraday開始有了重大突破，經由一系列的實驗Faraday首次觀察到磁場的變化感應電場的動電現象，這個發現對Maxwell 影響深遠，他因此積極投入對電磁學的理論工作，1855年首次發表了”On Faraday’s Lines of Force”論述關於Faraday對場的觀點，此後進一步延伸Faraday的動電概念推論電場的變化也有如導電電流般感應磁場，而將這種新的電流概念，他稱之為Displacement Current，納入於安培定律中，由此建構成一個完整的電磁理論系統，1864年他發表了經典之作”A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field”，從此奠定了電磁學的基礎。

Maxwell的偉大之處在於他具有敏銳的觀察力與深厚的數學基礎，使得以根據Faraday的實驗結果，以及從場的概念延伸以邏輯的方式表現在數學推論中，他往此推導出電磁波的速度並精確預言光即電磁波的結論，這個理論一直到廿餘年後(1887)方由Heinrich Hertz經由實驗產生電磁波證實。

1865年春Maxwell由King’s College退休返鄉並專心寫作”Treatise on Electricity and Magnetism”一書，對電磁作深度的闡釋，但不久於1871年接受邀請成為第一任Cavandish Professor of Physics，廣招人才，設立舉世著名的Cavandish Laboratory。

Maxwell平日性善運動，譬如游泳、體操、划船等，也是一位高明的騎士。

他於1879年11月5日去世。

http://www.sonnetusa.com/bio/summary.asp

http://www.phy.hr/~dpaar/fizicari/xmaxwell.html

http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/References/Maxwell.html

http://www-gap.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Maxwell.html

http://scienceworld.wolfram.com/biography/Maxwell.html

http://physics.syr.edu/courses/modules/LIGHTCONE/maxwell.html