Maxwell电磁场理论的历史意义

Maxwell电磁场理论的历史意义

在物理学史中，Maxwell电磁场理论是Newton力学之后划时代的卓越贡献。它被誉为19世纪物理学最伟大的成就，由此，Maxwell和Faraday也当之元愧地被誉为19世纪最伟大的物理学家。电磁场理论的影响是广泛而深远的，难以细述，这里择要作一些介绍，以利于认识它的历史意义。

Maxwell电磁场理论是一个完整的理论体系，它的建立不仅为电磁学领域已有的研究成果作了很好的总结。而且为进一步的研究提供了理论基础，从而迎来了电磁学全面莲勃发展的新时期。

Maxwell电磁场理论的建立开辟了许多新的研究课题和新的研究方向。例如，电磁波的研究带来了通讯、广播和电视事业的发展。例如，物质电磁性质的研究推动了材料科学的进展又如，带电粒子和电磁场相互作用的探讨，与许多其他分支学科有关，导致不少交叉学科(如等离子体物理、磁流体力学等)的形成与发展所有这些，对于20世纪科学的发展、技术的进步以及物质文化生活的繁荣昌盛，都起了重要的作用。

光的电磁理论是Maxwell电磁场理论的重大成果之一，它证明光波就是电磁波，从而把光现象纳入了电磁学领域，实现了光学与电磁学的统一。如所周知，在电磁场理论建立之前，T。Young吧的干涉理论、A。J。Fresnel的衍射理论以及大量相关的实验研究。使古老的波动光学得以复苏，达到了前所未有的高度。然而，作为波动光学理论基础的Huygens —Fresnel原理，其实质仍是一种假设，缺乏应有的根据，存在明显的局限性。光的电磁理论的建立，表明Maxwell方程成为波动光学的理论基础，它阐明了Huygens—Fresnel原理的适用范围及不足，克服了它的局限性。使得以研究光传播为主要课题的传统波动光学出现了质的飞跃，获得厂新生。与此同时。在Maxwell电磁场理论和物理学其他重要进展的基础上，现代光学的各个分支应运而生，迅猛发展。毫无疑问，光的电磁理论是光学历史中重要的里程碑。

Maxwell电磁场理论的历史意义还在于引起厂物理实在观念的深刻变革在电磁场理论建立之前，所谓物理实在指的就是质点即实物粒子，当时认为世间万物无非都是质点的组合，别无其他。质点具有质量、能量、动量等基本物理性质，质点的运动遵循Newton定律，它的数学形式是一组常微分方程。此外，对于非接触物体之间的各种作用(如引力，磁力，电力)，超距作用观点占据统治地位，即认为既无需媒介物传递，也无需传递时间。电磁场理论使人们认识到除了实物粒子外，还有电磁场这种完全不同丁实物粒了的另一类物理实在。电磁场具有能量、动量等基本物理性质，电磁场可以脱离物质单独存在，并且能够与物质交换能量和动量，电磁场的运动变化遵循Maxwell方程，这是一组偏微分方程电磁场理论表明。非接触的电磁物体之间的电磁作用，是以电磁场为媒介物传递的，是需要传递时间的，即是近距作用因此，Maxwell电磁场理论的建立及其实验证实，引起了物理实在观念的深刻变革，打破了超距作用一统天下的局面。Einstein在评价电磁场理论时强调指出：“实在概念的这一变革是物理学自Newton以来的一次最深刻和最富有成效的变革。”

然而，也应该清醒地看到，Faraday和Maxwell的场观念还不够彻底。他们认为，以太是某种弹性介质，电磁场则是以太的某种状态，这就在一定程度上带有机械论的色彩。如所周知，作为弹性介质的以太所应具有的种种性质以及探索以太的失败，令人难以理解也难以自圆其说。同时。Maxwell电磁场理论、Galileo变换和相对性原理三者之间的不能共存，更使人们陷人了困境。上述种种尖锐的矛盾迫使人们重新审视物理学大厦赖以支撑的基石，弄清楚哪些是颠扑不破的真理，哪些则需要修正或扬弃。20世纪韧，Einstein在相对性原理和光速不变原理基础上，建立了狭义相对论。它否定了Newton的绝对时空观，确立了崭新的相对论时空观，把Galileo变换修正为Lorentz变换，宣告真空中光速c是一切实物和信号速

度的极限。从此，以上种种疑问焕然冰释，曾经长期在物理学大厦中游茵的、含混不清的幽灵——以太，以及长期占据统治地位的超距作用观点，悄然退出历史舞台。由此可见，Maxwell电磁场理论的历史功绩之一，就是为狭义相对论的诞生创造了必不可少的条件。