物理学中三个里程碑的人物
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物理学中三个里程碑的人物
要问物理学中三个里程碑的人物,我认为有:牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦。可能有些人觉得对牛顿、爱因斯坦没有异议,对麦克斯韦有些疑问。的确麦克斯韦没有牛顿和爱因斯坦有名,更没有他们幸运。牛顿和爱因斯坦的理论在自己有生之年就被人们所认可,中年就奠定的自己学说,事业到达了顶峰。而麦克斯韦在有生之年没有看到自己的学说被认可,甚至被当成了疯子。几十年后的赫兹才证明了他的理论,在这个方面来说,他是不幸的。
我之所以把麦克斯韦与牛顿、爱因斯坦并列,是因为他的贡献。牛顿奠定了经典力学的基础,爱因斯坦奠定了相对论的理论基础,而麦克斯韦则奠定的电动力学的理论基础。麦克斯韦是继法拉第之后,集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果,建立了第一个完整的电磁理论体系,不仅科学地预言了电磁波的存在,而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性,完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果,奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。可以这样讲,没有麦克斯韦的理论就没有无线电的发展。没有现代的电力工业。
相对来说牛顿是最幸运的,他的理论是水到渠成的,他的前任尤其是伽利略已经完成了大部分,牛顿只是把前人的经验归结为理论,主要有牛顿三大定律和万有引力定律,他奠定了理论力学的基础。但是没有牛顿理论力学的体系可能不那么完美,或者说完美的会晚些,但不会太久。
而麦克斯韦不一样,他的理论超出了他那个时代,没有他的理论电动力学可能要晚很多年。在没有任何实验的基础上,麦克斯韦全靠数学推导,证明了电场可以转换成磁场、磁场可以转变成电场,并且把光和电两个不相关的事物,通过电磁波联系到了一起,在当时是不可思议的,很多人把他当成了疯子。同时,由于没有实验的数据的支持,和经济状况等问题,47岁的麦克斯韦没有看到自己成果被认可就与世长辞了,甚为可惜。
爱因斯坦是20世纪最伟大的自然科学家,物理学革命的旗手,是狭义相对论和广义相对论的奠基人。在量子力学方面也做出来很大贡献。
在1900年元旦物理学年会上,著名物理学家布朗克发表了热情洋溢的演讲,当时以牛顿理论为基础的理论力学已经完整,以麦克斯韦理论为基础的电动力学也已日趋完善。所以,布朗克就提到20世纪的物理学就是在前人的基础上修修补补的问题了,没有什么大的修改了。他同时提到了在物理学遥远的天空还有两朵乌云。而恰恰是这两朵乌云诞生了相对论和量子力学两大物理学的分支。而这两大物理学的分支与爱因斯坦是密不可分的,尤其是了相对论。有人这样讲:如果他不发表狭义相对论,则在五年之内必有他人发表。如果他不在1915 年发表广义相对论,则人们至少得等待五十年。这个估计是非常合情理的。广义相对论是狭义相对论和引力论相结合的成果。它的一个实验基础是伽利略在比萨斜塔进行的自由落体实验,即引力质量和惯性质量的等效性。但是为了充分阐释其物理含义,人们等待了三百年之久,也就是等待到广义相对论的发现。所以若不是爱因斯坦,再等待五十年是很有可能的。当他的理论提出时,号称世界上只有三个人能够理解他的广义相对论,当有人问起其中一个时,讲我也不太清楚。所以后来有个比喻,广义相对论是两个半人的理论。可以这样讲,他的前面只有
牛顿和麦克斯韦可以和他媲美,他的后面没有了来者,至少现在看是如此。同时,爱因斯坦也是量子力学的奠基人之一。
当然,物理学的历程上我们不能忘记的一个人就是伽利略,他的贡献虽然没有一个里程碑与之对应,但是,没有他就没有牛顿的成就,爱因斯坦的成就可能就是一半而已了。
最近看了一些叫做世界名人传的书库,没有看到麦克斯韦传,的确很悲哀。