●麥克斯韋電磁方程——▽·D=ρ等
　　電磁方程組含有四個方程，不僅分別描述了電場和磁場的行為，也描述了它們之間的關(guān)系。由于其中除了高中物理中介紹的電場強度E、磁感應(yīng)強度B外，還涉及高中學(xué)生所不熟悉的磁場強度日及電位移D，并涉及微分、積分、散度、旋度等高等數(shù)學(xué)運算，此處不便具體列出。四個方程分別表達了：電荷是如何產(chǎn)生電場的（高斯定理）；驗證了磁單極子的不存在（高斯磁場定律）；電流和變化的電場是怎樣產(chǎn)生磁場的（安培定律），以及變化的磁場是如何產(chǎn)生電場的（法拉第電磁感應(yīng)定律）。最初形式的電磁方程組是由麥克斯韋建立的。
　　麥克斯韋（1831年6月13日～1879年11月5日）是英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，經(jīng)典電動力學(xué)的創(chuàng)始人，統(tǒng)計物理學(xué)的奠基人之一。他出生于蘇格蘭愛丁堡，卒于劍橋。麥克斯韋主要從事電磁理論、分子物理學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、彈性理論方面的研究。尤其是他建立的電磁場理論，將電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)統(tǒng)一起來，是19世紀物理學(xué)發(fā)展的最光輝的成果。在科學(xué)史上，麥克斯韋可與牛頓齊名。因為，牛頓把天上和地上的運動規(guī)律統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了第一次大綜合，而麥克斯韋則把電、光統(tǒng)一起來，實現(xiàn)了第二次大綜合。麥克斯韋被普遍認為是對物理學(xué)最有影響力的物理學(xué)家之一。
　　在麥克斯韋以前的許多年間，人們就對電和磁這兩個領(lǐng)域進行了廣泛的研究，人們都知道這兩者是密切相關(guān)的。適用于特定場合的各種電磁定律已被發(fā)現(xiàn)，但是在麥克斯韋之前卻沒有形成完整、統(tǒng)一的學(xué)說。當時，關(guān)于電磁現(xiàn)象的學(xué)說都以超距作用觀念為基礎(chǔ)。認為帶電體、磁化體或載流導(dǎo)體之間的相互作用，都是可以超越中間媒質(zhì)而直接進行，并立即完成的。即認為電磁擾動的傳播速度是無限大。在那個時期，持不同意見的只有法拉第。他認為上述這些相互作用與中間媒質(zhì)有關(guān)，是通過中間媒質(zhì)的傳遞而進行的，即主張間遞學(xué)說。
　　直至1845年，關(guān)于電磁現(xiàn)象的三個最基本的實驗定律：庫侖定律（1785年），畢奧一薩伐爾定律（1820年），法拉第定律（1831—1845年）已被總結(jié)出來。
　　麥克斯韋大約于1855年開始研究電磁學(xué)，在潛心研究了法拉第關(guān)于電磁學(xué)方面的新理論和思想之后，堅信法拉第的新理論包含著真理。于是他抱著給法拉第的理論“提供數(shù)學(xué)方法基礎(chǔ)”的愿望，決心把法拉第的天才思想以清晰準確的數(shù)學(xué)形式表示出來。他在前人研究成果的基礎(chǔ)上，參照流體力學(xué)的模型，應(yīng)用嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)形式總結(jié)了前人的工作，提出了位移電流的假說，推廣了電流的含義，對整個電磁現(xiàn)象作了系統(tǒng)、全面的研究。在1855年至1864年的十年間，他憑借高深的數(shù)學(xué)造詣和豐富的想象力，接連發(fā)表了電磁場理論的三篇論文（《論法拉第的力線》、《論物理的力線》和《電磁場的動力學(xué)理論》），對前人和他自己的工作進行了綜合概括，將電磁場理論用簡潔、對稱、完美數(shù)學(xué)形式表示出來。
　　不過，麥克斯韋1865年提出的最初形式的方程組由20個等式和20個變量組成。他在1873年嘗試用四元數(shù)來表達，但未成功�，F(xiàn)在所使用的數(shù)學(xué)形式是奧利弗·赫維賽德和約西亞·吉布斯于1884年以矢量分析的形式重新表達的。
　　1873年麥克斯韋出版了科學(xué)名著《電磁理論》，系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場理論。這部經(jīng)典著作可與牛頓的《數(shù)學(xué)原理》（力學(xué)）、達爾文的《物種起源》（生物學(xué)）相提并論。
　　麥克斯韋電磁場理論的要點可以歸結(jié)為：（1）幾分立的帶電體或電流，它們之間的一切電的及磁的作用都是通過它們之間的中間區(qū)域傳遞的，不論中間區(qū)域是真空還是實體物質(zhì)；（2）電能或磁能不僅存在于帶電體、磁化體或帶電流物體中，其大部分分布在周圍的電磁場中；（3）導(dǎo)體構(gòu)成的電路若有中斷處，電路中的傳導(dǎo)電流將由電介質(zhì)中的位移電流補償貫通，即全電流連續(xù)。且位移電流與其所產(chǎn)生的磁場的關(guān)系與傳導(dǎo)電流的相同；（4）磁通量既無始點又無終點，即不存在磁荷；（5）光波也是電磁波。
　　麥克斯韋的這一理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一。據(jù)此，他預(yù)言了電磁波的存在，電磁波只可能是橫波，并計算了電磁波的傳播速度等于光速，揭示了光現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。23年后，德國物理學(xué)家赫茲用實驗證實了麥克斯韋關(guān)于電磁波的預(yù)測。麥克斯韋電磁場理論是無線廣播的理論基礎(chǔ)，也是愛因斯坦狹義相對論的重要背景。
　　此外，在熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué)方面麥克斯韋也做出了重要貢獻。他首次用統(tǒng)計規(guī)律得出麥克斯韋速度分布律，從而找到了由微觀量求統(tǒng)計平均值的更確切的途徑。他給出了分子按速度的分布函數(shù)的新推導(dǎo)方法，這種方法是以分析正向和反向碰撞為基礎(chǔ)的。他引入了馳豫時間的概念，發(fā)展了一般形式的輸運理論，并把它應(yīng)用于擴散、熱傳導(dǎo)和氣體內(nèi)摩擦過程�！敖y(tǒng)計力學(xué)”這個術(shù)語也是由麥克斯韋引入的。
　　麥克斯韋是運用數(shù)學(xué)工具分析物理問題和精確地表述科學(xué)思想的大師，同時也非常重視實驗。他1871年受聘為劍橋大學(xué)新設(shè)立的卡文迪許實驗物理學(xué)教授，負責籌建著名的卡文迪許實驗室，1874年建成后擔任這個實驗室的第一任主任。在他和以后幾位主任的領(lǐng)導(dǎo)下，卡文迪許實驗室發(fā)展成了舉世聞名的學(xué)術(shù)中心之一。
　　麥克斯韋嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法是人類極其寶貴的精神財富，他的電磁學(xué)理論為電器時代奠定了基石，為近代科學(xué)技術(shù)開辟了一條嶄新的道路愛因斯坦在麥克斯韋百年誕辰的紀念會上曾對他做出這樣的高度評價：“麥克斯韋的工作是自牛頓以來，物理學(xué)上影響最深遠與豐碩的工作。”
　　●愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式——E=mc²
　　質(zhì)能關(guān)系式E=mc²中，E為系統(tǒng)的總能量，m為系統(tǒng)的總質(zhì)量，c為光速。這個關(guān)系式表示物質(zhì)系統(tǒng)的質(zhì)量和能量之間存在著等當關(guān)系。需要說明的是，這里的質(zhì)量是廣義的質(zhì)量，包含靜質(zhì)量和各種能量中所對應(yīng)的動質(zhì)量；這里的能量也是廣義的能量，包含靜能和動能，其中靜能指物體靜止時具有的總能量，包括分子動能、分子勢能，使原子與原子結(jié)合在一起的核能等。若物體的能量增加（或減少）AE，則其質(zhì)量也相應(yīng)增加（或減少）△m。質(zhì)能關(guān)系式是由愛因斯坦首先發(fā)現(xiàn)的。

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