从爱丁堡到第一任卡文迪什教授

【英《新科学家》杂志十一月文章】爱因斯坦说过，伽利略和牛顿，法拉第和麦克斯韦在物理学史上占有同等重要的地位。这是爱因斯坦一个极有趣的方程式。因为它点明了詹姆斯·克拉克·麦克斯韦和其他人在现代科学文化中的地位。
麦克斯韦在为第九版《大英百科全书》写的《以太的相对运动》条目中论述以太的时候说，如果观察光在地球表面两点之间传播的时间能决定光速的话，那么我们就可以把观察得来的相反方向的速度加以比较，得出地球上两点之间以太的速度。这一论述启发了米切尔森和莫利在一八八七年做了一次实验。在实验中他们证明，光速与光源的速度无关。这就为相对论的理论奠定了基石，对自然概念的当代革命作出了关键性的贡献。
一八六四年，麦克斯韦向英国皇家学院宣读他的学术论文《电磁场的力学理论》。他说，他研究得出的光的电磁理论同法拉第在《光偏振设想》中的理论本质上是一致的。他求出了电磁场的一般方程式。电磁波对他来说比物质现象更为现实。
麦克斯韦对科学作过许多重要而具体的贡献，不过他对未来发现的方向和性质的预言甚至更为伟大。他作为剑桥大学第一任卡文迪什教授，结束他第一次讲课的时候，提出了对物理学上一些深奥问题的想法：物质是连续的呢，还是不连续的？能否给它一个定论？
所以在他结束讲课的时候，他提出了量子力学和测不准原理的想法。仅仅八年之后，即一八七九年，他就因患癌去世了。但是那时他就预示了普朗克、玻尔和海森伯后来的发现。正是这种潜意识的、给人以启示的天赋才能，为科学和剑桥大学的物理学作出了最大贡献。
一八五五年，他提出了颜色的理论，这一理论已应用于彩色照相和彩色电视。他创立了统计力学，又是承认美国理论物理学家吉布斯重要地位的第一个人，而他本人却是一个古典物理学理论的大师。他二十四岁时就解决了古典引力学中一个最难的问题：即解释了土星环的稳定性。这在科学史上具有伟大的战术意义。因为这使当时的科学机关不得不认真考虑他的思想和见解，帮助他对剑桥的物理学提供了一种深刻的直觉知识。
他何以有这种天赋才能的呢？麦克斯韦生于爱丁堡一个历时达两世纪之久的苏格兰地主家里。
麦克斯韦的上代祖先都是一些在法律、政治、地质、统计、诗歌和海军战略学上具有卓著声誉的能人。麦克斯韦的父亲约翰过着一种闲适的生活。他搞法律漫不经心，他真正感兴趣的却是技术及其在当时“工业革命”的新作用。当年轻的麦克斯韦访问伯明翰时，他父亲对他应参观和注意哪些技术发展的问题作了详尽的、见多识广的指点。
约翰·克拉克·麦克斯韦把许多时间都用到设计和建造米德尔比的格伦莱住宅上。他把对技术的兴趣传给了儿子，这点有着重要的意义，因为对麦克斯韦来说，这种兴趣在旧的大学观点和新的技术工业化之间起着桥梁作用。当他设计新颖的卡文迪什实验室时，他把从父亲那里学得的建筑上的细节结合在设计中。
麦克斯韦八岁的时候，母亲去世。他由父亲一手抚养长大。他父亲请了一位家庭教师，这位教师说他反应迟钝，因此对詹姆斯有些粗暴。这种粗暴的做法把麦克斯韦精细的表达思想的方式，变成了某种形式的夸张其词。他十岁时被送进爱丁堡学院深造。
他十四岁时赢得一枚数学优胜奖章，但因为研究学问的方式原始，他在学校不能得到长足的进步。他父亲把他带去参加爱丁堡皇家艺术学院的聚会。詹姆斯听了Ｄ·Ｒ·海的一次讲课，讲的是格林装饰品上圆形的问题。他兴趣盎然，捉摸如何画出这个圆形来，结果发现了一种方法，他父亲把这一发现寄给爱丁堡大学自然哲学教授Ｊ·Ｄ·福布斯。福布斯看了文稿，发现在这个问题上以前撰稿的只有笛卡尔、牛顿和赫伊根斯。
麦克斯韦在爱丁堡大学没有获得学位，他父亲于一八五○年把十九岁的麦克斯韦送进了剑桥大学时，他的才华才开始充分显示出来。到这时，他才终于感受到在知识海洋里生活的乐趣。他好动的天性又使他结识了许多朋友。他成了著名的数学教师霍普金斯的学生。教师对他知识的杂芜感到震惊，但也对他的天赋才能留下了深刻印象。
一八五四年，他在剑桥数学学位考试中名列第二。
毕业以后麦克斯韦很快被选为三一学院的研究员。
他申请担任阿伯丁的马里舍尔学院空缺的教授职务，结果很顺利地被选上了。
四年后，马里舍尔学院和皇家学院合并，麦克斯韦失去了教授职务。但是不久，他又被任命为伦敦皇家学院的教授。在那儿，一直到他一八六五年离休之前，他一直在从事几项给人印象最深的工作，其中包括进一步研究空气动力学的工作。
离休六年，其间，他完成了一篇有关电磁的论文。后来德文郡公爵向剑桥大学提供经费，以设立一个实验物理学教授的职位。在汤姆森和黑尔姆霍尔茨相继谢绝之后，麦克斯韦被说服接受这一职位，成了第一任卡文迪什物理学教授，并成了设计和建设卡文迪什实验室的推动力，该实验室终于在一八七四年开始工作。
虽然卡文迪什实验室一直把麦克斯韦确立的标准保持到今天，使得剑桥大学在二十世纪物理学的发展中处于主导的地位，但麦克斯韦却在一八七九年因患癌症与世长辞，这一年，爱因斯坦诞生。