与牛顿和爱因斯坦齐名的大科学家！高山科学经典导读《麦克斯韦：

2023年6月10日晚八点,“高山科学经典”直播间邀请到高山书院校董会主席,清华大学科学史系系教授,清华大学科学博物馆馆长吴国盛,《麦克斯韦:改变一切的人》译者肖明,清华大学副教授李铁夫,一起导读《麦克斯韦:改变一切的人》。

一组足以改变世界的数学公式,一个让爱因斯坦都崇拜的科学伟人。他就是电磁理论的重要奠基人——麦克斯韦。

1831年,法拉第发表电磁定律,就在这一年,麦克斯韦出生。法拉第年长麦克斯韦40岁,两个科学伟人却一见如故。吴国盛教授在导读中介绍到,“法拉第有着极强的物理直觉能力,但因出身贫苦,从小没念过书,基本不懂数学,他没法把他的物理直觉用数学表达出来,麦克斯韦就弥补了这个重要的缺陷。”麦克斯韦能够运用数学工具,使法拉第的思想以完美简洁的数学形式展现在世人面前,并取得突破性的贡献。

吴国盛教授在高山科学经典导读直播间

吴国盛教授简单回顾他的主要成就,认为可以分成六个方面:

①提出“麦克斯韦方程组”统一了电学、磁学和光学,被誉为牛顿以来物理学的第二次统一;

②在分子运动论与统计物理学领域里成就卓著,提出了以他的名字命名的分子速度分布律、能量定理等;

③提出三原色理论,制作出人类历史上第一张彩色照片;

④提出自动控制的理论基础;

⑤对工程力学做出了独特贡献;

⑥是世界知名的卡文迪许实验室的总设计师、第一任室主任、第一任教授。麦克斯韦在这些领域的突破性成就,如书名所述,“changed everything”,改变了一切:

他建立了的电磁场方程是启发爱因斯坦创立狭义相对论的主要源泉,而且在普朗克的能量量子发现中起了重要作用;

他建立的麦克斯韦方程组,是对电磁场完整的数学表述,深奥、微妙,具有完美的对称性;

他还准确预言了电磁波的存在,认为光就是一种电磁现象。

1888年,赫兹利用火花放电产生了电磁波并探测到它们,证明了麦克斯韦发现的真理。麦克斯韦电磁理论的意义不仅在于它从根本上改变了电、磁、光的理论,而且第一次大规模地改变了牛顿自然科学的框架。这时候,牛顿时代即将结束,以相对论和量子力学等为代表的新科学革命山雨欲来。

此外,他的影响贯穿我们生活的方方面面:

麦克斯韦电磁理论为无线电、雷达、电视、计算机、无线通信等奠定了基础,人类文明从此由机械时代开始走向电力时代;

他证明的三色原理是彩色电视的基础;

他的思想实验——“麦克斯韦妖”,被称为物理学四大神兽之一,被创造性地应用到信息理论和计算机科学之中;

他设计建立的剑桥大学卡文迪什实验室,被誉为“诺贝尔物理学奖获得者的摇篮”……

吴国盛教授告诉观众,“爱因斯坦很认可麦克斯韦的伟大成就,他在自己办公室里挂了三个人的画像:牛顿、法拉第、麦克斯韦。”爱因斯坦认为,麦克斯韦标志着一个科学时代的终结和另一个科学时代的开始。

有些人明白麦克斯韦与牛顿和爱因斯坦是齐名的,但大众中的很多人还没有听说过麦克斯韦。由巴兹尔·马洪编著的《麦克斯韦:改变一切的人》被列入高山科学经典百本书目之一,作者用简洁而又直白的语言向读者讲述麦克斯韦的故事,写得优美清晰,充满温情,可读性极强。在书中作者这样提到,“我写本书的一个充分理由,就是为麦克斯韦赢得一点他应得公众的承认。不过,更好的理由是弥补这个损失。麦克斯韦的一生是我们大家的共同财富。”

麦克斯韦是如何获得这样非凡的成功的呢?

本书译者、圆桌对谈嘉宾肖明老师分析道,“麦克斯韦的成功,一个是天资很好。其次是对科学充满热爱,尽管家里衣食无忧,麦克斯韦仍愿意累死累活地去搞科学研究,并持之以恒。而且他在爱丁堡大学和剑桥大学打下了扎实的基础,让他走得更远。最后是思想很活跃,不知疲倦,无论是在大学,还是归乡回到格伦莱尔,他除了做事务管理以外,很多时间还是用于研究。”

肖明老师在高山科学经典导读现场

肖明老师从麦克斯韦的案例出发,对如何培养人才还分享了看法,“不谈天赋值,作为一般人,要培养创新人才的话,首先要从娃娃抓起,培养爱好,这样才有动力。第二,在大学一定要打好学科基础,没有基础上不去。第三,要进一步提高大学教师的质量和水平。”

李铁夫老师在高山科学经典导读直播间

主持人兼对谈嘉宾李铁夫教授也联系高考事件进行了观点分享,“在麦克斯韦那个年代,大家如果想要做好科学,就要学好数学。那么在今天,如果想要研究科学或更高等的技术,也需要把数学和物理学学好,所以高考完的同学在报志愿的时候,可以考虑一些基础学科。”

高山科学经典圆桌对谈

与科学家一起读好书,“高山科学经典”是一个由高山科学促进中心发起的公益科普项目。邀请百位知名科学家每周导读一本科学经典书籍,引领公众参与阅读的大型科学传播公益项目,旨在提升全民科学素养、培育科学精神、传播科学思想。期望在全民学科学的时。背景下,高山科学经典能在科学传播领域尽一份绵薄之力。

高山科学经典项目书单

高山科学经典的目标是,让科学精神通过书籍,跨越地域、阶层、年龄、民族的界限,传播到每个角落、每个人心中。希望科学成为一种生活方式。与科学家们跨界对谈,让科学更有趣。

高山科学经典世界读书日发布会现场

未来,“高山科学经典”项目将打造三大重点产品:出版《高山科学经典》系列丛书;开展线上导读直播;沉淀专业级科学导读视频节目。达到出版、传播、教育多重效应。开展全民科学阅读,共同推动“科学复兴”,提升全民族科学文化素质,实现“公心大用”。