尽管一代物理大师法拉第将电磁场、磁力线和电力线等重要概念引入物理学，并当选英国皇家学会主席，但他一直遗憾地认为，电磁研究只能局限于对电力线的描述，无法上升到定量的理论水平。没有理论支持，电磁学就不能广泛应用于人类的生产和生活。

这种遗憾在读了一篇论文后终于消失了。这篇论文叫做《论法拉第力线》。作者是一个获得巨大声誉的年轻人。

"作者可能会继续我的梦想，为电磁飞行的翅膀."法拉第甚至乐观地思考。他立即给这个年轻人写了一封信，表达他的祝贺和感谢。

从那以后，老法拉第静静地等待年轻人的来访。

谁知道这一等就是四年！

法拉第这么期待的年轻人是谁？

敢于挑战的物理爱好者

这个年轻人的名字叫詹姆斯·麦克斯韦。

麦克斯韦出生在苏格兰的古都爱丁堡。当他年轻的时候，他和他的父亲住在乡下，开始接触科学。当他8岁的时候，他和他的父亲去爱丁堡的皇家科学院听科学讲座，并对物理产生了兴趣。第二年，麦克斯蒂维的母亲因病去世。从那以后，他和父亲一起度过了艰难的童年。

麦克斯韦15岁时，一篇论文发表在《爱丁堡皇家学会学报》上。这篇用数学理论解决物理问题的论文赢得了专家们的好评。16岁时，他被爱丁堡大学录取学习物理。19岁时，他转到剑桥大学，在霍普金斯教授的指导下学习数学。霍普金斯学识渊博，培养了许多科学家，如多才多艺的科学家威廉·汤姆孙和数学家斯托克。

麦克斯韦在学生时代。(来自博客)

好老师造就好学生。在霍普金斯的指导下，麦克斯韦在短短两三年内取得了快速的进步，掌握了欧洲所有先进的数学和物理方法。他通过设计著名的彩色陀螺仪在法国科学界引起了轰动，获得了皇家科学家奖章，并被聘为大学教授。

早在他在剑桥大学学习的时候，麦克斯蒂维就被法拉第的新思想所吸引。有一天，他碰巧看到了法国的第一本书《电力实用研究》，他越读越着迷。结果，他变得对电磁学非常感兴趣，并决心对它进行量化。

用数学公式表达无形电磁场是一个大问题。经过仔细考虑，充满挑战精神的麦克斯蒂维决定采取两个步骤:一是比较法拉第电磁场和流体场，从而建立电磁力的物理模型；二是用数学公式来准确描述电磁学之间的关系。

剑桥大学校园的一个角落。(来自互联网)

就在麦克斯韦研究磁场线的时候，他父亲重病的消息出乎意料地传来。为了照顾父亲，麦克斯韦不得不停止科学研究，离开剑桥大学，回家，日夜守护在床边。

这时，苏格兰北部阿伯丁港的马里斯卡尔学院发来了一封邀请函，说学校里的自然哲学讲座空缺了，并邀请麦克斯韦成为自然哲学教授。父亲去世后，他轻而易举地去了马里斯卡尔学院就职。

麦克斯蒂维在那里教了三年书，在此期间，他娶了院长的女儿。后来，马里斯卡尔学院与另一所学院合并，麦克斯韦不得不离开阿伯丁。

在马里斯卡尔学院任教期间，麦克斯韦解开了土星环之谜(他证实土星外环是由非相干物质组成的，100多年后，“航海家”太空投机者在到达土星周围后证实了这一理论)，并通过统计方法获得了气体分子运动速度的分布规律，即著名的“麦克斯韦速度分布规律”。仅这两项成就就足以使他成为欧洲一流的科学家。

在处理家庭事务和教授自然哲学的过程中，麦克斯韦对电磁场的研究是断断续续的。将法拉第的信与他自己和他在日常研究中的困惑联系起来，他决定花时间去拜访长者。

电磁学史上的著名会议

1860年秋天，应伦敦皇家学院的邀请，麦克斯蒂维成为了一所英国大学的数学教授。在一个晴朗的秋日，麦克斯韦去市中心拜访法拉第。

在法拉第宫前，麦克斯韦恭敬地把他的学术论文和一张四年前出版的名片递给了老仆人。过了一会儿，法拉第脸上带着微笑迎接他。

这位电磁学实验大师已经70多岁了，他的太阳穴是灰色的，他那双聪明的眼睛闪着慈祥的光芒。

虽然两人相距40多岁，在教育、个人气质、爱好、兴趣和其他方面有很大不同，但他们很快就合得来，开始亲切交谈。也许这就是中国人所说的“忘记朋友”。一个是老的，一个是年轻的，老的还没有从小学毕业，但少数是名牌大学的尖子生。老面孔很和蔼，说话像豆子一样快，而不太严肃的面孔。虽然他不擅长修辞，但他的话一针见血。老年人擅长做实验，喜欢用直觉来描述现象的本质，不太精通数学，喜欢用数学来描述物理现象...

当麦克斯韦遇到法拉第时。(来自PPT)

在谈话中，他们达成共识，他们坚信电磁场的物质性，反对牛顿的距离作用。他们的共同目标是建立可以用数学公式描述的、不属于牛顿哲学体系的电磁理论。

"请指出我论文中的缺点."麦克斯蒂维真诚地说道。

“这篇论文非常好，出乎我的意料，”法拉第兴奋地说。“然而，你不能只用科学来支持我的观点，但你应该用数学公式来表达它。”

"非常感谢，我一直在努力工作！"麦克斯韦站起来敬礼。

“年轻人，来吧。我希望你能在我死前告诉我如何用数学来描述电磁场！”法拉第临别时说道。

法拉第的鼓励极大地鼓舞了麦克斯韦。经过四年多断断续续的研究，麦克斯韦最终定居下来研究电磁学。在1861年和1862年，他先后发表了四篇论文，主题是“物理学的力线”。他在第二篇文章中引入了“位移电流”的概念，并取得了重大突破。这一突破显示了电子时代的曙光。

电子时代早期电话局的工作场景。(来自互联网)

附言

通过会面和交流，麦克斯韦了解了法拉第对电磁学的贡献，并钦佩他的谦虚和谨慎。法拉第于1867年去世后，他在悼词中写道:“法拉第通过他的力线概念以统一的方式理解各种电磁感应现象。他运用这一思想的方式表明他是一位高超的数学家——未来的数学家将能够从他那里获得丰富而有价值的方法...也许像法拉第这样的下一个哲学家能够发展一门全新的科学，而我们今天可能甚至不知道它的名字。”

麦克斯韦和法拉第的这次会面成为科学史上，尤其是物理学史上的一次很好的谈话。它象征着电磁学实验和理论的有机结合，暗示着电磁学即将起飞。会后，麦克斯韦通过一组数学方程成功地描述了电磁现象。这套方程被称为“上帝写的”，为无线电的发展和即将到来的电子时代奠定了理论基础，并最终导致电灯和电话等电器进入成千上万的家庭。结果，麦克斯韦成为世界物理学史上的一个重要人物。如果你想知道事情进展如何，请看看下一集，“无线电发展的基础”，它最初是由这个“仙女”写的！”.

麦克斯韦的形象。(来自视觉中国网络)