十分钟了解“麦克斯韦方程组”，这是人类历史上最伟大的公式
宁哥说财经2018-05-14 07:15
上帝说，要有光，于是便有了光。光的量子性可以解释光的产生和吸收规律。
要谈光的传播规律，首先要明白光的本质是一种电磁波。光的传播规律，也就是电磁波的传播规律。人类真正理解电磁波，耗时漫长。
两千多年前，人类发现摩擦后的琥珀能吸引微小物体、磁石能吸铁。后来，甚至能用指南针进行各种航海活动，却并不通晓这些“电磁现象”背后的本质。
直到1785年，库仑创立了电荷之间相互作用力的数学关系式，这才有电学发展史上的第一个定量规律。
1820年，奥斯特发现电流能产生磁场。同年，安培计算出两个电流之间的相互作用力，并给出电流产生磁场的数学表达式。
1831年，自学成才的天才实验科学家法拉第，发现了电磁感应现象，并提出时变磁场产生时变电场的理论学说，由于他数学功底欠缺，未能将其成果表示成精确的定量理论。1845年，物理学家纽曼给出了法拉第电磁感应定律的数学表达式。
1873年，麦克斯韦提出“位移电流”的概念，建立了时变电场产生时变的磁场的理论学说。结合前辈们的成果，用数学方程严格地描述了电磁场应该遵循的规律，推导出电磁场的波动方程，并预言电磁波的存在，顺便发现电磁波的传播速度和光速的一致性。于是他推断，光的本质是一种电磁扰动，由振荡的电场和磁场组成。（后面附有简要推导过程）
1887年，赫兹用振荡电路证明了麦克斯韦预言的正确性。另外，这组方程式还直接催生了狭义相对论和光子晶体理论的诞生。
目前，人类已经迈入虚拟代替现实的阶段，无线互联网、卫星定位、无线通信、微波遥感等信息技术，其传输信息的媒介都是电磁波。我们在享受这些科技成果之余，可以了解一下麦克斯韦。
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