麦克斯韦
英国物理学家
（1831—1879）
很多人都知道牛顿，都知道爱因斯坦，心中深深地景仰和崇拜他们。其实，还有一位几乎可以与他们比肩而立的科学巨人，他的名字叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。他1831年生于苏格兰的首府爱丁堡，只活了48岁。可是，在这短短的一生中，他却在物理学的许多分支学科——电磁学、光学、分子物理学、天文学等领域做出了里程碑式的重大贡献。他发展了色觉的定量理论，确定了照相原理，制作了最早的彩色照片。而欧洲的第一次电话通话是在他和他妻子之间进行的，所使用的设备是电话发明人贝尔赠送给他的。在他的所有科学贡献中，给人类带来最为深远影响的是经典电磁学理论。虽然电磁场的理论起源应归功于英国物理学家法拉第，但法拉第不是数学家，他没有能发展这个概念。经过麦克斯韦之手，电磁场理论才得到了精确的描述。他还预见了电磁波的存在，为无线电的诞生和今天的电子世界开辟了道路。从他的电磁场理论的确立到今天不过一个多世纪，在这一理论基础上诞生的无线电报、广播、无线电话、导航、传真、电视、雷达、无线电遥控、遥测、遥感、卫星通讯等技术成果已经成为我们生活中不可缺少的一部分。我们甚至无法想像，没有了这一切，我们将怎样生活。所以科学界公认麦克斯韦是“自牛顿以来世界上最伟大的数学物理学家”。
麦克斯韦家族是苏格兰的名门望族。在这个家族中曾诞生过一些有名的政治家、军事理论家、学者和诗人。麦克斯韦的父亲约翰·克拉拉·麦克斯韦职业虽说是个律师，却对科学十分入迷。他心灵手巧、多才多艺，从房屋设计到服装剪裁，样样自己动手。小麦克斯韦显然从父亲那里遗传来一些特别的气质，或者说是从小就受到了父亲的爱好的熏陶，他比同龄的孩子表现出更强烈的好奇心。他向父母提出无尽无休的问题：“大树为什么朝天上长？”“蚂蚁会不会说话？”“夏天的星星多还是冬天的星星多？”父母总是十分耐心地回答他这些看起来既简单又深奥的问题。可是，十个大人也不能完全解答一个孩子的问题。小麦克斯韦就经常把周围的大人们难住。比如，他会眼睛一眨不眨地盯着演奏小提琴的人，等到一曲终了，在小提琴演奏者正为自己良好的表现而沾沾自喜的时候突然发问：“先生，这琴弦为什么会发出声音呢？”他也会在姨妈为了避免客人尴尬故意塞给他一个大红苹果以引开他的注意力时穷追不舍：“姨妈，这苹果为什么是红的呢？”
姨妈的回答不能令他满意，便领他去见母亲。母亲也答不上来，只好再去见父亲。父亲想了想，从书架上找出一本精装的大书，对儿子说：“这个问题牛顿解释过，不过只是初步的。你以后可以去寻求自己的答案。”
“牛顿？牛顿是谁呀？”
“一个了不起的物理学家，一个权威。但是，他的观点也是可以怀疑的……”
父亲虽然没有直接回答这个问题，但却在小麦克斯韦幼小的心灵里埋下了探求真理的种子。
3岁那年，小麦克斯韦被一块椭圆形铁皮的耀眼反光惊得欢天喜地，他高喊着：“太阳！太阳！我捉住了太阳！”他一面把父亲拉过来表演给他看，一面又追问父亲：“星星呢？爸爸，我们能够捉住星星吗？”
父亲为此专门给小麦克斯韦设计制作了一个星座拼图。小麦克斯韦很快就能对着星空认出星座拼图上的每一个星座了，并且能够把这个星座拼图拆开再拼上。
八九岁时，小麦克斯韦已经能够和表姐一起自行设计一些巧妙的带有科学意味的玩具了。他们制作了一个能够迅速旋转的“魔盘”，上面依次画上一连串动作不断变化的猴子，转动圆盘时，猴子就跳了起来。现代动画影片就是根据这个原理发明的。
这个玩具由小麦克斯韦设计，由表姐绘画。他们做得最满意的，是“神牛和月亮”与“池塘里的孩子”。前面那个，只要“魔盘”一转，就可以看见弯弯的月牙变成圆圆的满月，一头长着大犄角的牛活动起来，另一头则跳进月亮里；后面那个，“魔盘”一转起来，就能看见一只小蝌蚪摆着尾巴从卵里孵出来，然后长成脚，变成了青蛙……
爱丁堡中学来了一个10岁的“庄稼汉”。他那身打扮要多土气有多土气：没有上流社会孩子必备的礼帽和硬领，紧腰上装一直拖到臀部以下，皮鞋头不是圆形的而是方形的。他一开口就是怪怪的土腔土调，引得同学们一阵哄堂大笑，连女教师也笑出了眼泪。而那孩子越发羞怯、腼腆了。
他就是刚从乡下被父亲送来接受正规教育的小麦克斯韦。
一下课，全班几十名同学就把这“丑小鸭”围了起来：
“你这双鞋是从垃圾堆里捡来的吧？”
“喂，是捡你姐姐的剩吧？”
突然，他的衣领被人抓住了。他一回头，脚下又被人绊了一脚……
伤痕累累的小麦克斯韦回到家中，家里人都吓了一跳。父亲摇着头想要取消自己的“服装改革”，可是儿子却觉得父亲的“杰作”轻便、温暖、舒适，坚持要穿到底，决不屈服。
孩子们很快就明白了，让这只“丑小鸭”改变主意简直是不可能的！当同学们再次嘲笑、耍弄小麦克斯韦的“奇装异服”时，“丑小鸭”伸出了自己在乡间长大的拳头，马上便有两个淘气包倒在了地上，其余的孩子见势不妙都不敢再胡作非为了。动手不行，他们便想办法孤立小麦克斯韦。老师提问小麦克斯韦时，他们便在下边出怪声，做鬼脸，起哄，常使他忘记自己回答到什么地方了。麦克斯韦就是这时候落下了说话结巴的毛病。他变得沉默和孤僻了。他常常一个人坐在树下，背背歌谣，画一些只有他自己才看得懂的画，或者抽抽陀螺看画在上边的色条的奇妙变化，或者专心致志地演算父亲出给他的数学题……只有周末父亲带他去博物馆参观或者到郊外旅行时，才是他最快乐的时刻。
其实，麦克斯韦从小到大一直有一些人把他看成是一个倔强而又古怪的人。
几年前，当他还在乡间别墅中生活时，他的家庭教师——一个小伙子，就因为他“不听话”而大伤脑筋。一次，小麦克斯韦坐在大洗衣盆中漂在池塘里玩，家庭教师怒气冲冲地用竹竿往回钩他，二人相持不下。还有一次，小家伙的耳朵被家庭教师撕出了血。但他不肯向暴力让步，他只接受引导。
而6年后，当16岁的麦克斯韦考进了苏格兰最高学府爱丁堡大学时，他又几乎重演了刚进入中学时的悲剧。这个全班年龄最小的同学似乎完全不在乎上流社会的礼仪习惯：握手时，不像大家那样戴着雪白的手套；就餐时，也不彬彬有礼、谈笑风生，而是一声不响地狼吞虎咽，如入无人之境；吃完饭，谁也不看，起身就走。
一次，一个同学好奇地跟在他后边，看他在教室里干什么。这一看不要紧，吓了一跳。原来，麦克斯韦一个人站在玻璃窗前，左摇右晃地看个不停。
“准是他脑子出了毛病！”
很快，他们身后聚拢来一大帮大学生，都来看麦克斯韦“发神经”。
麦克斯韦在哄笑声中惊醒过来，怔怔地看着大家，他不知道发生了什么事。原来，他在观察阳光在玻璃上引起的折射变化呢。
这时，学生们最为敬畏的福布施教授走进来，发现了他们哄笑的原因，他拉过来如梦方醒的麦克斯韦，向大家介绍说：“这是爱丁堡中学最优秀的毕业生麦克斯韦，他的论文已在《爱丁堡皇家学会学报》上发表了。”
“啊，《爱丁堡皇家学会学报》！”大学生们一下子呆若木鸡。那是他们梦寐以求却难以企及的权威科学杂志啊！眼前这位小老弟，就是那位大名鼎鼎的14岁的数学家？！
其实早在3年前，麦克斯韦就曾一鸣惊人，让同学们看到“丑小鸭”是怎样变成白天鹅的。
那年他13岁，上中学已经4年了。虽然人们已不再敢公开取笑他，但他在同学们心目中还是那个落落寡合的口吃的乡巴佬。直到有一天，情况发生了变化——爱丁堡中学公布数学和诗歌比赛结果，这两项比赛的第一名由同一个学生获得，他就是麦克斯韦！
从此，没有人再取笑他的服装和语音；从此，各种奖励接踵而至，而同学们也暗中把他当成了崇拜的明星。
一年以后，这颗“明星”发出了他中学时代最为耀眼的光辉，这就是福布施教授所说的那篇论文的发表。
麦克斯韦从小就对数学和物理产生了浓厚的兴趣。小时候父亲叫他画静物，交卷时父亲发现他笔下的瓶插花竟是一些几何图形：花瓶是梯形的，菊花是一簇圆圈，还有一些大大小小的三角形，大概是叶子……等到上了中学，尽管学校里还没开几何课，他就已经能用硬纸板制作出各种立体几何图形了——从正方体、棱锥四面体直到正十二面体！
为培养他的数学才能，父亲定期带他去参加爱丁堡皇家学会的活动。这个学会由科学和艺术两个组织构成。一次，艺术学会的一个名叫海伊的老画家的讲演激起了麦克斯韦的强烈的兴趣。他在画布上用两根钉子固定长短不一的线绳，画出了大小不一的漂亮的椭圆！
从此，麦克斯韦家的地上、墙上到处都画满了大大小小胖胖瘦瘦的椭圆。麦克斯韦发现，无论是改变绳子的长度，还是改变两根钉子之间的距离，都可以改变椭圆的胖瘦长短，而只有一个焦点（两根钉子靠在了一起）的正圆是有两个焦点的椭圆的特例。如果用数学公式表示，就是一个二次方程。
但麦克斯韦并没有满足于对前人经验的深刻理解上，他经过几个月废寝忘食的琢磨和实验，第一个用几何作图法完成了一头大一头小的卵形曲线的画法。工具仍然是两根钉子和一条绳子。
麦克斯韦仍不满足。他导出了比椭圆公式复杂得多的卵形曲线公式，又把这些曲线公式同光学联系起来。他把卵形曲线公式同物理学家得出的光的曲面折射公式进行比较后发现，它们竟然完全一样。于是，他把这一发现写成论文。
爱丁堡大学权威数学家福布施教授读完这篇解决了解析几何中一个高深课题的论文后，惊喜地问来送论文的麦克斯韦的父亲：“请问作者是谁？”
“我的儿子。”
“他在哪里供职？”
“还在爱丁堡中学念书。”
“他今年多大了？”
“14岁。”
教授和他的同事们面面相觑。他们开始怀疑这篇论文是抄袭的。经过短暂的冷场后，他们决定留下论文“再研究研究”。
结果是：皇家学会专门组织了一场数学学术报告会，由于作者年龄太小，论文《关于卵形曲线及多焦点曲线的绘制》由福布施教授代为宣读，麦克斯韦光荣地接受了皇家学会授予的一枚数学金质奖章；同时，论文在《爱丁堡皇家学会学报》上发表，麦克斯韦获得了“少年数学家”的称号……
当大学生们确定了眼前这个“发神经”的同学就是当年那个天才的数学少年后，惊愕变成了赞叹，他们眼中流露出钦佩的光芒。
不久，他们又亲眼看到这个好“发神经”的小老弟纠正了一位物理老师所用公式的错误。起初，麦克斯韦以为老师是笔误，课间便提醒那位老师。不料那位老师核对讲义之后说：“没错。这个公式我已经教了好几年了。”放学之后，麦克斯韦追上那位老师，将自己用三种方法验证的公式错误抄在纸上交给他。那位老师不以为然地笑笑说：“如果你的结论是对的，我就叫它‘麦氏公式’！”
然而第二天，那位老师在课堂上对自己的公式做了纠正，对麦克斯韦表示了歉意与谢意。而麦克斯韦却不承认这是“麦氏公式”，他说：“我不过是给老师做了点儿补充。”
一年之后，同学们又在《爱丁堡皇家学会学报》上读到了麦克斯韦的第二篇论文：《滚动曲线的理论》。这篇论文具有相当高的学术水平，它列出了几十种复杂的曲线公式。
这以后，麦克斯韦在科学探索之路上越走越远——
19岁，爱丁堡大学的摇篮已显得太小，麦克斯韦接受福布施教授的建议，进入英国最高学府剑桥大学学习。
23岁，麦克斯韦在剑桥大学毕业后留校，发表论文《彩色实验和眼睛视觉》，为近代色彩学奠定了基础。
24岁，麦克斯韦接过电学大师法拉第老人的火炬，发表论文《法拉第的力线》，用数学的方法把法拉第关于电流周围存在磁力线的思想概括成一个方程式。
31岁，麦克斯韦发表论文《论物理的力线》，第一次预见了世界上存在电磁波。
34岁，麦克斯韦发表论文《电磁场动力学》，用严密的数学方法论证了电场与磁场的交变发生，这就是电磁波，把法拉第朦胧的猜想变成了科学的推论。
42岁，麦克斯韦撰写的划时代的电磁学巨著《电磁学通论》问世，为近代电子科学技术的诞生和发展开辟了道路，奠定了理论基础。从此，麦克斯韦作为一代科学巨匠的地位得以确立。
