費曼在他的《費曼物理學講義》中這麼說：「把時間拉長，比如說一萬年後回頭看人類的歷史，十九世紀最重要的事件無疑是馬克士威爾發現了電動力學方程式。」愛因斯坦也推崇馬克士威爾的成就足以與牛頓比擬；的確，馬克士威爾可以說是牛頓與愛因斯坦之外最偉大的物理學家。

馬克士威爾從小就展現聰慧好奇，每件事都要一直追問為什麼。法拉第正是在他出生那年發現電磁感應，然而法拉第是經由實驗發現的，他也不明瞭為什麼磁場改變會產生電流，這個謎得再等三十年才由馬克士威爾解開。

1861年到1865年間，馬克士威爾發表一系列的演說，提出革命性的理論架構，向世人清楚地闡釋電場與磁場如何互相影響生滅，還預言了當時聞所未聞甚至難以想像的電磁波的存在，並且指出光就是一種電磁波。令人驚豔的是，馬克士威爾只用了四個方程式就涵蓋了所有已知的電和磁場的現象！

四十年後，愛因斯坦會從這個簡潔美麗的「馬克士威爾方程組」推導出特殊相對論。我們現在使用的科技產品更是從馬克士威爾的理論衍生而出，可以想見，他的影響仍將一直持續到未來……。

馬克斯威的父親是一名律師，家境富裕。1841年，10歲的馬克斯威至負有盛名的愛丁堡公學就讀，但馬克斯威的興趣早已超出學校所要求的範圍，並不十分關注考試成績。

十四歲時，馬克斯威就在愛丁堡皇家學會發表了他第一篇數學論文討論卵形線 (oval) 與多焦點曲線，展現了他驚人的數學天賦。

其實當時的馬克士威年齡太小而被認為沒有提交個人科學成果的資格，他的這篇論文由愛丁堡大學的自然哲學教授福布斯呈示給愛丁堡皇家學會。

1847年， 16歲的馬克斯威進入愛丁堡大學就讀，他持續發表數學與物理的論文，並廣泛閱讀 Cauchy、Fourier、Monge、Newton、Poisson、Taylor 的著作。 1850年他進入劍橋大學三一學院(Trinity College)，據他的數學老師 Hopkins 說馬克斯威是他在劍橋見過的資賦優異生中的最優異者。

1854年，23歲的馬克斯威畢業獲選為三一學院的fellow，1856年因父親生病，他申請回蘇格蘭馬歇爾學院任教。在成為馬歇爾學院的教授時，馬克斯威僅僅25歲，要比其他的教授至少年輕15歲。

在這裏，馬克斯威完成他著名的土星環研究並因此獲得 Adams獎。馬克斯威經由數學計算，認為土星的光環不是整塊固體，也不是液體，因為這樣，由於引力和離心力的作用會使它分崩離析，因此推斷土星環應該是由一些小碎塊聚集而成。這個預測要等到二十世紀末 旅行者(Voyager)太空船到達土星才證實。

另外，在這段期間，馬克斯威也完成他著名的色彩理論。馬克斯威在陀螺上塗顏色，旋轉陀螺，證明自然界裡的大多數顏色都可以用綠紅藍三原色按照不同的比例調配而成。1861年，馬克士威利用三原色光的混合法，製作出全世界第一張彩色照片， 這張照片拍攝的是帶有花呢格紋的緞帶。

1860年，馬克斯威受聘為倫敦國王學院(King's College) 的自然哲學與天文教授，開始他學術上豐碩的六年。

1864年，馬克斯威提出描述電磁場之馬克斯威方程組，用四個偏微分方程概括一切電磁現象，事實上他由此計算出電磁波傳遞的速度等同於光速，因此斷言光是一種電磁波。

這個發現，是愛因斯坦思考狹義相對論的重要背景。另外，23年後，德國物理學家赫茲 (Hertz,1857-1894)在實驗室中證實馬克斯威的預測造出無線電波，開啟了二十世紀無線電時代。

1873年，馬克士威出版《電磁學通論》一書，這是一本集電磁學大成的劃時代著作，全面總結了十九世紀以來電磁學研究者們的心血與成就，建立了一套完整的電磁理論體系，是一部足以和牛頓的《自然哲學的數學原理》相媲美的里程碑式的著作。

1931年在馬克士威百年冥誕的紀念會上，愛因斯坦闡明馬克士威工作的重要性：自從牛頓奠立理論物理學的基礎以來，物理學理論的最偉大變革，是由法拉第和馬克士威在電磁現象方面的工作所引起的。

我目前教的科目就是在物理系教電磁學，就等同於在教馬克士威的《電磁學通論》。所以今天就多介紹一些馬克士威的生平。

今天也是另外一位對物理有重要貢獻湯瑪斯·楊的誕辰，我也一併和各位好友分享。

【科學史上的今天】6/13——湯瑪斯·楊誕辰（Thomas Young, 1773－1829）

兩歲即能閱讀；六歲就把聖經從頭到尾讀完兩遍，並開始自學拉丁文；青少年時已精通十二種語言、會製作顯微鏡與望遠鏡，除了歷史、法律、音樂，還自學牛頓那艱澀的微積分與《光學原理》，以及拉瓦謝的《化學要論》。這樣的天才兒童日後出類拔萃一點兒也不奇怪吧！不過，湯瑪斯·楊所跨的領域之廣，所作的貢獻之多，用「天才科學家」都還不足以形容。

楊原本以行醫為職志，因此從十八歲到二十八歲這十年間發表的論文都是關於視覺的研究。他研究水晶體如何調節焦距，率先提出眼睛有三種感光細胞接收不同波長的色光，而產生彩色的視覺。因此他被譽為生理光學的創始人。

1800年，他發表科學史上首度描述波的干涉現象的論文。以此為起點，他開始研究光的性質，根據繞射、干涉等現象，主張光是一種波，而非牛頓所言之粒子。但粒子說已盛行百餘年，即使楊提出各種實驗結果作為佐證，仍難以撼動牛頓的權威，直到法國物理學家菲涅耳（Augustin Fresnel）提出更明確的實驗與理論根據後，波動說才自一八二○年代開始獲得普遍認同。

而楊於1803年所做的雙狹縫實驗更是影響深遠。他讓一道光同時通過兩個狹縫投射到屏幕上，結果出現明暗相間的干涉條紋；他認為這足以證明光就是波。沒想到一百多年後的物理學家改用電子、質子，甚至是由60個碳原子組成的巴克球重做雙狹縫實驗，竟然也都出現干涉現象！雙狹縫實驗還衍伸出更奇特的量子現象，成為哥本哈根詮釋的最佳佐證。

1819年，楊發揮其語言天分，率先指認出羅塞塔石碑上某一重複出現、有著外框的古埃及象形文字，係作為表音符號代表「托勒密」這個外國人名的音譯（就跟我們中文做法一樣），而成為商博良（Jean-François Champollion）破譯埃及象形文字的關鍵。

除此之外，楊還在材料力學、表面張力、血液流動、音樂的平均律等不同領域都作出重要的貢獻，只可惜這位「世界上最後一個無所不知的人」未滿56歲就離開人世了。

儘管這篇短文把湯瑪斯·楊寫成這麼神，但是當時他的科學成就並沒有獲得同行的支持。

1800年，湯瑪斯·楊在《關於聲和光的實驗與研究提綱》中，探討聲音與光雷同性的論文，在這篇論文中提到干涉現象是波動的基本概念。隔年，他把干涉概念擴展到水與光，他利用干涉概念，闡明了當時許多難解的現象。他對微粒說的正確性提出了懷疑。當時關於光的本性這個問題，牛頓的微粒說已經統治了100多年。

湯瑪斯·楊寫道：“我儘管仰慕牛頓的大名，但並不因此而認為他是萬無一失的。……我遺憾地看到他也會弄錯，而他的權威也許有時甚至阻礙了科學的進步。

1802～1804年，湯瑪斯·楊進行了著名的光的雙狹縫干涉實驗。

湯瑪斯·楊使一束窄光穿過一張紙板上的兩個十分靠近的針孔，然後投射到屏幕上。楊氏觀察到了一系列明暗相間的干涉條紋。這種現象用微粒說是很難解釋的，他用干涉原理作了具有說服力的說明。

湯瑪斯·楊第一次成功地測定了光的波長，紅光的波長為1/36000英寸(約705奈米)，紫光的波長為1/60000英寸(約423奈米)，這個估計值數量級大致與現代測定值相符。

1802年湯瑪斯·楊發表了《光和顏色的理論》，並舉辦多場演講並當場實驗；不過在當時牛頓的地位很崇高，即使楊氏的實驗很有說服力，但很多學者都不願違背牛頓，不過湯瑪斯·楊並未因此而退縮，他將論文印成小冊子，但據說只發行了一本。

湯瑪斯·楊對彈性力學也有貢獻，後人將材料彈性模量稱為「楊氏模量」。在科學上湯瑪斯·楊的光波理論當時沒有得到回響，他有點灰心，1814年後他將重心轉至考古方面的研究。

今天和好友們分享湯瑪斯·楊的故事，就知道造神和一言堂的可怕，雖然最後真理總會撥雲見日，但確實會阻礙進步！

在時間的長河裡
被遺忘的人太多了
只有少數人記得最初的
思想者 創造者

倉頡造字
可是最初的文字太難了
文字在後面多少次的改進
並且依照各地需求衍生

有多少人會在意最初的創造者
只有研究者
而其他人只當作冷知識
畢竟與生活脫節



兩文看起來沒有關聯
其實有一點是一樣的
只有當知識傳遞才有改進的機會
即使是造神和一言堂

再傳遞不發達的年代
只有將某些理論推到高點
讓有需求的人知道他的存在
才會產生後續的理論


用知識的發展來說
我認為最少有五期或者以上

初期文字和圖形的發展
用在紀錄當時的發展和災難

而第二階段
開始普及文字和紀錄思想
並淘汰部分紀錄
這部份各家都開始造神
要想把自我的思想傳遞出去
淘汰的就淹沒在長河裡
只有少數有用的會被再一次挖掘


第三期
實際應用第二階段知識
就是所謂的普及知識和思想
開始發明和創造
並證明前人的思想是否正確

現在大概是第四期中期
發明和創造實際應用
可以快速轉換文字和語言
各地的資訊無論是否正確
也快速的傳遞
至於是否正確就要看下一期

第五期
我猜測
再度整合文字和語言
淘汰錯誤的資訊
這是接近巴別塔的存在了
而且只會是接近或者只有外觀

至於五期之後......
不論存不存在其實都不重要
甚至會不會到第五期
都是問題

jkjkjk110 發表於 2019-6-16 01:22
在時間的長河裡
被遺忘的人太多了
只有少數人記得最初的

感謝好友的回覆，其實這兩文是有些關聯的。

湯瑪斯·楊用實驗證明了光的波動性，馬克斯威爾預測電磁波的存在，而光是電磁波的一個波段。

在科學的世界裡是無法造神的，牛頓應該算是唯一的例外，除了光的微粒說之外，牛頓其他的科學成就後來驗證都是正確的。

牛頓在研究光的本質的時候也有看到光的干涉現象(發現牛頓環)，可能是他的對手虎克(Robert Hooke)支持波動說，所以牛頓一直堅持光的本質是微粒。

科學領域知識的傳遞在伽利略之後發生了質的變化，只要和實驗不符合的理論，理論就算推倒再漂亮也是錯誤的。

其他的知識領域的確有可能造神和一言堂的情況發生，這我就不點名了。

732 發表於 2019-6-16 09:18
感謝好友的回覆，其實這兩文是有些關聯的。

湯瑪斯·楊用實驗證明了光的波動性，馬克斯威爾預測電磁波的 ...

要以一般人而言

如果讓不同年齡和知識的人來闡述
說光與電磁的差別和共通性
我只能說除了基礎
或許我什麼都不明白



即使是科學也要造神和一言堂
只有這樣才有決策去推動
很多時候是半對半錯的

最初的科學方向是混亂的
只有產生一個目標
才能產生質疑
並藉此產生後續的道路

科學發展到現在
有多少成了定理
有多少是假說
有多少當時不受重視
而後期發展成新的學說並被證明

即使是實驗
也要有足夠的支持和資本
才能驗證

有多少人在不知道會發生什麼的狀態下
推動知識的進步
而有多少人在知道的狀態下
引發滅絕的危機



我拿個爭議比較大的來說
大型強子對撞機

jkjkjk110 發表於 2019-6-16 11:19
要以一般人而言

如果讓不同年齡和知識的人來闡述

好友拿出大型強子對撞機當作反例，那我還真是無話可說。

因為全世界只有這一組儀器，別人無法複製他的實驗，所以他說了算。

就拿我最近分享的一則科技新聞：新發現五誇克粒子：介子和重子的奇特組合，發表在物理最頂尖的期學術期刊上，的確科學也要造神和一言堂！

https://www.jkforum.net/thread-10578713-1-1.html

732 發表於 2019-6-16 11:41
好友拿出大型強子對撞機當作反例，那我還真是無話可說。

因為全世界只有這一組儀器，別人無法複製他的實 ...

這個例子
到不是為了說什麼
單純因為它貴
還有爭議和危險

就像我小時候看電視在推核電
還有電視劇演出
幾十年前的說明
當時的我根本不知道這東西
到底有什麼危險和爭議
更不知道它有多貴......

就到此吧......
畢竟有上了神壇的
也有跌落的
讓時間去驗證吧