麦克斯韦的电磁理论

麦克斯韦方程组，是由英国物理学家麦克斯韦对电磁场进行解析描述的四条方程，由此统一了电学与磁学，并预言了电磁波的存在，堪称完美到如上帝本人亲自书写。

此方程组由偏微分和矢量算符写成，想要深刻理解，需要一定的数学和物理功底（至少大学数理系毕业的水平）。

下面我们试图从它的数学算式中（这里为了方便理解使用积分形式的方程组）提取一些自然哲学的内容，逐个浅析它们的含义（但还是难免有些高能）。

麦克斯韦方程组1.电场高斯定理第一条方程的含义是：闭合曲面上（为方便理解闭合曲面一概将其视为圆球）电场通量与曲面内的电荷量成正比。

根据通量的定义，这条方程可以理解为：一个空间内的电荷量越多，其周围的电场强度越大，电场线越密集。

同时我们可以看出，电场是一个有源场（其发源于某一个点或空间，并结束于另外不同的点或空间）。

2.磁场高斯定理第二条方程的含义是：任意一个闭合曲面上的磁通量总是为零。

这表明磁场是一种无源场，其场线在空间中形成闭合回路（磁铁永远都会有南北极，人类至今没有发现单一的磁北极或磁南极，也就是磁单极子，虽然狄拉克曾经预言它的存在）3.法拉第定律第三条方程的含义是：感生电场的闭合回路路径积分大小与其对应的磁通量变化率成正比。

由于电场的闭合回路积分值等于其接通电路后的电动势大小，所以此式也可理解为：感生电动势大小等于磁通量变化率（高中物理内容）这条“磁生电”的感应定律，是交流发电的理论基础。

4.安培-麦克斯韦定律第四条方程的含义是：磁场强度的闭合环路路径积分大小正比于电流密度与电场通量变化率。

也就是说，位移电流与电场的时变都会产生磁场。

麦克斯韦推导出的电场、磁场波动方程由第三、第四个方程我们可以看出，电场和磁场是可以互相生成的，条件都是各自的时变，而且方向都与自身场方向垂直。

麦克斯韦正是对这两条方程进一步求其散度，并运用矢量分析的几个基本公式，推导出一条波动方程，从而预言了一种电场与磁场交变传递的波—电磁波，并且预言光就是一种电磁波，后经赫兹实验证实。

交变的电场与磁场形成电磁波麦克斯韦的电磁理论，是继牛顿之后物理学界最重要的成果，这种将两个不同的作用力统一在一起的思想，为后来的大统一理论提供了方向。

麦克斯韦

拿到这个题目，我愣了整整一分钟，脑海里浮现出一个成语——夏虫不可语冰！如何通俗讲麦克斯韦？各位同学一定可以通俗的理解牛顿，因为初中是义务教育的终极阶段，没有牛顿，各位基本会忙于搬砖刷抖音，整体乐呵乐呵的，不会来刷科学问答找存在感。

各位同学一定也可以通俗的理解爱因斯坦，因为相对论不就是“超光速”、“时间旅行”、“宇宙穿越”、“返老还童”的汇总吗？我们电影刷了这么多，当然理解爱因斯坦！WTF？好吧，你真的理解了爱因斯坦，他其实是个火星人你们满足了吧。

至于麦克斯韦？我一直在说，本猫的现代科学家历史排名是一牛二爱三麦，杨振宁坐五望四。

这个三麦的全名，就是——詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831〜1879）；简单的说——麦克斯韦。

你要我通俗的说他，我第一感觉是，你今天算了微积分吗？麦克斯韦何许人也？按照题目要求通俗的讲，此君是一个天才少年，数学物理都天才，放中国分分钟能上中科大少年班随便灭同学顺带虐老师的那种。

当各位同学15岁的时候，还在为接下来的高中生涯迷惘之际，麦克斯韦已经表论文了。

并且16岁进入爱丁堡大学，三年完成大学本科，老师觉得没什么教的了，就把他直送剑桥读硕。

在剑桥麦克斯韦拿到了影响他一生的一本书——法拉第的《电学实验研究》。

从这本书开始，麦克斯韦明白了他人生存在的意义——统一电和磁。

然后，他花了5年时间，做到了。

简单的讲，麦克斯韦的《电磁学通论》与牛顿爵爷的《自然哲学的数学原理》还有达尔文博士的《物种起源》，并称人类现代科学最猛的著作！整个现代科学起源都算是从这三本书开始。

剩下的统计力学创始人、创立卡文迪许实验室、算出土星环等等，简直都不值一提了吧。

麦克斯韦方程组我知道大家对我现在才开始切入正题很不耐烦了，没办法，各位今天有练习过微积分了吗？麦克斯韦方程组没有微分和积分的引入，我讲个屁啊！头条的各位，四则运算是高手，了不起添个解一元二次方程，我实在不敢写微积分啊。

我通俗点吧。

在2004年，英国的科学期刊《物理世界》举办了一个活动：让读者选出科学史上最伟大的公式。

结果，麦克斯韦方程组力压质能方程、欧拉公式、牛顿第二定律、勾股定理、薛定谔方程等”方程界“的巨擘，高居榜首。

——大家记住就好，吹牛挺好用的。

麦克斯韦方程组，它是用积分和微分的形式写的，它以一种近乎完美的方式统一了电和磁，并预言光就是一种电磁波，这是物理学家在统一之路上的巨大进步。

在大家眼中世界还是只有电和磁之际，麦克斯韦方程组，用第一个方程描述电，第二个方程描述磁，第三个方程描述磁如何生电，第四个方程描述电如何生成磁。

——简单的说，用四个方程优雅自洽地描述电、磁、磁生电、电生磁这四种现象，也就是电磁的一切，完美！结语如果你今天的爱好是刷手机，明天的爱好是喝奶茶刷手机，那么，感谢麦克斯韦吧！看到有人提到他的名字，跪就对了。

请相信科学！我是猫先生，欢迎关注，感谢阅读！