麦克斯韦方程磁场的环路积分,麦克斯韦方程组积分形式及其意义

如果按伟大程度给物理学家排位次，大多数情况下是牛顿占据第一的位置，爱因斯坦有时候也能坐第一把交椅，他们二位能够稳居前两位。牛顿是经典力学的主要创建者，在天文学、光学领域也有基础性的贡献，另外他还是一位伟大的数学家。爱因斯坦创立了相对论，参与建立了量子力学。

提到伟大的物理学家，除了牛顿和爱因斯坦之外还有不得不提的一位，那就是麦克斯韦。在物理学家的排名中，麦克斯韦一直稳居第三的位置。他是电磁学理论的集大成者，他给出的麦克斯韦方程组将电、磁、光统一了起来。麦克斯韦方程组是物理学史上最伟大、最辉煌灿烂的成就之一，足以和牛顿的引力理论、爱因斯坦的相对论相提并论。另外，麦克斯韦还在统计物理领域有重大的、开创性的研究。问题来了，千年老三麦克斯韦为何从未排在牛顿、爱因斯坦的前面？

这个问题，杨振宁曾经回答过。物理学家施郁教授有一次问杨振宁为什么认为爱因斯坦是仅次于牛顿的伟大物理学家，杨振宁给出了如下回答：

值得一提的是，杨振宁是非常推崇麦克斯韦的。杨振宁的最重要学术贡献是规范场理论，规范场理论的建立与麦克斯韦方程组有着很密切的渊源。杨振宁多次在他的学术报告中重点谈起麦克斯韦方程组。从现在的视角看，麦克斯韦给出了麦克斯韦方程组，但是他没有看到其中的优美几何。杨振宁看出了其中的优美几何，并给出了规范场理论。规范场理论的建立以及后来取得的巨大成功也让人们更加认识到麦克斯韦方程组的优美及重要。事实上麦克斯韦方程组的价值就是一步一步地逐步被人类认识到的，也许以后还能继续发掘出其中的价值。

麦克斯韦最初给出的方程组多达十几个方程式，并且十分晦涩。1879年48岁的麦克斯韦去世，爱因斯坦就是在这一年出生。尽管在麦克斯韦去世前人们就认识到他是一位伟大的科学家，但当时对他伟大程度的认识还不够。1919年爱因斯坦已是40岁，这一年爱丁顿公布了通过日全食检测广义相对论的结果，结果显示观测结果与理论预言非常吻合。尽管相对论已发表多年，爱因斯坦的真正名声大振却是从这时候开始的。当时德国的《柏林画报》周刊上刊登了爱因斯坦的照片，并配上文字“ 世界历史上的新伟人：阿尔伯特·爱因斯坦，他的研究完全颠覆了我们看待世界的方式，他的发现堪与哥白尼、开普勒、牛顿比肩。”这其中没有提麦克斯韦，也许你会觉得哥白尼、开普勒、牛顿都是伟大的天文学家，可牛顿除了万有引力的发现还给出了力学中的牛顿三定律。其实现在爱因斯坦的广义相对论和麦克斯韦的方程组，两者完全可以比肩。当时没有提麦克斯韦的名字，一个很可能的原因是当时对麦克斯韦的伟大认识不如现在强烈，用今天的眼光看100年前的事情会觉得有些反常。

麦克斯韦方程组也许还会释放出新的能量，杨振宁的规范场理论呢？规范场理论也是有超前性的，包括杨振宁自身也没有看出其中的一些优美。几十年来人们沿着规范场的思路构建出很多具有突破性的重大成功理论。一百年后再看看麦克斯韦、杨振宁在科学殿堂中的位置，很可能变得和今天不一样。