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  29.詹姆斯·克拉克·麦克斯韦

  公元1831～公元1879

  詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是伟大的英国物理学家，他由于列出了表达电磁基本定律的四元方程组而闻名于世。在麦克斯韦以前的许多年间，人们就对电和磁这两个领域进行了广泛的研究，人们都知道这两者是密切相关的。适用于特定场合的各种电磁定律已被现，但是在麦克斯韦之前却没有形成完整、统一的学说。麦克斯韦用列出的简短四元方程组（但却非常复杂），就可以准确地描绘出电磁场的特性及其相互作用的关系。这样他就把混乱纷纭的现象归纳成为一种统一完整的学说。麦克斯韦方程在理论和应用科学上都已经广泛应用一个世纪了。

  麦克斯韦方程的最大优点在于它的通用性，它在任何情况下都可以应用。在此以前所有的电磁定律都可由麦克斯韦方程推导出来，许多从前没能解决的未知数也能从方程推导过程中寻出答案。

  这些成果中最重要的是由麦克斯韦自己推导出来的。根据他的方程可以证明出电磁场的周期振荡的存在。这种振荡叫电磁波，一旦出就会通过空间向外传播。根据方程，麦克斯韦就可以表达出电磁波的度接近3ooooo公里（186ooo英里）／秒，麦克斯韦认识到这同所测到的光是一样的。由此他得出光本身是由电磁波构成的这一正确结论。

  因此，麦克斯韦方程不仅是电磁学的基本定律，也是光学的基本定律。的确如此，所有先前已知的光学定律可以由方程导出，许多先前未现的事实和关系也可由方程导出。

  可见光并不是唯一的一种电磁幅射。麦克斯韦方程表明与可见光的波长和频率不同的其它电磁波也可能存在。这些从理论上得出的结论后来被海因利茨·赫兹公开演示证明了。赫兹不仅生产出而且检验出了麦克斯韦预言存在的不可见光波。几年以后，伽格利耶尔摩·马可尼证明这些不可见光波可以用于无线电通讯，无线电随之问世。今天我们也用不可见光为电视通讯。x线、γ线、红外线、紫外线都是电磁波幅射的其它一些例子。所有这些射线都可以用麦克斯韦方程来加以研究。

  虽然麦克斯韦成名主要是在于他对电磁学和光学做出的巨大贡献，但是他对许多其它学科也做出了重要的贡献，其中包括天文学和热力学。他的特殊兴之一是气体运动学。麦克斯韦认识到并非所有的气体分子都按同一度运动。有些分子运动慢，有些分子运动快，有些以极高度运动。麦克斯韦推导出了求已知气体中的分子按某一度运动的百分比公式，这个公式叫做&1dquo;麦克斯韦分布式”，是应用最广泛的科学公式之一，在许多物理分支中起着重要的作用。

  麦克斯韦1831年生于苏格兰爱丁堡。他的智力育格外早，年仅十五岁时，就向爱丁堡皇家学院递交了一份科研论文。他就读于爱丁堡大学，毕业于剑桥大学。他成年时期的大部分时光是在大学里当教授，最后是在剑桥大学任教。他结过婚，但没有孩子。一般认为麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一整个阶段中最伟大的理论物理学家。1879年他在临近48岁生日之际因病与世长辞。他光辉的生涯就这样过早地结束了。

  3o.奥维尔·莱特和威尔伯·莱特

  公元1871～公元1948　公元1867～公元1912

  由于这两位兄弟的成就密切相联，因而就在同一章中共叙两者的生平事迹。威尔伯·莱特1867年生于美国印第安那州密切维。

  他的弟弟奥维尔·莱特1871年生于美国俄亥俄州代顿市。两兄弟都上过中学，但实际上谁也未获得毕业文凭。

  两兄弟都具有力学天赋，都对载人飞行感兴。1892年他们开设了一家出售、修理、制造目行车的联营公司。这为他们极感兴的问题──航空学研究提供了经费。他们认真攻读其他航空学家的著作，如鄂图·李连塔尔（德国航空工程师及明家）、奥克塔夫、契牛特和塞缪尔·p·兰利等。1899年他们开始亲自着手对飞行问题的研究，经过四年多的努力，于19o3年获得成功。

  人们可能会问莱特兄弟为什么能做到许多其他人做不到的事，这里有几个原因。第一，两个人的智慧比一个人强得多。莱特兄弟总是在一起共同工作，配合十分默契。第二，他们做出了英明的决定，在试制动力飞机之前先学习飞行。这听起来有点荒唐，没有飞机怎么能学飞行呢？原来莱特兄弟利用滑翔机学习飞行。他们于1899年开始试用风筝和滑翔机。翌年他们把自己的第一台足尺寸（即大到可以载人的尺寸）的滑翔机带到北卡罗利纳州的猫头鹰村进行测试，但结果并不令人十分满意。他们分别于19o1年和19o2年制造和测试了第二架和第三架足尺寸滑翔机，其中凝聚着他们某些最重要的革（19o3年申请的基本专利权中有些与其说是与第一架动力飞机有关，倒不如说是与第三架滑翔机有关〕。他们使用这架滑翔机做了多次飞行试验。莱特兄弟在开始制造动力飞机之前就已经成为世界上最佳的、最有经验的滑翔飞行员。

  滑翔飞行经验为他们的成功又提供了第三条线索。先前大多数想制造飞机的人主要担心的是怎样使机身离开地面，莱特兄弟则正确认识到最大的问题是起飞后怎样控制飞机。因而他们把大部分时间和精力都用来探索飞行期间保持飞机稳定和平衡的方法。他们成功地明了飞机的三轴操纵法，从而获得了彻底操纵飞机的能力。