磁和電的奧秘

蘇格蘭物理學(xué)家詹姆士·克拉克·麥克斯韋——19世紀(jì)物理學(xué)界的巨人之一的研究成果問(wèn)世，物理學(xué)家們才對(duì)光學(xué)定律有了確定的了解。從某些意義上來(lái)說(shuō)，麥克斯韋正是邁克爾·法拉第的對(duì)立面。法拉第在試驗(yàn)中有著驚人的直覺(jué)卻完全沒(méi)有受過(guò)正式訓(xùn)練，而與法拉第同時(shí)代的麥克斯韋則是高等數(shù)學(xué)的大師。他在劍橋大學(xué)上學(xué)時(shí)擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)物理，在那里艾薩克·牛頓于兩個(gè)世紀(jì)之前完成了自己的工作。

牛頓發(fā)明了微積分。微積分以“微分方程”的語(yǔ)言來(lái)表述，描述事物在時(shí)間和空間中如何順利地經(jīng)歷細(xì)微的變化。海洋波浪、液體、氣體和炮彈的運(yùn)動(dòng)都可以用微分方程的語(yǔ)言進(jìn)行描述。麥克斯韋抱著清晰的目標(biāo)開(kāi)始了工作——用精確的微分方程表達(dá)法拉第革命性的研究結(jié)果和他的立場(chǎng)。

麥克斯韋從法拉第電場(chǎng)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)且反之亦然這一發(fā)現(xiàn)著手。他采用了法拉第對(duì)于力場(chǎng)的描述，并且用微分方程的精確語(yǔ)言重寫(xiě)，得出了現(xiàn)代科學(xué)中最重要的方程組之一。它們是一組8個(gè)看起來(lái)十分艱深的方程式。世界上的每一位物理學(xué)家和工程師在研究生階段學(xué)習(xí)掌握電磁學(xué)時(shí)都必須努力消化這些方程式。

隨后，麥克斯韋向自己提出了具有決定性意義的問(wèn)題：如果磁場(chǎng)可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)，并且反之亦然，那若它們被永遠(yuǎn)不斷地相互轉(zhuǎn)變會(huì)發(fā)生什么情況？麥克斯韋發(fā)現(xiàn)這些電—磁場(chǎng)會(huì)制造出一種波，與海洋波十分類(lèi)似。令他吃驚的是，他計(jì)算了這些波的速度，發(fā)現(xiàn)那正是光的速度！在1864年發(fā)現(xiàn)這一事實(shí)后，他預(yù)言性地寫(xiě)道：“這一速度與光速如此接近，看來(lái)我們有充分的理由相信光本身是一種電磁干擾?！?/p>

這可能是人類(lèi)歷史上最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。有史以來(lái)第一次，光的奧秘終于被揭開(kāi)了。麥克斯韋突然意識(shí)到，從日出的光輝、落日的紅焰、彩虹的絢麗色彩到天空中閃爍的星光，都可以用他匆匆寫(xiě)在一頁(yè)紙上的波來(lái)描述。今天我們意識(shí)到整個(gè)電磁波譜——從電視天線、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、微波和γ射線都只不過(guò)是麥克斯韋波，即振動(dòng)的法拉第力場(chǎng)。根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論，光在路過(guò)強(qiáng)引力場(chǎng)時(shí)，光線會(huì)扭曲。

光具有波粒二重性。

2012年心海時(shí)空《光時(shí)空》中論述到；在光的世界人類(lèi)是無(wú)法觀測(cè)超光速物質(zhì)，光是人類(lèi)能知的極限速度物，也只是因?yàn)檫@一點(diǎn)，光造成了人類(lèi)的世界。