——电磁理论的创立

　　上回说到法拉第通过实验发现电磁感应现象，并从直观的猜想出发提出了磁力线和电场的假设，但是他一时无法用实验去证实，便将这预言封了一条锦囊存入皇家学院地下室的文件柜里，专等知音上门。

　　法拉第1832年3月将这预言存起来，就这样静静地整整等了二十三年，还未见有一人上门，也未听到一句能理解他的热乎话。相反，倒是有不少人，包括当时一些著名的物理学家，常讽刺挖苦他说，连牛顿这个老祖宗也翻脸不认了。当他工作得实在很疲倦时，就靠在椅子上闭目养神，有时会想起开普勒在发现三定律后说的那段话，反正我是发现了，也许到一百年后才会有人理解。哎，看来此生我只好忍受这种发现的孤独了。

　　一天，他正这样唉声叹气地翻着每天收到的一大摞学报、杂志，忽然眼前一亮，一篇论文的题目跳进眼帘：《论法拉第的力线》。他就如饿汉捡着一块甜面包一样，一口气将那些字连标点都扫了个遍。这确是一篇好论文，是专门阐述他的发现、他的思想的，而且妙在文章将法拉第充满力线的场比做一种流体场，这就可以借助流体力学的成果来解释，又把力线概括为一个矢量微分方程，可借助数学方法来描述。法拉第从小失学，未受正规学校训练，最缺的就是数学，现在突然有人从数学角度来为他帮忙，真是如虎添翼。他忙看文章的作者是谁，却是一个陌生的名字：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。从这一天起他就打听这个作者，但是就如这篇文章突然出现一样，作者也突然消失，真是来无影去无踪。法拉第只好望着天花板叹气了。

　　就在法拉第乍喜又忧、无可奈何之时，通往苏格兰古都爱丁堡的大路上正匆匆走着一个小伙子。他满脸热汗，衣襟敞开，像有什么急事在搅得他心绪不宁，催得他行步如风，埋下头来只顾赶路。这人正是麦克斯韦（1831—1879年）。

　　他本是在伦敦剑桥大学毕业后留校工作的，但是前几天突接家里来信，说父亲病重，便放下手头的工作赶回老家来了。

　　麦克斯韦

　　麦克斯韦生于1831年11月13日。正好是法拉第发现电磁感应那一天后的第三十三天。好像上帝将他送到人间就是专门准备来接法拉第班似的。麦克斯韦9岁那年母亲因肺病去世，他从小与父亲相依为命。他父亲是一位极聪明、极不受传统束缚的工程师，一次父亲在桌上摆了一瓶花教他画写生，不想卷子交来，满纸都是几何图形，花朵是些大大小小的圆圈，叶子是些三角形，花瓶是个大梯形，父亲摸着儿子稚气的脸蛋说：“看来你是个数学天才，将来在这方面必有所成。”于是便开始教他几何、代数。这麦克斯韦也真是个神童，在中学举办的一次数学、诗歌比赛中，他一个人竟囊括了两项头等奖。15岁那年他中学还未毕业就写了一篇讨论二次曲线的论文，居然发表在《爱丁堡皇家学会学报》上。16岁他考进爱丁堡大学，一次上课，他突然举手站起，说老师在黑板上推导的一个方程有错，这位讲师也不客气地说：“要是你的对，我就叫它‘麦氏公式’！”不想这位老师下课以后仔细一算，果然是学生对了。

　　爱丁堡大学实在容不下他这个天才，1850年，父亲又把他送到曾培养过牛顿、达尔文的剑桥大学。1854年，他以数学优等第二名的成绩毕业，立即又对电磁学产生了浓厚的兴趣，第二年即发表了《论法拉第的力线》。正当他才华初露要在这新领域里拓地夺标之时，忽得家信父亲重病，便急急赶回家里来。

　　麦克斯韦是一个孝子，一进家门见父亲形容枯槁，卧床不起，想起幼年失母，父亲拉扯自己的艰难，不禁抱头痛哭，接着他终日侍药床前，百般孝顺。为能就近照顾病父，他又写信给剑桥大学，辞去职务，准备在离家不远的阿伯丁港的马锐斯凯尔学院任教，但第二年父亲便溘然长逝，他便到马锐斯凯尔学院上任，主持一个“自然哲学”的讲座。

　　不想这麦克斯韦虽满腹学问，却极不善辞令，茶壶煮饺子，有货倒不出。他第一次登台，说起话来如机枪扫射一般，一堂课的内容半节课就讲完了，他以为已经讲清的问题，学生却瞪目摇头。他再讲一次，学生的思维还是赶不上他的舌头。第一堂课就这样草草而过。他满头大汗，学生满肚子意见，校方虽还不好意思说什么，却也露出不满。麦克斯韦从小学习拔尖，一直受老师和同学的尊重，何曾尝过这种为人耻笑的滋味。第二天一早他就夹着几页讲义，跑到校园的小花园里，对着一棵高大的刺玫瑰，两脚抓地，双目平视，一手持稿，一手斜举，清清嗓子，便嘟噜嘟噜地开始练习演讲。

　　正当他进入角色之时，忽听得后面一串银铃般的笑声。他一回头不见人影，又静下心来对花上课，后面笑声又起。立时，昨天羞愧未退，今时恼怒又生。他大喝一声：“谁家女子，如此无礼！”

　　树后闪出一个姑娘，白衣绿裙，丰臂细腰，脸生红云，目含秋波，就如这眼前的玫瑰，体态轻盈又似园中的新柳。

　　姑娘手中拿着一本书，趋前几步，轻轻说声：“先生，对不起！”虽只几个字，却伶牙俐齿，抑扬顿挫，而又表情得体。麦克斯韦一看就知道是个大家闺秀，反倒觉得自己刚才不该粗鲁。姑娘问道：“您起得这么早，一人在这里和谁讲话呢？”“我是刚来的教师，不会讲课，一讲起话来就紧张得收不住舌头，因此趁早起无人，自己多练习练习。”

　　“这并不难，我教你一个妙法。你自己觉得快时，就马上咬住自己的舌头尖，话头自然就可以收住。静静神，理理思路再慢慢说就是。如果你不见怪，我就来做你的学生，陪你练一次，总比那没有表情的刺玫瑰强吧！”

　　麦克斯韦这样试了一次果然见效。他询问姑娘大名，原来她叫玛丽，正是院长的女儿，就更生敬意。自此，麦克斯韦天天起早，来这花园里练讲演，玛丽也天天来这里看书陪练，三日两月，两人便渐生爱慕之心，指花为媒，暗订终身。院长爱麦克斯韦的才，事后也就欣然同意招他为婿。

　　闲话搁过，冬去春来，转眼到了1860年，麦克斯韦来这里已经四个年头，他关于土星光环、气体力学的研究也已取得两项重要成果，只是无暇光顾他时刻挂念的电磁学。而这时又赶上马锐斯凯尔学院和另一家学院合并，他主持的讲座也被撤销，新的饭碗还不知在哪里。这时，他的母校爱丁堡大学正要招一名自然哲学讲座教授，他连忙报名。同考的共有三人，论学问和名声，他自然会稳被录取。不想在口试的时候，他面对台前母校里的那些老一辈师长，不觉又紧张起来，虽然也努力去咬舌头，但反而时快时慢，话语断断续续。最后竟因“口头表达能力欠佳”落选了。于是，麦克斯韦只好带着妻子又来伦敦投靠皇家学院。但塞翁失马，焉知非福？他万没想到在爱丁堡落选，却成就了他的一番事业。

　　再说法拉第自从读了麦克斯韦的那篇文章后，就每天留心有无类似的文章问世，同时也打听麦克斯韦的消息，谁知就如彗星划过天空一样，知音来得快，走得也快，岁月流逝，杳无消息。而他也一天天地老了，到1860年，他已是一个79岁的龙钟老人，越发悲伤自己怀抱卞和之玉不为人知，莫非那地下室里的文件真要到几百年后才去兑现吗？这天早晨，他拄着拐杖在自己门前的草坪上散步，还在想那件放不下的心事，这时远处走来一男一女，男的年轻潇洒，女的恬静美丽，他看着这两个人忽然觉得那就是四十年前自己和妻子萨拉的影子。这样想着，那对男女已经走到眼前，女的手中提着花花绿绿的大堆礼品，男的趋身近前弯了一下腰，恭敬地问道：“您可是尊敬的法拉第先生？”

　　“是的，我就是那个普普通通的迈克尔·法拉第。”法拉第最怕人对他恭维，所以在自己的名字前面总要加这个定语。

　　“我是您忠实的学生麦克斯韦。”

　　“你就是写论文谈我的力线的麦克斯韦先生吗？”

　　“是的。我在您的面前，在您的学识面前，不过是个小孩子。”麦克斯韦整整小法拉第四十岁呢。

　　当法拉第证实在他面前的就是麦克斯韦时，他一把甩掉拐杖，眼里顿时放出光芒，麦克斯韦也一下扑上去，两人紧紧地拥抱在一起。一个实验大师，一个数学天才，这是物理和数学的拥抱。是物理学的大幸！法拉第又喊：“萨拉，来贵客了！”萨拉一见玛丽立即就从心里生出一种由衷的亲热。这两个女性，在科学史上无数科学家的妻子中，她们是少有的美丽、温柔，终身勤勤恳恳，默默无闻地支持丈夫的研究。两位夫人一见如故，便到客厅里叙话，又到厨房里弄菜。法拉第早拉着麦克斯韦进了书房。

　　法拉第说：“我等你等得好苦，你终于回伦敦来了。”“是你身上的磁场太大了，终于把我又吸引回来。这回不但回到伦敦，还回到皇家学院，回到您的身边。”

　　法拉第谦虚地笑了一笑说：“可惜我老了，不过还来得及。第谷向开普勒交班时，生命只剩下一年。上帝能再给我一年也就够了。”

　　“老师您会长寿的。”

　　“祝我们的新理论长寿吧！”两人都高兴得哈哈大笑起来。

　　法拉第经过几年的研究已经证明了磁能变电，能变出电流，能变出电场。电流和电场还不一样，前者很明显能使导线发热，能电解水，叫传导电流。后者随时间的变化虽也有电流的某些性质，但很不明显，聪明的麦克斯韦就给他起了一个名字叫“位移电流”。传导电流能激发出磁场，影响磁针偏转，那么这“位移电流”能不能激发出磁场呢？这不比那具体的有热感能击人的电，也不比那很明显能吸铁的磁，它们实在太不明显了，太玄秘了，法拉第实验了多少年还是没有找见它们的联系。正像一些微雕专家在一根头发丝上能刻一首诗一样，他早已不靠眼而只靠感觉来创作了，事情往往到极微妙的程度时不是用实验而是用推理来决定了。这个难题果然由麦克斯韦用数学公式推导出来了。1865年，请读者记住，这是科学史上电磁理论的诞生年——麦克斯韦发表了一组描述电磁场运动规律的方程，他证明了变化的磁场可以产生电场，变化的电场又可产生磁场，这比法拉第的“磁性能产生电流，电流产生磁性”又高了一筹。磁场→电场→磁场→电场，这两个场的作用不断运动着，并不是像牛顿力学描述的那样的真空超距作用。法拉第的预言得到了最完美的阐述和严密的数学证明。而且更妙的是，麦克斯韦用自己的方程居然推出了电磁波的速度正好等于光速，这又证明光是一种电磁波。光学和电磁学在这里汇合了。当年牛顿和胡克、惠更斯为了光的本质发生了一场多么伤感情的争吵啊，今天才回到真正的统一。

　　正是：

　　牛顿攀登靠人梯，麦氏盖楼有基石。

　　科学从来是接力，接过旧知创新知。

　　法拉第毕竟比第谷更幸运。他看到了自己理论的完善，看到了接班人的业绩。在电磁理论确立后的第二年——1867年，这位电磁学的开山鼻祖不带遗憾地离开了人世。而麦克斯韦在1865年发表公式后，就立即隐退到乡间老家的庄园里，闭门谢客，写作详细阐述这一理论的《电磁学通论》。八年后，这本可以和牛顿1687年出版的《自然哲学的数学原理》媲美的巨著终于出版。牛顿筑起一座经典力学的大厦，而麦克斯韦则盖起一座经典电磁学的高楼。物理学经过一百八十六年的艰难攀登，终于又跃上了又一个高峰。

　　再说这麦克斯韦躲到乡下去写书，而伦敦方面哪能允许这样的名教授隐姓埋名、悠然自得？他的母校剑桥大学更是派人今日叫、明日请，左一封信右一封书，终于把不愿割舍田园之乐的麦克斯韦夫妇又请回了伦敦。麦克斯韦一边筹划剑桥大学的第一个物理实验室——卡文迪许实验室，一面开设讲座，讲解他的电磁理论。但是他的理论太高深了，曲高和寡，听讲的人越来越少。

　　1879年，麦克斯韦虽然才48岁，但是他已走到自己生命的最后一个年头。曾夺去母亲生命的肺病现在又来缠他了。他身体虚弱，气力不足，但还是按时上课。这天他走进宽大的阶梯教室，教室空****的，只有前排坐着两名学生。这个著名的教授、理论物理学家在讲坛上好像从未交过好运，他知道学生们听不懂他的思想，一个个都自动缺席了。他侧身问坐在前排的两个学生：“你们为什么不走呢？”这两人中有一个就是后来发明了电子管的弗莱明。他恭敬地站起来说：“先生的理论我能听懂，太完美和谐了，简直是一门自然美学。”另一个说：“走了的人里也有人是能听懂先生的理论的。但是他们说，现在还没有人用实验找见电磁波，所以也就不相信、不愿听了。”

　　麦克斯韦说：“会发现的，理论总是要超前一步的！牛顿1687年公布万有引力，据此理论，勒维烈1846年才找见海王星，过了一百五十九年。我相信，电磁波的发现不会再等一百多年了。”

　　麦克斯韦说着翻开讲义，向两个忠实的学生笑了笑，对着空空的大教室，又像是对着世界，对着未来，继续认真地讲着他的理论。而他的预言也没有错，这时在与英国一海之隔的德国，已经给他准备了一个22岁的接班人赫兹。科学历程发展到这里，出现了一个戏剧性的预言，这是一个科学家对未来科学的预言，小小的电磁波牵动的是一份大心愿。