詹姆士·克拉克·馬克士威

詹姆士 ・ 克拉克 ・ 馬克士威FRS FRSE（英語：James Clerk Maxwell；一八三一年六月十三—一八七九年十一月初五）， 英國蘇格蘭物理學家。其實上大功績是提出共電、磁、光統歸為電磁場現象的馬克士威方程組。馬克士威佇電磁學領域的功績實現了物理學自艾薩克 ・ 牛頓了後的第二改統一。

佇一八六四年發表的論文《電磁場的動力學理論》中，馬克士威提出電場佮磁場以波的形式以光速佇空間內底傳播，並提出干焦引起仝款介質電場佮磁場內底真濟現象的電磁擾動，同齊佇理論上預測矣電磁波的存在。此外，伊閣推入去分子運動論的發展，提出了彩色攝影的基礎理論，豐富結構頭拄仔分析的基礎。

世人普遍認為馬克士威佇十九世紀物理學家中，對二十世紀初物理學進展影響上為巨大。伊的科學工課為狹義相對論和量仔力學拍落理論基礎，是現代物理學的先聲。有觀點認為，伊對物理學的發展做出的貢獻干焦一擺佇伽利略、艾薩克 ・ 牛頓佮阿爾伯特 ・ 愛因斯坦。佇馬克士威百年生的時陣，愛因斯坦本人盛讚矣馬克士威，講其實對物理學做出矣「自牛頓時代以來上蓋深、上有成效的變革」。

生平

幼年：一八三一年至一八三九年

詹姆士 ・ 克拉克 ・ 馬克士威一八三一年六月十三生於愛丁堡的印度街十四號。其父詹姆士 ・ 克拉克是一名辯護律師，家境殷實，其母洪朗西絲婚前姓凱。伊佮佩尼庫克來自佩克家族，伯仔是第六代克拉克對男爵。「馬克士威」這一个姓來自佮克拉克家族關係真深的馬克士威家族仔。馬克士威的阿祖就來自這个家族。啊若佇伊的老爸繼承矣該家族佇柯庫布里郡的米德比起的地產了後，「 馬克士威」被加佇伊的姓中。此外，藝術家傑邁瑪 ・ 布萊克本是伊的表姊。

馬克士威的爸母到三十外歲的時才結婚，其母咧生伊已經年近四十。佇馬克士威出世進前，翁仔某閣有一个早夭的囡仔，伊莉莎白。

馬克士威幼年隨家伙仔徙去建佇𪜶家族米德比並的領地上，占地六百一十公頃的葛倫萊爾莊園。伊自細漢就對這个世界保持難以壓制甲足奇心的。遐會用得運動、發光抑是發聲音的物件攏會引起伊的好奇。佇一八三四年一封予伊的姨母珍 ・ 凱寫的一張批中，伊的母親寫著這種佮生平俱來的求知慾：

早年求學經歷：一八三九年至一八四七年

馬克士威的老母擔伊的早期教育。啊若對著囡仔的早期教育佇維多利亞時代予人認為是家庭婦女的一項職責。伊的阿母已經熟似著彼當陣猶閣幼路的馬克士威的潛質。毋過，伊煞因為胃癌佇馬克士威八歲的時就離世。了後對伊的教育就由伊的老爸佮老母簡接手。𪜶兩人攏對伊的一生起來至關要的一生。伊的正規的教育是佇𪜶老爸聘請的家教指導之下開始的。毋過這一開端並無成功。這个家教對伊十分的薄，並且定定責罵伊麻麻、任性。𪜶老爸一八四一年十一月辭退了這个家教，然後經過認真考慮將馬克士威送甲負有盛名的愛丁堡公學就讀。佇學校期間，伊蹛佇伊的姨母伊薩貝拉的厝內。這一時期，伊的表姊傑邁瑪激發矣伊對畫圖的熱愛。

馬克士威到十歲一直蹛佇咧庄跤的莊園，未見世事。這令伊初入愛丁堡公學的時陣並袂當融入學校的環境。因為彼陣一年的學生名額已經滿，伊不得不咧入學的時陣就進入二年，佮比伊年長一歲的學生同齊學習。伊的舉止和濃重的加洛韋口音予伊的同學認為非常的土氣。因為入學第一工的時陣衫仔著非常粗坯，伊予人起歹聽的外號。但伊敢若並無因此閣怨慼任何人，並且恬恬仔忍受遮濟年。尾仔伊佮路易斯 ・ 坎佩爾猶閣有彼號 ・ 格思里 ・ 泰特成做朋友。這兩个後來攏成做是知名的學者，並成做馬克士威一生的摯友。

馬克士威少年時期就展現著對幾若何學的研究熱情。佇學習相關的智識進前，伊即對正多面體進行了研究。

伊佇公學前幾年的學習成績並無突出。這一款狀況一直維持到伊十三歲。該年，伊得著校內的數學獎佮英語以及詩歌的一等獎。

馬克士威的興趣早就超出學校所要求的範圍，並無十分的關注考試成績。十四歲的時，伊寫第一篇科學論文，《 卵形線》（_ Oval Curves _）。 其中，伊描述著講用一支線索仔畫作曲線的方法，並探討了雞卵行、𥰔仔卡爾卵形線佮其他的具有兩个抑是兩个以上這个焦點的曲線的特性。因為馬克士威年歲傷細被認為無提交個人科學成果的資格 <，伊的這篇論文由愛丁堡大學的自然哲學教授詹姆士 ・ 大衛 ・ 富比士呈示予愛丁堡皇家學會。此外，這篇論文內容嘛無完全原創，如勒內 ・ 𥰔仔卡爾早就佇十七世紀即研究了加焦點雞卵行的特性，馬克士威做的只是將理論做簡單。

就讀愛丁堡大學的時陣：一八四七年至一八五空年

馬克士威一八四七年自愛丁堡公學畢業，進入愛丁堡大學就讀。伊本來有就讀劍橋大學的機會，毋過佇咧第一學期了後決定佇咧愛丁堡大學完成本科學業。愛丁堡大學敆聚一寡彼陣學術界的名人，比如講馬克士威頭一年的導師即時有威廉 ・ 哈密頓對查埔爵（主教邏輯學佮形上學）、 菲利普 ・ 凱蘭（主教數學）以及詹姆士 ・ 大衛 ・ 富比士（主教自然哲學）。 伊感覺愛丁堡大學安排的課程要求並袂嚴官，所以佇咧空閒時間內通過自學來充分充實家己。就算講實驗條件拆掉，伊猶是投入大量精神佇偏振光的研究上。伊對一系列明膠塊施以無仝的應力，然後共偏振光照射佇內底，發現凝塊內底出現了彩色條紋，即光彈性現象。利用光彈性，人會當確定物體中的應力分布。

馬克士威十八歲的時向愛丁堡皇家學會的會報提交兩篇論文。第一篇是《論彈性固體的平衡態》（_ On the Equilibrium of Elastic Solids _）。 佇這篇論文中，伊探討咧切應力作用落去，膏膏體會出現的雙折射現象，這為伊後來一項重要的發現拍下理論基礎。另外一篇是《滾線》（_ Rolling Curves _）。 而且伊佇咧愛丁堡公學的時陣的經歷，這改，伊閣再因為年歲實在傷過細被認為無提交科學成果的資格。伊的論文由伊的導師凱蘭代為提交。

就讀劍橋大學的時：一八五空年至一八五六年

一八五空年十月，數學造四界已經誠深的馬克士威離開蘇格蘭前往劍橋大學。起初，伊就是讀彼得學院。毋過佇咧第一學期末前，為著佇畢業了後會當閣較順利留校成做評議員，伊轉去到三一學院。佇咧三一學院，伊選加入劍橋大學秘密的精英社團，劍橋使徒。一八五一年十一月，伊開始佇咧有「數學伯樂」之稱（" senior wrangler-maker "）的威廉 ・ 霍普金斯指導下學習。

一八五四年，馬克士威自三一學院畢業取得數學學位。伊佇結業考試中名列第二，干焦真愛德華 ・ 勞思。伊佮勞思做伙得著該年的史密斯獎。無偌久了後，馬克士威向劍橋哲學會宣讀了伊的論文《論曲面的彎曲變換》（_ On the Transformation of Surfaces by Bending _）。 這是伊減有的一篇純數學的論文。馬克士威決定留蹛三一學院，閣提出評議員資格的申請。彼當陣伊按算講提著這个資格需要開幾冬的拍拚。毋過伊佮研究生的時陣所取得的成就，除了需要負責一寡教學佮考核方面的工課外，伊會當有量有空閒時間做感興趣的領域的科學研究。

馬克士威自在愛丁堡大學的時陣即時對色水的性質就對伊的感知影有厚厚的興趣。佇伊一八五五年論文《有關色水的實驗》（_ Experiments on Colour _）中，馬克士威闡述了色水組合原理。一八五五年三月，這篇論文由伊本人提交著愛丁堡皇家學會。

一八五五年十月十號，馬克士威成做三一學院的一名評議員。然後伊去予要求講授流體靜力學佮光學方面的課程，而且伊並出遮的科目的考題。

轉年的二月，富比士推薦伊申請佇阿伯丁的馬歇睏院拄仔出欠的自然哲學教授職位。馬克士威的老爸幫助伊準備必要的推薦批，但是知影伊敢有成功進前就佇四月二一佇葛倫萊爾離世。一八五六年十一月，馬克士威接受馬歇睏學院的教授職位，離開劍橋。

執教馬歇爾學院的時期：一八五六年至一八六空年

成做馬歇爾學院的教授時陣，馬克士威干焦二十五歲，愛比其他的教授至少少少年十五歲。做一个系主任，伊對列出教學大綱猶閣有準備相關的課程方面的工作十分盡責。伊逐禮拜攏會講十五點鐘的課，其中包括佇咧當地的工人學院的公益性演講。伊做工課的時陣蹛佇阿伯丁，暑假的時陣轉來葛倫萊。

現此時，伊專注心解決一个彼當時已經困擾科學家兩百外年的問題：土星環的性質。伊會當保持穩定來無必解；並且會當佇土星邊仔，既然較無飄遠，曷毋捌共土星挵著彼陣是一个謎猜團。因為劍橋大學聖約翰學院一八五七年會其設為亞當獎的懸賞問題，這款問題佇彼當陣受著特別關注。馬克士威開兩年的時間來研究這一問題。伊證明若土星環是固體，伊袂穩定；若是氣體的話，伊嘛會因為波的作用必解。因而，伊著出土星圈仔是由有隨人踅土星運動軌道的大量的細粒構成的結論。一八五九年，伊因論文《論土星環運動的穩定性》（_ On the stability of the motion of Saturn's rings _）啊若得著亞當獎。這篇論文是當當時參評論文中將問題論述清楚的唯一一篇。啊若伊詳實閣有力的論述被喬治 ・ 比德爾 ・ 艾里譽為伊所看過的「佇物理學中運用數學的範例之一」。 啊若馬克士威的理論預測最後佇咧二十世紀八空年代旅行者計畫內底對土星的觀測的時陣予驗證。

一八五七年，馬克士威佮彼當陣馬歇睏學院的校長丹尼爾 ・ 杜瓦牧師成做朋友，並且由此結識著杜瓦的查某囝凱薩琳 ・ 瑪麗 ・ 杜瓦。詹姆士和凱薩琳一八五八年二月訂婚，並佇仝年的六月二號佇阿伯丁完婚。佇婚姻記錄當中，馬克士威予人登記做「阿伯丁馬歇爾學院自然哲學教授」。 凱薩琳比馬克士威大七歲。伊為馬克士威黏性方面的研究提供了幫助。馬克士威的摯友，坎佩爾，佇咧為伊做的傳記中就算講真少提及凱薩琳，毋過寫到馬克士威夫婦對彼此的付出「無法度比並」。

一八六Ｏ年，馬歇爾學院佮附近的阿伯丁國王學院合併成立阿伯丁大學。佇合併了後，自然哲學教授職位干焦一个。馬克士威就算講佇彼當陣科學界已經有一定的聲望，猶原不得不離職。啊若伊嘛無法度成功申請愛丁堡大學拄才出欠的自然哲學教授職位。終其尾，馬克士威成做了倫敦國王學院的自然哲學教授。一八六空年熱天，佇咧對令伊強欲無命的天花康復了後，馬克士威佮伊的牽手啟程南行前往倫敦。

執教倫敦國王學院時期：一八六空年至一八六五年

馬克士威佇倫敦國王學院執教的這段時間可能是伊規个職業生涯上為高產的一个時期。一八六Ｏ年，伊因為佇色彩學方面的研究得著皇家學會的倫福德獎章，後於一八六一年獲選進入皇家學會。佇這个時陣，伊展示著世界上第一張耐光的彩色相片，進一步發展著伊的氣體黏性理論，並且發展會當用來分析物理量間關係的因為分析。馬克士威閣定定出席皇家科學的研究所的公眾講座。佇遐，伊會佮麥仔 ・ 法搝第進行定期交流。毋過兩个人講袂牢親密，因為法拉第比馬克士威年長整整四十歲，並且佇咧彼當陣已經出現失智症的影跡。毋過，𪜶猶原保持對彼此才華的敬重。

馬克士威佇這个時期尤為重要的成就是伊對電磁學領域的研究的推進。佇伊一八六一年發表的分做兩部份的論文《論物理力線》中，伊考察著電場佮磁場的性質。佇論文中伊提出會當用來解說電磁感應現象的理論模型，分子渦流理論。一八六二年初論文再版的時陣，馬克士威閣增補兩部份。咧增補的第一部份內底，伊探討著靜電場的性質佮位移電流。咧增補的第二部份內底，伊探討著偏振光的偏振方向會佇外口磁場做用下發生改變的現象，即法拉第效應。

食老

一八六五年，馬克士威辭去倫敦國王學院的職位，佮牽手凱薩琳轉來到葛倫萊爾。佇一八七空年發表的《論可易圖形、框殼猶閣有力量》（_ On reciprocal figures , frames and diagrams of forces _）中，伊探討無仝承重結構的。伊閣編寫了教材《熱學》（_ Theory of Heat _ )（一八七一年）以及專著《物質佮運動》（_ Matter and Motion _ )（一八七六年）， 並成做明確的使用因為分析方法的頭一人。

一八七一年，伊成做首任卡文迪許教授，予委任監理卡文迪許實驗室的發展。實驗室一磚一瓦的建設猶閣有一件儀器的建設攏經過伊的監管。

馬克士威的晚年對科學做出上大的貢獻之一，就是抄寫並編輯整理了亨利 ・ 卡文迪許所留落來的實驗資料。遮的資料包括著卡文迪許對佮地球密度以佮水的微觀物質構成的探究。

過身

馬克士威一八七九年十一月初五因胃癌佇劍橋過身，享年四十八歲。伊的老母嘛是佇仝款的年齡因為仝款癌症去行的世間。馬克士威予人葬佇離伊大漢的所在有夠近的帕仔頓。由伊終生摯友路易斯 ・ 坎佩爾為伊做的詳實的傳記《詹姆士 ・ 克拉克 ・ 馬克士威的一生》（_ The Life of James Clerk Maxwell _）佇一八八二年出版。伊的兩卷本是一八九空年由劍橋大學出版社出版發行。

個人生活

做一个蘇格蘭詩歌愛好者，馬克士威對著真濟詩歌能熟讀成誦，並且閣會曉家己做詩。由著伊的朋友坎佩爾整理的伊的詩集佇一八八二年出版。伊寫的詩中較有名的一首是《拄體吟》（_ Rigid Body Sings _）。 佇咧這首詩內底，伊戲仿了勞力 ・ 伯恩斯的《行過麥仔田來》（_ Comin'Thro'the rye _）。 詩的開頭幾行是：

馬克士威社交能力上的欠缺強欲佮伊的科學方面的天才有齊名。

馬克士威的宗教信仰佮有關的活動喔一直受著各方關注研究。馬克士威幼年捌同時參加蘇格蘭長老會（因為其爸）佮聖公會（因為其母）。 伊佇一八五三年四月徹底轉做長老宗，並佇咧晚年成做蘇格蘭長老會的一位長老。伊的反意證主義傾向佮伊的宗教信仰有關。

主要科學貢獻

電磁學

馬克士威佇一八五五年的時即已研究電學佮磁學。該年，伊向劍橋哲學學會曉捾交矣《論法搝第力線》。 佇這篇論文中，伊提出法拉第一佇咧電學佮磁學方面實驗研究成果的數學模型，並闡述了電佮磁兩種現象之間的關係。後來，伊閣共彼當時的電佮磁方面已經有的研究成果整理做由二十个方程組成的微分方程式組。這一成果一八六一年佇咧《論物理力線》中發表。

同時，馬克士威基於法拉第提出的力線的概念引入著電磁場的概念。通過共粒仔間的電磁作用視作粒仔通過伊佇四箍輾轉建立起的場來進行，馬克士威對光的研究有閣較進一步的發展。

一八六二年，佇倫敦國王學院執教的時，馬克士威利用已經有的實驗數據通過計算發現，電場傳播的速度佮彼當陣測了速非常的接近。伊認為這毋是干焦一个巧合。佇一八六二年發表《論物理力線》的第三部份內底，伊寫著講：

經過對這个問題的後壁研究，馬克士威提出了電磁波方程式。這一方程式對理論上預言矣彼當陣猶未發現的，由交變電磁場激發的電磁波的存在。這種波佇咧空間內底的傳播速度會當迵過電學實驗結果進行測算。利用彼當時已經得著的實驗數值，馬克士威得出這一速度為三石一千空七十四抹 m / s。這佮當當時阿曼德 ・ 斐索佮萊昂 ・ 傅科測算的光速數值非常接近。佇伊一八六四年發表的論文《電磁場的動力學理論》中，伊寫著講：

馬克士威方逝組的較為完善的形式上早出現佇一八七三年出版的《電磁通論》中。這部專著主要佇伊辭去倫敦職位佮擔任卡文迪許教授之間的賦閒時期完成。馬克士威用四元數的代數運算去表述電磁場理論，閣共電磁場的勢作為其電磁場理論的核心。一八八一年，奧利分 ・ 烏維塞以「力」取代「勢」作為電磁學理論的中心，降低了馬克士威理論的複雜程度，並且共方程組化做這陣所知的形式。伊認為以「勢」來分析電磁場的方法有任意性，應該廢止。猶毋過運用純量勢佮向量勢來解馬克士威方程組是這馬通用的解法。幾冬後，烏維塞佮彼得 ・ 格思里 ・ 泰特就硬死分析佮引入四元數兩種方法佇咧對電磁場的研究中的相對優越性進行矣爭論。爭論的結果是若場是純定域的，並且利用硬躘分析已經對問題予出較好的解答時陣，則毋免引入四元數的概念，就算講這一概念可能有閣較深的物理意義。

馬克士威的電磁學理論的正確性這馬已受公認。而且伊將光和電磁學理論進行定量聯絡的創舉嘛予人認為是十九世紀物理學上偉大的成就之一。

對著色水的研究

馬克士威佇光學領域佮色覺的研究上嘛有貢獻。伊為會當實際應用的彩色攝影基礎。對一八五五年到一八七二年，馬克士威發表一系列有關色的感知，色盲以及色彩理論的有價值的研究結果，並因《色覺理論》（_ On the Theory of Colour Vision _）得著倫福德獎章。

佇伊一八五五年的一篇有關色水的感覺的論文中，馬克士威提出若透過紅、綠、藍三色濾光器分別翕仝一景象，若尾將影像分別通過三種色水的濾鏡投射到屏上，按呢疊會使完全還原始的彩色影像。

一八六一年，佇皇家研究所做的有關色彩理論的講座內底，馬克士威展示了經由三色疊加原理所翕的世界第一張彩色相片。這張相片翕的是帶有花呢格紋的緞帶。毋過因為翕相底版對紅光佮綠光無大敏感，實際翕效果佮預期效果有一定的差距。一九六一年，後世的研究人員提出彼个時陣相片效果無令人滿意的原因可能是底枋受著濾鏡所無法度閘屏的紫外線的影響。

分子運動論佮熱力學

馬克士威佇分子運動論方面嘛有建樹。分子運動論由丹尼爾 ・ 白努利創立，其後經約翰 ・ 赫帕斯、約翰 ・ 詹姆士 ・ 沃特斯頓、詹姆士 ・ 普雷史考特 ・ 焦耳佮魯道夫 ・ 克勞修斯等人發展。遮的人內面尤以克勞修斯對分子運動論貢獻為大。伊予這一理論成做受著公認的理論。而後，分子運動論的發展閣經過馬克士威大大推進。伊對這一理論的實驗驗證以及數學模型的建立攏有貢獻。

一八五六年至一八六六年，伊建立了氣體分子速度分布律理論。這一理論後來路德維理想欲希望 ・ 波茲曼進一步發展推廣為馬克士威-波茲曼分布。馬克士威-波茲曼分布予出了佇一定溫度下以一定速度運動的氣體分子的佇整體中所占比例，自按呢進一步愛出氣體的溫度佮構成伊的分子運動情形有關係。這推廣進前建立的熱力學定律，並對彼當陣已經有的實驗現象和結果共出較早進前閣較好的理論解說。佇咧對熱力學的研究過程當中，馬克士威閣進行了一个會當積難熱力學第二定律的思想實驗。伊設想若是一个熱力學系統內部存在按呢一个機制：其實會當辨識分子運動速度，並令運動速度佇無仝區間上的分子向系統無仝部份集中（這機制一般予人號做馬克士威妖）； 遐爾仔一个孤立系統的被可能會因為這機制的存在咧減少，這和熱力學第二定律相違。

一八七一年，伊對熱力學勢對兩種熱力學狀態量的二階偏導佮求偏導的前後順序無關出發，予出一系列熱力學狀態量偏導數間的等式關係，即馬克士威關係。一八七四年，是差不多西亞 ・ 吉布斯對熱力學過程進行圖像解說的論文，馬克士威閣提出了馬克士威熱力學面來對相變進行圖像解說。

控制理論

一八六八年，馬克士威佇咧《英國皇家學會論文集》上發表論文《論控制裝置》（_ On governors _）， 遮的「控制裝置」指的是用著調節炊汽機的離心調速器。這篇論文被認為是早期控制理論的核心欲旨。

後世紀念

美國知名物理學家理察 ・ 費曼將馬克士威方程組的發現稱為「縱觀人類的歷史，規个十九世紀中間攏無疑問上重要的事件」。 為著欲紀念馬克士威所創下的功績，後代人共真濟事物以伊的名來號名，如：

英國大數學家麥仔可 ・ 阿蒂亞幫助籌款約二百萬英鎊，為馬克士威佇愛丁堡廣場建立銅像。

外部連結

• Works by James Clerk Maxwell . Internet Archive .
• James Clerk Maxwell 的作品-古騰堡計劃
• 來自詹姆士 ・ 克拉克 ・ 馬克士威的 LibriVox 公共有聲讀物
• 約翰 ・ J ・ 奧康納；埃德蒙 ・ F ・ 勞旺旺 , Maxwell , MacTutor 數學史檔案（英語）
• Genealogy and Coat of Arms of James Clerk Maxwell ( 一千八百三十一–一千八百七十九 ) . Numericana . [二千空一十四抹六鋪七] .（原始內容存檔佇兩千空一十五三分二十九）.
• The James Clerk Maxwell Foundation . [二千空一十五一孵二十四] .（原始內容存檔佇咧二千空一十一鋪八學十八）.
• Maxwell , James Clerk ( Maxwell's last will and testament ) . scotlandspeople . gov . uk . [二千空一十四抹六鋪七] .（原始內容存檔佇兩千空六鋪十二鋪三十）.
• The Published Scientific Papers and Books of James Clerk Maxwell [克拉克 ・ 馬克士威發表的論文佮著作] ( PDF ) . 克拉克 ・ 馬克士威基金會 . [二千空一十四抹六鋪七] .（原始內容存檔 ( PDF ) 佇二千空一十三鋪十九）.
• Bibliography [傳記] ( PDF ) . 克拉克 ・ 馬克士威基金會 . [二千空一十四抹六鋪七] .（原始內容存檔 ( PDF ) 佇二千空二十一孵四孵三）（英語）.
• 佇咧 Find a Grave 上的詹姆士 ・ 克拉克 ・ 馬克士威
• The Life and Science of James Clerk Maxwell