有一种美叫麦克斯韦方程组

公式界的伟大与美丽

说到麦克斯韦，想必很多人是在高中物理课本上听说过的名字，记性好一些的同学可能还会记得是麦克斯韦发现了电动力学定律。

如果你对物理学不感兴趣，那么了解到以上程度就已经非常优秀了。

但如果你是——心怀宇宙并对理论物理发烧或渴望在这些方面有所建树的话，这样的认识就显得非常局限了。

如果我们从全世界的物理学家中随便挑一位出来问： “你认为还有哪位理论物理学家能够和牛顿、爱因斯坦平起平坐？”

他们几乎都会回答一个名字—— 麦克斯韦。

就像美国著名物理学家理查德·费曼所说： “人类历史从长远看，好比说到一万年以后看回来，19世纪最举足轻重的毫无疑问就是麦克斯韦发现了电动力学定律。”

一万年太久，只争朝夕。

活在人心没有被遗忘的，都值得被庆幸。

除了麦克斯韦方程组奠定了人类“第三次工业革命”的理论基础，让人类迈进“信息时代”崭新的时代外，它还有一个“文艺”但却和理论物理带给人的“严肃刻板”印象一反常态又被公认的评价： 世界上最美的方程组。

而美好的事物往往又都有一个相同的特质： 那就是和谐。

麦克斯韦方程组在“和谐”这个层面上堪称完美。

麦克斯韦方程组解决的问题是 “电”与“磁” 之间明显存在而又无法被统一和证明的关系。

说到“电”与“磁”

在很久以前，人类就有限地发现了静电和静磁的现象，但在漫长历史岁月里，两者井水不犯河水。

由于摩擦起电，在古希腊及地中海区域的古老文化里，早有文字记载，将琥珀棒与猫毛摩擦后，会吸引羽毛一类的物质，“电”的英文语源更是来自于希腊文“琥珀”一词。

而关于磁，中国是对磁现象认识最早的国家之一。 公元前4世纪左右成书的《管子》中就有：“上有慈石者，其下有铜金。”这是对此的最早记载。

那么要说电和磁之间究竟有什么联系还要追溯到......

1785年，法国物理学家库伦（没错，就是命名电荷量单位“C”的物理学家）将万有引力的套路应用到静电学中，和星球间发生万有引力一样，想了解两个带电球之间的作用力是否也同样遵循了相似的规律。

他就设计实验得出了静电力与电荷电量成正比，与距离的平方反比关系。

这一规律就被总结为“库仑定律”（静电力与电荷电量成正比，与距离的平方反比）。

后来他又设计实验证明了 磁极之间的相互作用。这就是经典磁学理论。 但库伦并没有进一步推测两者的内在联系，但这还是为整个电磁学奠定了基础。

终成眷属的电与磁

最先发现电和磁之间联系的，是丹麦物理学家奥斯特。

他在1820年 意外地在实验中发现了电流的磁效应：当导线通电流时，下方的小磁针产生偏转。

这一惊人的发现使得 年轻人纷纷转行投身其中进行深入研究，这当中就包括数学神童——安培。

当安培得知奥斯特发现电和磁的关系时，他立马放弃了自己小有成就的数学研究，进军物理学领域，最终 提出了我们广为熟知的右手螺旋定则（ 大拇指的方向为电流方向，四指的绕向为磁场方向。）

后来的1831年，由法拉第发现了磁与电之间的相互联系和转化关系：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流， 这种利用磁场产生电流的现象就被称为著名的电磁感应，产生的电流叫做感应电流。（全都是高中物理）

与当时大多数人还沉迷于用超距力理论来对电和磁的现象做出解释不同， 法拉第首先提出了磁铁周围存在一种神秘且不可见的“电紧张态”，这就是“磁场”的概念，不过， 将这些想法打造成为完整的理论超出了他的数学能力，而验证这一切的正是后来的麦克斯韦。

对前人理论的研究和探索，麦克斯韦终于在1873年出版了他的电磁学专著《电磁通论》。

这可以说是电磁学发展史上一个划时代的里程碑。 在这部著作里，麦克斯韦总结了前辈们各大定律，以他特有的数学语言， 建立了电磁学的微分方程组，揭示了电荷、电流、电场、磁场之间的普遍联系。这个电磁学方程，就是后来以他的名字著称的“麦克斯韦方程组”。

公式表明了电场和磁场彼此不是孤立的，变化的磁场可以激发涡旋电场，变化的电场可以激发涡旋磁场，它们永远密切地联系在一起，相互激发，组成一个统一的电磁场的整体。

英国科学期刊《物理世界》曾让读者投票评选了“最伟大的公式”，最终榜上有名的十个公式里，有著名的E=mc2、复杂的傅立叶变换、简洁的欧拉公式…… 但“麦克斯韦方程组”排名第一，成为“世上最伟大的公式”。

或许，并不是每个人都能看懂这个公式，但任何一个能把这几个公式看懂的人，都一定会感到背后有股凉风。 虽然自然界冥冥之中自有感应，但怎么有人能解释如此完美的方程？

这组公式融合了电的高斯定律、磁的高斯定律、法拉第定律以及安培定律，完美地揭示了电场与磁场相互转化中产生的对称性优美，统一了整个电磁场。 比较谦虚的评价是：“一般地，宇宙间任何的电磁现象，皆可由此方程组解释。”

一个公式开启的人类新篇章

当我们坐在桌前的椅子上用电脑工作的时候，椅子和人体的重量已经构成了力学体系，描述力学体系基础理论的伟大人物是牛顿。

我们的电脑通过插在电源插座上电源线供电，而电源线中有工作电流流过。表述导线是如何传输电能的核心理论就是麦克斯韦电磁理论。

当我们使用手机时，我们甚至都没有想到这些手机接收和发射的都是电磁波。麦克斯韦是历史上第一位预言电磁波存在的人。

经过后人的研究和开发，我们终于有了收音机、收发报机和手机，有了航空航天的通信传输系统。我们可以操控无人机拍摄我们的家园，甚至电脑屏幕上出传输过来的图像，电磁波通信系统都不可或缺。

爱因斯坦在麦克斯韦百年诞辰的纪念会上说过， 麦克斯韦是“是牛顿以来，物理学最深刻和最富有成果的工作。

麦克斯韦在电磁学上取得的的成就被誉为继艾萨克·牛顿之后， “物理学的第二次大统一”，如果说17世纪是一部牛顿力学史，那么19世纪便是一部麦克斯韦电磁学史。

17世纪，牛顿定律让现代机械原理催生出蒸汽机，机器首次取代人力，人类进入“蒸汽时代”。

而后19世纪，麦克斯韦方程组启迪了爱迪生等发明家，电首次取代蒸汽，人类进入“电力时代”。

低调谦逊有内涵

然而，麦克斯韦的公众知名度却远不如牛顿和爱因斯坦。

麦克斯韦从剑桥毕业，比他的中学同学晚两年，毕业后在大学寻求教职也不顺利。令人遗憾的是，他在48岁就因胃癌去世了。 “大器晚成”加“英年早逝”对一般人来说注定一事无成，但他在有限的生命中成果辉煌。

他的代表作《电磁通论》于1873年首次出版。今天，即使是训练有素的科学工作者有机会翻看麦克斯韦的《电磁通论》，也会被它复杂的数学吓到。麦克斯韦在学术上是孤独的，麦克斯韦去世后，后人赫兹验证了麦克斯韦的理论， 当人们才开始注目麦克斯韦的电磁理论时，他已经去世近10年了。

麦克斯韦是一位温和谦卑的英国绅士，为人非常忠厚，缺少公众喜闻乐见的八卦故事，偶尔，他的学生们在课堂上听见老师受自己思路牵引而喃喃自语时，都会面面相觑、不知所云。当他意识到自己“走神”时，会腼腆地把自己拉回现实。

他是一个愿意真诚地给朋友死去的小狗写吊唁信的人，一个先后耐心护理自己垂死的父亲和妻子的人，并且经常牺牲自己的时间到为手艺人开设的新型“工人大学”里当志愿者， 你怎么会不喜欢这样一个人呢?

麦克斯韦去世10年后，才华横溢的发明家们前赴后继、蜂拥而至。出生于克罗地亚的特斯拉，演示了如何用电磁波点亮灯；美国的爱迪生发明了电力系统；意大利的马可尼发明了无线电报……

人们或许不知道麦克斯韦，更不知道他的模样，但空中飞舞的电磁波，满满的都是向天才致敬的呢喃。

　幼儿教育对于家长和老师们都是很重要的，下面我为你分享幼儿教育成功的案例4则，仅供参考！

　1培养孩子的责任感

　1920年，有一位11岁的美国男孩在踢足球时不小心踢碎了邻居家的玻璃，邻居索赔12.50美元。闯了祸的男孩向父亲认错后，父亲让他对自己的过失负责。他为难地说：“我没有钱赔人家。”父亲说：“这12.50美元先借给你，一年后还我。”从此，这位男孩每逢周末、假日便外出辛勤打工，经过半年的努力，他终于挣足了12.50美元还给了父亲。这个男孩就是后来成为美国总统的里根。在他回忆这件事时说：“通过自己的劳动来承担过失，使我懂得了什么叫责任。”

　家长要教育孩子从小对自己的行为负责，只要是孩子的独立行为的结果，就要鼓励孩子敢做敢当，不要逃避责任，应该勇于承担后果。家长不要替孩子承担一切，这样会淡化了孩子的责任感。

　2捕捉孩子成才的敏感区

　19世纪著名的数学家、物理学家麦克斯韦小的时候，有一次父亲叫他画静物写生，对象是插满秋萝的花瓶。等到麦克斯韦画完交卷时，父亲边看边笑了起来，因为满纸涂的`都是几何图形：花瓶是梯形，菊花成了大大小小的圆圈，还有一些奇奇怪怪的三角形，大概是表示叶子的。细心的父亲立即发现了小麦克斯韦对数学特别敏感，在他的眼中，许多事物都似乎变成了几何图形。于是父亲就开始教他几何学，后来又教他代数。果然，麦克斯韦不久就在数学方面显示了惊人的才华：15岁时就写了一篇数学论文，发表在《爱丁堡胶学会学报》上，使得一些教授们惊叹不已。

　凡是发育正常的孩子，大多在五六岁时就开始对某一方面表现出一种特殊的敏感和强烈的好奇。倘若做父母的能像麦克斯韦的父亲那样，善于发现孩子感兴趣的事物，迅速及时地捕捉孩子的“敏感区”，顺势予以引导，这就为孩子成才打开了通道。

　3培养孩子的学习兴趣

　教育典范：诺贝尔奖金获得者奥托海因里希瓦勃格，是一位非常伟大的科学家，他的父亲是德国著名的实验物理学家。瓦勃格小的时候，父亲从来不对他说，你要努力学习，将来做一个科学家，更不会规定他做这做那。父亲只是常常给他讲一些科学家如何发愤学习的故事。在瓦勃格的家里，经常有一些知名的教授学者来访，与他爸爸共同商讨有关科学的问题。父亲总是非常自然地让小瓦勃格来听他们的交谈。客人走了以后，父亲就凑到小瓦勃格身边，与他展开讨论。父亲十分认真地倾听小瓦勃格的感受与体会，并不时地给予表扬和赞赏。慢慢地，小瓦勃格喜欢上了科学，喜欢上了学习。在中学里，他的成绩总是名列前茅，这为他以后成为大科学家奠定了很好的基础。

　兴趣是学习的最好的老师。要想让孩子好好学习，必须先培养孩子的学习兴趣。但兴趣不是靠家长的劝说和强迫而来的，这样只会让孩子对学习更加厌恶。家长要给孩子建立一个宽松和谐与热爱学习的环境，让孩子在潜移默化中热爱学习。

　4儿童性教育如何把握分寸

　吴冬梅园长有一个挚友，她比较赞同这位朋友的性启蒙教育方式。

　这位朋友家有个男孩，母子关系很亲密也很民主，孩子有很多悄悄话都愿意跟妈妈说。有一次她去这位挚友家做客，她家孩子当时在幼儿园读小班，大概2-3岁吧，等孩子洗完澡出来时，才发现有客人，便“哎呀”大叫一声，突然用双手挡着“小鸡鸡”，就冲进房间去了……

　孩子的反应引起了园长的好奇，于是他妈妈就讲了很多孩子在这方面的趣事。有一次，爸爸上厕所时以为孩子没睡醒，就没有关门，结果孩子进来看见了，说了句“对不起”就跑了，他跑到妈妈那“咬耳朵”，说爸爸的“小鸡鸡”很大而且有很多毛，妈妈忍着笑告诉他，因为爸爸是大人了，所以爸爸的生殖器就比你的大(那是孩子第一次听到生殖器的名称)，你长大了慢慢也会长得和爸爸一样的，这是成熟男人的标志。

　有一天孩子从幼儿园回来后，问妈妈：为啥女孩子没有小鸡鸡？妈妈又和孩子讲了一番男女孩不一样的原因，所以男孩站着拉尿，女孩蹲着。结果，孩子说：“嗯，还是做男孩好，女孩太麻烦！”妈妈立即补充说：“是啊！所以你做男孩子不能欺负女孩子，而且要保护女孩子啊！”

　有一次妈妈来月经，不小心弄到了裤子上，被孩子发现了，哭着去找爸爸，说妈妈流血了……爸爸给他解释了一番，同时也告诉他要多关心妈妈。

　爸爸与孩子之间虽没有一起洗澡，但他经常带孩子去游泳，所以孩子对男人的身体不会陌生，但有一次孩子提出和要妈妈一起洗澡，妈妈让孩子说理由，孩子说想知道是不是跟书上画的一样，妈妈答应了，这次后，孩子从没有再提出过类似的要求了。

　现在这个孩子已经上初中了，学习很用功，爱好运动，在学校里人缘也很好，是父母的骄傲。有一次，吴冬梅就问他为什么这么喜欢运动。他说：“只有自己身体好，以后才能照顾好亲人，性格阳光的男孩会有很多女孩子喜欢。”又问他：“是不是有很多女孩子。”他答：“我比赛的时候很多女孩子都来加油，但是我不会这么快交女朋友结婚的，因为我现在还没有能力养家和生孩子，我现在要努力读书，等我赚了很多的钱和有房子时，我才会去结婚。”

　吴冬梅听了一脸愕然！后来才了解到，他爸爸经常很有意识地通过身体力行来向孩子表现一种顶天立地的大男人形象，而且当孩子掌握了一些生理常识以后，他就很有意识地告诉孩子，结婚生子是一件很神圣的事情，不能太随便，当没有做好充分的准备时不能随便造人。首先要爱一个人，当然她也要爱你，你愿意照顾她一辈子，愿意跟她生一个属于自己的孩子，并有能力养得起这个家和养得起你们共同的孩子时，然后还要得到亲人的祝福，并尽力做好爱人和父亲，这是一件很不容易的事。