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麦克斯韦的电磁理论，在物理学上有划时代的意义。遗憾的是，麦克斯
韦本人没有能够证实自己的理论（在一定程度上可以说是“没有去证实”）。
这有客观原因，也有主观原因。由于环境和工作条件的限制，麦克斯韦一直
没有更多的机会从事电磁实验。热力学和分子物理学的研究，耗去了他大部
分时间和精力。再有，他主要是个理论物理学家。就象他的学生弗莱明（1849
①
—1945）后来所说的那样，“他从理论上预言了电磁波的存在，但是好象从
来没有想到过要用什么实验去证明它。”法拉第一辈子都没有离开过实验，
可以说没有实验就没有法拉第。麦克斯韦恰好相反，他只是在伦敦的五年里
进行了一些有限的实验，而且多半是气体动力学方面的。他的寓所，靠近屋
顶的地方有一间狭长的搁楼，那就是他的实验室。他的妻子常常给他当助手，
生火炉，调节室内温度，条件相当简陋。后来在皇家学院实验室里，他作过
一些电学实验，也多只是测定标准电阻这一类工作。《电磁学通论》完成以
后，麦克斯韦忙着筹建卡文迪许实验室，整理卡文迪许 （1731－1810）的遗
著。
由于以上这些原因，电磁理论问世以后，在相当长的时间里没有得到承
认。最初只有剑桥大学的一些青年物理学家支持它。许多人，包括一批有威
望的科学家，对还没有被证明的新理论，都采取观望态度。劳厄（1879－1960）
①在《物理学史》中曾经这样评论说：“尽管麦克斯韦理论具有内在的完美性，
并且和一切经验相符合，但是它只能逐渐地被物理学家们接受。它的思想太
②
不平常了，甚至象赫尔姆霍茨和波尔茨曼（1844－1906）这样有异常才能的
人，为了理解它也花了几年的力气。”
几个春秋过去了。麦克斯韦把他的心血默默地献给了卡文迪许实验室。
这座实验室在1872年破土，到1874年完工。修建经费是一位鼓励科学的公
① 弗莱明，英国电学家，1904 年发明电子二级管。
① 劳厄，德国物理学家，曾经首先证明X 射线的波动性，著有 《物理学史》。
② 波尔茨曼，奥国物理学家，在热力学和统计物理学上都有贡献。
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爵捐赠的。为了增添仪器，麦克斯韦也拿出了自己不多的积蓄。在整个筹建
过程中，从设计、施工、仪器购置，直到大门上的题词，麦克斯韦都亲自过
问。它是实验室的创建人，也是第一任主任。后来相继接替他的是瑞利（1842
①
－1919）和约瑟夫·汤姆逊，汤姆逊以后是卢瑟福（1871－1937），他们都
是世界第一流物理学家。这座实验室开花结果的时期在二十世纪。大批优秀
的科学人才，尤其是原子能物理方面的人才，都是从这里培养出来的。
麦克斯韦最后几年的主要工作，是整理卡文迪许留下的大量资料。这项
由公爵委托给他的任务，工作相当繁重。卡文迪许是十八世纪一位性情怪僻
的英国著名物理学家和化学家。他曾经发现氢气，确定水的化学组成，第一
个计算地球的质量，在静电学上也很有研究。他终身未娶，为人腼腆，喜欢
离群索居，死后留下二十多扎没有发表的科学手稿，大多涉及数学和电学，
其中不少很有价值的东西埋没了几乎半个世纪。整理这些资料是一件非常细
致而困难的工作，麦克斯韦为了完成这项工作，作出了很大的牺牲：他放弃
了自己的研究，耗尽了精力。
除了卡文迪许实验室的日常事务以外，麦克斯韦每学期都要主讲一门
课，内容是电磁学或者热力学。他在讲台上热心地宣传电磁理论，推广新学
说。可惜听众不多。他本来就不善于讲演，更何况电磁理论是那样的高深，
同传统的物理学大相径庭呢！1878年五月，他举行了一次有关电话的科普讲
演。电话当时还是新事物，刚刚破土而出。1875年贝尔发明电话，第二年取
得专利，1877年爱迪生公布阻抗式送话器。这些人类电信史上的新发明，引
起了麦克斯韦莫大的兴趣。可能，他当时已经预感到，他的理论总有一天会
给这些发明插上双翅，传遍全球。
麦克斯韦后期的生活充满了烦恼。他的学说没有人理解，妻子又久病不
愈。这双重的不幸，压得他精疲力尽。妻子生病以后，整个家庭生活的秩序
都乱了。麦克斯韦对妻子一向体贴入微，为了看护妻子，他曾经整整三个星
期没有在床上睡过觉。尽管这样，他的讲演，他的实验室工作，却从来没有
中断过。过分的焦虑和劳累，终于损害了他的健康。同事们注意到这位无私
的科学家在渐渐地消瘦下去，面色也越来越苍白。但是，他还是那样顽强地
工作。
1879年是麦克斯韦生命的最后一年。这一年的春天来得很晚，也格外
冷。他的健康明显恶化，但是他仍然坚持不懈地宣传电磁理论。这时，他的
讲座只有两个听众。一个是美国来的研究生，另一个就是后来发明电子管的
弗莱明。这是一幕多么令人感叹的情景啊！空旷的阶梯教室里，只在头排坐
着两个学生。麦克斯韦夹着讲义，照样步履坚定地走上讲台，他面孔消瘦，
目光闪烁，表情严肃而庄重。仿佛他不是在向两个听众，而是在向全世界解
释自己的理论。
1879年十一月五日，麦克斯韦患癌症去世，终年只有四十九岁。物理学
史上一颗可以同牛顿交相辉映的明星殒落了。他正当壮年就不幸夭折，这是
非常可惜的。他的理论为近代科学技术开辟了一条崭新的道路，可是他的功
绩，在他活着的时候却没有得到人们重视。麦克斯韦的一生，是咤叱风云的
一生，也是自我牺牲的一生。这位科学巨匠生前的荣誉远远不及法拉第，直
到他死后许多年，在赫兹证明了电磁波存在以后人们才意识到，并且公认他
① 卢瑟福，新西兰物理学家，他长期在英国工作，在原子能物理方面有重大贡献。
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是“牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家”。
这正是电磁波！
赫兹是德国青年物理学家，1857年二月二十二日生在汉堡。他同麦克斯
韦一样，也是律师的儿子。他的家境比较富有，母亲是医生的女儿。赫兹从
小勤奋好学，喜欢物理学，麦克斯韦在1873年发表《电磁学通论》的时候，
他还只有十六岁。当时德国和英国一样，牛顿学说的习惯势力根深蒂固，牛
顿几乎成了偶像。法拉第、麦克斯韦的理论否定了传统的“超距说”，对物
质世界作了崭新的描绘，这无疑是带有“叛逆”性质的。因此，电磁理论起
初在德国和奥地利也丝毫没有立足的地方，甚至被当做奇谈怪论，只有个别
有见识的物理学家看出了其中的价值。最先认真考虑电磁理论的，是波尔茨
曼。他曾经企图把麦克斯韦方程组模型化，形象化，使人们容易理解，但是
没有成功。在波尔茨曼以后支持电磁理论的，是在柏林大学任教的著名物理
学家赫尔姆霍茨。赫兹二十一岁考进柏林大学，后来成了赫尔姆霍茨的得意
门生。在老师的影响下，赫兹对电磁学作了深入研究。在比较已经知道的物
理学理论以后，他确认麦克斯韦的理论比各种超距作用理论更使人信服。年
轻的赫兹在一篇论文里写着：“假使在通常的体系和麦克斯韦的体系之间只
能选择一个，那么麦克斯韦的体系无疑是占优势的。”他决定用实验来检验
这个判断。
1883年，一位爱尔兰教授菲茨杰拉德（1851－1901）根据麦克斯韦的理
论作过一个推论：如果那个理论正确，莱顿瓶振荡放电的时候，就会产生电
磁波。他得出这个推测，是由于曾经受到了威廉·汤姆生1853年那篇《瞬变
电流》的启发。威廉·汤姆生当时在文章中指出，莱顿瓶和其他电容器的放
电具有振荡的特性，电荷在衰减到零的时候就会上下起伏。因此菲茨杰拉德
认为，放电的莱顿瓶就是最理想的电磁波辐射源。他并且指出，波长越短的
电磁波，越容易被测出来。
莱顿瓶是最早的电容器，由于1745年在荷兰莱顿城最先试用而得名，从
富兰克林时代起就盛行了。人们常用它做各种静电试验，它的构造简单，使
用也很普遍。所以问题的关键就是：怎样检测出电磁波来。
赫兹经过反复试验，终于在1886年发明了一种电波环。
这是一个十分简单却又非常有效的电磁波探测器。他把一根粗铜线弯成
环状，环的两头分别连着金属小球，小球中间的距离可以调整。这样，电波
环就做成了。这种简单的仪器连十来岁的小孩子都会做，但是想到用它来探
测电磁波，却实在是天才！
赫兹用这种电波环进行了一系列实验。终于在1888年发现了人们怀疑和
期待已久的电磁波。他起初把电波环放在放电的莱顿瓶附近，反复改变电波
环的尺寸和位置，只要尺寸和位置都合适，电波环两个小球中间就有电火花
闪现。正是莱顿瓶放电时候辐射的电磁波，被环路所截获而激发出电火花。
后来赫兹用火花隙发生器代替莱顿瓶，效果更加显著。赫兹不愧是一位聪明
而又巧夺天工的实验家，他紧接着用使人信服的实验，证明了电磁波射到大
型金属板上就发生反射，在通过用硬沥青或者松脂制成的三棱镜的时候就发
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①
生折射，并且具有衍射 、偏振等光波所具有的各种特性。于是，麦克斯韦天
才的预言，在二十六年以后终于被同样是天才的实验证实了。它比海王星的
发现更使人惊叹。
赫兹的实验公布以后，轰动了全世界的科学界。由法拉第开创、麦克斯
韦总结的电磁理论，到这时候才取得了决定性的胜利！一个历史的巧合是，
这年赫兹三十一岁，恰好同麦克斯韦预见电磁波时候的年龄一样。可惜麦克
斯韦在九年以前已经去世了，他没有亲眼看到这一天。但是，这位巨匠的伟
大遗愿终于实现了。
1888年成了近代科学技术史的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意
义，它不但证明了麦克斯韦发现的真理，更重要的是导致了无线电的诞生，
开辟了电子技术的新纪元。理论只能够解释世界，它只有回到实践中来才能
够改造世界。赫兹的不朽功绩，就在于他客观上促成了这个转变。
恩格斯说过：“在马克思看来，科学是一种在历史上起推动作用的、革
命的力量。”电磁波的发现所产生的巨大影响，连赫兹本人也没有料到。在
他发现电磁波的第二年，有人问他，电磁波是不是可以用做无线电通信，赫
兹不敢肯定。但是不到六年时间，意大利的马可尼（1874－1937）、俄国的
波波夫 （1859－1906）就分别实现了无线电传播，并且很快投入使用。其他
无线电技术，也象雨后春笋般地涌现出来。无线电报
（1894）、无线电广播（1906）、无线电导航（1911）、无线电话（1916）、
短波通信（1921）、无线电传真（1923）、电视（1929）、微波通信（1933）、
雷达（1935）以及遥控、遥测、卫星通信、射电天文学等，都是这个变革的
产物，整个物质世界的面貌发生了深远的变化。
如果把电磁理论比做一座雄伟的高楼，那么，是法拉第给它打下了坚实
的地基，麦克斯韦在地基上建成了大厦，最后是赫兹对这座大厦进行了内部
装修，使它能够被人们广泛利用。电磁理论创立的历史，生动地印证了“实
践…理论…实践”的真理。实践不上升到理论，不能揭示事物的本质；理论不
回到实践，不可能被证实和发挥巨大的作用，也不可能继续发展。正是这个
原因，法拉第…麦克斯韦…赫兹的名字，永远和电磁理论联系在一起，光照史
册！
① 衍射是波的特性。当波在传播方向上遇到迎面挡住的障碍物的时候，只要障碍物的尺寸比波长小或者相
近，波就会明显地绕到障碍物后面去继续前进，如果遇到近于或者小于波长的孔，那么以孔为中心，形成
环形波向前传播，这种现象叫波的衍射。
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电话发明家贝尔
1844年，莫尔斯在美国首次进行了长途电报通信，人类通信史揭开了新
的一页。三十一年以后，世界上第一台电话机问世。这台电话机的发明人是
个苏格兰青年，名叫亚历山大·贝尔。
语音学世家
1847年三月三日，贝尔生在苏格兰的爱丁堡。他的父亲和祖父都是著名
的语音学家。他们在聋哑人中间工作过很多年，对人体发声器官的构造、功
能和人的听觉特点等都有深入的研究。贝尔的父亲还创造出一套借助手势、
口型来表达思想感情的“哑语”，给聋哑人带来很大的方便。贝尔生活在这
样的环境里，从小受到熏陶，对语音的传递产生了浓厚的兴趣。这为他后来
发明电话打下了很好的基础。
不过，贝尔并不是神童。很多发明家，在幼年时候都不见得聪明过人，
他们成功的秘诀在于一生勤奋。和贝尔同岁的爱迪生 （1847－1931）刚上小
学的时候，每次测验成绩都是全班最差的，上了三个月以后，只得退学回家，
由母亲自己来教。贝尔比爱迪生也高明不了多少。他在语音学方面算个小内
行，可是其他功课总是跟不上。这孩子太淘气，太贪玩，书包里常常装着麻
雀、老鼠这类小动物，有一次老师正在讲《圣经》，老鼠钻出来了，满教室
同学你追我赶，哄堂大笑。
贝尔后来被祖父接到伦敦，由这位语音学专家直接管教。这是个很有个
性的倔老头。他很疼爱孙子，但是要求非常严格，教起书来就象头狮子。祖
父那一脸花白的胡子，起初使贝尔有点望而生畏，后来就很喜欢他了。因为
祖父知识渊博，简直是一部百科全书。贝尔同他生活了一年，学到不少东西。
贝尔后来回忆，“祖父使我认识到，每个学生都应该懂得的普通功课，我却
不知道，这是一种耻辱。他唤起我努力学习的愿望。”正是这种愿望，激发
贝尔踏上了探求科学真理的道路。
贝尔从伦敦回到故乡，很快就表现出搞发明创造的热情。有一座磨坊，
用一个笨重的老式水磨磨面，平时由一个青年操作。后来，那个青年应征当
兵去了，就由剩下的一个独身老人自己磨面。每逢天旱水小，水车停转，水
磨不能磨面，老人就只好饿肚子。贝尔看到这种情况，很同情老人，约了一
群少年伙伴来帮忙。开始，大家都觉得有意思，但是过了几天，很多人都不
干了。最后，只剩下贝尔一个人，很难推动水磨。贝尔回到家里，每天都躲
在 父 亲 的 书 房 里 翻 阅 图 书 资 料 。 经 过 一 149
个月的反复琢磨，他居然设计出了一幅改良水磨的草图。几个工匠师傅看了
都很称赞。草图画得不算好，但是原理很巧妙。贝尔提出改造水磨的臼齿结
构，同现在轴承的原理有些相象。按照草图改制的水磨，小孩们都推得动。
不但磨坊老人摆脱了困境，全村磨面都很方便。消息传出去以后，邻近村镇
的人都赶来仿造。当时贝尔只有十五六岁，一下就成了同伴们心目中的英雄。
在同学们的拥护下，贝尔组织了一个“少年技术协会”，还订了会章，
要求每个会员负责一门自己感兴趣的学科，每周讲演�