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也论电磁波的预言及其发现过程
摘要: 文章根据麦克斯韦的著作和赫兹的《综合文集》 、《电波》和《回忆、书信和日记》以及相关文献,
对麦克斯韦预言电磁波的问题和赫兹实验发现电磁波的过程进行了仔细考察,指出麦克斯韦没有明确预言
电磁波的存在,麦克斯韦的理论不是赫兹电磁学实验研究的直接指导思想。文章认为亥姆霍兹为普鲁士科
学院所提出的 1879 年悬赏课题对赫兹发现电磁波起到了直接的引导作用,而电磁波的发现则主要归因于
赫兹精湛的实验技能和敏锐的观察力。
麦克斯韦( Maxwell , 1831—1879 )建立电磁场理论和赫兹( Hertz ,1857— 1894)实验发现电磁波是
19 世纪物理学发展史上的重大事件。 对麦克斯韦建立电磁场理论的过程及其思想方法和赫兹发现电磁波的
过程进行深人研究是物理学史一个重要课题。国内外许多学者对此作过不同程度的探讨,但在麦克斯韦预
言电磁波的问题上以及讨论和分析赫兹实验研究的指导思想、赫兹实验研究过程等方面还存在不少分歧和
疑点,致使人们对麦克斯韦电磁场理论的实质和赫兹发现电磁波的过程难以获得全面、正确的认识。
有鉴于此,我们认为,有必要根据麦克斯韦的著作和赫兹论文集、日记、书信以及赫兹 1887 年实验
笔记,结合国内外学者的相关研究成果,对麦克斯韦预言电磁波的问题和赫兹发现电磁波的过程进行更加
深人的考察,以期对这一重大科学发现的历史过程给予更为恰当的阐述,并力图澄清人们关于麦克斯韦电
磁场理论和赫兹电磁学实验研究的一些模糊认识。
1 、麦克斯韦预言电磁波问题的再考察
1855—1864 年间,麦克斯韦发表了一系列电磁学的研究论文,建立起以方程组为核心的电磁场理论。
在 1861 — 1862 年间发表的《论物理力线》一文的第三部分,麦克斯韦用数学的方法提出了位移电流的概
念, 并指出位移电流的大小等于电位对时间的变化率, 并用方程描述了安培定律。 他在 1864 年发表的 《电
磁场的动力学理论》一文中,总结出有关电磁场的九个重 要的方程,而在 1873 年出版的《电磁通论》
一书中,又给出了 11 个重要的方程。至此,麦克斯韦关于电磁场理论的整体框架的建立最终完成。
1862 年,麦克斯韦在《论物理力线》一文的第三部分,首次提出了光的电磁学说的观点: “我们几乎
不可回避这样的一个推论:光是由电磁现象引起的在同种媒质中的横波。 ”在 1864 年发表的《电磁场的动
力学理论》一文的第六部分,麦克斯韦再次论述这个问题。根据静电单位和电磁单位之间的转换系数是与
光速非常接近的一个数值,他指出: “这种结果的一致性似乎表明光和磁是同一种物质的属性,光是遵循
电磁定律在场中传播的电磁扰动。 ”
在 1873 年出版的《电磁通论》一书的第 20 章第四部分,麦克斯韦导出了在无源、非导电区域的矢势
传播的方程,对光的电磁学说作了更完整的论述。在《电磁通论》一书的最后,对已有电磁学理论进行了
总结,麦克斯韦指出: “由此可见,所有的这些理论都引向一种媒质的观念,而传播就是在那种媒质中进
行的而且我认为,如果我们采纳这种媒质作为一种假说,它就应该在我们的探索中占据一种突出的地位,
而且我们就应该努力构造一种关于它的作用的一切细节的思想表象,而这就一直是我在这部著