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带有普遍性。
四年以前，法拉第曾经称赞过《论法拉第的力线》这篇论文，他没有料
到论文的作者竟这样年轻。当麦克斯韦征求他对论文的看法的时候，法拉第
说：“我不认为自己的学说一定是真理，但是你是真正理解它的人。”
“先生能给我指出论文的缺点吗？”麦克斯韦谦虚地说。
“这是一篇出色的论文。”法拉第沉思地说，“但是，你不应该停留在
用数学来解释我的观点，你应该突破它！”
法拉第的话象一盏明灯，照亮了青年物理学家麦克斯韦前进的道路。他
马上用最大的热情投入新的战斗。
他设计了一个理论模型，试图对法拉第的力线观念作进一步探讨。这个
模型完全建立在机械结构的类比上，有人称它是“以太模型”，现在看上去
既枯燥又很不好懂。一位英国现代科学史家，用了一整页篇幅也没有说清楚。
事实上，麦克斯韦在晚期的著作里也舍弃了这个模型。奇怪的是，麦克斯韦
竟把它当作跳板，成功地登上了真理的彼岸。
大厦建立起来了！
在讨论以太模型的时候，麦克斯韦对自己发现的一个重要事实引起了极
大的注意。他分析了法拉第对电介质的研究以后，确认在电场变化着的电介
质中，也存在电流，他把这称做“位移电流”。另外，他还计算出这种电流
的速度。麦克斯韦惊奇地发现：位移电流的速度恰好等于光速！
这是偶然的巧合吗？天下哪有这样的巧事。他兴奋得几天都没有睡好
觉，妻子帮他仔细核对了好几遍，数据确实没有差错。这意味着他计算出了
电磁波的传播速度同光速是相等的，这是个非常了不起的发现，尽管他当时
还没有完全意识到这一点。几天后，他写信给法拉第报告了这个结果。他在
信里说，他计算出的电磁波的传播速度是“每秒310740公里”，而“十二年
以前菲索（1819－1896）用直接实验测定的光速，却是每秒314858公里！”
信寄出的时间是1861年十月十九日。法拉第有没有给他回信，史料上没有记
载。但是毫无疑问，正是这个发现，促使麦克斯韦四年以后断定光就是电磁
波。
1862年，麦克斯韦在英国《哲学杂志》四卷二十三期上，发表了第二篇
电磁学论文《论物理学的力线》。文章一登出来，立刻引起了广泛的注意。
英国著名物理学家、电子的发现人约瑟夫·汤姆逊后来回忆说：“我到现在
还清晰地记得那篇论文。当时，我还是一个十八岁的孩子，一读到它，我就
兴奋极了！那是一篇非常长的文章，我竟把它全部抄下来了。”
这的确是一篇划时代的论文，它同1855年的《论法拉第的力线》相比，
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有了质的飞跃。论文不再是法拉第观点的单纯数学翻译，而是作了重大的引
伸和发展。其中具有决定意义的一步，是引进了“位移电流”的概念。这以
前，包括法拉第在内，人们讨论电流产生磁场的时候，指的总是传导电流，
也就是在导体中自由电子运动所形成的电流。麦克斯韦在研究中感到这个旧
概念存在很大的矛盾。比如在连接交变电源的电容器中，电介质里并不存在
自由电荷，也就是没有传导电流，但是磁场却同样存在。麦克斯韦经过反复
思考和分析，毅然指出，这里的磁场是由另一种类型的电流形成的，这种电
流在任何电场变化着的电介质中都存在，它和传导电流一起，形成了闭合的
总电流。麦克斯韦通过严密的数学推导，求出了表示这种电流的方程式，把
它称做位移电流。
从理论上引出位移电流的概念，实在是电磁学上继法拉 135
第电磁感应以后的一项重大突破。根据这个科学假设，麦克斯韦推导出两个
高度抽象的微分方程式（方程式直到1865年才最后完善），这就是著名的麦
克斯韦方程式。这组方程式，从两方面发展了法拉第的成就。一是位移电流，
它表明不但变化着的磁场产生电场，而且变化着的电场也产生磁场；二是方
程式不但完满地解释了电磁感应现象，而且还在理论上进行了总结。就是凡
是有磁场变化的地方，它的周围不管是导体或者电介质，都有感应电场存在。
经过麦克斯韦创造性的总结，电磁现象的规律，终于被他用不可动摇的数学
形式揭示出来。电磁学到这时才开始成为一种科学的理论。
在自然科学史上，只有当某一种科学达到了高峰，才可能用数学表示成
定律形式。这些定律不但能够解释已知的物理现象，而且还可以揭示出某些
还没有发现的东西。正象牛顿的万有定律预见了海王星一样，麦克斯韦在《论
物理学的力线》中，预见了电磁波的存在。他指出，既然交变的电场会产生
交变的磁场，交变的磁场又会产生交变的电场，那么，这种交变的电磁场就
会用波的形式向空间散布开去。当时，麦克斯韦才三十一岁，这是他一生中
最辉煌的一年。
麦克斯韦继续向电磁学领域的深度进军。1865年，他发表了第三篇电磁
学论文《电磁场动力学》。论文发表在《伦敦皇家学会学报》上。在这篇重
要文献中，麦克斯韦方程的形式更完善了。他采用法国数学家、力学家拉格
朗日（1736－1813）和爱尔兰数学家、物理学家哈密顿（1805－1865）创立
的数学方法，由那组方程式直接推导出了电场和磁场的波动方程，电磁波的
传播速度根据那个波动方程的系数计算，正好等于光速！这同麦克斯韦四年
以前推算的那个比值完全一样。直到这个时候，电磁波的存在是确定无疑的
了！因此他大胆断定，光也是一种电磁波。法拉第当年关于光的电磁理论的
朦胧猜想，就这样由麦克斯韦变成了科学的理论。法拉第和麦克斯韦的名字，
从此联系在一起，就跟伽里略和牛顿的名字一样，在物理学上永放光彩。
麦克斯韦在伦敦皇家学院总共任教五年。这五年是他一生中的多产时
期。除了建立电磁理论以外，他在分子物理学、气体动力学上也都有贡献。
1865年，麦克斯韦正式宣布光的电磁学以后不久，就辞去皇家学院的教
席，回到他的家乡格伦莱庄园系统地总结研究成果，撰写电磁学专著。经过
几年苦干，他写的《电磁学通论》在1873年问世。这是一部电磁理论的经典
著作，麦克斯韦系统地总结了十九世纪中叶前后，库仑、安培、奥斯特、法
拉第和他本人对电磁现象的研究成果，建立了完整的电磁理论。这部巨著的
重大意义，完全可以同牛顿的《数学原理》（力学）和达尔文的《物种起源》
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（生物学）相比较，它也是人类智慧的结晶。
电磁理论的宏伟大厦，经过几代人的努力，巍然矗立起来了！《电磁学
通论》的出版成了当时物理学界的一件大事。当时麦克斯韦已经回到剑桥大
学任教，他的朋友和学生对这部书已经期待很久了。人们争先恐后地到书店
里去购买，第一版几天就卖完了。
千秋是非
《电磁学通论》虽然一抢而空，但是真正读懂的人却寥寥无几。不久，
就听到有人批评它艰深难懂。当然，高度抽象的麦克斯韦微分方程，毕竟不
象2×2＝4那么简单。单是两个公式、几个数学符号，就包罗了电荷、电流、
电磁、光等自然界一切电磁现象的规律，这在一般人看来，确实是不可思议
的。另外，还有一个更主要的原因，就是从麦克斯韦宣布他的理论以后，一
直没有人发现电磁波。而能否证明有电磁波存在，却是检验麦克斯韦理论的
关键。因此许多物理学家都抱着怀疑态度。就连从前热情鼓励麦克斯韦的威
廉·汤姆生，也不敢肯定麦克斯韦的预言是否可靠。
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