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麦克斯韦方程组的文化阐释
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本文之所以选择麦克斯韦方程组作为案列,是因为麦克斯韦方程组所具有的特殊性,这种特殊性已经在许多场合中被广泛引以为据,但也存在某些误解。麦克斯韦方程组可以看作是物理学的一个特殊的分界标志,一方面,它与经典物理学(牛顿力学、光学、热力学等)完全不同,他给现代社会带来的成果是有目共睹的;但另一方面,它又被看成是古典意义的,以区别于以相对论、量子力学等全新的现代物理学,这种特殊的地位使它具有一种历史性意义,但是这种意义在物理学的视界里是无法完全显现的,因此它需要文化意义的阐释,这种阐释的自身也是一种科学与人文之间的大文化。事实上,许多具有重要意义的物理概念总是在一种更广泛的文化意义上被重新阐释而被运用,比如,物理学的“场”的概念现在就己深深渗透到人们的思想观念中,并在许多领域得到应用,格式塔心理学(gestalt psychology)的心理场(psychological field)就是一例。 1. 物理学中的麦克斯韦方程组 麦克斯韦(james clerk maxwell 1831 - 1879)是一个集电磁学大成的伟大物理学家,他在库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等人的一系列发现和实验成果的基础上,建立了完整的电磁场理论,麦克斯韦的工作在物理学意义上的关键在于发现了交变电场可以产生(交变)磁场,在这以前,安培定律己表明,电流可以产生磁场,法拉第定律则表明,变化的磁场可以产生电场,但是当时的实验物理学家都没有发现变化的电场可以产生磁场这样的事实,因为当时的实验条件达不到可以观察这种现象的水平,这样,虽然库仓定律、安培定律、法拉第定律已在当时为大家所熟悉并有了应用,但人们并没有发现它们之间重要的内在关系,顶多只不过把它们一起归结电与磁的共有现象。麦克斯韦不是实验物理学家,他在理论物理领域内工作,他的实验室是思想,他的工具是数学,麦克斯韦建立了电与磁的统一的数学关系,即麦克斯韦方程组(maxwells equations),这样人们都认为麦克斯韦是用数学演释方法创建了了电磁理论,实际上这是一个误解,如果我们追踪一下他的工作的大概过程,我们完全可以看到他是在思想实验中而不是在数学演演中得到这个关键性的发现而完成了电与磁的统一,在这个意义上,他是先于爱因斯坦和玻尔等而进行缜密的思想实验的科学家。有关这方而的介绍可以参看列昂.库珀(l.n.cooper 1972年诺贝尔物理学奖获得者)的《物理世界》(an introduction to the meaning and structure of physics)一书[1]。
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