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麥克斯韋方程的追索
送交者: YDX 2012年04月06日19:43:11 於 [教育學術] 發送悄悄話
理工科的應該都知道或者聽說過麥克斯韋爾方程(Maxwell's equations)。這是英法聯軍焚燒圓明園後的第二年英國物理學家 Maxwell根據前人的研究結果總結出來的電磁理論的幾個微分方程。直到今天,整個電機系的東東,基本上就是解這幾個方程。

凡是見過這一組方程的無不被其簡潔、優美所震撼。據傳,Maxwell從小數學極好,也就難怪能推導出這一組方程了。

以上方程中,前面三個都是前人的發現。麥克斯韋爾最大的貢獻是在第四個方程加了最後面那dD/dt一項---變化的電場能夠產生磁場。這就有了電磁場互變的理論基礎,才有了無線電與物理光學。

如果定義一個矢量勢A,並定義張量F,這組方程還可以寫得更為簡潔好記,變成了一個方程:

其實,最初麥克斯韋爾寫下的方程根本沒有這麼漂亮,他的原始論文在現在看來幾乎是亂七八糟,裡面列了20多個分量方程,那時可能偏微分的符號還沒有普遍適用,反正在他論文裡沒有出現。今天我們看到的漂亮、簡潔的方程是後人在麥克斯韋爾論文的基礎上簡化、美化的結果。

這說明兩點:(1)近代西方科學具有極大的繼承發展的特性,一代一代,不斷向前推進、進化;(2)落後是要挨打的---這在西方叫做技術種族主義,technological racism。

對 比中國,第一點,科技的繼承性就相當差,據說唐代的人就已經做不出漢代算術書裡的題目了,只好加以簡化;明朝開始引進西方的幾何學;清朝人連像樣的詩都寫 不出來,更不用說科技;到民國時期,中國人已經基本看不懂中國古籍中關於科技的記載,倒是英國人李約瑟能夠讀懂,結果寫了一輩子都沒把中國古代科技寫完。

第二點,中國人得到的教訓夠多了,科技可以被強者用於掠奪,而掠奪的財富又可以進一步發展科技---科學研究是要花錢的。

毛澤東之後,中國科技才開始艱難的起步,迅速的發展。

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