上帝之眼中看到的光——無言的宇宙共讀12

如果你在上學的時候

老師告訴了你

數學公式背後

有這麼多有趣的故事，

你會愛上數學嗎？

《無言的宇宙》

出版社：北京聯合出版公司

領讀者：楊羽

時間：2017年12月6日開始

領讀者說

18

在一篇網路小說中讀到過這樣一段話：「你的眼睛會欺騙你，你的耳朵會欺騙你，你的經驗會欺騙你，你的想像力會欺騙你，但數學不會。」這位作者一定是學物理的。

當物理學開始越來越多地處理看不見摸不著的「存在」時，經驗和直覺就失效，甚至成為障礙，而同樣看不見摸不著的數學便成了唯一可以依靠的工具。在數學的助力下，麥克斯韋一點點撥開他研究路上的的迷霧，棄掉看似有用的拖累，抓住了最閃耀的寶石——麥克斯韋方程。

凡人們也許不會有這樣的成就，但數學，或者說理性思維會公平地給我們類似的指引，只看我們能不能摒棄對數學的恐懼心理了。

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麥克斯韋的這些方程也叫作高斯定律，法拉第定律，安培定律。麥克斯韋新貢獻是當考慮電流時加入安培定律的修正項，原來如此。19世紀初，對於廣大科學家來說，電現象，磁現象與光的本質是完全神秘的課題。

磁場是由電流產生的，電場是由變化的磁場引發的，光是傳播中的電磁波。由於常識與日常經驗已經不再能夠應用於這些無形卻真實的現象，物理學家對數學的仰仗達到了前所未有的深刻程度。麥克斯韋方程的重要性也日益明顯。

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麥克斯韋方程，隨著對電現象、磁現象與光本質的研究，常識與日常經驗已經不再能夠應用於這些無形但卻真實的現象，這迫使物理學家對數學的仰仗達到了前所未有的程度。麥克斯韋方程組（Maxwell"s equations）是英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋在19世紀建立的一組偏微分方程。

它含有電荷是如何產生電場的高斯定理；論述了磁單極子的不存在的高斯磁定律；電流和變化的電場是怎樣產生磁場的麥克斯韋-安培定律，以及變化的磁場是如何產生電場的法拉第電磁感應定律。

方程組的微分形式，通常稱為麥克斯韋方程。 在麥克斯韋方程組中，電場和磁場已經成為一個不可分割的整體。該方程組系統而完整地概括了電磁場的基本規律，並預言了電磁波的存在。

麥克斯韋方程組揭示了電場與磁場相互轉化中產生的對稱性優美，這種優美以現代數學形式得到充分的表達。

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馬克思主義哲學認為，事物具有普遍聯繫性。電波，磁波，光波，微波都是相互聯繫互相影響的，物理和數學也是密不可分互相促進的。不過物理多多少少比數學稍微具象化一點點。但究其本質還是表現宇宙秩序的一種符號罷了。

就像電影《降臨》中演的，也許有一天會有一種能夠表達一切的符號出現，想必那個時候人類對宇宙秩序的理解已經達到了足夠的高度了。

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牛頓認為光是顆粒，胡克堅稱光是波，這種矛盾在楊氏雙縫試驗被證明光具有波動性，但是只是波的話，光所傳播的介質，或者說光擾動的物質並未被發現。類似的困境在電磁領域也同樣遇到了。

法拉第發現了電磁感應，奧斯特發現電流可以改變磁石的方向，這種關係被麥克斯韋用麥克斯韋方程闡釋了。

磁鐵之間的磁力線指向了磁鐵的兩端之間存在某種物質使得鐵屑有規律的分布，這與引力的遠程作用似乎是不同的，如果兩個不接觸的物體之間沒有物質存在，那麼觀察到的現象則無法解釋，那麼只有一種可能，是存在一種看不見的力場使得所有現象可以被解釋。

至此，電磁場的雙生被麥克斯韋發現了。

編輯：靈厄

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