统一电磁理论的麦克斯韦不伟大吗?为什么排在爱因斯坦和牛顿后?

有个比较通俗的说法可以评价这三位大佬的成就,一牛二爱三麦,说的就是科学界的第一大佬是牛顿,第二是爱因斯坦,第三是麦克斯韦,但有朋友会认为牛顿和爱因斯坦应该爱因斯坦排第一位,比如下图就是科学界的另一种排位方式:

其实这都没有关系,来了解下这三位大佬的成就,大家心里就对他们的位置排行有个数了!

牛顿:科学体系的开创者

以前我们没有科学这个名词,所以牛顿在1687年发表的著作标题名字是《自然哲学的数学原理》,当然牛顿提出的万有引力定律绝对称得上伟大,但却并不是牛顿最伟大的地方,而是以科学思维来解释自然界一切现象的体系,这个体系叫做牛顿经典力学体系。

1513年哥白尼的《天体运行论》提出了日心说,太阳系行星都以太阳为中心公转。

1610年,伽利略的《星空信使》以前所未有的角度向人类介绍了全新的星空世界。

1600年-1610年间,开普勒完成了行星三大定律,从数学角度描绘了行星运行的轨道。

但他们之间都缺乏一个粘合剂,将现象从原理角度来阐述的理论,牛顿的三大定律和万有引力定律成了联系这些现象的一个纽带,并且成为从牛顿之后的力学和天文学的基础,也是现代工程学的基础。天体运行遵循人类发现的自然规律,科学第一次在理论上彻底战胜神学,占据了理论绝对制高点,成了开启科学革命重要契机与动力,这是牛顿力学在科学史上的地位,我们可以这样认为,伽利略开创了实验科学,牛顿则从理论与实践的角度完美的诠释了科学,当然牛顿除了这些成就外,还有角动量与动量守恒,光学以及光谱观察和微积分等

牛顿力学体系伴随着现代科学发展的方方面面,甚至登陆火星都可以用牛顿经典力学计算完成,它的精度高到你根本不用担心会降落错位置。

爱因斯坦:从质量与能量的关系到宇宙的起源

爱因斯坦以光速不变的假设和洛仑兹变换与庞加莱的同时性的相对性原理,抛弃以太建立了狭义相对论,以前所未有的角度诠释了时空的本质!

曾经洛仑兹和庞加莱走到了狭义相对论的边缘,但洛仑兹死守以太,仍然试图用以太的角度解释迈克尔逊-莫雷实验为零的结果,而庞加莱的同时性的相对性原理仍然没有跨出这一步,他们都太保守,而爱因斯坦善于打破一切规则建立新规则,这使得他站在了前所未有的高度。

当然还有后来揭示物质来源的质能方程,质能等价,很多朋友以为这只能解释原子弹和氢弹的能量来源,但素不知质能等价方程和广义相对论结合,能为我们解释宇宙的前世今生!爱因斯坦就干了这件事!

自1905年后的十年,爱因斯坦啥都没做,就想着把狭义相对论从匀速直线运动扩展到了各种运动状态下的广义相对论,将牛顿平坦时空的宇宙升级到了广义相对论质量与时空互相影响的宇宙!

1922年弗里德曼将爱因斯坦的引力场方程设定了一个特殊的条件,假设了宇宙是一个物质分布均匀的前提,解出了三个解,表明了宇宙有三种形状,而在大部分情况下宇宙是动态的,1928年勒梅特提出了和弗里德曼一样的结果!

1929年哈勃发现遥远星系的远离,从而从观测的角度证实了宇宙在很久以前的过去曾经处在极其致密的状态。

1964年宇宙微波背景辐射的发现,则从观测上证明宇宙曾经发生过一场开创时空的能量爆发事件!

从爱因斯坦的引力场方程中推导出的结果,加上质能等价方程,我们得以从理论上搞明白了时空与物质的由来,这个宇宙观没有一个科学家所能给予你,爱因斯坦做到了!

爱因斯坦的伟大,知道狭义和广义相对论就可以了,因为几乎整个二十世纪,半个科学界都在各个方面验证狭义与广义相对论,但爱因斯坦的成就并不止此,要说他量子力学的开创者之一也不为过,因为爱因斯坦有个以光电理论获得诺贝尔奖的梗,就像表彰一个立下无数战功的将军的理由:却是他救了一只小狗?也有玻色-爱因斯坦凝聚态的预言和布朗运动的描述等等!

麦克斯韦是谁?他又干了什么?

种花家很喜欢麦克斯韦的大胡子,但是HOLD不住啊!但麦克斯韦绝对可以,我们先引用费曼的评价来展开:

“从人类历史的长远观点来看……几乎无疑的是,麦克斯韦发现电动力学定律将被判定为19世纪最重要的事件。与这一重要科学事件相比,发生于同一个10年中的美国内战,将褪色而成为只有区域性的意义。”

十九世纪六十年代初,麦克斯韦发表了一组四个方程,用来描述所有的电磁现象,这就是著名的麦克斯韦方程组!

当然1、2、3都不是麦克斯韦的,只有最后一个方程的右边部分才是麦克斯韦发现的,但这意义非凡,此前科学家已经发现电荷能产生电场,磁场能产生电场,但从来都没有人想到两者可以互相产生,这就是电磁波的理论基础,但这是只是表象!因为电磁理论统一的意义绝不是电磁波这个现象那么肤浅。它更深层次的含义是光速不变和电磁波和光统一的科学意义!

前者将会促使爱因斯坦思考牛顿经典力学和电磁理论无法兼容,因此发展出狭义相对论,而后者则是物理学上第一次将可见光和看不见的电磁波统一起来!而在它之后,将会有更多的统一理论发生,当然再往后的统一则在100多年以后才发生了!

于是便有了光,这就是麦克斯韦干的好事!

三个大佬的不完整故事讲完了,各位排个序吧,谁第一,谁第三?