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摘要
麦克斯韦是19世纪英国伟大的物理学家、数学家。主要科学贡献在电磁学方面，对前人和他自己的工作进行了综合概括，将电磁场理论用简洁的数学形式表示出来，创立麦克斯韦方程组。同时，作为数学物理学的大师,又非常重视数学理论与物理实验相结合的，是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师。在其短暂的一生中，却迈出了物理学中从未有人走过的重要的几步。
关键词：
麦克斯韦方程组科学方法
引言
麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。是继法拉第之后，集电磁学大成的伟大科学家。他依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，将电学、磁学、光学统一起来，完成了物理学的又一次大综合，是19世纪物理学发展的最辉煌的成果，这一自然科学理论的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。
正如量子论的创立者普朗克（Max Plank l858—1947）指出的：“麦克斯韦的光辉名字将永远镌刻在经典物理学家的门扉上，永放光芒。从生地来说，他属于爱丁堡；从个性来说，他属于剑桥大学；从功绩来说，他属于全世界。”
经典物理学大师—麦克斯韦
麦克斯韦的突出贡献
麦克斯韦（James Clerk Maxwell 1831--1879)英国物理学家、数学家。1831年6月13日生于苏格兰-爱丁堡的一户名门望族。父亲约翰·克拉克·麦克斯韦的职业是律师，但他的主要兴趣却是在制作各种机械和研究科学问题，他这种对科学技术的强烈爱好，对麦克斯韦一生有深刻的影响。
8岁时，母亲去世，麦克斯韦在父亲的诱导下学习科学。10岁进入爱丁堡中学， 14岁在中学时期就发表了第一篇科学论文《论卵形曲线的机械画法》，反映了他在几何和代数方面的丰富知识。16岁进入爱丁堡大学学习物理，三年后，即1850年，他转入剑桥大学三一学院研习数学，正是在剑桥学习期间，为他打下了扎实的数学基础，为他尔后把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。
麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学，在潜心研究了法拉第关于电磁学方面的新理论和思想之后，坚信法拉第的新理论包含着真理。于是他抱着给法拉第的理论“提供数学方法基础”的愿望，决心把法拉第的天才思想以清晰准确的数学形式表示出来。他在前人成就的基础上，对整个电磁现象作了系统、全面的研究，凭借他高深的数学造诣和丰富的想象力接连发表了电磁场理论的三篇论文：《论法拉第的力线》（1855年12 月至1856年2月）；《论物理的力线》（1861至1862年）；《电磁场的动力学理论》（1864年12月8日）。对前人和他自己的工作进行了综合概括，将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来，经后人整理和改写，成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组（Maxwell's equations）
麦克斯韦方程组（Maxwell's equations）是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程，它包含有四个方程组，不仅分别描述了电场和磁场的行为，也描述了它们之间的关系。麦克斯韦的四个方程分别表达了：电荷是如何产生电场的（高斯定律）；验证了磁单极子的不存在（高斯磁场定律）；电流和变化的电场是怎样产生磁场的（安培定律），以及变化的磁场是如何产生电场（法拉第电磁感应定律）。
1865年，麦克斯韦建立了最初形式的方程组，由20个等式和20个变量组成。他在1873年尝试用四元数来表达，但未成功。当代使用的数学表达式是由奥利弗•亥维赛和乌伊拉德·吉
布斯于1884年使用矢量分析的形式重新表达的。
据此，1865年他预言了电磁波的存在，电磁波只可能是横波，并计算了电磁波的传播速度等于光速，同时得出结论：光是电磁波的一种形式，揭示了光现象和电磁现象之间的联系。1888年德国物理学家赫兹用实验验证了电磁波的存在。麦克斯韦于1873年出版了科学名著《电磁理论》。系统、全面、完美地阐述了电磁场理论。这一理论成为经典物理学的重要支柱之一。麦克斯韦的科学思想方法
麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学思想的大师，他非常重视实验，由他负责建立起来的卡文迪什实验室，在他和以后几位主任的领导下，发展成为举世闻名的学术中心之一。他善于从实验出发，经过敏锐的观察思考，应用娴熟的数学技巧，从缜密的分析和推理，大胆地提出有实验基础的假设，建立新的理论，再使理论及其预言的结论接受实验检验，逐渐完善，形成系统、完整的理论。特别是汤姆孙W卓有成效地运用类比的方法使麦克斯韦深受启示，使他成为建立各种模型来类比研究不同物理现象的能手。在他的电磁场理论的三篇论文中多次使用了类比研究方法，寻找到了不同现象之间的联系，从而逐步揭示了科学真理。
麦克斯韦严谨的科学态度和科学研究方法是人类极其宝贵的精神财富。其科学思想方法主要表现在：
（1）用类比方法揭示物理现象的内在联系
类比通常指对两类对象在性质或关系方面的类似性进行研究,并在此基础上做出推断,由
一类对象已知的属性和关系,而达到对另一类对象的某种未知属性和关系的推测,所以它是一
种从特殊到特殊的思维方式。在科学研究中起着触类旁通、启迪思维、为新的科学探索开辟道路的重要作用。
麦克斯韦指出：“物理类比的意思是利用一种科学定律和另一种科学定律之间的部分类似性，用它们中的一个去说明另一个。”“类比是建立在两类定律在数学形式上相似的基础上。”类比可以沟通不同领域的研究方法,可以在解析的抽象形式和假设之间提供媒介,还可以启发
新的物理思想,帮助人们去认识和发现一些尚待研究的物理过程和规律。
麦克斯韦从汤姆孙(W.Thomson,1824-1907, 即开尔文, L.Kelvin)的类比中受到启发，在《论法拉第力线》中，他为了对法拉第的观念做出精密的处理，采用了类比方法,把力线和不可压缩流体的流线加以比较。因为流体的速度方向与流线的切线方向相同且反比于流管的截面积,所以力的强度也反比于力管的截面积,这就获得了既表示力的强度又表示力的方向的几何模
