在科学界之外，苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell, 1831-1879)不是很出名，但他对现代物理学的影响是深远的。他对电和磁力的研究开启了电磁学的理论，为阿尔伯特·爱因斯坦来发展他的相对论和我们对引力的现代理解。
麦克斯韦对物理学的兴趣是多方面的。除了电磁学，他还运用了一种革命性的数学方法，对热力学领域产生了重大影响。他的工作中最有趣的一个特点是他的思想实验，被称为麦克斯韦的恶魔，虽然不一定是恶魔，但有一种神奇的(理论上的)能力:打破热力学第二定律。
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在他的新书中麦克斯韦教授的双面恶魔布莱恩·克莱格(Brian Clegg)探索了詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)的一生和对物理学的贡献，并穿插了恶魔本人的章节。以下是该书最后一章的摘录，解释了这位伟大的科学家留下的遗产以及他对物理学未来的影响。
第十章:遗产
如果你问一位19世纪末的科学家，未来的科学家会认为谁是当时英国最杰出的物理学家，他肯定会说是开尔文勋爵。麦克斯韦的老朋友威廉·汤姆森在他的时代受到了热烈的欢迎，这反映在他被提升为英国上议院议员，他是第一个获得这项荣誉的科学家。1当然,毫无疑问,开尔文在热力学基本工作,以及工作在许多实际应用的科学——他的名字出现在超过70项专利的时期,正如我们所看到的,他是一位领导人物条横跨大西洋的电缆的铺设。
和艾萨克·牛顿一起出现在威斯敏斯特教堂的，是开尔文，而不是麦克斯韦，还有一个以开尔文命名的科学单位。开尔文于1907年去世后不久，他的雕像就在他的出生地贝尔法斯特和他从事大部分工作的城市格拉斯哥竖立起来。相比之下，麦克斯韦被葬在一个乡间的小教堂墓地，在他死后的100多年里，他的家乡苏格兰都没有树立他的雕像。
然而，到了20世纪上半叶，情况发生了变化。虽然开尔文的成就并没有被轻视，但现在看来，从大局来看，这些成就的重要性要小得多。相比之下，人们对麦克斯韦在电磁学方面的工作、他对统计力学的贡献以及他对理论物理学发展方式的转变的赞赏，使他成为现代物理学家心目中的英雄。据报道，爱因斯坦说过:“没有麦克斯韦电磁方程就没有现代物理学;我欠麦克斯韦尔的比谁都多。”
那些最了解他的人从一开始就知道，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦有些特别之处。他从学生时代起的朋友，彼得·泰特，在《自然》杂志上对麦克斯韦的工作总结的末尾写道，他对麦克斯韦的工作进行了总结，在谈到抵制“徒劳的胡言乱语”和伪科学时，他的赞词在今天仍然很受欢迎:
我不能用语言充分表达的程度他的过早死亡造成的损失不仅仅是在他的私人朋友,剑桥大学,在整个科学界,但同时,尤其是,在常识的原因,真正的科学,宗教本身,在这些天的vain-babbling,伪科学,和唯物主义。
麦克斯韦的贡献非常广泛。查尔斯·库尔森(Charles Coulson)在1947年担任了麦克斯韦在伦敦国王学院担任的同一职位，他评论道:“他所涉及的话题几乎没有一个不是他改变得面目全非。”麦克斯韦的洞察力与他的输出量相吻合——当这种方法还是一种新鲜事物时，他开发模型和数学来模拟现实的能力。1931年，为了庆祝麦克斯韦诞辰100周年，英国物理学家詹姆斯·金斯(James Jeans)出版了一本小册子，在描述麦克斯韦关于气体分子速度的分布时，他对这种直觉力给出了惊人的证明。牛仔裤写道:
麦克斯韦,被火车的论点似乎无关的分子,甚至是动态的运动,或逻辑,甚至是普通常识,达到一个公式根据先例和科学哲学的所有规则,应该是完全错误的。事实上，这句话后来被证明是完全正确的……正是这种深刻的物理直觉的力量，加上充足的，虽然不卓越的数学技巧，奠定了麦克斯韦的伟大。
当试图给麦克斯韦在物理学万神殿中应有的地位时，将他与牛顿和爱因斯坦(可能还包括法拉第)相提并论，这并不罕见。尽管毫无疑问，牛顿的工作中有相当一部分与物理学有关，但有争议的是，牛顿远不如麦克斯韦那样是物理学家。
比较牛顿和麦克斯韦图书馆的目录是很有趣的。牛顿留下了一个非凡的22100本书。其中物理学和天文学109门，炼金术138门，数学126门，神学477门。3.相比之下，麦克斯韦的书中有一半以上是关于物理的。牛顿可以说是一个应用数学家(当他没有从事炼金术士、神学家或在造币厂工作的时候)。麦克斯韦和爱因斯坦一样，无疑也是一位物理学家。
回顾21世纪，麦克斯韦在他那一天显得异常的不沉闷。一个与刻板形象相去甚远的乏味的维多利亚时代科学家。我们现在也能理解他在电磁学方面的工作将会对发动一场技术革命有多大帮助。
考虑到麦克斯韦的科学是多么新颖，我们可以在他后来的一些写作和谈话中看到一种非常现代的科学方法。1873年，他在布拉德福德的英国协会会议上发表了题为“分子论”的演讲，其中一小部分引用了麦克斯韦的原话。
在天空中，我们通过它们的光，仅通过它们的光，发现了彼此遥远的恒星，没有任何物质能够从一个传递到另一个;4然而，对我们来说，这盏灯是这些遥远世界存在的唯一证据，它还告诉我们，它们中的每一个都是由我们在地球上发现的分子组成的。例如，一个氢分子，无论在天狼星还是大角星，振动的时间都是完全相同的。
因此，宇宙中的每一个分子都带有公制的印记5就像巴黎档案馆的米，或卡纳克神庙的双肘一样清晰。
没有一种进化理论可以用来解释分子的相似性，因为进化必然意味着持续的变化，而分子不能生长或衰变，不能产生或毁灭。
自自然开始以来，自然界的任何过程都没有使任何分子的性质发生过最微小的变化。
在这一点上，麦克斯韦偏离了现代科学，因为他假设分子一定是由某种物质构成的，因为它们具有相同的性质，但不存在“我们可以称之为自然”的过程。我们现在知道，物质和能量的交换存在着完美的自然过程，可以解释物质的产生，但当麦克斯韦写道时，这门科学仍然是在23年后，因为爱因斯坦的狭义相对论。(如果没有麦克斯韦的工作，这个特殊理论就不会出现。)即便如此，在那之前，考虑到语言的一些变化，我们听布莱恩·考克斯(Brian Cox)或尼尔·德格拉斯·泰森(Neil deGrasse Tyson)在宇宙奇迹中膨胀的感觉，就像听维多利亚时代的音乐一样容易。麦克斯韦的观点与早期物理学的半神秘的曲折相去甚远，这一缺陷即使在牛顿和他的追随者开始把一些数学包含进来时也依然存在。
在整本书中，麦克斯韦输出的一小部分——恶魔——扮演了重要的角色。我想让这个恶魔发表自己的观点，因为他很好地反映了麦克斯韦挑战同事们思考问题的能力，运用有趣的新方法来建模，并将幽默融入这个一本正经的科学。麦克斯韦不仅是一位伟大的科学家，他似乎也是一位非凡的人，与他成为朋友一定是一件很愉快的事。
只要科学对我们的生活有影响，麦克斯韦和他的恶魔就值得被记住。
1人们常说，艾萨克·牛顿是第一个因对科学的贡献而被封为爵士的人。我甚至在英国广播公司(BBC)的“无意义”电视智力竞赛节目(毫无意义的电视智力竞赛节目)上听到过这种说法。但实际上，牛顿被封为爵士是因为他在皇家铸币局的出色工作，在那里，他热衷于抓住那些剪下硬币边缘卖金属的人(以及把他们吊死、切割和分成四等分)。牛顿符合我邪恶的内心。
2尤其是在那个书籍稀世珍宝的时代。
3.牛顿认为这是一门科学。
4有趣的是，麦克斯韦说错了，但理由是对的。当时，人们认为宇宙比我们现在知道的要小得多，但也认为它太年轻了，以至于没有时间让任何东西从宇宙的一个极端到达另一个极端。当前的大爆炸理论修正了这一点，即宇宙在膨胀阶段膨胀得如此之快，以至于在一开始，可观测宇宙的极端分子仍然可能与之直接接触。
5麦克斯韦的“公制”并没有打算在现代使用以10为基准的度量衡制。
麦克斯韦教授的双面恶魔布莱恩·克莱格(Brian Clegg)的作品现在有售(16.99英镑，Icon Book出版社)
作者
萨拉是BBC《科学聚焦》的在线特约撰稿人。她有数学物理学的MPhys，喜欢所有的东西太空，恐龙和狗。
