[译者前言]在物理学史中竟有这样的巧合：1642年是伽利略逝世的一年，又是牛顿诞生的一年。伽利略开创的力学体系，由牛顿完成。1879年是麦克斯韦逝世的一年，又是爱因斯坦诞生的一年。爱因斯坦狭义相对论的建立，基于麦克斯韦的电磁场理论（根据光速不变性和真空中麦克斯韦方程），反过来，麦克斯韦的电磁场理论，也只有通过狭义相对论，才能以更完美的形式被人们理解。
1932年春，我正在美国哈佛大学物理研究实验馆进行关于《游离氮带光谱微扰》的研究工作，霍耳（Edwin H. Hall，1855 ~ 1938）教授有一次跟我们讲了“霍耳效应”。他当时七十七岁，虽然从1921年起已经是荣誉退休教授，但还是继续工作。这次演讲后，他送我一份麦克斯韦传记的抽印本，并慈祥地对我说：“我知道你对物理学史很感兴趣。”我向他握手道谢，并把这本传记珍藏至今。值麦克斯韦逝世一百周年之际，于病中译出，以志纪念。
1879年，英伦三岛肺病猖獗，夺去了伟大物理学家麦克斯韦如日方中的生命，他遗留给我们可与牛顿的《自然哲学的数学原理》相互增辉的科学巨著《电磁学论》，以及专著论文一百余篇。他对物理学的贡献，主要在电磁学理论、分子理论和色视觉三个方面。
关于电磁学理论，麦克斯韦的伟大贡献是根据法拉第关于电磁力通过媒质传递的观点，加以数学上的发展，提出了“位移电流”，建立了电磁场的基本方程——麦克斯韦方程组，奠定了现代电磁理论的基础，从而得出了光是一种电磁波的重要结论。麦克斯韦彻底否定了超距作用，场的概念在物理学上开始广泛应用。他在1864年的伟大论文中说：“我所建议的理论可以叫做电磁场理论，因为它涉及电体和磁体邻近的空间，它也可以叫做动力学理论，因为它假定在那空间里有运动着的物质，从而产生了我们所观察到的电磁现象。”
他在分子物理学方面的工作是很广泛的。他采用数学统计的方法，建立了气体分子按速度分布的定律（麦克斯韦速度分布律）。他指出当两种气体处于同一温度时，两者分子的（平均运动）平均动能是相同的。他指出当分子平均自由度不很大时，气体粘滞性不依赖于密度，并用实验证明了这点。
关于色视觉方面，他的工作是定量研究T. Young所建立的色觉理论，即任何光觉是刺激眼的三种原始感觉的总效果。他发明了一种可以混合光谱色的“色箱”。
此外，在天文学上，由于土星光环的论文，他于1859年获得了亚当斯（Adams）奖金。
麦克斯韦承先启后，使经典物理学趋于完善，同时为现代科学技术的发展播下了种子。
麦克斯韦的科学著作证明，他是十九世纪最富有才智的人物之一。当然，除了偶尔显露一下他的幽默外，这些著作不能证明他事实上也是一个最善良和可爱的人。
麦克斯韦在1831年6月13日出生于爱丁堡，但他前十年的孩童生活是在格莱累度过的，他童年时的乡音似乎终身没有完全改变。他八岁丧母。他的父亲终身与儿子亲密相处。父亲对任何机械玩意以及制造过程有极大的兴趣，从而使儿子自童年起就分享这种爱好。这孩子体力上和智力上都很活跃，并且在他的所有活动中有着一种鲜明的个性。在体育方面，他能骑小马，他是“撑杆跳”（越过小河或其他障碍物）的能手，他会坐在漂浮的木盒中保持平衡和划水，他还不断地练习一种叫做“双棍魔鬼”（The devil on two sticks）的机械玩具。这种玩具是他成年时的著名“动力陀螺”（dynamical top）的天然先驱。他的另一玩具是一种旋转光学器具，他曾经画了这种玩具的图样。这或许启发他后来用“色陀螺”（color top）方法混合颜色的视觉印象，这是同颜料的混合不相同的一种混合。
他爱好并怜惜各种各样的生物，因此，他和他的父亲不同，不喜欢钓鱼、打猎。他有一种制服狗的方法，以至于在后来的光学研究中，他能引诱狗来让他照明并检查它们的网膜，他发现狗的网膜带有许多色斑，是很美丽的。他如饥似渴地、聪明地和有恒地阅读，所以不知不觉地获得了许多知识。
幼年麦克斯韦的正式教育不幸地在格莱累的一个私人教师教导下开始。按照麦克斯韦传记作者的说法，这个教师的愚蠢而甚至残忍的训练方式，使孩子“有些举止犹豫，回答起问题来则转弯抹角，虽然后来确实很好地去克服这个缺点，毕竟花了他很长的时间，甚至没有完全克服它们。”当麦克斯韦十岁时，进入爱丁堡中学就读后，他的怪癖举动加上乡气的衣着和言语，吸引着同学们不友好的注意。他们对他施行少年教养院式的恶作剧，并给他一个绰号“傻瓜”，这缠着他至少有一、二年。同学们起初甚至认为他相当呆。可是，这孩子有旺盛的精神和自尊来抵制这种待遇，而在六年中学生活结束前，他真正的品质得到了同伴们的公认。
麦克斯韦在童年时和成人后都喜欢写诗，惯常是写幽默诗，在中学里他的英语是出众的。他的拉丁文也是好的，但是，关于拉丁诗的写作，他写信给他的父亲说：“当我哼吟着想到创作韵文时，始终只是哼吟而已，因为韵文老是出不来。”在中学时，他的数学是鹤立鸡群的。他在十五岁以前曾经写了一篇论文描述画各种卵形线的一种方法，这篇论文精湛的构思，深受爱丁堡大学的Forbes教授和Kelland教授的重视，因此在爱丁堡皇家学会的一次会议上提出，并获得好评。
1847年，麦克斯韦十六岁时，进入爱丁堡大学，他在那里学习了三年。在物理学、化学和数学教授中发现了一些能人，他跟所有这些人学习，对科学问题保持着兴趣，但并不十分倾心。实际上，从坎贝尔的《生平》一书可以看到，心理学教授William Hamilton爵士对麦克斯韦的思想的影响比爱丁堡的任何其他教师更为深远。他也听伦理学教授John Wilson的讲授，这位教授更出名的名字是Christopher North，他为布莱克伍德杂志（Blackwood′s Magazine）撰写的名著就是用这个名字发表的。麦克斯韦对这些讲授的题材有着深厚和持久的兴趣，但是他对Wilson的讲课本身并不十分尊重。
麦克斯韦在爱丁堡大学写了两篇科学论文，发表在爱丁堡皇家学会的《会刊》上。一个有能力的评论家泰特（Tait），好多年后宣称这两篇论文是“有价值的”。或许是关于其中的一篇，福布斯教授在1850年5月写信给麦克斯韦说：“你的论文由皇家学会理事会交给凯兰教授，他肯定了这篇论文，但是他批评有几部分写得不清楚，这是由于层次转变得突然和在不同段落中被假定的东西与被证明的东西之间缺少区别”，等等。这是对麦克斯韦的文章在表达自己的科学思想和理论方面风格的正确批评。他从来没有获得教学法的技巧。
麦克斯韦在爱丁堡的大部分学生生活中，似乎有过继承家族传统学习法律的想法。但是，当他1850年10月进入剑桥大学时，他就决定献身于物理科学。他起初在彼得馆（Peterhouse），但不久就转到三一学院（Trinity College）。他在那里成为当时著名导师霍普金斯（Hopkins）的学生，决心为准备参加数学荣誉学位考试而长期苦学。但是在整个学习过程中，他继续地表现出自己的个性。例如，他对作图的讨论方法比代数的讨论方法更加偏爱。“每当一个题目可用图解法时，他总是求助于图解，虽然别的学生借助于一系列分析或许更容易解决问题。”他对空间关系和物质关系的理解是异常的清晰，而在他所有的科学讨论中，虽然他常常不得不把信赖放在数学公式上，不能立即作物理的解释，但是他还是经常努力把他所处理的问题形象化。霍普金斯说他：“这个人是不可能在物理课题上想得不正确的。”
他在消遣方面，也仍然是不寻常的。他在剑桥的一个同学说：“他从早上2时到2时30分进行锻炼，沿着楼上走廊跑，下楼，沿着楼下走廊，然后上楼，这样继续下去。”直到屋内其他居住者愤怒地起来向他投东西。在剑桥认识麦克斯韦并且几年前在爱丁堡中学已经知道他的泰特叙述道：“他曾经爬到游泳池旁的截梢树上，面朝下地扑进水中，潜水过去，攀上对面的截梢树，再背朝下地投入水中。他说这刺激血液循环！”
经过1854年数学荣誉学位考试，麦克斯韦成为一等第二名，E. J. Routh是第一名。但是在一个更高级的考试，即史密斯（Smith）奖金竞赛中，麦克斯韦和Bouth并列名次。这仅仅是一个例子，在以后的生活中，还屡次证明一等第二名是比第一名更伟大和更重要的人物。
1854年得学位以后，麦克斯韦又作为三一学院的研究员在剑桥住了两年。他在这位置没有逃避教书和主持考试的日常事务，但是现在能够重新开始他在实验和理论研究方面的活动。他回到色的研究，这在某种程度上是一种心理学或生理学的研究。他以极大的热情从事于将法拉第的电的或磁的“力线”概念变成确定的数学形式，因为法拉第虽是一个富有灵感的实验工作者和理论家，但不是数学家。使麦克斯韦在他的所有工作中受到激励的那种精神，可以用他自己在这个时期所写的话来表述：“能够在今天的世界上认识生命工作的一个有联系的部分和一种不朽工作的化身的人，是幸福的。”
从1856年到1859的三年间，麦克斯韦在阿伯丁（Aberdeen）马里沙尔学院（Marishal College）任“自然哲学教授”。他在那里的生活条件不很惬意。对陈腐的头脑来说，他不是一个好的讲师，而在阿伯丁，一般公众的观点是赞成功利主义教育的，因此对他的课程没有提供最好的物质条件。“讲话迂回而矛盾的风气……常常与他的意愿相违背地影响着他，……会使他陷入混乱的陈述，而用讽刺的幽默作为遁辞来求得解脱。”他在一封信中说：“这里不懂得任何玩笑，我已经有两个月没有开玩笑了，如果我觉得有一个玩笑要说出来，我就咬自己的舌头。”
然而，他精神饱满地和成功地致力于自己的工作。1857年他写道：“我又充分担任大学的工作了。一个小的班级以愚笨著名。……所以我用正规的方法，每个人每星期口试一次，星期二全班笔试，星期三早晨严厉地和尖锐地训斥他们，”等等。“这里的舆论说我们的大学想要的是劣等教授，其中大多数只是为钱。他们说，这些人的注意力更多地放在如何合算上面。”
可是，麦克斯韦自愿地为工人上课。“上星期二我给工人们讲授关于眼睛的课程。我正好取鳕和阉牛的眼睛，来恢复记忆和练习解剖。”有些被他“尖锐地训斥”过的学生进入自愿班，继续接受他的教导。
但是，1860年阿伯丁的两所大学马里沙尔学院和皇家学院合并，在这次联合中，麦克斯韦的教授职位被取消。此后他在短期内没有教职。
在阿伯丁时，他继续进行并完成了关于土星光环的研究，辑出它们必然由土星的分离的小卫星组成。这期间他生活中的另一件事是在1858年跟马里沙尔学院院长迪尤尔的女儿凯瑟琳 · 玛丽 · 迪尤尔（Katherine Ma-ry Dewar）结婚。
“从这点开始”，他的传记作者说：“麦克斯韦生活的兴趣（除了‘陌生人不容管闲事’的情况外）主要集中在他的科学生涯上。”1860年夏，他受聘为伦敦皇家学院自然哲学教授，并保持这个费力的职位直到1865年。此后，他退休住在格莱累，直到1871年，他又被无异议地聘为剑桥大学新设立的实验物理学的教授。因为William Thomson爵士拒绝接受这个位置。最早促使麦克斯韦接受的人中的一个是J. W. Strutt，他是麦克斯韦这个教席的继任者。麦克斯韦以不安的心情担任这个新的工作，他说他对指导实验工作没有经验，并表示实验研究包含一定的沉闷工作，这对受过剑桥教育的人是没有吸引力的。全世界现在都知道，剑桥人已经多么出色地证明了他们愿意并且能够通过单调乏味的研究工作达到科学发现的最高成就。
麦克斯韦在新的职位上的第一件工作，是设计卡文迪什（Cavandish）实验室并监督它的建造。这个建筑在1874年春完成并开始运用，比罗兰在约翰斯 · 霍普金斯大学的很简朴的实验室开始他的研究工作仅早两年。
麦克斯韦的巨著《电磁学》在1873年出版。这本书的出发点是法拉第的下述概念，即电的或磁的吸引和排斥，不是有关的带电体或磁体间直接的超距作用，而应归因于这些物体间媒质的一种状态。爱好将所有的数学表式与一个具体的物理意义联系起来的麦克斯韦，在数学上发展了这一概念，这使他最后创立了光的电磁学说。几十年来，光在客观意义上被解释为波动（物理状态的交替变化）在所经过的媒质中的进行。麦克斯韦希望得到的结果是：这些行进中的交替变化是媒质中的电状态和磁状态的交替变化；他并且指出，如果这理论是正确的，在电和磁现象中测得的量与在光现象中测得的量之间应有确定的数量关系。这可以说明如下：有两种测量电学量的方法；一种基于带电物体的吸引和排斥，叫做静电法；另一种基于电流的磁作用，叫做电磁法。麦克斯韦从自己的理论推断说，如果用厘米 · 克 · 秒作为物理测量的基本单位，则电学量的电磁单位与静电单位之比应等于在真空中以厘米每秒测得的光速。
这样，半个多世纪以前，世界上主要的物理学家就以可能的最大精确度致力于一方面测量“单位的比率”，一方面测量光速。美国人在这些研究上作出了贡献。罗兰在巴尔的摩对单位比作了一个最好的测定。迈克耳逊在安纳波利斯改进所有以前的光速测量。所得到的实验结果越准确，越能证实麦克斯韦理论所预言的关系。
当然，按照麦克斯韦的概念，从任何迅速而有规律地交替放电的源，会有以同样频率和规律交替变化的电状态，以光速通过周围空间向外传播。赫兹（Heinrich Hertz）在麦克斯韦逝世后若干年，给出这些传播着的交替变化或电磁“波”存在的实验证据，他是用一个与放电源具有相同的自然振动周期的电接收振荡器来检测这些交替变化成电磁波的。这样，现在几乎是太熟悉的“无线电”作用的基本原理被发现了。
麦克斯韦于1879年11月5日逝世，终年四十八岁。
[Scientific Monthly，33卷1931年12月500 ~ 511页。]
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* 今年十一月五日是大物理学家麦克斯韦逝世一百周年纪念日。为了纪念这位科学巨匠，我们请蔡宾牟同志翻译了E. H. Hall教授的这篇文章（略有删节）。蔡当年直接听过Hall的演讲，所以更具有纪念的意义。——编者