詹姆斯.麦克斯韦 (James Clerk Maxwell, 1831-1879)

(A) 麦克斯韦的生命历程[1]

1. 1831年6月13日, 英国物理学家詹姆斯.麦克斯韦(James Clerk Maxwell)出生在苏格兰东南部的爱丁堡(Edinburgh, Scotland).

2. 麦克斯韦是独生子, 在中等阶级的家庭中长大. 他的父亲(John Clerk)是位律师. 年小时的麦克斯韦对简单的科学研究有浓厚的兴趣, 例如他用锡片反射阳光, 观察青蛙的生长过程等等.

3. 1841年, 即10岁时, 他在爱丁堡专科院校(Edinburgh Academy)开始正式上学, 并年仅15岁时就发表了他第一份科学报告 — 有关椭圆(ellipse)的数学分析.

4. 1847年(16岁时), 他进入爱丁堡大学(University of Edinburgh), 再发表了两份科学报告. 1850年, 他以卓越成绩考进剑桥大学(Cambridge University)的数学系, 以一等优异成绩毕业后, 便在剑桥大学任教.

5. 1856年, 麦克斯韦离开剑桥大学, 回到苏格兰, 并在阿伯丁的马里斯克学院(Marischal College in Aberdeen)任物理教授.

6. 1857年, 他对土星光环的研究报告使他荣获剑桥大学的亚当斯奖(Adams Prize).

7. 1860年, 麦克斯韦成为伦敦英王学院(King’s College)的物理与天文学教授.

8. 1871年, 他回到剑桥大学, 成为该大学第一位实验物理教授.

9. 由于患上腹部癌症, 1879年11月5日, 在年仅48岁的那年, 他在英国剑桥(Cambridge)逝世.

(B) 麦克斯韦的科学贡献

1. 1862年左右, 麦克斯韦指出光的本质是电磁波(electromagnetic waves). 当计算电磁波的速度时, 他发现它们的速度与光的速度在实质上相同, 所以便总结说光是另一种电磁波.

2. 1873年, 麦克斯韦在《电与磁》(Electricity and Magnetism)一书中, 创立了电磁场理论(麦克斯韦方程式, 或称电磁场方程式). 他所提出的四个数学方程式(mathematical equations)可与牛顿的运动力学三定律(laws of motion),[2] 以及爱因斯坦的相对论(theory of relativity)[3]相媲美. 这三者所提出的定律和理论给物理界作出最基要的贡献.

3. 1887年(即麦克斯韦死后8年), 当德国物理学家赫兹(Heinrich Hertz)[4]发明第一个人造收音机来发射并接收电磁波时, 麦克斯韦的电磁理论便全面获得肯定. 较后“X光”(X-rays)的发明进一步确定麦克斯韦的预测. 20世纪的通讯科技, 例如收音机、电视机、雷达和人造卫星等, 都是源自麦克斯韦的电磁理论.

4. 麦克斯韦证实了气体分子运动论(kinetic theory of gases).[5] 他指出当气体的分子运动时, 它们吸收热量, 所以当气体的温度增加, 它们的分子也将加速.

5. 麦克斯韦也研究人的眼睛如何察觉颜色, 发明了眼睛观察仪器, 并发展了色学定量理论. 他以实验确定了英国物理学家杨氏(Thomas Young)的理论(即人眼有3种对主色敏感的感受器, receptors). 麦克斯韦也指出色盲是因感受器的缺陷所致.[6]

6. 1861年, 麦克斯韦制出第一张彩色照片, 成为历史上最早制成彩色照片的人.

7. 他提出土星(Saturn)的光环是由许多小的粒子(particles)组成; 1970年代太空船所拍摄的影象(images)证实了这点.

8. 爱因斯坦承认道: “狭义相对论(special theory of relativity)是源自麦克斯韦的电磁场方程式.” 琼斯教授(Prof. R.V. Jones)表示: “这研究报告(指电磁场理论)首次指出除了光和热之外, 辐射(radiation)是存在的, 此乃人类思想里其中一个最伟大的跃进(leap).”[7] 故此, 《大英百科全书》(Encyclopaedia Britannica)贴切地表示, 麦克斯韦的电磁理论和电磁场方程式“为爱因斯坦的狭义相对论铺路(这理论确定了质量与能量的相等). 麦克斯韦的思想也引进20世纪的另一个主要革新 — 量子论(quantum theory).”[8]

(C) 麦克斯韦的信仰见证

1. 自小就学习圣经和牢记经文: 麦克斯韦的早年教育是由他母亲所教授. 他母亲是位敬虔的妇女, 教导他学习圣经. 麦克斯韦有超强的记忆力, 在年小时(8岁以前), 他已能牢记与背出整篇诗篇119的所有经节(共176节)! 自小明白圣经使他因信基督耶稣而有得救的智慧(提后3:15), 也装备他在日后负起长老那牧养和教导的工作.

2. 委身慷慨及谦让正直的信徒: 安.拉蒙特(Ann Lamont)指出: “麦克斯韦不但有渊博的圣经知识, 也是教会的长老. 他是位实际委身的基督徒. 他慷慨地将自己的时间和金钱施与他人. 他也经常探访病人, 和那些无法出门的人, 向他们阅读圣经, 与他们一同祷告. 他也是位谦虚礼让和正直诚实的人.”[9]

3. 相信圣经记载信主罪得赦免: 麦克斯韦相信圣经的记载诚然真实可靠, 更相信耶稣基督能使人的罪得到赦免. 这点可从他笔记中的一段祷文看出: “全能的神, 祢以自己的形象造人, 使他成为有灵的活人来寻求祢, 并管理祢所造之物. 求祢教导我们研究祢手的作为, 好使我们能治理全地以供我们使用, 叫我们有更强的理智来事奉祢; 帮助我们接受祢那可称颂的话语(圣经), 使我们相信祢所差来的那一位, 叫我们得着救恩的知识, 罪恶得以赦免. 我们祈求这一切, 乃是奉靠我们主耶稣基督的圣名.”[10]

4. 科学研究使人更认识敬畏神: 麦克斯韦深信科学研究与圣经教导不单没有冲突, 反倒相补相成. 在写给妻子的一封信中, 他认为与基督联合的科学家(即信靠基督的科学家)有义务研究神手的作为, 即神所创造的万物, 好叫人看出神创造的智慧和大能, 因而心生敬畏事奉, 使基督的身体(教会)获益. 以上麦克斯韦的名句(“求你教导我们研究祢手的作为, … 叫我们有更强的理智来事奉祢”)也说明这点.

5. 以分子的相似性反驳进化论: 当进化论的旋风袭卷整个科学界时, 麦克斯韦与其他著名的基督徒科学家群起反抗.[11] 他在1873年给予“英国科学进展协会”(British Association for the Advancement of Science)中的报告指出: “没有一个进化论的理论可以解释分子中
的相似性(similarity of molecules), 因为进化表示不断的改变… 每一粒分子与其他所有同类的分子, 都具有同样精确无误的性质… 这点排除分子是永恒与自现自存的看法.”[12] 换言之, 如果生物不断进化, 生物体的最小化学元素(element) — 分子 — 也必然不断进化. 但实际上, 每一粒同类的分子都具有同样固定的性质, 可见没有进化发生.

6. 以数学证实星云假说的错谬:麦克斯韦以另一种方式驳倒进化论. 他以数学证实了拉普拉斯(Pierre Simon de Laplace, 1749-1827)[13]在1796年所提出有关太阳系起源的“星云假说”(nebular hypothesis)是错误的. 这位法国无神论天文学家认为, 太阳系开始时是一团收缩了超过百万年的气体. 这团气体向外扩散后便形成星球等物. 拉普拉斯因此宣称太阳系的出现不需要创造者, 因而反对神的存在. 这看法被许多无神论者用来敌对基督信仰. 然而, 麦克斯韦指出拉普拉斯的理论有两大缺点, 并以数学证实“星云假说”的过程是不能发生的. 结果拉普拉斯的假说逐渐被人遗弃.

主是苦难和病痛中的安慰者: 克劳特尔(J.G. Crowther)表示: “在他(麦克斯韦)生命的最后几年, 他的妻子病弱. 他亲自以最殷勤的照料来看顾她… 虽他发现本身患上致命的病(癌症), 他却久久不让人知. 当他病情严重, 疼痛异常时, 除了叹惜本身无法再照顾他病弱的妻子之外, 他从不怨天尤人.” 麦克斯韦的一位同事也写道: “我们这群与他同期的学院同事, 看见他是一位思想力强、具有独到见解的人. 此外, 他在他的神面前心存谦虚, 敬畏顺从神的旨意, 并且由衷地相信救主(耶稣基督)的大爱和救赎, 在苦难和病痛中, 这位救主乃是他的福分与安慰者.”[14] 正如他的医生佩吉特(Dr. Paget)见证道: “没有人比他更神志清醒和安宁镇定地面对死亡!”

[1] 此篇文章主要是参考 Dan Graves, Scientists of Faith (Grand Rapids: Kregel Resources, 1996), 第150-153页; 也参 http://www.answersingenesis.org/home/area/bios/jc_maxwell.asp ; http://www.answersingenesis.org/docs/2928.asp ; http://www.answersingenesis.org/docs/2929.asp ; http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Maxwell.html .

[2] 牛顿(Isaac Newton, 1642-1727)是英国物理学家、数学家和天文学家, 提出万有引力定律、力学三大定律、白光由色光组成的理论, 并开创微积分学. 有关牛顿的科学贡献和信仰见证, 请参 2001年7月份, 第20期《家信》的“科学伟人: 以撒.牛顿(Isaac Newton)”.

[3] 爱因斯坦(Albert Einstein, 1879-1955)是美籍德国理论物理学家, 创立“狭义相对论”(special theory of relativity, 1905)和“广义相对论”(general theory of relativity, 1916), 提出光子概念(1905), 创立光电效应定律, 曾参加反战, 反对使用核武器, 荣获1921年诺贝尔物理学奖. 他于1952年受邀作以色列的第二任总统, 但他坦然拒绝. 爱因斯坦在其相对论(theory of relativity)中指出: “在真空中, 光速是常数和绝对的(constant and absolute), 不管它的根源如何运动(source’s motion)和观察者如何活动(observer’s movement).” 参 http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/spec_rel.html 和 http://library.thinkquest.org/27356/p_michelson.htm . 有关相对论中“光的恒定不变性”, 请参 2002年7月份, 第32期《家信》的“本月主题: 基督的称号 — 世界的光”.

[4] 赫兹(Heinrich Rudolph Hertz, 1857-1894)是德国物理学家, 研究电磁理论, 首先发射并接收电磁波(1887年), 确定其反射、折射、偏振等特性, 发现光电效应, 肯定光和热都是电磁辐射. 赫兹也是位相信圣经和真神的科学家.

[5] 气体分子运动论(kinetic theory of gases)解释分子在气体中的运动与气体温度的关系, 以及其他相关的特性.

[6] http://encarta.msn.com/index/conciseindex/1C/01CB6000.htm?z=1&pg=2&br=1 .

[7] http://www.ma.hw.ac.uk/icms/jcmpages/pages/who_was_jcm.htm

[8] 相对论指出当粒子(particles)很快地运行, 快到接近光速的时候, 它们的质量(mass) 、体积、速度和时间都会改变(以新奇的方法表现). 量子论则解释粒子如何互相影响和交换能量.

[9] http://www.answersingenesis.org/docs/2929.asp

[10] 引述 Ann Lamont, “James Clerk Maxwell: Refutes Evolutionary Thinking” in http://www.answersingenesis.org/docs/2928.asp .

[11] 例如: 开尔文爵士(Lord Kelvin, 1824-1907, 参2001年9月份, 第21期的《家信》), 斯托克斯(George G. Stokes, 1819-1903, 参2001年12月份, 第25期的《家信》), 巴斯德(Louis Pasteur, 1822-1895, 参2002年4月份, 第29期的《家信》), 莫里(Matthew F. Maury, 1806-1873, 参2002年7月份, 第32期的《家信》)等等.

[12] E.L. Williams and G. Mulfinger, Physical Science for Christian Schools (Greenville: Bob Jones University Press, 1974), 第487页. 引自 http://www.answersingenesis.org/docs/2928.asp .

[13] 拉普拉斯(Pierre Simon de Laplace)是法国天文学家、数学家、物理学家, 研究概率论、天体力学、势函数理论、毛细现象理论等.

[14] 引述 Ann Lamont, “James Clerk Maxwell: Belief in Genesis and Gospel” in http://ww
w.answersingenesis.org/docs/2929.asp .