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什么是麦克斯韦方程组

2023-08-05 10:00

来源：澎湃新闻·澎湃号·媒体

以下文章来源于长尾科技，作者长尾君

长尾科技.

再复杂的科学，也有简单的逻辑。别被名字误导了，不是科技亦非公司，一个人写点通俗的科普文章而已~

在我的第1本书《什么是高中物理》、第2本《什么是相对论（狭义篇）》和第3本《什么是量子力学》之后，2023年的最后一本书《什么是麦克斯韦方程组》现在也正式出版了：

到目前为止，我总共出了四本书，除了第一本《什么是高中物理》是21年出的，剩下的三本书都是23年出的，今年可以说是“长尾出书年”了。虽然下一本书不知道要等到什么时候才出，但2023年确实再没有新书了，等等党可以撤了~

麦克斯韦方程组的大名想必不用我多说，它以一种近乎完美的方式统一了电和磁，并预言光就是一种电磁波，这是物理学家在统一之路上的巨大进步。很多人都知道麦克斯韦方程组，知道它极尽优美，但是能看懂这组方程的人却不多，因为它需要用到微积分，并不像许多方程那样简单直观。

这就导致了麦克斯韦方程组的名气非常大，大家也都知道这组方程非常美丽也非常厉害，但是基本上只有电气、电子、通信等相关专业的学生在大学里才会专门学习它。这对那些对科学充满热情的中小学生来是非常不友好的，于是就有了这本《什么是麦克斯韦方程组》。

作为「长尾科普系列」的第4名成员，它会延续这个系列一贯风格，会继续用通俗的语言和缜密的逻辑将麦克斯韦方程组的前前后后都讲清楚，让即便不懂微积分的中小学生也能轻松读懂这组伟大的方程，理解其中的科学思想。

另一方面，麦克斯韦方程组跟狭义相对论的关系极为紧密。我们甚至可以说，当麦克斯韦写下这组方程之后，狭义相对论的诞生基本上就是一个必然事件了。因为之前的牛顿力学只具有伽利略协变性，而麦克斯韦的电磁理论则具有洛伦兹协变性，而狭义相对论做的最主要的事情，就是让之前只具有伽利略协变性的牛顿力学也具有洛伦兹协变性，从而可以跟麦克斯韦的电磁理论相协调。

所以，如果我们想理解现代物理两大支柱之一的相对论，先学习一下麦克斯韦方程组是非常好的。

到目前为止，我已经写了高中物理、相对论（狭义篇）、量子力学和麦克斯韦方程组四本书，对科学感兴趣的中小学生可以按照这个顺序来阅读：首先阅读《什么是高中物理》，这个主要介绍了牛顿力学的框架和体系，而且我也花了很多心思让中小学生站在更高的角度审视高中物理的同时，也能顺便应付考试。

然后就可以阅读《什么是麦克斯韦方程组》了，这会让中小学生有一个全新的视角来审视电磁理论，让还不懂微积分的朋友能够看懂这组最美的方程。

了解了牛顿力学和麦克斯韦的电磁理论，我们稍加思考就会发现两者之间的矛盾，为了解决这个矛盾，爱因斯坦最终创立了狭义相对论。所以，中小学生可以继续看《什么是相对论（狭义篇）》，这相当于重新走了一遍爱因斯坦当年的道路，我们要学习爱因斯坦的思路，学习他分析和解决问题的方法，这比单纯的学习一个知识点重要得多。

至于《什么是量子力学》，只要在《什么是高中物理》之后看，有一定牛顿力学的基础就行了，它没有那么玄乎。