富田事变麦克斯韦方程组作为电磁场理论的基础,是由麦克斯韦对电磁场的三个基本定律总结和完善产生的,使用该方程组使得计算简洁规范,还可以利用麦克斯韦方程组的对称性进行推导.人们在使用电磁波作为主要通讯和信息传递的手段之前,麦克斯韦根据方程组的对称性,推测出可能会存在电磁波.电磁波于1887年被赫兹证实存在,奠定了未来通讯领域的基础.基于此,本文阐述了电磁场的基本理论,通过通量和散度,环量和旋度,矢量微分算子y三个方面分析电磁场的特性,并举例说明麦克斯韦方程组具有的对称性,在空间中分析电磁波性质并推导出麦克斯韦方程组,根据电磁形式及特性得出结论. 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）是十九世纪中叶英国物理学家、数学家。1831年6月13日生于爱丁堡，1879年11月5日，病逝于剑桥。麦克斯韦在科学上作出了巨大贡献，涉及领域十分广泛，包括电磁学、天体物理学、气体分子运动论、热力学、统计物理学等。其中最突出的是在电磁场理论方面，他在总结前人工作的基础上，创造性地提出了系统化的电磁场理论，他提出的麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在并提出了光的电磁学说，对于人类进一步认识并利用自然规律作出了划时代的贡献。
人物生平
麦克斯韦1831年出生于英国苏格兰名门望族——佩尼奎克的克拉克家族，他出生的那一年，法拉第刚刚发现了电磁感应。在10岁左右时，麦克斯韦便显现出了在数学方面的创见，尤其对于几何学很感兴趣，独立发现了次多面体。麦克斯韦就读的爱丁堡公学
14岁时，他发明了用大头针和棉线做出准确椭圆的方法，并整理成论文《论卵形曲线的机械画法》发表在《爱丁堡皇家学会学报》上，由此获得了爱丁堡学院数学奖。不久后，他又完成了《关于摆线的理论》和《论弹性体的平衡》两篇论文，交给皇家学会。
1847年，麦克斯韦进入爱丁堡大学，这一时期的他受到了物理学家福布斯和形而上学家威廉·哈密顿爵士的极大影响。1850年，他又进入剑桥大学三一学院学习数学和物理。1855年，刚刚毕业的麦克斯韦进入电磁研究领域。同年，麦克斯韦发表《论法拉第的力线》，第一次采用几何学的方法，对法拉第的力线概念作出准确的数学表达。此举不但直接推进了实验研究，而且暗含了他日后的一些重要思想，为其进一步研究打下基础。1860年秋，麦克斯韦到伦敦皇家学院工作，这成为他一生事业的转折点。在这里，与法拉第一起，联手将近代电磁学向前推进了一大步。1862年，麦克斯韦在《论物理的力线》中提出了“位移
电流”和“涡旋电场”等概念，在诠释法拉第相关实验结论的同时，也发展了他的思想。这也是电磁理论首次较为完整的表述。1873年，麦克斯韦写出来著名的麦克斯韦方程组，以简洁优美的数学语言对电磁场作了完整表述。此外，他汇总了从库伦、安培奥斯特到法拉第的思想，加上其个人研究成果，写成了《电磁学通论》一书，堪称电磁理论的集大成之作，对麦克斯韦以前的电磁学进行了深刻分析和全面总结，标志着电磁理论体系的成熟，麦克斯韦本人也因此被誉为电气时代的缔造者。[2][3][4]
主要成就
（一）视觉
大足鼠耳蝠麦克斯韦创立了定量度学这一学科。他证明：各种颜都可由三种光谱刺激源的混合配成，倘若允许刺激源增加及减少的话。他恢复了托马斯・杨( Thomas young)关于视觉的三感受器理论，并证明了盲归因于一个或多个感受器的无效。他还映示了第一张彩照片，并也对生理光学作出了值得注意的贡献。[4]
（二）土星光环
1855年，剑桥公布第四次亚当斯奖的题目为土星光环的运动与稳定性研究，麦克斯韦在此后四年间展开了对这一领域的研究，并发表了获奖论文。他首先着手的是拉普拉斯留下的固体环理论，并确定了一个任意形状的环的稳定性条件，通过实验证明了固体环假说是维持不住的。出于非刚性环的考虑，麦克斯韦再次利用傅里叶定理，通过把对环的形状的扰动展开为某个波的级数，审查了各种环的稳定性。对于有限宽度的环，麦克斯韦的程序式对包括真实情况的简化模型加以检查。他当时未研究关于碰撞物体运动的一般问题，但他那些未发表的手稿将统计方法应用于土星光环的研究，这种统计方法后来在他的气体运动论中得到发展。[4]
（三）电磁学
在麦克斯韦以前，物现学上用来解释电磁相互作用的理论有两种完全对立的学说：超距作用和媒递作用，两派学说的争论一直没有解决。
麦克斯韦在他的第一篇电磁学论文《论法拉第的力线》横琴规划展示厅中，采用了几何观点，他认为力线的切线方向就是电场力的方向，力线的密度表示电场力的大小。在构造出的几何图形的基础上，他企图阐明电力线和电力线所在空间之间的几何关系，但他发现几何图像无法解释
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缪蒂生物理现象的本质问题。在第二篇论文《论物理力线》中，他采用了力学的观点，企图去确定一种媒质中那种张力或运动能产生观察到的力学现象，从而获得电磁现象的数学理论。在媒质中产生这种张力或运动分布的力学原因，他认为是由于媒质中存在无数“分子涡流运动”的结果。然而结果却证明用力学观点去解释这样复杂的现象是不够的。
麦克斯韦在他的第三篇电磁学论文《电磁场的动力学理论》中，采用的是一个场论观点。他假设产生电磁现象的作用力是同样在空间媒质中和电磁物质上进行的，并企图在解释电磁场物体之间的相互作用时，无须假设有能够直接作用的超距作用存在。真空位移电流概念的引入，是麦克斯韦理论的一个关键问题，也是麦克斯韦的一个重大发现，即他发现了电场变化激发磁场变化的现象。法拉第发现的电磁感应定律，说明磁场变化激发电场的现象。在可变更磁场中，一方面电场变化激发磁场，另一方面磁场变化激发电场，二者相互联系，相互激发，形成电磁场中一个间题的两个方面。
麦克斯韦不仅用数学公式发展了法拉第的思想，而且还创造性地建立了电磁场理论的完整体系。特别是在他的名著《论电学与磁学》这本书中，他的思想得到更完善的发展和更系统的陈述。麦克斯韦把所有以前的电磁场理论都综合在一组方程式（即麦克斯韦方程组）
中。这组方程式包括了：库仑定律、高斯定律、欧姆定律、安培定律、毕奥·沙伐尔定律、法拉第电磁感应定律，以及麦克斯韦的位移电流理论。
麦克斯韦方程是理论的概括，是已有各种电磁学实验定律的总结，同时又远远超过了已有的实践而预言了新的科学知识。首先他预言了电磁波的存在和电磁波的性质。麦克斯韦电磁理论的另一重大成就，是从他的方程组可以证明电磁波在以太（真空）中传播的速度等于电流的电磁单位与静电单位之比。
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