从新的角度研究光

在19世纪这100年间发生的一系列事件使人们对光线的理解产生了变革性的变化，这从根本上为现代科技世界的到来铺平了道路。令人想不到的是，故事竟是从一只磁罗盘开始的。

1820年，汉斯·克里斯蒂安·奥斯特在他的一次讲座中注意到，当他给罗盘旁边的电线通上电后，罗盘的指针产生了轻微的摆动。后来，他发表文章公布了这个发现。随后，包括迈克尔·法拉第在内的一些物理学家迅速开始就电和磁之间可能存在的关系进行了研究。

法拉第很快便发现，他能仅仅通过移动电线附近的磁铁来使电线内产生电流。这个现象证明了奥斯特所发现的电与磁之间的联系是双向的。电和磁实质上就是同一个硬币的两面。

但有一个问题的答案仍然不够清晰：磁铁是怎样影响电流的？电流又是怎样影响磁铁的呢？许多物理学家仅仅假设了电、磁这二者之间存在一些神秘而转瞬即逝的直接联系。法拉第并不赞同这些观点，他认为，肯定存在着一种能够使电磁“交流”的机制。他进一步提出，存在不可见的“力线”以限定的速度在某种介质（如空气）中运动，并会对物体的电磁性质产生影响。

对19世纪大多数持数字思维的物理学家来说，上述观点的表达似乎不是太清楚——除了对一个名叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的人。19世纪60年代，他发表了针对法拉第理论的数学研究结果，并总结，法拉第理论本质上是正确的。麦克斯韦方程组正式将电和磁统一为一种力，即电磁力。该方程组也有力地证明了光是一种电磁现象。麦克斯韦令人震惊的洞见，不仅得到了其他科学家的认可，还为后来的研究人员在医学影像和全球通信等各种领域中对光的应用创造了条件。

散落在一块磁铁表面的铁屑勾勒出了磁场的形状，电流也能产生相似的场。(www.daowen.com)

麦克斯韦提出，太空中充满了一种名为“以太”的不可见介质，电磁现象可以通过这种介质像水波一样运动。这些电磁波在物体之间运输信息，这就回答了前文中磁铁的移动是如何使电线内产生电流的问题。麦克斯韦通过计算预测，电磁波的运动速度极其快。实际上，其速度近似于已经计算出的光速。这暗示了光也是一种电磁波（参考阅读：光的波动说，第122页）。19世纪80年代，海因里希·赫兹为麦克斯韦的理论找到了强有力的证据。

参考阅读//

No. 65 以 太 假 说， 第134页

No. 66 狭义相对论，第136页

19世纪初的科学家们已经知晓了大量关于电、磁和光的知识，但竟无一人料到这三者之间有着紧密的联系。

麦克斯韦方程组将这三者联系了起来，从而改变了世界。