麦克斯韦方程解释电磁感应及光的折射现象

电磁波是横波，是以光速在空中传播的。光与电磁波速度相等，这暗示着光的现象与电磁现象之间有很密切的关系。

当我们必须在微粒说与波动说之间做出选择时，我们决定赞成波动说。光的衍射现象是影响我们这一决定的最有力的论据。但是，如果我们假定光波是一种电磁波，这个假定对于任何光学上的论据的解释都不会产生冲突，相反地还可以得出别的结论来。假如真是这样，那么物质的光学性质和电学性质之间应该有某种联系，而这种联系应该可以从麦克斯韦的理论推导出来。事实上，我们确实可以推导出这样的结论，而且这些结论经得起实验的考验，这就是我们赞成光的电磁说的很重要的论据。

这个巨大的成果应归功于场论。表面上毫无关系的两个科学分支已经被同一个理论统一起来了。同一个麦克斯韦方程既可以解释电磁感应现象，也可以解释光的折射现象。如果我们的目的是用一个理论来解释已发生的或将会发生的一切现象，那么，毫无疑问，光学与电学的结合便是向这方面前进的一大步。从物理学的观点看来，普通的电磁波与光波的唯一区别是波长；光波的波长较短，用肉眼就可以探测出来，普通的电磁波的波长较长，须用无线电接收机才能探测出来。

旧的机械观总想把一切自然现象归结为作用于物质粒子之间的力。电流体的理论就是建立在这个基础上的第一种朴素的理论。19世纪初期的物理学家认为场是不存在的。在他看来，只有物质和它的变化才是实在的。他只想利用直接关联到两个带电体的概念来解释两个带电体间的作用。

最初，场的概念不过是作为我们便于从力学的观点去理解现象的一种工具。新的场的语言不是对带电体本身而是对带电体间的场的描述；场的描述对了解带电体的作用是很重要的。对于这种新概念的认识是逐渐加深的，到后来，场竟把物质也掩蔽起来了。于是大家觉得在物理学中发生了某种非常重要的事件。一种新的实在产生了，一种在机械观中没有地位的新概念产生了。场的概念经过一番奋斗，逐渐在物理学中取得了领导地位，而至今还是基本的物理概念之一。在一个现代的物理学家看来，电磁场和他所坐的椅子一样真实。(www.xing528.com)

但是，如果认为新的场论已使科学从旧的电流体理论的错误中解脱出来，或者说新理论毁灭了旧理论的成就，是不公正的。新理论既指出了旧理论的优点，也指出了它的局限性，而且使我们能在更高理论水平上重新得到自己的旧概念。不仅电流体及场的理论如此，任何物理学说的变化，无论看起来具有怎样的革命性，都是如此。例如，在目前情况下，我们仍然可以在麦克斯韦的理论中找到带电体的概念，不过这里只把带电体看作电场的源而已。库仑定律仍然是有效的，而且仍然包含在麦克斯韦方程中，从这些方程式中可以推导出库仑定律，成为许多推论结果之一。我们还可以应用旧的理论，只要我们所考察的论据是在这个理论的有效范围之内。但是我们也可以应用新理论，因为一切已知的论据都已经包含在新理论的有效范围之内了。

若用一个比喻，我们可以说建立一种新理论不是像毁掉一个旧的仓库，在那里建起一座摩天大楼。它倒是像在爬山一样，愈是往上爬愈能得到新的更宽广的视野，并且愈能显示出我们的出发点与其周围广大地域之间的出乎意料的联系。但是我们出发的地点还是在那里，还是可以看得见，不过显现得更小了，只成为我们克服种种阻碍后爬上山巅所得到的广大视野中的一个极小的部分而已。

事实上，经过很久大家才认识到麦克斯韦理论的全部内容。最初大家都以为场最后总可以借助于以太用力学方法来解释。现在我们知道，这种预言不可能被实现，场论的功绩实在太显著、太重要了，因为它换下了一个力学的教条。在另一方面，替以太设想一个力学模型的问题愈来愈没有意义了，只要看看那些假设的牵强和虚假的性质，便愈来愈令人沮丧。

现在唯一的出路，便是认定空间具有一种发送电磁波的物理性能，而不过分顾虑这句话有何真正意义。我们仍然可以用以太这个词，但它只表示空间的一些物理性质。以太这个词的含义在科学的发展过程中已经改变了很多次。目前它已不再是一种由微粒组成的介质了。它的故事绝对没有结束，还要用相对论继续讲下去。