第18章
在这两年之前，奥斯特已发现如果电路中有电流通过，它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到启发，认为假如磁铁固定，线圈就可能会运动。根据这种设想，他成功地发明了一种简单的装置。在装置内，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。
这是一项重大的突破。只是它的实际用途还非常有限，因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。
人们知道静止的磁铁不会使附近的线路内产生电流。1831法拉第发现第一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应。一般认为法拉第的电磁感应定律是他的一项最伟大的贡献。
用两个理由足以说明这项发现可以载入史册。第一，法拉第定律对于从理论上认识电磁更为重要。第二，正如法拉第用他发明的第一台发电机（法拉第盘）所演示的那样，电磁感应可以用来产生连续电流。虽然给城镇和工厂供电的现代发电机比法拉第发明的电机要复杂得多，但是它们都是根据同样的电磁感应的原理制成的。
法拉第对化学也做出了贡献。他发明了使气体液化的方法，发现了多种化学物质，其中包括苯，更主要的是他在电化学方面（对电流所产生的化学效应的研究）所做出的贡献。经过多次精心试验，法拉第总结了两个电解定律，这两个定律均以他的名字命名，构成了电化学的基础。他将化学中的许多重要术语给予了通俗的名称，如阳极、阴极、电极、离子等。
是法拉第把磁力线和电力线的重要概念引入物理学，通过强调不是磁铁本身而是它们之间的“场”，为当代物理学中的许多进展开拓了道路，其中包括麦克斯韦方程。法拉第还发现如果有偏振光通过磁场，其偏振作用就会发生变化。这一发现具有特殊意义，首次表明了光与磁之间存在某种关系。
法拉第不仅聪明而且俊美。他是一位颇受欢迎的科学讲演家，然而他谦虚谨慎，把名气金钱荣誉看得十分淡薄。他拒绝接受授予他的爵士身份，还拒绝接受让他担任英国皇家学会主席的请求。他的婚后生活幸福、和谐、持久，只是没有子女。他于1867年在伦敦附近去逝。
29. 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
公元1831～公元1879
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦是伟大的英国物理学家，他由于列出了表达电磁基本定律的四元方程组而闻名于世。在麦克斯韦以前的许多年间，人们就对电和磁这两个领域进行了广泛的研究，人们都知道这两者是密切相关的。适用于特定场合的各种电磁定律已被发现，但是在麦克斯韦之前却没有形成完整、统一的学说。麦克斯韦用列出的简短四元方程组（但却非常复杂），就可以准确地描绘出电磁场的特性及其相互作用的关系。这样他就把混乱纷纭的现象归纳成为一种统一完整的学说。麦克斯韦方程在理论和应用科学上都已经广泛应用一个世纪了。
麦克斯韦方程的最大优点在于它的通用性，它在任何情况下都可以应用。在此以前所有的电磁定律都可由麦克斯韦方程推导出来，许多从前没能解决的未知数也能从方程推导过程中寻出答案。
这些新成果中最重要的是由麦克斯韦自己推导出来的。根据他的方程可以证明出电磁场的周期振荡的存在。这种振荡叫电磁波，一旦发出就会通过空间向外传播。根据方程，麦克斯韦就可以表达出电磁波的速度接近300000公里（186000英里）／秒，麦克斯韦认识到这同所测到的光速是一样的。由此他得出光本身是由电磁波构成的这一正确结论。
因此，麦克斯韦方程不仅是电磁学的基本定律，也是光学的基本定律。的确如此，所有先前已知的光学定律可以由方程导出，许多先前未发现的事实和关系也可由方程导出。
可见光并不是唯一的一种电磁幅射。麦克斯韦方程表明与可见光的波长和频率不同的其它电磁波也可能存在。这些从理论上得出的结论后来被海因利茨·赫兹公开演示证明了。赫兹不仅生产出而且检验出了麦克斯韦预言存在的不可见光波。几年以后，伽格利耶尔摩·马可尼证明这些不可见光波可以用于无线电通讯，无线电随之问世。今天我们也用不可见光为电视通讯。X线、γ线、红外线、紫外线都是电磁波幅射的其它一些例子。所有这些射线都可以用麦克斯韦方程来加以研究。
虽然麦克斯韦成名主要是在于他对电磁学和光学做出的巨大贡献，但是他对许多其它学科也做出了重要的贡献，其中包括天文学和热力学。他的特殊兴趣之一是气体运动学。麦克斯韦认识到并非所有的气体分子都按同一速度运动。有些分子运动慢，有些分子运动快，有些以极高速度运动。麦克斯韦推导出了求已知气体中的分子按某一速度运动的百分比公式，这个公式叫做“麦克斯韦分布式”，是应用最广泛的科学公式之一，在许多物理分支中起着重要的作用。
麦克斯韦1831年生于苏格兰爱丁堡。他的智力发育格外早，年仅十五岁时，就向爱丁堡皇家学院递交了一份科研论文。他就读于爱丁堡大学，毕业于剑桥大学。他成年时期的大部分时光是在大学里当教授，最后是在剑桥大学任教。他结过婚，但没有孩子。一般认为麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一整个阶段中最伟大的理论物理学家。1879年他在临近48岁生日之际因病与世长辞。他光辉的生涯就这样过早地结束了。
30.奥维尔·莱特和威尔伯·莱特
公元1871～公元1948 公元1867～公元1912
由于这两位兄弟的成就密切相联，因而就在同一章中共叙两者的生平事迹。威尔伯·莱特1867年生于美国印第安那州密切维。
他的弟弟奥维尔·莱特1871年生于美国俄亥俄州代顿市。两兄弟都上过中学，但实际上谁也未获得毕业文凭。
两兄弟都具有力学天赋，都对载人飞行感兴趣。1892年他们开设了一家出售、修理、制造目行车的联营公司。这为他们极感兴趣的问题──航空学研究提供了经费。他们认真攻读其他航空学家的著作，如鄂图·李连塔尔（德国航空工程师及发明家）、奥克塔夫、契牛特和塞缪尔·P·兰利等。1899年他们开始亲自着手对飞行问题的研究，经过四年多的努力，于1903年获得成功。
人们可能会问莱特兄弟为什么能做到许多其他人做不到的事，这里有几个原因。第一，两个人的智慧比一个人强得多。莱特兄弟总是在一起共同工作，配合十分默契。第二，他们做出了英明的决定，在试制动力飞机之前先学习飞行。这听起来有点荒唐，没有飞机怎么能学飞行呢？原来莱特兄弟利用滑翔机学习飞行。他们于1899年开始试用风筝和滑翔机。翌年他们把自己的第一台足尺寸（即大到可以载人的尺寸）的滑翔机带到北卡罗利纳州的猫头鹰村进行测试，但结果并不令人十分满意。他们分别于1901年和1902年制造和测试了第二架和第三架足尺寸滑翔机，其中凝聚着他们某些最重要的革新（1903年申请的基本专利权中有些与其说是与第一架动力飞机有关，倒不如说是与第三架滑翔机有关〕。他们使用这架滑翔机做了多次飞行试验。莱特兄弟在开始制造动力飞机之前就已经成为世界上最佳的、最有经验的滑翔飞行员。
滑翔飞行经验为他们的成功又提供了第三条线索。先前大多数想制造飞机的人主要担心的是怎样使机身离开地面，莱特兄弟则正确认识到最大的问题是起飞后怎样控制飞机。因而他们把大部分时间和精力都用来探索飞行期间保持飞机稳定和平衡的方法。他们成功地发明了飞机的三轴操纵法，从而获得了彻底操纵飞机的能力。
莱特兄弟对机翼设计也做出了重要的贡献。他们很快就认识到从前发表的数据不可靠，因而动手制造了自己的风洞；并对两百多个形状不同的翼面做了测试，根据这些实验亲自绘出了空气压和机翼形状之间关系的图表。那时他们就是根据这一资料设计飞机机翼的。
莱特兄弟若不是生逢良辰，也不会取得所有这些成就。在十九世纪头五十年中，搞动力飞行的努力注定要失败。蒸汽机的重力和它所产生的动力按比例来说实在是太大了。到了莱特兄弟问世的时候，已经发明了高效率的内燃机。但是这种内燃机仍太重，不能在飞机上提供动力。由于当时好象没有哪个制造商能生产出机重和动力之间的比率比较低的引擎，因而莱特兄弟在一位机械师的帮助下设计出了自己的引擎。虽然他们相对说来在引擎设计上费时不多，但是仍设计出来一台比大多数制造商设计的引擎具有优越性的引擎。这表现了他们的天才。另外莱特兄弟还设计出了自己的推进器。他们在1903年使用的一台推进器效率达到百分之六十左右，
1903年12月7日在北卡罗利纳州的猫头鹰村附近的歼魔山上，兄弟俩进行了首次飞行。当天兄弟俩共做了两次飞行。第一次是由奥维尔·莱特做出的，飞行12秒，120英尺；第二次是由威尔伯·莱特做出的，飞行5l秒，852英尺。