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比肩爱因斯坦的天才:儿时长期受虐,后来沉迷研究而过劳死,弥留之际只求上帝放过心爱的妻子

超级数学建模  · 公众号  · 数学  · 2017-05-22 22:28

正文

一代天才

却英年早逝


上次超模君讲最帅的普朗克时(传送门),在评论区,麦克斯韦十分活跃。



是的,他的故事就是他有一个深爱的妻子。。。



那么,今天超模君就讲讲麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831〜1879)的故事吧。



问题少年


1831年,麦克斯韦出生在苏格兰的爱丁堡的一个小庄园里,父亲是一名律师,同时也热衷于机械工业技术和建筑设计,还是爱丁堡皇家学会的活跃分子。母亲是一位温柔贤惠的人。


在小麦克眼里,父亲就是一位无所不能的超人:房屋漏水了,找爸爸修;想要玩具了,找爸爸做;衣服破了,找爸爸补,甚至款式不喜欢了,还可以让爸爸再设计。。。


小麦克就是在父母的疼爱下慢慢长大,天真烂漫的他对这个世界的一切都充满好奇,是个十足的“问题少年”。

看到路边停着一辆马车,会拉着爸爸问:“你看那辆马车为什么不走呢?”

看到树木,“树木为什么向天上长?”

看到蚂蚁,“蚂蚁会不会说话呀?”

看到苹果,“苹果为什么是红的?”

吹肥皂泡时,“为什么它会有这么多种颜色?”


父亲想着既然小麦克对自然这么感兴趣,便带着他去听爱丁堡皇家学会的科学讲座,慢慢地,个头还没讲台高的小麦克就已经成为了皇家学会的“常客”。(从小就接受高级的科学熏陶


小麦克记忆力超凡,8岁时就已经能背诵整整一本119首的赞美诗。



不过,小麦克无忧无虑的童年生活并不长久。在1839年12月,他母亲因肺病而去世,从此,小麦克的噩梦开始了。


失去母爱的小麦克,慢慢变得不爱说话,十分忧郁。这时,父亲觉得小麦克已经到了要接受系统教育的时候,于是便请了个家庭教师。


很不幸,这位家庭教师不仅长相冷酷,还举止粗暴,总是责备小麦克反应迟钝、任性,动不动就对小麦克进行体罚

据说这位家庭教师认为男孩子就应该循规蹈矩,汲取知识,稍有令他不满意的地方,就会拿尺来打小麦克的头,甚至还把小麦克的耳朵拧出血,以此来灌输知识。。。


可怕的是,这样的折磨持续了2年,他父亲才发现。。。


长达两年的折磨给敏感的小麦克留下了长久的创伤,这直接导致了小麦克长期的语言困难,也是从这个时候开始,小麦克性格变得孤僻、古怪。

直到过了16岁,麦克斯韦在听音乐方面仍有障碍,这完全可能是耳疾的结果。


父亲经过慎重考虑,决定将麦克斯韦送到爱丁堡中学。



由于麦克斯韦是插班进来的,在加上打扮老土,满口乡音,性格腼腆,在同学们眼里,麦克斯韦就是一“乡巴佬”,于是便总是欺负他。


麦克斯韦穿的衣服都是父亲给他设计的。


当时英国男人讲究戴高筒礼帽,脖子上还要围一条紧绷绷的硬领。麦克斯韦的父亲认为这不但系起来不方便,而且也不卫生。于是便替麦克斯韦亲手做了一套简便的紧身服。


麦克斯韦的皮鞋也是父亲做的,大约是为了缝合的方便,皮鞋头是方的,鞋帮上还有金属纽扣。


这样的打扮在同学们眼里完全是异类,成了班上名副其实的“丑小鸭”。


同学们每天看到麦克斯韦穿着“奇装异服”来到学校时,就去撕扯麦克斯韦的领子,弄乱他仔细梳理的头发,扒下他的衬衫,嘲弄他的鞋子。。。


他们嘲笑麦克斯韦的口音,就连老师听到麦克斯韦回答问题,也会忍不住笑,这让麦克斯韦更加不敢说话,甚至到了结巴的地步。



麦克斯韦喜欢自己看书,经常会一个人躲在教室角落里研究数学题,还喜欢收集一堆“破铜烂铁”做实验,不爱说话,同学们认为这样的麦克斯韦蠢爆了,便给他起了个绰号——“呆瓜”。


也许,看到这里,你会有这个疑问:麦克斯韦为什么不反抗?


事实上,麦克斯韦有一颗绅士的心灵,在他眼里,这些人就是小无赖,根本无法沟通。不过,在忍无可忍的时候,麦克斯韦还是会“还口”甚至“还手”的。



在成年后,麦克斯韦在回忆中学时代时,带着有点忧伤的微笑淡淡地说:“他们一点也不理解我,可是我理解他们。”


这样的折磨又持续了3年,在这期间,麦克斯韦沉迷于数学、诗歌,并经常通过作诗来抒发自己的情感。


开挂的人生


这样一个在老师和同学眼里非常古怪的“呆瓜”,谁都没想到会有“飞升上仙”的时候!



在一次学校举行的数学和诗歌的比赛中,麦克斯韦一举拿下了数学和诗歌“双料冠军”,老师和同学们都表示惊呆了。。。



从此,同学们都不敢嘲笑麦克斯韦的穿着和说话的口音了,慢慢开始尊敬他,还向他请教难题。


由于麦克斯韦在数学方面极强的天赋,课本的知识已经无法满足他,于是,便开始研究他十分感兴趣的几何学。

13岁的麦克斯韦就曾写信给父亲说:“我做了一个四面体,一个十二面体,和另外两个我不知道名字的立体。


1846年,还没中学毕业的麦克斯韦就发现了次多面体,还写了篇论文,论文中提出的二次曲线几何作图的方法比笛卡尔的方法还简便,这使得《爱丁堡皇家学会学报》最权威的学术报刊的教授们非常吃惊,决定刊登这篇论文以及在皇家协会上宣读!



于是,还不到15岁的麦克斯韦就已经成功跻身爱丁堡学术界,结识到更多的学术大咖,增长见识。


1847年,麦克斯韦以优异的成绩考入苏格兰最高学府爱丁堡大学,专攻数学和物理。


麦克斯韦是班上年纪最小的学生,也是最聪明的学生,老师所讲的知识对他来说简直是小儿戏。所以,在课堂上,麦克斯韦更多的时候是这样的:“老师,你这里讲错了。”“老师,这个问题应该这样讲。”


有一次,麦克斯韦指出一位讲师讲的公式有错误。这位讲师完全不相信,还非常激动地说:


虽然表面对这位16岁小伙指出的问题不相信,但是晚上回家的时候,还是去验算查证了一下,结果,悲惨地发现确实是自己讲错了。。。。


在爱丁堡大学的3年时间里,麦克斯韦除了学完了4年的课程,还开始自己搞研究,在光学、电化学和分子物理学三个领域均有涉猎,还持续在《爱丁堡皇家学会学报》上发表论文。


显然,爱丁堡大学又无法满足麦克斯韦了,于是,麦克斯韦决定去剑桥大学继续深造。



在人才济济的剑桥大学,麦克斯韦仍然是“食物链”顶端的那一小部分人,第二年就获得了奖学金,而学校规定获得奖学金的学生要一起吃饭,于是,麦克斯韦很快就结识了一群有为的年轻人,还加入了“精选论文俱乐部”,他渐渐克服了少年时期的孤僻,变得活跃起来。


尽管在很多时候,同学们还是听不太懂麦克斯韦所说的,但是,他们还是被麦克斯韦天马行空的想象力、出色的才华所征服,在他们眼里,麦克斯韦一直是独一无二的!


独一无二的麦克斯韦还有很多怪癖,喜欢熬夜搞研究就算了,还喜欢“凌晨跑”。。。

每天从2点到2点半,麦克斯韦沿着前廊下楼梯,又沿着后廊上楼梯,返来复去地跑步锻炼,直到他沿途各个房间里的住户起床了,而藏在活动门后的靴子、梳子等物撞上了他,才停下来。。。



不过,麦克斯韦的学习方法非常随意,经常是突然间想到什么就去研究什么,对学习并没有一个系统的方法。(说白了,就是缺一个引导他的人。)


幸运的是,麦克斯韦与剑桥大学的教授、著名数学家霍普金斯相遇了。

一天,霍普金斯到图书馆借书,他要的一本数学专著恰被人先借去了。一般学生是不可能读懂那本书,他非常诧异,于是便向管理员询问借书人的名字,管理员回答说:“麦克斯韦”。

霍普金斯找到麦克斯韦,看见年轻人正埋头作摘抄,笔记上涂得乱七八糟,毫无秩序。霍普金斯不由得对这个青年发生了兴趣,诙谐地说:“小伙子,如果没有秩序,你永远成不了优秀的数学物理学家!


就这样,霍普金斯决定纳麦克斯韦为他研究生。


霍普金斯的指导下,不到3年,麦克斯韦就掌握了当时所有先进的数学方法。霍普金斯对他的评价是:“在我教过的全部学生中,毫无疑问,这是最杰出的一个!


1854年,麦克斯韦毕业后,选择留校任职,最开始研究的是光学上的色彩论,顺便发表了一篇论混合色的论文,奠定了现代比色法的基础。


后来有一天,麦克斯韦偶然间读到了法拉第的《电学实验研究》,立马被法拉第讲述的电磁现象迷住了,开始研究电磁学。并于一年之后,发表了第一篇电磁学论文——《法拉第的力线》,获得了法拉第本人的强烈称赞:“这是一篇出色的文章。



1862年,麦克斯韦发表了第二篇电磁论文《论物理的力线》,从理论上引出了位移电流的概念,是电磁学上继法拉第电磁感应提出后的一项重大突破。


3年后,麦克斯韦发表了划时代的论文《电磁场的动力学理论》,凭借着自己出色的数学才能,推导出了能完美描述电磁学理论的麦克斯韦方程,并大胆预言:世界上存在一种尚未被人发现的电磁波,它看不见,摸不着,但是它充满在整个空间。


麦克斯韦的预言,让整个物理界都震惊了,而麦克斯韦《电磁学通论》的出版,成了当时物理学界的一件大事,还一度脱销。


而如今,麦克斯韦方程组被评为“世界上最伟大的公式”第一名:宇宙间任何的电磁现象,都可以由此方程组解释。



深情的你


麦克斯韦个人生活中最重大的事件就是与妻子凯瑟琳的相遇了。


1856年,麦克斯韦去到阿伯丁的马里沙尔学院担任自然哲学讲座教授。年轻有为的麦克斯韦与马沙尔学院院长的女儿,美丽的凯瑟琳互相看对了眼。


麦克斯韦与妻子


两年后,他们决定结婚。


麦克斯韦把订婚的事情告诉姨妈的时候,是这样说的: 

亲爱的姨妈:


这封信要告诉你,我就要有妻子了。我没有完全写出她的整个质量,我觉得不合适;但我要告诉你的是,我们彼此需要,而且比我见到过的任何一对伴侣更知心。


不用担心,她不是学数学的;但是数学以外还有很多别的事情,而她并不想以数学取胜…… 


所以,你现在知道她是谁了,她就是凯瑟琳·玛丽·迪尤尔。我听罗伯特舅舅谈到她的那位院长父亲。她的母亲是一位上流社会夫人,安静而严谨,却总是以充满忍让的方式对待任何事物……


情况就是这样。我和她的事情已经定下来了,事事如意。这些都有保证,你会知道的。 


作诗了得的麦克斯韦,也是通过诗歌来抒发自己对凯瑟琳的感情。

你和我将长相厮守

在生机盎然的春潮里,

我的神灵已经

穿越如此广阔的寰宇?

我这就将我的整个生命

导入这生机盎然的春潮,

将真正使三个自我

穿越这世界的广袤


似乎他尤其喜欢侧面拍照


麦克斯韦每次外出工作,都会提前报备,并且在外期间,会定期写信给妻子,与她分享他的所见所闻。


凯瑟琳是一个标准的贤内助,麦克斯韦只需要专心他的研究就行,不过,凯瑟琳无法改变麦克斯韦喜欢熬夜的习惯。。。


不幸的是,在1875年,妻子生了重病,麦克斯韦十分担忧,本来就严重睡眠不足的他,为了照顾病弱的妻子,加上忙碌的工作,还试过一连三周不睡觉,夜里困了就在凯瑟琳床边的椅子上打个盹。。。


更惨的是,两年后,麦克斯韦的身体也出现了种种问题,在被胃灼折磨的同时,还在为妻子淋了雨而得了支气管炎而担忧。


而到了1879年,麦克斯韦的精力已经严重垮掉,在得知自己活不过一个月的时候,麦克斯韦还担心妻子会难过而试图隐瞒妻子他真实的病情。


1879年11月5日,年仅48岁的麦克斯韦因病去世,弥留之际,他仍是清醒且平静的,他似乎对死亡没有感到害怕,他最放不下的就是病弱的妻子,于是,他不断地在祈求上帝:上帝帮助我!上帝帮助我的妻子!


最后,麦克斯韦凝视妻子一眼,溘然长逝了。。。


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