都是物理學(xué)家!NV四代GPU架構(gòu)代號(hào)解讀
泡泡網(wǎng)顯卡頻道9月23日 美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月20日至23日，在NVIDIA總部舉辦的GTC2010 GPU技術(shù)大會(huì)正在如火如荼的進(jìn)行，NVIDIA公司首席執(zhí)行官黃仁勛在臺(tái)上做了精彩的演講，并且首次披露了Fermi之后的NVIDIA下兩代GPU架構(gòu)！
在此次大會(huì)上，NVIDIA一改之前對(duì)未來產(chǎn)品計(jì)劃三緘其口的風(fēng)格，黃仁勛在此次大會(huì)上預(yù)告了下兩代GPU架構(gòu)。繼Tesla（特斯拉）和Fermi（費(fèi)米）之后，兩款新核心的代號(hào)仍然以著名物理學(xué)家命名，分別是Kepler（開普勒）和Maxwell（麥克斯韋）。
按照黃仁勛在會(huì)上的描述，2009年推出的費(fèi)米比2007年的特斯拉（G80）在每瓦雙精度浮點(diǎn)性能上提升了近一倍。而2011年底將推出的開普勒會(huì)把雙精度浮點(diǎn)性能提升4倍以上。開普勒會(huì)基于28nm工藝制造，引進(jìn)多項(xiàng)類似CPU的功能特色，比如虛擬內(nèi)存、Non-blocking（非阻塞）I/O等。再過兩年到了2013年，22nm工藝打造的麥克斯韋就將來臨，每瓦雙精度浮點(diǎn)性能相比費(fèi)米提高10倍，相比特斯拉提高接近16倍。
Tesla（特斯拉）、Fermi（費(fèi)米）、Kepler（開普勒）和Maxwell（麥克斯韋），這四位都是鼎鼎大名的物理學(xué)家，相信理工科的同學(xué)們一定不會(huì)陌生，NVIDIA以這些如雷貫耳的名字命名自己的GPU圖形架構(gòu)，一方面是為了紀(jì)念它們?yōu)槿祟惪茖W(xué)所作出的巨大貢獻(xiàn)，另一方面也顯示出GPU計(jì)算架構(gòu)蘊(yùn)藏的巨大能量，可以幫助人類更高效率的完成科學(xué)計(jì)算。下面筆者就為大家簡(jiǎn)單介紹一下四位科學(xué)家的輝煌歷史及貢獻(xiàn)。
Tesla這個(gè)單詞聽著很耳熟，但又有些模糊，如果將其譯成中文“特斯拉”相信很多人都會(huì)了解，原來它就是物理學(xué)磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位，簡(jiǎn)稱特。1特=10000高斯，特斯拉的單位如此之大，以至于核磁共振成像儀的磁感應(yīng)強(qiáng)度也才1.5特！
Tesla實(shí)際上是一位偉大的物理學(xué)家，在他的實(shí)驗(yàn)室中，誕生了100多項(xiàng)專利，他為電磁學(xué)的發(fā)展作出了偉大貢獻(xiàn)！但是他生前卻遭受了同事的排擠和許多不公正待遇。
“如今的科學(xué)已不再局限在實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家經(jīng)常會(huì)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。這個(gè)基本改變正在為科學(xué)研究和工程學(xué)的發(fā)現(xiàn)建立一種新方法，通過某些情況下幾個(gè)小時(shí)到幾周時(shí)間的節(jié)省，GPU通用計(jì)算顯示了在高性能計(jì)算領(lǐng)域前所未有的重要突破！”——為了紀(jì)念這位杰出的天才物理學(xué)家，NVIDIA選用了Tesla作為通用計(jì)算GPU的品牌。
尼古拉·特斯拉，交流電和無線電之父
為人類科技進(jìn)步做出巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)家都不應(yīng)該被忘記，下面就來為大家詳細(xì)介紹Tesla的其人其事：
尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla，1856—1943）出生于克羅地亞的史密里安，后加入美國籍。早年在巴黎歐洲大陸愛迪生公司任職，因創(chuàng)造性的勞動(dòng)，被轉(zhuǎn)送到美國的愛迪生電器研究中心，與愛迪生（Edison，1847—1931）共同工作。
特斯拉從小由研究過心理學(xué)的母親進(jìn)行啟蒙教育。他非常喜歡動(dòng)手制作一些小玩具。據(jù)說他五歲的時(shí)候，就用竹子做了一個(gè)噴水槍。后來他又制造了一個(gè)水輪，當(dāng)他看到水輪能在小河里產(chǎn)生動(dòng)力的時(shí)候激動(dòng)萬分。1863年特斯拉隨全家遷往戈斯皮契市，轉(zhuǎn)到城里上小學(xué)。
1870年從大學(xué)預(yù)科畢業(yè)后，考入布拉格大學(xué)。在大學(xué)里，特斯拉對(duì)電學(xué)儀器特別愛好，對(duì)電話有極濃厚的興趣。大學(xué)畢業(yè)后，他到布佩斯的一個(gè)電話實(shí)驗(yàn)室工作，負(fù)責(zé)在布拉格和布達(dá)佩斯之間建立了一條電話線，實(shí)現(xiàn)了兩地之間的第一次通話。
1882年特斯拉進(jìn)入設(shè)在巴黎的歐洲大陸愛迪生公司工作，兩年后前往美國，在愛迪生手下工作。因?yàn)閼巡挪挥?，?888年到美國發(fā)明家威斯廷豪斯(1846-191?)門下進(jìn)行電氣研究，發(fā)明累累，取得不少專利。不久和威斯廷豪斯一起開設(shè)特斯拉電氣公司，專門研究交流電。1889年特斯拉加入美國籍，在科羅拉多定居。
特斯拉在科學(xué)技術(shù)上的最大貢獻(xiàn)是開創(chuàng)了交流電系統(tǒng)，促進(jìn)了交流電的廣泛應(yīng)用。十九世紀(jì)末期，在愛迪生的主持下，直流電已經(jīng)有了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。不過在實(shí)用中，直流電有很大的缺點(diǎn)，不僅花費(fèi)大量的銅線，而且不能作遠(yuǎn)距離輸電，每平方英里地區(qū)需要配備一個(gè)獨(dú)立的發(fā)電機(jī)來供電，很不經(jīng)濟(jì)。特斯拉考慮采用交流電系統(tǒng)來代替直流電。交流電系統(tǒng)使用高電壓、小電流供電，然后再用變壓器調(diào)節(jié)電流、電壓，來適合用戶需要。它的突出優(yōu)點(diǎn)是可以用細(xì)導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離電力輸送。但是，這種既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)的方案一提出，立即遭到愛迪生的強(qiáng)烈反對(duì)。出于競(jìng)爭(zhēng)的需要，愛迪生不擇手段地聲稱：采用交流電比采用直流電危險(xiǎn)得多。
為了打破愛迪生的技術(shù)壟斷，特斯拉特地制作了一個(gè)“特斯拉線圈”，它是由一個(gè)感應(yīng)圈、兩個(gè)大電容器和一個(gè)初級(jí)線圈僅幾圈的互感器組成。這種裝置可以產(chǎn)生頻率很高的高壓電流，不過這種高壓電的電流極小，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生顯著的生理效應(yīng)。特斯拉在一次記者招待會(huì)上，用這種裝置使電流通過自己的身體，點(diǎn)亮燈，甚至還熔化了電線，使在場(chǎng)的記者一個(gè)個(gè)驚訝得目瞪口呆，取得了極大的宣傳效果。特斯拉的勝利，加速了交流電的推廣使用?，F(xiàn)在我們知道，低頻交流電和直流電一樣危險(xiǎn)，至于低頻高壓交電流就更加危險(xiǎn)，因此千萬不要隨便重復(fù)特斯拉的實(shí)驗(yàn)。
此外，特斯拉制成了第一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，發(fā)明了弧光燈，高頻電熱療法、電話“增音機(jī)”等。特斯拉在愛迪生門下工作的時(shí)候，曾經(jīng)提出不少合理化建議，產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效果。但是愛迪生妒賢忌能，片面撕毀合同，處處打擊特斯拉。特斯拉熱愛事業(yè)，不畏權(quán)貴，努力工作，一生總共取得112項(xiàng)專利，并且把賣專利得來的資金用來研究新技術(shù)，表現(xiàn)了一個(gè)科學(xué)家的良好品格。
特斯拉晚年經(jīng)濟(jì)上經(jīng)常處于困境，生活艱難。1943年一月七日；他孤獨(dú)地在科羅拉多的一家旅館里去世，終年87歲。
南斯拉夫人民為了紀(jì)念他，在貝爾格萊德修建了一座“特斯拉紀(jì)念館”。1956年是特斯拉誕生一百周年，國際電氣技術(shù)協(xié)會(huì)決定，把國際單位制中磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位命名為特斯拉，簡(jiǎn)稱“特”。
恩利克?費(fèi)米（Enrico Fermi 1901.09.29—1954.11.28）。美國物理學(xué)家。生于意大利羅馬，1944年費(fèi)米加入美國籍。創(chuàng)新核裂變假說。用中子轟擊原子核產(chǎn)生人工放射現(xiàn)象，被譽(yù)為“中子物理學(xué)之父”。主持建造了世界上第一座原子反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)了自持式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，為制造原子彈邁出了決定性的一步，1945年7月16日美國成功的爆炸了世界靠前顆原子彈，是主要參與人之一。
費(fèi)米經(jīng)典名言：要從小把自己鍛煉得身強(qiáng)力壯，能吃苦耐勞，不要嬌滴滴的，到大自然里去遠(yuǎn)走高攀吧！ 你知道在這些政治事務(wù)上，我對(duì)自己的意見沒有完全的把握。」
“身為意國卻美奔，鈾原裂變起雄心；”——費(fèi)米是意大利人，但他1938年12月前往斯德哥爾摩，借領(lǐng)諾貝爾獎(jiǎng)之機(jī)，沒有返回意大利，卻投奔美國。原因是：一是他的妻子是猶太人，意大利法西斯政府頒布出一套粗暴的反對(duì)猶太人的法律；二是因?yàn)橘M(fèi)米強(qiáng)烈反對(duì)法西斯主義墨索里尼的獨(dú)裁統(tǒng)治。哥倫比亞大學(xué)主動(dòng)為他提供職位，1944年費(fèi)米加入美國籍。在1939年初，據(jù)李澤? 梅特納、奧特?哈爾姆和弗里茨?斯特拉斯曼報(bào)導(dǎo)，中子被吸收后有時(shí)會(huì)引起鈾原子裂變。這項(xiàng)報(bào)導(dǎo)發(fā)表后，和其他幾位主要的物理學(xué)家一樣，費(fèi)米立即認(rèn)識(shí)到一個(gè)裂變的鈾原子可以釋放出足夠的中子來引起一項(xiàng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而且還和另外幾位物理學(xué)家一樣，費(fèi)米馬上就預(yù)見到這樣的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可用于軍事目的潛在性，引起了研制制造原子武器的雄心。1939年3月，費(fèi)米與美國海軍界接觸，希望引起他們對(duì)發(fā)展原子武器的興趣，美國政府才對(duì)原子能給予重視。
鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論的提出者
“聯(lián)合上書羅斯福，促成工程曼哈頓；”——時(shí)值二戰(zhàn)時(shí)期，同盟國懷疑希特勒德國已經(jīng)制造了原子彈，為了對(duì)付希特勒的原子彈，匈裔科學(xué)家齊拉特聯(lián)合了費(fèi)米、銀行家沙克斯、著名科學(xué)家愛因斯坦，聯(lián)合上書美國羅斯?？偨y(tǒng)，敦促美國制造原子彈。愛因斯坦只是在人家起草好的書上牽了字，是被齊拉特慫恿的，后來他后悔了，但事已促成，后悔晚矣。美國政府接受了建議，制定了制造原子彈的計(jì)劃——曼哈頓工程。召集了方方面面的很多科學(xué)家，來實(shí)施這一工程。
“核反應(yīng)堆貢獻(xiàn)大，首顆原彈參與人；”——制造原子彈，首先要建立一個(gè)模式原子反應(yīng)堆，以探明自保持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是否確實(shí)可行。由于恩利克?費(fèi)米是世界上主要的中子權(quán)威，且集理論與實(shí)驗(yàn)天才于一身，所以被選為世界靠前臺(tái)核反應(yīng)堆攻關(guān)小組組長。1941年底，費(fèi)米在哥倫比亞大學(xué)主持建造了世界上第一座原子反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)了自持式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，為制造原子彈邁出了決定性的一步。1942年12月2日，在芝加哥，費(fèi)米指導(dǎo)下設(shè)計(jì)和制造出來的核反應(yīng)堆首次運(yùn)轉(zhuǎn)成功。這是原子時(shí)代的真正開端，因?yàn)檫@是人類第一次成功地進(jìn)行了一次核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。試驗(yàn)成功后，美國即刻做出了全速開展哈曼頓工程計(jì)劃，加速了制造原子彈的進(jìn)程，參加原子彈制造的有：奧本海默（號(hào)稱美國原子彈之父）、格羅夫斯、費(fèi)米、弗利士等著名科學(xué)家，不久就制造出原子彈。雖然原子彈不是一個(gè)人造出來的，是許多科學(xué)家的集體智慧，但是，費(fèi)米在這項(xiàng)工程中起了著重要的作用：是制造原子彈的首倡者之一，是制造原子彈主要的科學(xué)顧問，先是在基礎(chǔ)理論做出了重大的貢獻(xiàn)，隨后又親自指揮第一座核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)和建造，對(duì)制造世界首顆原子彈做出了重要貢獻(xiàn)。
“錯(cuò)領(lǐng)獎(jiǎng)金諾貝爾，多項(xiàng)命名記其身。”——1934年，以意大利皇家科學(xué)院院士費(fèi)米為首的一批青年人，用中子轟擊元素周期表上最后一個(gè)是92號(hào)元素鈾。發(fā)現(xiàn)一種新元素，按是原子序數(shù)為“93的新元素”。1938年11月10日，也就是“93號(hào)元素”發(fā)現(xiàn)4年多以后，費(fèi)米接到來自斯德哥爾摩的電話，瑞典科學(xué)院宣布費(fèi)米獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)狀。就在這一年，德國威廉皇家化學(xué)研究所的兩位化學(xué)家哈恩和斯特拉斯曼，與女物理學(xué)家梅特涅合作，試驗(yàn)用慢中子轟擊鈾元素，而且用化學(xué)方法分離和檢驗(yàn)核反應(yīng)的產(chǎn)物，獲得了令人難以置信的結(jié)果：鈾核在中子的轟擊下，分裂成大致相等的兩半，它們不是93號(hào)新元素，而是56號(hào)元素鋇！ 1938年11月22日，也就是在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)后的12天，哈恩把分裂原子的報(bào)告寄往柏林《自然科學(xué)》雜志，該雜志1939年1月便登出了哈恩的論文，推翻了費(fèi)米的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。顯而易見，諾貝爾獎(jiǎng)搞錯(cuò)了！費(fèi)米欣然認(rèn)錯(cuò)，表現(xiàn)了難能可貴的品質(zhì)。他在別人成就的基礎(chǔ)上繼續(xù)向前邁進(jìn)，在裂變理論的基礎(chǔ)上，費(fèi)米很快提出一種假說：當(dāng)鈾核裂變時(shí)，會(huì)放射出中子。這些中子又會(huì)擊中其它鈾核，于是就會(huì)發(fā)生一連串的反應(yīng)，直到全部原子被分裂。這就是著名的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論。根據(jù)這一理論，當(dāng)裂變一直進(jìn)行下去時(shí)，巨大的能量就將爆發(fā)。如果制成炸彈，它理論上的爆炸力是TNT炸藥的2000萬倍！ 鑒于費(fèi)米在原子物理學(xué)上的許多貢獻(xiàn)，很多原子物理學(xué)新詞匯都是以他的名命名的：費(fèi)米子、費(fèi)米面、費(fèi)米悖論、費(fèi)米積分、費(fèi)米合數(shù)、費(fèi)米能級(jí)，費(fèi)米黃金則、費(fèi)米液體理論、費(fèi)米狄拉克方程等。他于1954年去逝。100號(hào)化學(xué)元素鐨就是為紀(jì)念他而命名的。他先后獲得德國普朗克獎(jiǎng)?wù)?、美國哲學(xué)會(huì)劉易斯獎(jiǎng)學(xué)金和美國費(fèi)米獎(jiǎng)。
牛頓曾說過：“如果說我比別人看得遠(yuǎn)些的話，是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?。”開普勒無疑是他所指的巨人之一。
德國天文學(xué)家開普勒提出的行星三大定律徹底推翻了托勒密的地心說，進(jìn)一步鞏固了哥白尼的日心說，同時(shí)糾正了哥白尼有關(guān)天體運(yùn)行軌道的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，使人們對(duì)于行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)得到了明晰的觀念。行星三大定律使得開普勒成為天文學(xué)史上的一位巨人，但是，這三大定律的背后卻是一個(gè)心酸的故事。
生活的拮據(jù)，給開普勒的天文研究帶來了很多的困難。于是他接受了波西米亞國王兼羅馬皇帝授予的“皇家首席數(shù)學(xué)師”的頭銜，接受這個(gè)頭銜就意味著為皇家服務(wù)。當(dāng)時(shí)的波西米亞需要語言命運(yùn)的人，他們想讓開普勒通過對(duì)行星的研究來預(yù)言國家的未來。但開普勒憎惡占星術(shù)，對(duì)他來說，最重要的是研究行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而不是靠所謂的占星術(shù)來騙人。迫于生計(jì)，開普勒還是成為了國王的占星家，有人評(píng)價(jià)說這是“人類最偉大的想象力里最卑下的工作”。在為國王占星所得來的這筆錢的資助下，開普勒的天文研究也取得了豐富的成果。1609年開普勒發(fā)表了他的《新天文學(xué)》，開普勒論證火星的運(yùn)行軌道是橢圓形的。1619年又在《宇宙和諧論》一書中提出，行星與太陽之間的距離同它繞太陽橢圓形公轉(zhuǎn)的時(shí)間相關(guān)。同事他還發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象，行星的橢圓形運(yùn)行速度與和諧的音樂相似。因此他在樂譜上計(jì)算出行星與太陽的遠(yuǎn)近距離。
開普勒在天文研究中取得的最大成就是提出了三大行星定律，分別是軌道定律、面積定律和周期定律，這三大定律可分別描述為：所有行星分別是在大小不同的橢圓軌道上運(yùn)行；在同樣的時(shí)間里行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等；行星公轉(zhuǎn)周期的平方與它同太陽距離的立方成正比。這三大定律最終使他贏得了“天空立法者”的美名。
連年的戰(zhàn)爭(zhēng)，長期漂泊，生活貧困以及來自教會(huì)的迫害，不斷困擾著他。在他花甲之年，為向?qū)m庭廷取20余年的欠薪，他長途跋涉去拉提明，于公元1630年11月15日染傷寒死在途中，只留下幾件衣服和一些書籍。
開普勒式望遠(yuǎn)鏡和“開普勒”太空望遠(yuǎn)鏡
開普勒式望遠(yuǎn)鏡，折射式望遠(yuǎn)鏡的一種。物鏡組也為凸透鏡形式，但目鏡組是凸透鏡形式。這種望遠(yuǎn)鏡成像是上下左右顛倒的，但視場(chǎng)可以設(shè)計(jì)的較大，最早由德國科學(xué)家開普勒（Johannes Kepler）于1611年發(fā)明。為了成正立的像，采用這種設(shè)計(jì)的某些折射式望遠(yuǎn)鏡，特別是多數(shù)雙筒望遠(yuǎn)鏡引在光路中增加了轉(zhuǎn)像稜鏡系統(tǒng)。此外，幾乎所有的折射式天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)為開普勒式。
折射望遠(yuǎn)鏡用透鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡。分為兩種類型：由凹透鏡作目鏡的稱伽利略望遠(yuǎn)鏡；由凸透鏡作目鏡的稱開普勒望遠(yuǎn)鏡。
2009年，美國宇航局發(fā)射了一艘太空探測(cè)器，其上搭載的太空望遠(yuǎn)鏡以“開普勒”命名。“開普勒”太空望遠(yuǎn)鏡使用壽命超過3年半，在此期間，它將尋找在類日恒星周圍運(yùn)轉(zhuǎn)的地球大小的行星蹤跡。另外，它還將對(duì)大約10萬顆像類日恒星進(jìn)行觀測(cè)。
“開普勒”望遠(yuǎn)鏡將通過類似數(shù)碼攝像機(jī)上使用的特殊探測(cè)器，尋找行星從恒星和“開普勒”之間穿過時(shí)恒星變暗的跡象，以此來確定行星的位置。“開普勒”望遠(yuǎn)鏡所處的太空區(qū)域?qū)⑹蛊淇梢栽谡麄€(gè)任務(wù)期間對(duì)相同的恒星持續(xù)觀測(cè)，這是“哈勃”等太空望遠(yuǎn)鏡所不具備的功能。
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831～1879）英國物理學(xué)家，經(jīng)典電磁理論的奠基人。1831年6月13日出生于愛丁堡。父親受的是法學(xué)教育，但思想活躍，愛好科學(xué)技術(shù)，使他從小就受到科學(xué)的熏陶。10歲那年進(jìn)了愛丁堡中學(xué)，由于講話帶有很重的鄉(xiāng)音和衣著不人時(shí)，在班上經(jīng)常被排擠、受譏笑。但在一次全校舉行的數(shù)學(xué)和詩歌的比賽中，麥克斯韋一人獨(dú)得兩個(gè)科目的一等獎(jiǎng)。他以自己的勤奮和聰穎獲得了同學(xué)們的尊敬。他的學(xué)習(xí)內(nèi)容逐漸地突破了課本和課堂教學(xué)的局限。他的關(guān)于卵形曲線畫法的第一篇科學(xué)論文發(fā)表在《愛丁堡皇家學(xué)會(huì)會(huì)刊》上，他采用的方法比笛卡兒的方法還簡(jiǎn)便。那時(shí)他僅僅15歲。
1847年進(jìn)入愛丁堡大學(xué)聽課，專攻數(shù)學(xué)。但他很重視參加實(shí)驗(yàn)，廣泛涉獵電化學(xué)、光學(xué)、分子物理學(xué)以及機(jī)械工程等等。他說：“把數(shù)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究聯(lián)合使用得到的物理科學(xué)知識(shí)，比之一個(gè)單純的實(shí)驗(yàn)人員或單純的數(shù)學(xué)家所具有的知識(shí)更加堅(jiān)實(shí)、有益而牢固?！?850年考人劍橋大學(xué)，1854年以優(yōu)異成績畢業(yè)并獲得了學(xué)位，留校工作。1856年起任蘇格蘭阿伯丁的馬里沙耳學(xué)院的自然哲學(xué)講座教授，直到1874年。經(jīng)法拉第舉薦，自1860年起任倫敦皇家學(xué)院的物理學(xué)和天文學(xué)教授。1871年起負(fù)責(zé)籌劃卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，隨后被任命在劍橋大學(xué)創(chuàng)辦卡文迪什實(shí)驗(yàn)室并擔(dān)任第一任負(fù)責(zé)人。1879年11月5日麥克斯韋因患癌癥在劍橋逝世，終年僅48歲。
麥克斯韋一生從事過多方面的物理學(xué)研究工作，他最杰出的貢獻(xiàn)是在經(jīng)典電磁理論方面。在劍橋讀書期間，當(dāng)麥克斯韋讀過法拉第的《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》之后，立刻被書中的新穎見解所吸引，他敏銳地領(lǐng)會(huì)到了法拉第的“力線”和“場(chǎng)”的概念的重要性。但是，他注意到全書竟然無一數(shù)學(xué)公式，這說明法拉第的學(xué)說還缺乏嚴(yán)密的理論形式。在其老師威廉·湯姆孫的啟發(fā)和幫助下，決心用自己的數(shù)學(xué)才能來彌補(bǔ)法拉第工作的這一缺陷。
1855年他發(fā)表了第一篇論文《論法拉第的力線》。把法拉第的直觀力學(xué)圖象用數(shù)學(xué)形式表達(dá)了出來，文中給出了電流和磁場(chǎng)之間的微分關(guān)系式。不久，收到法拉第的來信，贊揚(yáng)說：“我驚異地發(fā)現(xiàn)，這個(gè)數(shù)學(xué)加得很妙！”1860年，29歲的麥克斯韋去拜訪年近70的法拉第，法拉第勉勵(lì)麥克斯韋：“不要局限于用數(shù)學(xué)來解釋已有的見解，而應(yīng)該突破它。”1861年，麥克斯韋深入分析了變化磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，獨(dú)創(chuàng)性地提出了“分子渦旋”和“位移電流”兩個(gè)著名假設(shè)。這些內(nèi)容發(fā)表在1862年的第二篇論文《論物理力線》中。這兩個(gè)假設(shè)已不僅僅是法拉第成果的數(shù)學(xué)反映，而是對(duì)法拉第電磁學(xué)作出了實(shí)質(zhì)性的增補(bǔ)。1864年12月8日，麥克斯韋在英國皇家學(xué)會(huì)的集會(huì)上宣讀了題為《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》的重要論文，對(duì)以前有關(guān)電磁現(xiàn)象和理論進(jìn)行了系統(tǒng)的概括和總結(jié)，提出了聯(lián)系著電荷、電流和電場(chǎng)、磁場(chǎng)的基本微分方程組。該方程組后來經(jīng)H.R.赫茲，O.亥維賽和H.A.洛倫茲等人整理和改寫，就成了作為經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)主要基礎(chǔ)的麥克斯韋方程組。這理論所宣告的一個(gè)直接的推論在科學(xué)史上具有重要意義，即預(yù)言了電磁波的存在。交變的電磁場(chǎng)以光速和橫波的形式在空間傳播，這就是電磁波；光就是一種可見的電磁波。電、磁、光的統(tǒng)一，被認(rèn)為是19世紀(jì)科學(xué)史上最偉大的綜合之一。1888年，麥克斯韋的預(yù)言被H.赫茲所證實(shí)。1865年以后，麥克斯韋利用因病離職休養(yǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)地總結(jié)了近百年來電磁學(xué)研究的成果，于1873年出版了他的巨著《電磁理論》這部科學(xué)名著，內(nèi)容豐富、形式完備，體現(xiàn)出理論和實(shí)驗(yàn)的一致性，被認(rèn)為可以和牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》交相輝映。麥克斯韋的電磁理論成為經(jīng)典物理學(xué)的重要支柱之一。
麥克斯韋興趣廣泛，才智過人，他不但是建立各種模型來類比不同物理現(xiàn)象的能手，更是運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來分析物理問題的大師。他在其他領(lǐng)域中也做出了不少貢獻(xiàn) 。1859年他用統(tǒng)計(jì)方法導(dǎo)出了處于熱平衡態(tài)中的氣體分子的“麥克斯韋速率分布律”。他用數(shù)學(xué)方法證明了土星環(huán)是由一群離散的衛(wèi)星聚集而成的。這項(xiàng)研究的論文獲得亞當(dāng)斯獎(jiǎng)；在論文中他運(yùn)用了200多個(gè)方程，由此可見他駕馭數(shù)學(xué)的高超能力！在色視覺方面他提出了三原色理論。他首先提出了實(shí)現(xiàn)彩色攝影的具體方案。他設(shè)計(jì)的“色陀螺”獲得皇家學(xué)會(huì)的獎(jiǎng)?wù)?。麥克斯韋在他生命的最后幾年里，花費(fèi)了很大氣力整理和出版卡文迪什的遺稿以及創(chuàng)建卡文迪什實(shí)驗(yàn)室，為人類留下又一筆珍貴的科學(xué)遺產(chǎn)?！?
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