科研综述

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦建立的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来。在热力学与统计物理学方面，他是气体动理论的创始人之一。1859年他首次用统计规律得出麦克斯韦速度分布律，从而找到了由微观量求统计平均值的更确切的途径。1866年他给出了分子按速度的分布函数的新推导方法，这种方法是以分析正向和反向碰撞为基础的。他引入了弛豫时间的概念，发展了一般形式的输运理论，并把它应用于扩散、热传导和气体内摩擦过程。1867年引入了“统计力学”这个术语。

麦克斯韦方程组

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦大约于1855年开始研究电磁学，他在前人成就的基础上对整个电磁现象作了系统、全面的研究，接连发表了电磁场理论的三篇论文：《论法拉第的力线》（1855年12月至1856年2月）、《论物理的力线》（1861至1862年）、《电磁场的动力学理论》（1864年12月8日）。对前人和他自己的工作进行了综合概括，将电磁场理论用简洁、对称、完美的数学形式表达了出来，经后人整理和改写，成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。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。根据方程可以表达出电磁波的速度接近300000公里（186000英里）/秒，他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。

预言电磁波

1865年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦预言了电磁波的存在，电磁波只可能是横波，并推导出电磁波的传播速度等于光速，同时得出结论：光是电磁波的一种形式，揭示了光现象和电磁现象之间的联系。1888年德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹用实验验证了电磁波的存在。之后伽格利耶尔摩·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。

麦克斯韦分布式

詹姆斯·克拉克·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。他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”。

力学方面

1853年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦推广用偏振光测量应力的方法；1864年，提出结构力学中桁架内力的图解法，指出桁架形状和内力图是一对互易图，并提出求解静不定桁架位移的单位载荷法。1868年，对粘弹性材料提出一种模型（后称麦克斯韦模型），并引进松弛时间的概念；同年，在《论调节器》中分析了蒸汽机自动调速器和钟表机构的运动稳定性问题。1870年，将G.R.艾里提出的弹性力学中的应力函数由二维推广到三维，并指出它应满足双调和方程。1873年，给出荷电系统中引力和斥力引起的应力场。

学术论著

1855年，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦发表了第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》。

1863年，《论电学量的基本关系》推广傅立叶在热的理论中开始的程序，宣布了同质量、长度、时间度有关的电学量和磁学量的定义，以便于提供对那种二元的电学单位制的第一个最完整透彻的说明。他引入了成为标准的记号，把量纲关系表示为用括弧括起来的质量、长度、时间量度的幂的乘积，带有各自的无量纲的乘数。在这一年，麦克斯韦已经找到了在电磁量与光速之间的一个纯唯象性质的环节。

1865年，《电磁场的动力学理论》为解决与光速之间的纯唯象问题提供了一个新的理论框架。它以实验和几个普遍的动力学原理为根据，证明了不需要任何有关分子涡旋或电粒子之间的力的专门假设，电磁波在空间的传播就会发生。在这篇论文中完善了他的方程式。他采用拉格朗日和哈密顿创立的数学方法，由该方程组直接导出了电场和磁场的波动方程，其波动的传播速度为一个介电系数和导磁系数的几何平均的倒数，这一速度正当等于光速。这一结果又再一次与麦克斯韦推算结果完全一致。至此电磁波的存在确定无疑。由此，麦克斯韦大胆的断定，光也是一种电磁波。。

1873年，《电磁学通论》麦克斯韦比以前更为彻底地应用了拉格朗日的方程，推广了动力学的形式体系。

人才培养

指导学生

根据2023年7月数学谱系项目网站数据，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在剑桥大学先后指导乔治·克里斯托（George Chrystal） 、贺拉斯·兰姆（Horace Lamb） 2名学生 。

荣誉表彰

婚姻家庭

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦和他的妻子

X-57 Maxwell

纪念邮票