俗話說：干啥吆喝啥。因此我們覺得還是有必要簡單介紹一下電磁學(xué)的發(fā)展史，以此紀(jì)念一下在這門學(xué)科中有著偉大貢獻(xiàn)的一些人，我們今天乃至將來的工作都在這些前輩的基礎(chǔ)上所做的一些應(yīng)用。 也就是因?yàn)橛辛饲叭说牟粩嗵剿?，我們今天的工作才顯得厚重而有意義。
說道磁，在我國大約能追溯到2500年前，那時就已經(jīng)具有天然的磁石知識。古人將磁石稱為慈石，能找到早記載的是《管子·地?cái)?shù)》篇其中有：“上有慈石者，其下有銅金”而其他古籍如《山海經(jīng)》 中也有類似的記載。磁石的吸鐵特性很早就被人發(fā)現(xiàn)，《呂氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招鐵，或引之也”那時的人稱“磁”為“慈”他們把磁石吸引鐵看作慈母對子女的吸引。并認(rèn)為：“石是鐵的母親， 但石有慈和不慈兩種，慈愛的石頭能吸引他的子女，不慈的石頭就不能吸引了”。
大約公元前1000年前后就已經(jīng)有的指南針，他們在古代就已經(jīng)用磁針來辨別方向了。不過那時不叫指南針，而被稱作司南或指南魚。但當(dāng)時人們并不知道地磁的南北極與地理南北極不重合，直到北宋 時期沈括在他的《夢溪筆談》里記載了他對磁的探究，第一個描述了磁偏角的概念，這對以后全球航海技術(shù)的發(fā)展，為新航路的開辟提供了有利的幫助。
在西方電磁學(xué)的發(fā)展基本是在十三世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興前后才開始的。先后有英國人吉爾伯特、美國的富蘭克林、法國的庫倫、等等一大批追求真理的人對電及電的現(xiàn)象做了深入的探尋，在此間的二百多年中，磁與電還是毫無關(guān)系的兩門學(xué)科。
直到1820年丹麥人漢斯·克里斯蒂安·奧斯特（1777—1851），偶然將一個小磁針平行放置在通有直流電導(dǎo)線下方，發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，也就是說小磁針受到了力的作用，這與牛頓力學(xué)的基本原理是相互矛盾的，在牛頓力學(xué)中，自然界的力只能是作用于物體連線上的吸引或排斥力，即直接推拉性質(zhì)的“中心力”。而奧斯特發(fā)現(xiàn)的卻是一種“旋轉(zhuǎn)力”。他稱之為“螺旋線”，實(shí)際上就是關(guān)于磁的橫向效應(yīng)或電流所引起的渦流磁場的直觀描述，是“場”的思想的開端。奧斯特第一個揭示出了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，為電流計(jì)、電報(bào)和電機(jī)的發(fā)明制造開辟了道路，并為電磁場理論的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。奧斯特的這一偉大發(fā)現(xiàn)，被作為劃時代的一頁載入了史冊。為了紀(jì)念他，從1934年起，磁場強(qiáng)度單位命名為奧斯特。此后法國人畢奧(1774～1862)和薩伐爾(1791～1874)在奧斯特的發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)上又做了大量的研究給出了量化的數(shù)學(xué)描述。與此同時也是法國人安德烈·瑪麗·安培（1775—1836），也做了同樣的實(shí)驗(yàn)，并給出了磁場方向與電流方向的判定方法，并用螺線管（指導(dǎo)線反復(fù)纏繞）加強(qiáng)了磁場強(qiáng)度，又進(jìn)一步設(shè)想：既然通電的線圈（螺線管）類似一只磁鐵，反過來，一個天然磁體不是也像一只通電線圈嗎？那么，天然磁鐵上的電流在哪里？安培注意到這樣一個事實(shí)，那就是把一條形磁體折為兩段，結(jié)果變成了兩個獨(dú)立的磁體，照此分下去，天然磁體的每一顆粉末乃至分割到原子也都是獨(dú)立的磁體，都有N極和S極。從而提出被后人稱作的安培假說，安培的假說提示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。為安培假說提供有力證明的是之后的荷蘭人亨德里克·安東·洛倫茲（1853～1928），他在1895年提出了著名的洛侖茲力公式，描述了運(yùn)動電荷確實(shí)受到了磁場的作用力，從而給出了奧斯特發(fā)現(xiàn)的微觀解釋。
運(yùn)動電荷（電流）能產(chǎn)生磁場，之后人們又猜想磁場是否可以產(chǎn)生電場呢？在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，受到科學(xué)界的關(guān)注，一年后1821年，英國《哲學(xué)年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章，評述自奧斯特的發(fā)現(xiàn)以來電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論發(fā)展概況。戴維把這一工作交給了邁克爾·法拉第（1791—1867）。法拉第在收集資料的過程中，對電磁現(xiàn)象產(chǎn)生了極大的熱情，并開始轉(zhuǎn)向電磁學(xué)的研究。他仔細(xì)地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象，認(rèn)為既然電能夠產(chǎn)生磁，反過來，磁也應(yīng)該能產(chǎn)生電。于是，他企圖從靜止的磁力對導(dǎo)線或線圈的作用中產(chǎn)生電流，但是努力失敗了。經(jīng)過近10年的不斷實(shí)驗(yàn)，到1831年法拉第終于發(fā)現(xiàn)，一個通電線圈的磁力雖然不能在另一個線圈中引起電流，但是當(dāng)通電線圈的電流剛接通或中斷的時候，另一個線圈中的電流計(jì)指針有微小偏轉(zhuǎn)，又經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，都證實(shí)了當(dāng)磁作用力發(fā)生變化時，另一個線圈中就有電流產(chǎn)生，終于實(shí)現(xiàn)了“磁生電”的夙愿，開通了在電池之外大量產(chǎn)生電流的新道路，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)在1831年10月28日發(fā)明了圓盤發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但它卻是人類創(chuàng)造出的第一臺發(fā)電機(jī)，現(xiàn)代世界上產(chǎn)生電力的發(fā)電機(jī)就是從它開始的，宣告了電氣時代的到來。然而法拉第并沒有止步于此，1837年他引入了電場和磁場的概念，指出電和磁的周圍都有場的存在，這打破了牛頓力學(xué)“超距作用”的傳統(tǒng)觀念。1852年，他又引進(jìn)了磁力線的概念，從而為經(jīng)典電磁學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。后來，英國物理學(xué)家麥克斯韋用數(shù)學(xué)工具研究法拉第的磁力線理論，后完成了經(jīng)典電磁學(xué)理論。
對于經(jīng)典電磁學(xué)理論大廈的落成不得不提到英國人詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（1831—1879）。19世紀(jì)中期，描述電場、磁場的性質(zhì)以及電、磁場相互關(guān)系的庫侖定律、高斯定理、安培定律、法拉第電磁感應(yīng)定律已相繼建立，法拉第關(guān)于力線和場的概念已經(jīng)提出，創(chuàng)立電磁場理論的條件已趨成熟。麥克斯韋洞悉已有的電磁場理論，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的不對稱性和矛盾，大膽提出“位移電流”和“渦旋電場”假說，并用流體力學(xué)的研究方法提出了一組方程概括了原有的各個電磁學(xué)定律，對電磁場理論進(jìn)行了一次大綜合，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)認(rèn)識的革命性變革。他建立的電磁場理論，將電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)統(tǒng)一起來，并預(yù)言了電磁波的存在，造福于人類的無線電技術(shù)，就是以電磁場理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。
麥克斯韋是繼法拉第之后，集電磁學(xué)大成的偉大科學(xué)家。他依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。
由于近代物理的發(fā)展，在法拉第、麥克斯韋和洛倫茲的理論體系中，假定的一種特殊媒質(zhì)“以太”存在，它是電磁波的荷載者，只有在以太參照系中，光速才嚴(yán)格地與方向無關(guān)，麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式也只在以太參照系中才嚴(yán)格成立。之后的1905年愛因斯坦建立了狹義相對論，它改變了原來的觀點(diǎn)，認(rèn)定狹義相對論是物理學(xué)的一個基本原理，它否定了以太參照系的存在并修改了慣性參照系之間的時空變換關(guān)系，使得麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式有可能在所有慣性參照系中都成立。并利用洛倫茲坐標(biāo)變換推演了電磁學(xué)結(jié)論，說明從相對論時空觀理解電磁學(xué)現(xiàn)象是十分可行的，使得電與磁成為了同一種事物，即電磁場的不同方面性質(zhì)的描述，而電與磁之間的關(guān)聯(lián)性也成為了相對論效應(yīng)的體現(xiàn)狹義相對論的建立不僅發(fā)展了電磁理論，并且對以后理論物理的發(fā)展具有巨大的作用。
以上只是對經(jīng)典電磁理論與近代電磁理論做了一點(diǎn)少許的回顧，其目的只在于敬仰和紀(jì)念那些對我們目前從事這個行業(yè)的前人巨匠，由于篇幅與水平有限，我們不可能完全涉及電磁領(lǐng)域的所有前輩，況且這些前輩不僅在電磁領(lǐng)域有著卓越的貢獻(xiàn)，大多數(shù)人還是物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)、天文、政治、教育方面的大家，對以上涉及到的這些前輩巨匠描述也是極度有限的。
