麦克斯韦小传
麦克斯韦是英国物理学家，也是物理学中经典电磁理论的创始人。
19世纪早期提出的电磁理论导致了物理学的一场革命。从奥斯特和安培对电流磁效应的发现，到法拉第对电磁学的实验研究和改进，最后到电磁学理论的建立，经历了半个世纪。然而，正是物理学家麦克斯韦通过数学科学最终建立了电磁学的理论体系。麦克斯韦传记1
有人说他是“自牛顿以来最伟大的数学物理学家”，这可能有些夸张，但麦克斯韦本人应该赢得他的荣誉。在他的一生中，麦克斯韦自己的自负和谦虚使他没有享受到他应得的名声，但今天，我们有必要了解这位科学史上的伟人。因为除了他的主要理论在当今科学界的实际作用之外，就连他的其他次要理论成果也丰富和丰富了我们今天的现实生活，比如彩色电视和彩色摄影。
因此，对于物理学家来说，麦克斯韦有权获得最高的认可。
勤奋好学的青少年
詹姆斯·麦克斯韦于1831年11月13日出生在苏格兰的古都爱丁堡。他是彭尼奎克的克拉克家族的后裔。麦克斯韦的母亲也是一个大家庭的女儿，受过很好的教育，是主教堂的成员。麦克斯韦的启蒙教育是由他的母亲承担的，她教他阅读并激发了他的好奇心。不幸的是，麦克斯韦的母亲在八岁时死于肺结核。这种疾病在今天并不难治愈，但在100多年前，因为没有特效药，患有肺病的人被判处死刑。40多年后，马克斯韦尔和他的母亲因同样的原因和年龄去世。
麦克斯韦尔的父亲约翰是一名机械设计师，他并不追随时尚。他对麦克斯韦有很大的影响。他是长老会教徒，但他思想开放，思维敏锐，务实，特别有能力。他照顾好家里的一切，不管它有多大或多小。他能修理房子，打扫院子，给孩子做玩具，甚至能裁剪衣服。
他母亲的去世对未成年的麦克斯韦来说是一个巨大的打击。在生活中，家庭的生计变得越来越困难，在心中，给小麦克斯韦蒙上了一层不可逾越的阴影。他深深地爱着他的母亲，后来当他谈到他的母亲时，他说:“虽然我只和我的母亲在一起8年，我的父亲和我在一起做任何事情，我一直担心失去我的母亲很多年了，所以我羡慕那些有母亲的人，他们是多么幸福和快乐。”
母亲去世后，逐渐变得孤僻和内向的麦克斯韦尔和父亲单独生活在一起。一个能干的父亲承担起抚养和教育他的全部责任。年轻的麦克斯韦童年的最大乐趣是像豌豆和胡萝卜一样跟随他的父亲，好奇地问问题，并做他父亲的小助手。麦克斯韦深受他父亲的顽固性格、独创性和一丝不苟的工作的影响。
麦克斯韦10岁时，他的父亲把他送到了该市的爱丁堡学院。这所学校成立于1824年，其目标是按照英国的方法为苏格兰青年提供正统教育。因为在当时的英国人眼里，苏格兰人处于一种不文明和不文明的状态，所以苏格兰式的教育方法并不正统和正规，所以他们是真正受教育的
受过教育的人应该用英语接受英语教育。
公立学校的校长约翰·威廉姆斯牧师是威尔士人，在英国接受正统的牛津教育。他思想开放、风趣、开朗，在办学方面富有洞察力。他很快进入了爱丁堡大学，并使其成为苏格兰的一流学校。然而，这所学校的大多数教师都是苏格兰人，所以苏格兰的传统教育方法也反映在这所公立学校的某些方面。就这样，年轻的麦克斯韦处于苏格兰教育思想和英国教育思想的交织和对抗之中，并在这样的矛盾和融合中发展。这种状态一直存在于他的生活事业中，并对他的气质产生了深远的影响。
如果这种微妙的冲突是一种长期隐藏的行为，那么年轻的麦克斯韦必须面对的第一件事就是一种更世俗的冲突，即城市和乡村之间的冲突。
马克斯韦尔在他父亲的家乡加洛威村长大，所以他有很重的加洛威地方口音。他在学期中间来上课，第一天上课就被同学们嘲笑。就在那时，老师指定他回答这个问题。麦克斯韦尔刚一开口，浓重而奇怪的口音就引起了学生们的哄堂大笑。有一次，因为他的发音很奇怪，甚至一个优雅的女老师都忍不住又笑又哭。因此，老师很少在课堂上问他问题，麦克斯韦变得更加孤僻。
麦克斯韦尔在服装方面也有所不同。在19世纪，英国人对他们的衣服和装饰品非常挑剔。女人在奢侈品中很时髦。男人被要求戴礼帽，穿直筒衣服和硬领。马克斯韦尔敏捷的父亲认为这种衣服不利于活动，也不便于洗涤，所以他自己设计并裁剪了这些衣服，并根据苏格兰人简单实用的原则为儿子制作了一套简单的紧身衣。他不能穿外套，也不能穿笨重的衣领。不仅如此，麦克斯韦尔的皮鞋也是他父亲做的，也许是为了方便缝纫。皮鞋有一个方头，鞋帮用金属扣固定。
但是这些“奇怪的衣服”使麦克斯韦成为他的同学们嘲笑和攻击的对象。城里的孩子们不仅嘲笑他，排斥他，还撕烂他的衣服，偷他的皮带。他们还给他起了个绰号——“傻瓜”。当他还是学生时，这个绰号一直伴随着他。事实上，这意味着古怪多于愚蠢。
看到儿子受到如此侮辱，父亲深感遗憾，决定不让孩子穿他设计的衣服。马克斯韦尔不顾眼泪坚持戴到最后，因为他信任他的父亲，认为他的设计无可指责，所以他永远不会向暴力屈服。
麦克斯韦尔在课堂内外仍然穿着那种衣服。为了捍卫自己的尊严，他转向那些恶霸，不停地挥舞拳头，直到他们沉默。
城里的孩子们发现乡下的学生不能随意欺负，所以他们开始故意孤立他。因此麦克斯韦很少和每个人交流。下课后，他总是独自坐在树下读诗，画只有他能理解的画，或者躲在教室的角落里，计算他父亲给他的数学问题。在班上，面对同学们的冷嘲热讽，他沉默不语，但他从不低头。当他无法忍受时，他用尖锐的言辞反击。爱丁堡学院只有两个人比麦克斯韦-坎贝尔和泰特更优秀。他们在班上也会被欺负。这三个人命运相同。这两个人后来和麦克斯韦做了同样的事情。坎贝尔成为古典文学学者，泰特成为数学和物理科学家(自然哲学家)。
麦克斯韦最初在爱丁堡公立学校时是这样的。他尝到了寒冷和孤独，但天才的光芒永远不会被埋没。在初中，奇迹出现了。在学校举办的数学和诗歌竞赛中，麦克斯韦尔脱颖而出，在两个项目中都获得了最高奖项。结果一宣布，不仅全班都惊呆了，老师们也吃惊了。他们意识到班上这个独一无二的“傻瓜”有这样的天赋。
这场比赛改变了麦克斯韦在班上的地位。优秀的学生总是受到尊重。所以没人再取笑他的口音和穿着了。学生们开始尊重他，如果有任何问题，就向他请教。麦克斯韦成为了学校的尖子生，并获得了许多奖项。
麦克斯韦的才华似乎是突然产生的。事实上，这和他的努力工作是分不开的。他对数学和物理非常感兴趣，尤其是数学。在数学方面，他很早就显示出很好的天赋。有一次，我父亲教小麦克斯韦练习画静物，他画的东西是装满金菊的花瓶。画完后，我父亲看到纸上布满了几何图形:花瓶是梯形的，菊花成了大大小小的圆圈，叶子用一些奇怪的三角形表示。
看到他对数字和三维空间感有很强的掌握，他的父亲教他几何和后来的代数。因此，麦克斯韦与数学紧密相连，他的数学天赋很快突破了学校教学的范围。当他14或15岁时，他自己发现了多面体。他写了一篇论文，发表在爱丁堡皇家学会杂志上，主题是二次曲线的几何构造。这条曲线首先被笛卡尔发现和研究，并描述了绘制这条曲线的方法。但是这次麦克斯韦的方法是全新的。当时，*机构的期刊很少发表儿童论文，麦克斯韦的父亲为此感到自豪。这篇论文的构思非常巧妙，展示了麦克斯韦一生学术的两个特点:严谨性和对几何论证的偏爱，这正是苏格兰传统教育的体现。
本文最重要的价值在于将麦克斯韦带入爱丁堡的学术界。他和父亲一起参加了爱丁堡皇家学会的会议，因此他接触了更多有识之士，增长了知识。
十几岁的时候，麦克斯韦尔也喜欢诗歌，不仅喜欢阅读，还喜欢写作。他的诗自成一格，经常即兴创作，赢得朋友的青睐。学生们经常互相抄写和背诵。麦克斯韦从未想过成为一名诗人，但他一生都没有放弃写诗的爱好。
在高中，麦克斯韦尔经常喜欢玩两种玩具。一个是螺丝钉，类似于中国的空竹。演奏时，麦克斯韦尔用一根绳子把它拉起来，一边发出嗡嗡声，一边快速旋转。据说麦克斯韦一生都喜欢玩这个，还教他的朋友们玩。第二种是一种叫活动显像管的玩具，他也很感兴趣。这个玩具可能类似于万花筒。麦克斯韦的两个娱乐兴趣不仅仅是为了娱乐，因为这两个看似简单的玩具包含了复杂的科学原理。在未来，这些原则被应用到科学中。
1847年，麦克斯韦16岁，高中毕业，进入爱丁堡大学。这是苏格兰最高的学府。他是班上最年轻的学生，但他的考试成绩总是名列前茅。他在这里专攻数学和物理，显示出非凡的才能。他学习很努力，但是他不努力。他学习后仍然写诗和阅读课外书籍，并积累了相当广泛的知识。
在爱丁堡大学，麦克斯韦接受了攀登科学高峰所需的基本训练。其中两个对他影响最深，一个是物理学家和登山家福布斯，另一个是逻辑和形而上学的哈密尔顿教授。福布斯是一个培养了麦克斯韦对实验技术的浓厚兴趣的实验者，这对一个从事理论物理的人来说是非常困难的。他强迫麦克斯韦组织他的写作，并把他对科学史的兴趣传递给麦克斯韦。汉密尔顿教授以广博的知识影响了他，并激励麦克斯韦以他杰出而奇特的批判能力研究基本问题。
在这些有才华的人和麦克斯韦的个人天才和努力的影响下，麦克斯韦的知识日益提高。他在三年内完成了四年的学习。相比之下，摇篮爱丁堡大学不再能满足麦克斯韦对知识的渴望。为了进一步深造，他得到了父亲的同意，并于1850年离开爱丁堡，前往才华横溢的剑桥大学学习。
走进电磁学的大门
电磁学在当时是一个相对较新的科学领域。
回顾电磁学的历史，物理学的历史是以牛顿的物理思想为基础的，直到1820年。自然的“力”——热、电、光、磁和化学——逐渐减少为一系列流体的粒子之间的瞬时吸引力或排斥力。人们已经知道磁性和静电遵循类似于重力定律的平方反比定律。在19世纪之前的40年里，有一场反对这种观点的运动，主张“力的相关性”。1820年，奥斯特对电磁现象的发现立即成为这一新趋势的第一个证据和一个极其强大的驱动力，但当时人们对此并不确定和困惑。奥斯特对电流和磁铁之间相互作用的观察有两个不同于已知现象的基本点:它是通过移动电流来显示的，磁铁既不会被电流引向导线，也不会被电流推开，而是横向于导线放置。同年，法国科学家安培从数学上总结了奥斯特的发现，并创立了电动力学。从那以后，安培和他的追随者们试图将电磁学的作用与现有的关于瞬时超调的观点调和起来。
奥斯特的发现后不久，安培发现两种电流之间也有一种力，并提出了所有磁性都起源于电的假说。1826年，他建立了一个公式，将已知的磁现象和电磁现象简化为沿连接两个电流元素的直线的平方反比力，间距为r。在他关于顺磁性和抗磁性的著作中，他提出了导磁率的概念。1852年，他写了一篇富有成果的概念性论文，在论文中他对磁现象和电磁现象做了一般性的定性描述，并在描述中扩展了邻接原则。他的概括是基于这样一个假设:磁力线具有缩短自身并从侧面相互排斥的物理性质。麦克斯韦工作的主要成就是后来定量地表达了这一假设。
汤姆森的贡献始于1841年，当时他还是剑桥大学的学生。在他的第一篇论文中，他建立了静电方程和热流方程之间的形式类比。通过适当的替代，电学问题可以转化为热学理论问题。1845年，在继续研究法拉第观点的同时，他提出了第一个精确的电力线数学描述。在电学史上，汤姆森的成就非同寻常。他的方法和理论在麦克斯韦的研究中起着重要的作用。他第一次提出了一种电成像方法，这是磁力和弹性固体的旋转应变之间的第二种形式类比，最重要的是，由于他参与了热力学，他还将能量原理应用于电，并做了大量工作。
麦克斯韦对电学的研究始于1854年，就在他从剑桥大学毕业后几周。他读了法拉第的《电学实验研究》，立即被书中的新奇实验和见解所吸引。当时，人们对法拉第有不同的看法和理论，并有许多批评。主要原因是传统的“超距效应”概念在当时受到了深刻的影响。另一方面，法拉第的理论不够严谨。法拉第是一位大师级的实验者，他拥有普通人无法拥有的东西，但他缺乏数学技能，所以他的原创想法是以直观的形式表达的。普通物理学家遵守牛顿的物理理论，对法拉第的理论感到难以置信。一位天文学家曾公开宣称:“任何想在距离和力线的模糊概念的明确作用上被延迟的人都是对牛顿的*！”在剑桥学者中，这种差异也相当明显。汤姆森也是剑桥最博学的学者之一。麦克斯韦非常钦佩他，所以他特地写信给汤姆森，向他询问电学知识。汤姆森比麦克斯韦大7岁，在电学研究方面给了麦克斯韦很大的帮助。在汤姆森的指导下，麦克斯韦受到启发，相信法拉第的新理论有未知的真理。在仔细研究了法拉第的作品后，他感受到了力线思想的价值，也看到了法拉第在定性表达上的弱点。所以这位刚刚毕业的年轻科学家决定用数学来弥补这一点。
1855年，麦克斯韦发表了他的第一篇关于电磁学的论文，“关于法拉第的力线”本文分为两部分，并附有实例。论文的第一部分是解释力线和不可压缩流体流线之间的相似性。与汤姆森对这一主题的处理相比，本文包含了更广的范围，并且还包含了一篇关于物理学不同分支之间类比的哲学意义的启发性公开演讲。这是麦克斯韦后来不止一次谈到的。1856年2月，他在剑桥使徒俱乐部宣读了一篇题为《自然的类比》的论文，《论法拉第的力线》包含了这篇论文的许多观点。然而，不同的是，作为一篇关于类比的特别文章，《自然中的类比》将这个话题放在了一个更广阔的背景下进行讨论。尽管风格含蓄而晦涩，但它包含了科学哲学的闪光。麦克斯韦深受康德哲学的影响。他认为所有人类知识与其说是关于事物，不如说是关于关系。麦克斯韦在类比方法中有双重用途。一个是类比在不同领域之间进行技术整合。另一个是类比是分析的抽象和假设方法之间的一个很好的折衷。在实际的科学研究工作中，麦克斯韦注意到，将电流与不同的现象如热传导和流体运动进行类比，可以防止物理学家轻率地假设“电要么是像水一样的物质，要么是像热一样的湍流状态？”。类比是几何类比，关系之间的相似，而不是相关事物之间的相似。在《论法拉第的力线》中，麦克斯韦首先阐述了流体的性质，以作类比。他改进了流体动力学类比的说法，主要考虑流体运动通过的阻力介质。他认为，当不可压缩流体进入另一种与一种介质具有不同孔隙率的介质时，流动是连续的，但是当越过边界时，压力差增加。类似地，当一种介质被另一种具有不同孔隙率的介质代替时，由于在边界处引入了合适的流体源，所以在形式上可以获得相同的结果。这些结果有助于计算和解释磁性和介电材料中发生的几个过程。
麦克斯韦将类比应用于磁学。根据他的前人的结果，他区分了两个矢量:磁感应力和磁力。后来，他用符号B和H来表示它们。在电流电学中，相应的量是电流密度I和电场强度e。B和H之间的差异提供了描述“磁晶感应”的关键，磁晶感应是法拉第在晶体磁性材料中观察到的一种力。麦克斯韦认为，这两个量B和H与磁力的两个定义相同，在静磁学和电磁学理论的平行发展中起着重要作用。因为在此之前，两个磁矢量B和H已经给许多科学家造成了很大的麻烦，麦克斯韦的类比讨论清楚地表明了这个结果。
电流和磁力线之间有很大的相似性，法拉第定性地看到了这一点，这也是麦克斯韦论文第一部分末尾的主题。第二部分完全与电磁学有关。在这一部分，麦克斯韦发展了一种新的关于电磁过程的形式理论。出发点是闭合回路的磁效应和具有相同周长的均匀磁化铁壳的磁效应之间的同一性。安培的身份已经确定。在使用分析方法时，麦克斯韦模仿了汤姆森的磁学数学理论，并广泛使用了汤姆森在1847年首次证明的一个定理。麦克斯韦从汤姆森开始进行分析，列出了一组描述电流和磁力线四个矢量之间关系的方程。这个方程可以用来获得电磁感应建立时的电动势和电磁系统的总能量。一个新的函数被用来提供方程来表示普通磁作用、电磁感应和闭合电流之间的力。麦克斯韦遵循法拉第关于物质的假设应力状态的想法，把这个函数称为电致伸缩函数。
这篇论文是麦克斯韦进入电磁学大门的第一步。虽然这基本上是法拉第力线概念的数学翻译，但这是重要的一步，因为麦克斯韦从一开始就使用数学方法，并选择法拉第理论的精髓——力线思想作为自己研究的出发点，这是非常具有开创性的。在这篇论文中，麦克斯韦不仅解释了法拉第的工作并给出了电致伸缩函数，还包含了许多新思想的种子。麦克斯韦后来的工作复兴了这些想法。
经过八年的努力，麦克斯韦的电磁学专著终于在1873年出版了。
，这本书叫做《电磁通论》。
在《电磁学通论》中，麦克斯韦比以前更彻底地应用了拉格朗日方程，扩展了形式动力学系统。在此期间，英国和欧洲大陆的数学家通常倾向于在物理问题中更广泛地使用分析动力学方法。麦克斯韦的方法与数学家的方法一致。此外，他的方法和见解新颖，吸引了许多人。通过将这一流行的研究趋势应用于电磁学，他使时尚成为他独特的成果。麦克斯韦用最常见的形式表达了电磁系统的拉格朗日函数，这是通过对对称性和项的矢量结构的极其现代的证明。麦克斯韦对拉格朗日方法的应用是第一次尝试，因为它几乎是物理学理论的一种新方法。其他物理学家花了很多年才充分利用这种方法来研究电磁学。
在《电磁学通论》中，麦克斯韦用了一章来讨论磁光效应。由于他对对称性的有效应用，他在1856年给了汤姆逊的论点一个坚实而严格的基础，并证明了偏振光平面旋转的任何动力学解释必须依赖于磁场中的局部旋转。在后来的理论中，磁感应强度是一个轴向矢量，而物质中的电子围绕一个外部场运动:这就是分子涡旋假说背后的真相。独一无二的是，麦克斯韦并没有把他的思维局限于一般的对称性论证。他试图用反例来检验这个理论。他曾经说过:“除了我已经宣布的解释磁光效应的假设之外，我还尝试了许多重要的假设，令我惊讶的是，可能产生旋转的条件只是被我一开始没有看到的其他条件推翻了。”
在《电磁学通论》中，完成动态类比后，麦克斯韦的下一步是推导一组描述电磁场的8个方程。根据《电磁学通论》中采用的形式，这组方程与辅助方程一起列在表中。这些方程所体现的原理是，电磁过程是由作用于周围空间的每个电荷或磁化体独立传递的，而不是由直接的超距离作用传递的。运动带电体之间的力的公式确实可以从麦克斯韦方程中导出，但这种效应不是沿着它们的连线，所以只要考虑到相同场之间的动量交换，它就可以与动力学原理相协调。
麦克斯韦认为这些方程可以简化，但是“在我们探索的这个阶段，去掉一个有用的表达式是不值得的。”后来，他在他的第五篇主要论文《1868年光的电磁理论注释》中简化了这些方程。
《电磁学通论》是电磁学理论的经典著作。在这部浩如烟海的著作中，麦克斯韦系统地总结了19世纪中叶前后人类对电磁现象的探索和研究轨迹，包括库仑、安培、奥斯特、法拉第等人不可磨灭的成就，并更细致、系统地总结了他自己创造性努力的成果和成就，从而建立了一个完整的电磁理论。这部不朽的著作具有重大的历史意义，可以与牛顿的数学原理(力学)和达尔文的物种起源(生物学)相提并论。从安培和奥斯特、法拉第和汤姆逊到麦克斯韦，经过几代人的不懈努力，电磁理论的宏伟建筑终于建立了。
这本书的出版自然成为物理学领域的一件大事，当时麦克斯韦年仅42岁，以实验物理学教授的身份回到剑桥。人们已经通过几篇有见地的论文认识了他。他的朋友、学生和科学界等这本书已经等了很长时间了，他们冲到世界各地的书店去一睹它的风采。因此，这本书的第一版很快被抢购一空。
虽然《电磁学的一般理论》一书被抢了，但只有少数几个明星能够真正理解书中陈述的理论。一段时间后，一些人发表文章，批评这本书的内容难以理解。在科学的道路上，所有这些都是正常的，尤其是麦克斯韦微分方程，它是高度抽象的，毕竟不是像1+1 = 2这样简单的加法。只有两个公式和几个数学符号，自然界中所有与电磁有关的现象和规律，如电荷、电流、电磁、光等。，包含在内。这在普通人的眼中和头脑中确实是一件不可思议的事情。此外，还有一个更重要的原因，那就是在麦克斯韦宣布他的理论之后，没有人真正发现电磁波，这使得他的理论更加抽象。电磁波的存在能否被证明是检验麦克斯韦理论的关键。许多物理学家对此表示怀疑，甚至曾经帮助过麦克斯韦的汤姆森也不确定麦克斯韦的预测是否可信。
麦克斯韦的电磁理论对物理学做出了超越时代的贡献。然而，正如我们以前说过的，麦克斯韦是一个思维飞跃的人。在工作和科学方面，他也涵盖了广泛的领域。在提出这个理论后，他自己没有去进一步研究，没有通过实验发现电磁波，也没有去证实他的理论。自20世纪70年代以来，尤其是在他成为剑桥大学的实验物理学教授之后，由于环境和工作条件的限制，麦克斯韦从未有过更多的机会从事电磁实验。同时，他在热力学和分子物理学的研究上投入了大量的时间和精力。此外，麦克斯韦在物理学史上，是一位理论物理学家，正如他的学生弗莱明后来对他的评价:
“他从理论的角度预测了电磁波的存在，但他似乎从未想用任何实验来证明它的存在。”麦克斯韦和法拉第不同，我们已经讨论过了。法拉第一生都在从事实验研究。可以说，没有实验就没有法拉第的成就。另一方面，麦克斯韦完全不同。在伦敦国王学院的五年里，他只做了一些有限的实验研究，主要是在空气动力学领域。在他住所的屋顶上，有一个又长又窄的阁楼，那是他的实验室。里面的设备很简单也很旧。他的妻子经常做助手，为他做一个炉子来调节房间温度，并进行气体力学实验。
由于上述原因，电磁理论在其诞生后很长一段时间内都没有得到认可。起初，只有剑桥大学的一些年轻物理学家支持这一理论。大多数人，包括许多在物理学领域有杰出成就和很高声望的科学家，都对未经证实的新理论持怀疑态度。一方面，麦克斯韦的理论完美可靠，而且计算细致。另一方面，当时没有人发现或测量电磁波的存在，所以大多数人只是观察。劳厄在撰写《物理学史》时曾评论过这个太阳:
“虽然麦克斯韦的电磁理论本质上是完美的，并与所有的实际经验相一致，但它只能被物理学家逐渐接受。他的想法如此不同寻常，以至于即使像亥姆霍兹和玻尔兹曼这样有着不同寻常天赋的人也花了数年时间试图理解电磁理论。”
在麦克斯韦生命的最后几年，他把全部精力都投入到了卡文迪许实验室的建立上。从1871年到1879年去世，麦克斯韦沉浸在剑桥，建立了卡文迪许实验室，整理卡文迪许留下的作品。1872年，实验室破土动工，并于1874年竣工。建设基金是由一位鼓励科学的公爵捐赠的。麦克斯韦和几位来自剑桥的科学家和建筑师一起，非常详细地设计了卡文迪许实验室，使实验室显示出许多独到之处:它有宽敞的走廊和楼梯，因为实验室需要很大的水平和垂直距离；无铁磁性测量室配有用于敏感仪器的防震台。这些抗震桌子由悬挂在屋顶支架上的钢琴弦来维护……麦克斯韦亲自参与了建造过程，从建筑设计到工程建设、仪器购买，甚至大门上的铭文。1876年以后，为了维持实验室的运转，麦克斯韦还拿出了他的大量积蓄来购买设备。麦克斯韦是卡文迪许实验室的创始人和首任主任。他的继任者是约瑟夫·汤姆森和卢瑟福。这些人都是未来著名的一流物理学家。这个实验室在20世纪培养了一大批杰出的科学人才，尤其是在原子科学领域。在实验室建立的同时，麦克斯韦在他生命的最后几年里致力于整理卡文迪许的手稿。这也是公爵托付给他的任务。卡文迪什是18世纪孤立的英国科学家。他发现了氢，并测定了水的化学成分。他也是第一个计算地球质量的人，在静电学方面有很大的研究。这个男人一生都没有结婚。他很害羞，喜欢独自生活。在他死后，他留下了20份未发表的科学手稿，大部分都与数学和电学有关，其中许多被埋藏了近半个世纪。整理这些科学数据是一项非常必要、细致和困难的工作。马克斯韦尔在这项工作中付出了大量的心血和巨大的牺牲。他甚至放弃了他的科学工作，耗尽了他的精力，最终挽救了这一珍贵的科学遗产，使其免于被埋葬。
除了卡文迪许实验室的日常工作外，麦克斯韦尔每学期还将在剑桥教授一门课程，涵盖电磁学和热力学。所以教室成了他传播理论的论坛。他利用这个平台热情地推广电磁理论和新理论。不幸的是，他的观众并不多。他本人并不是一个好的讲师，更重要的是，他的电磁理论与当时的传统物理学有很大的不同，而且非常深刻。
1878年5月，他在电话上发表了科学普及演讲，这在当时是一件新鲜事。贝尔于1875年发明了电话，并于次年获得专利。1877年，爱迪生发明了“木炭按钮”麦克风。人类电信史上的这些新发明引起了麦克斯韦的极大兴趣。也许他当时有预感，有一天他的理论会对人类及其文明做出贡献。
麦克斯韦晚年生活充满了不幸和苦恼。在他的职业生涯中，他的理论没有被当时的人们所理解。在生活中，他的妻子患有慢性病。这两次不幸使他筋疲力尽。妻子生病后，全家陷入混乱。麦克斯韦对他的妻子是一个体贴的人。为了照顾她，麦克斯韦有时三个星期都不睡觉。正是在这种情况下，他的演讲、讲座和实验室工作从未中断过。然而，过度的焦虑和疲劳最终夺走了他的健康。他的同事也注意到这位无私而有前途的科学家越来越瘦，越来越苍白。然而，这位伟大学者对科学的热情和执着追求从未减退。
1879年是麦克斯韦生命的最后一年。春天似乎来得很晚，天气温暖而寒冷。麦克斯韦的健康状况明显恶化了。他的病和40多年前他母亲的病一样。这样，他仍然坚持工作，站在讲台上，宣扬他的电磁理论。在他的班上，当时只有两个学生，一个是来自美国的研究生，另一个是后来发明电子管的弗莱明。晚年，孤独、疾病、疲劳和早衰伴随着他。然而，这位注定不朽的学者仍然顽强地跋涉到讲台上向人们宣讲他的理论。
1879年11月5日，麦克斯韦死于肠癌，享年49岁。在现代物理学史上，一个可以和牛顿相提并论的伟人死得太早了。这是科学界和全人类的巨大损失。他的理论为现代科学开辟了一条崭新的道路，但是他的成就在他的一生中没有得到应有的重视。这位伟大的科学大师死得如此低调。在他死后许多年，在另一位伟大的物理学家赫兹证明了电磁波的存在之后，人们意识到了麦克斯韦的价值，并认为他是“自牛顿以来世界上最伟大的数学物理学家”。
死后
赫兹是德国的一名年轻物理学家。麦克斯韦的《电磁学通论》出版时才16岁。在当时的德国，人们仍然坚持牛顿的传统物理概念。法拉第和麦克斯韦的理论对物质世界进行了全新的描述，但它们违背了传统。因此，它们在德国和其他中欧地区没有一席之地，甚至被视为奇怪的理论。当时，只有玻尔兹曼和亥姆霍兹支持电磁理论的研究。赫兹后来成了亥姆霍兹的学生。在老师的影响下，赫兹对电磁学进行了深入的研究。在比较了物理事实之后，他证实麦克斯韦的理论比传统的“超距离理论”更有说服力。所以他决定用实验来证明这一点。
经过不懈的努力，赫兹在反复实验后于1886年发明了无线电波环。在对这个无线电波环进行了一系列实验之后，他终于在1888年发现了期待已久的电磁波。
赫兹的实验公布后，在全世界科学界引起了轰动。由法拉第提出并由麦克斯韦总结的电磁理论因此赢得了决定性的胜利。麦克斯韦的伟大愿望终于实现了。
这一年成为现代科技史上的一个里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义。他不仅证实了麦克斯韦发现的真理，而且还导致了无线电的诞生，开创了电子技术的新时代。更现实地说，赫兹把麦克斯韦的完美创造变成了客观现实。
此后不久，人们将电磁波应用到现实生活的各个方面。无线电技术出现并投入使用:无线电报、无线电广播、无线电导航、无线电话、短波通信、传真、电视、微波通信、雷达、遥控、遥测、卫星通信、射电天文学...所有这些都不是这场革命的产物，在现实生活中与人类密不可分的现代发明没有一项不是基于麦克斯韦电磁理论的。正是因为麦克斯韦的电磁理论是一个机会，整个世界经历了迅速的变化，人类的生活质量得到了显著提高。直到现在，麦克斯韦的电磁理论仍然对我们的现实生活有着深远的影响。
他的理论将永远在历史上闪耀！