麥克斯韋所統一的電磁理念是相對的！哈哈！因為微觀世界、如電子是不可以靜止存在的，所以，麥克斯韋的理念是宏觀的意識統一和規範，並不意味著微觀世界。

我們先來看一下在麥克斯韋之前，物理學家們在電學和磁學方面做出的研究成果

奧斯特實驗，證明了電流具有磁效應，此實驗建立電—>磁的聯絡。

法拉第電磁感應定律，證明變化的磁場可以在導體中感應出電流，此實驗建立磁—>電的聯絡。

注意以上兩位科學的貢獻已經相當大了，在他們之前人們的認識還停留在磁是磁，電是電，二者互不相關。他們兩位的實驗開始讓人們注意到了磁與電之間的聯絡。

但是，奧斯特的實驗僅僅證明了電流周圍存在磁場，簡單點說就是電流生磁場。而法拉第電磁感應定律，表明了磁場可以感應出電場，概括說就是磁場生電場。注意，前者是流與場，後者是場與場。

這兩者的不同之處在於，電流生磁場首先得有電流，要想有電流就得有介質（或者說導體），那麼這種由電流產生的磁場就只能在導體周圍存在。而磁場生電場，磁場是可以不依賴介質而存在的，比如真空中也以用磁場激發出一個電場。

他的貢獻正是彌補了奧斯特的不足，他發現（其實是假設，當然有一定的推導過程）變化的電場也可以激發出磁場。這是電場生磁場，比電流生磁場更進一步，這個可以與法拉第的磁場生電場完全對應。

然後我們來看一下電磁學領域赫赫有名的麥克斯韋方程組。上圖中的前3個方程，以及第四個方程除了方框標記的那部分其實前人已經總結出來了。麥克斯韋對第四個方程進行了補充，加入了方框標記的那一項。

有了這一項，了不得了。上面4個方程在自由空間（無介質）中將化簡成

麥克斯韋一看，這不是波動方程嗎？電場和磁場可以在真空中互相激發，以波的形式傳播！麥克斯韋預言了電磁波的存在，並且從上面方程可以直接計算波的速度

結果竟然和光速一樣！所以麥克斯韋斷言光也是一種電磁波！（後來赫茲實驗測出了電磁波的波速，發現與麥克斯韋算出來的一致）所以，麥克斯韋不僅統一了電學和磁學，還統一了光學。

在之後的歷史中，無線電的大規模應用已經證明了這一點。直到今天，wifi、電話、電視、廣播、藍芽，影響著我們生活中的方方頁面，這一切都是靠著電磁波在傳遞資訊，而電磁波正是麥克斯韋最初所預言的！

麥克斯韋方程組和電磁學

麥克斯韋在1855年時即已研究電學和磁學。該年，他向劍橋哲學學會提交了《論法拉第力線》。在這篇論文中，他提出了法拉第在電學與磁學方面實驗研究成果的數學模型，並闡述了電與磁兩種現象之間的關係。後來，他又將當時的電與磁方面已有的研究成果整理為由二十個方程組成的微分方程組。這一成果1861年在《論物理力線》中發表。

同時，麥克斯韋基於法拉第提出的力線的概念引入了電磁場的概念。透過將粒子間的電磁作用視作粒子透過它在周圍建立起的場進行，麥克斯韋對於光的研究有了更進一步的發展。

1862年，在倫敦國王學院執教時，麥克斯韋利用已有的實驗資料透過計算發現，電場傳播的速度與當時測得光速非常接近。他認為這不只是一個巧合。在1862年發表《論物理力線》的第三部分中，他寫到：

“我們難以迴避這一推斷，光與同種介質中引起電磁現象的橫波具有一致性。”

經過對於這一問題的後續研究，麥克斯韋提出了電磁波方程。這一方程從理論上預言了當時還未發現的，由交變電磁場激發的電磁波的存在。這種波在空間中的傳播速度可以透過電學實驗結果進行測算。利用當時已得到的實驗數值，麥克斯韋得出這一速度為310740000m/s。這與當時阿曼德·斐索和萊昂·傅科測算的光速數值非常接近。在他1864年發表的論文《電磁場的動力學理論》中，他寫到：

“這些結果的一致性似乎表明，光與磁是同一物質的兩種屬性，而光是按照電磁定律在電磁場中傳播的電磁擾動。”

麥克斯韋方程組的較為完善的形式最早出現在1873年出版的《電磁通論》中。這部專著主要在他辭去倫敦職位和擔任卡文迪許教授之間的賦閒時期完成。麥克斯韋以四元數的代數運算去表述電磁場理論，並將電磁場的勢作為其電磁場理論的核心。1881年，奧利弗·亥維賽以“力”取代“勢”作為電磁學理論的中心，降低了麥克斯韋理論的複雜程度，並將方程組化為現今所知的形式。他認為以“勢”來分析電磁場的方法具有任意性，應當廢止。不過運用標量勢和向量勢來解麥克斯韋方程組是現今通用的解法。幾年後，黑維塞和彼得·格思裡·泰特就向量分析和引入四元數兩種方法在對電磁場的研究中的相對優越性進行了爭論。爭論的結果是如果場是純定域的，並且利用向量分析已經對於問題給出較好的解答時，則不必引入四元數的概念，儘管這一概念可能有更為深遠的物理意義。

麥克斯韋的電磁學理論的正確性現在已受公認。而他將光與電磁學理論進行定量聯絡的創舉也被認為是19世紀數學物理最偉大的成就之一。