四个方程，点亮了整个电气时代
麦克斯韦用四句话统一了电、磁、光，预言了电磁波——你此刻正泡在这些波里读这句话。
此刻你读到这段文字，房间空气里正挤满了 Wi-Fi 的电磁波，穿墙过户，片刻不停。一百六十多年前，这些看不见的波还只是纸面上的预言：一位苏格兰物理学家用四个方程算出了它们的存在——顺便证明了光也是这个家族的一员。
你知道吗
1865 年，麦克斯韦在论文里算出电磁扰动传播的速度，发现它和此前实测的光速几乎一致。他写下一个谨慎又按捺不住的推断：我们几乎无法避免这个结论——光本身就是一种电磁波。短短一行字，电、磁、光三个领域就此合并。
四根柱子，各管一件事
把麦克斯韦方程组想象成一座大楼的四根柱子，每根只管一件事。第一根管“电从哪来”：电荷是电场的源头，正电荷像泉眼一样向外发出电场线。第二根管“磁从哪来”：磁感线永远是首尾相连的闭合圈——你把磁铁掰成两半，得到的不是孤零零的北极和南极，而是两块完整的磁铁；自然界至今没有找到过磁单极子。
另两根柱子管的是“变化”。第三根说：磁场一变，就会搅出电场——发电机据此把转动的机械能变成电流，整座电网都靠它吃饭。第四根说：变化的电场同样能生磁——这是麦克斯韦最天才的一笔，当年纯粹为了让方程自洽而补上，却成了整座大厦的拱心石。电生磁、磁生电，两者咬合着接力向前传：变化的电场生出磁场，刚出生的磁场又变化着生出电场，一圈接一圈荡出去——这就是电磁波，算出的速度恰好是光速。
- 高斯定律：电荷是电场的源头
- 高斯磁定律：磁感线闭合，磁单极子不存在
- 法拉第定律：磁场变化搅出电场，发电机的原理
- 安培—麦克斯韦定律：变化的电场也生磁场
- 电磁波：电与磁接力传播，光也是一员
从赫兹的火花到 5G
麦克斯韦去世八年后的 1887 年，德国物理学家赫兹在实验室里让电火花跨过间隙，第一次人为发出并接收到了电磁波。此后的事像多米诺骨牌：短短几年，马可尼用电磁波发出跨越大西洋的无线电报；再往后，广播、雷达、电视、卫星通信、手机、Wi-Fi 和 5G，全部建在这四个方程之上。我们今天生活的无线世界，是十九世纪黑板上的粉笔字搭起来的。
想一想：打手机时，声音先变成电流，电流变成电磁波飞向基站，再被还原成声音，中间没有一根线相连。下次连 Wi-Fi 时留意：隔一堵墙信号就弱了——这和光被遮挡后变暗，是不是同一件事？波动、传播、能量衰减，剧本早在一百六十年前就写好了。
这大概没什么用，只是证明了麦克斯韦大师是对的。——赫兹（据传，被问及实验有何用处时）
