很早以前，人们就发现了电荷之间和磁体之间都有作用力，但是最初人们并未把这两种作用联系起来。后来，人们发现有些被闪电劈中的石头会具有磁性，于是猜测出电与磁之间可能存在某种关系。直到奥斯特、法拉第等人的努力，人们终于认识到电与磁的关系密不可分，人们利用磁铁制造发电机，也利用电流制造电磁铁。

但是，电与磁之间最深刻的物理关系是由麦克斯韦搞揭示的，麦克斯韦通过四个方程组成的方程组阐释了电与磁——这一对宇宙间最深刻的作用力之间的联系，并将电场和磁场统一了起来。麦克斯韦方程组从诞生起就一直被人们认为是世界上最美的物理公式。

这篇文章将带领大家了解一下麦克斯韦方程组的发现过程和具体含义，在这个过程中需要介绍一些数学基础。虽然对于大部分人来说，理解这个过程是十分辛苦的，但是当你真正理解麦克斯韦方程组时，你会和我一样惊叹于它的和谐和美丽。

1、场和场线

1758年，法国物理学家库伦最早研究了电荷之间的作用力，并提出了库伦定律：两个电荷之间的作用力与电荷量的乘积成正比，与二者之间的距离平方成反比。

从那以后，科学家们就一直在争论电荷之间作用力的方式：有些人认为电荷之间的作用力不需要时间和空间，一个电荷一瞬间就会对另一个电荷产生作用力，这就是所谓的“超距作用”。

随着科学的发展，超距作用的观点越来越被人们怀疑。终于，英国科学家法拉第提出了“电场”的概念。

法拉第认为：在电荷周围存在着一种物质，这种物质看不见也摸不着，但是它是存在的，它可以在空间中传递。当电场传递到另一个电荷处时，就会对另一个电荷产生力的作用。反过来，第二个电荷也会产生电场，从而对第一个电荷产生反作用力。也就是说：电荷之间的作用是通过电场传递的。