空中神秘莫測！直到19世紀，海王星才被人發(fā)現(xiàn)，意味著物質世界的極大擴展，但這似乎對人類生活沒有影響。哥白尼、開普勒等科學大師可能會滿意地低聲說到:“我對你說過了吧！”
過了半個世紀，在數(shù)學的幫助下，物質世界又一次擴展。而與海王星不同的是，這次擴展是關于非實體性的東西，但對西方人的日常生活，產(chǎn)生了根本性的改變，它使得一瞬間可以在全世界通信聯(lián)系，對教育、藝術、工業(yè)以及戰(zhàn)爭等方面的影響，不一而足。
對于第二個發(fā)現(xiàn)，麥克斯韋（James C.Maxwell）起到關鍵的作用。在他早期的一項研究中，使用模型結構補充了土星光環(huán)的理論分析，更驚人的是，利用純粹的數(shù)學，對無法用物理解釋的神秘現(xiàn)象進行研究，取得輝煌的成就。
關于他所研究的問題，有一段悠久的歷史。兩千年前，希臘克里特島有位牧羊人馬格內斯發(fā)現(xiàn)，草鞋的鐵釘和牧杖的鐵頭，被地上特殊的石頭吸引，這就是所謂的磁鐵吸鐵的現(xiàn)象。科學家泰勒斯觀察到，摩擦過的光滑的琥珀，像一塊磁鐵，建立一個場，可將場內的物體吸引到琥珀上，與天然磁鐵礦吸鐵的現(xiàn)象是相同的。直到12世紀，歐洲人向中國人學習到:磁鐵可以作指南針。隨后，伊麗莎白一世的宮廷物理學家吉伯，開始了對磁現(xiàn)象的研究，認為摩擦后琥珀具有的吸引力是電。
到了18世紀中后期，意大利教授伽伐尼（Luigi Galvani），把不同的金屬導體分別與蛙腿的神經(jīng)肌肉接觸，連接兩導體后，青蛙腿發(fā)生痙攣。伏打（Alessandro Aolta）利用這個成果，發(fā)現(xiàn)金屬絲端點的兩塊不同金屬塊，能產(chǎn)生一種稱為電動勢的力，并將兩塊金屬塊進行組合，可以制成電池。把金屬絲的端點接到電池上，電動勢使金屬絲中的微小物質流動，其中的微粒稱為電子，微粒的流動稱為電流。
丹麥物理學家奧斯特（Hans Christian Oersted），在1829年發(fā)現(xiàn)了電與磁最重要的聯(lián)系:當電流通過導線時，導線會發(fā)揮磁鐵一樣的作用，即電流在導線附近建立一個磁場。接著，法國物理學家A.M.安培證實:兩條通有電流的平行導線類似兩個磁體，電流同向，相互吸引，否則，相互排斥。
一位自學成才的書店裝訂學徒法拉第和大學院長亨利，發(fā)現(xiàn)電與磁的另一種本質聯(lián)系:一個磁場使其中的導線也產(chǎn)生電流，由此，在一個磁場中讓導線運動，可以使導線周圍的場發(fā)生變化。這為麥克斯韋重大的研究工作，邁出了關鍵的一步。
運動導線在磁場中產(chǎn)生運動電流，就是電磁感應現(xiàn)象，所產(chǎn)生的流動量和力都隨著時間而變化，并且具有周期性，與音樂聲音研究中遇到的現(xiàn)象類似，可以用正弦函數(shù)來處理，即電流I與時間T關系可以表達為I=asinbt，振幅a依賴磁場強度，頻率b依賴金屬圈旋轉的速度。磁場中導線的單純運動，產(chǎn)生電動勢，并引起電流的流動。而這種現(xiàn)象，找不出引起結果的物質媒介，這種物理無法解決的問題，卻用數(shù)學方法解決了，即將各種電、磁現(xiàn)象通過四條電磁定律（兩條靜電磁定律、法拉第定律、安培定律），歸結為定量的微分方程的形式（麥克斯韋方程組），但與連續(xù)方程的數(shù)學物理定律不一致，他通過在安培定律中引入新術語“位移電流”（表示變化電場），解決了這個問題。變化電場就像導線中的電流一樣，會伴隨產(chǎn)生一個磁場，這兩種場結合在一起，就形成了電磁場。
電磁場的運動類似空氣中的聲波，在空間的任意一點，每個場的強度隨時間變化而呈正弦變化，于是，麥克斯韋得到了第一項偉大發(fā)現(xiàn):電磁波是存在的。他看到修改后的描述電磁波行為的方程，與以前其他科學家得到的光的運動方程是相同的，并且兩者的速度相等，因此，他判斷，電磁波與光波在本質上是相同的，兩種波的運動具有一致性。
為了給數(shù)學理論提供物理解釋，他需要解釋傳播電磁波的媒介，當時的科學家接受:光是在一種稱為“以太”的媒介中運動，但這種物質無法在實驗中得到驗證，他認為這兩種波是通過以太運動傳送的。在他提出存在這種空間波后，德國物理學家赫茲用麥克斯韋提出的方法，產(chǎn)生出這種電磁波，從而證明其存在。赫茲使用這個原理，發(fā)明了現(xiàn)代天線--廣播電視塔上的轉播天線，這也是屋頂或收音機接受天線的雛形。
麥克斯韋在本質上給出了光是電磁波的數(shù)學證明，使得后人明白:光與無線電波的本質在于以太運動的變化頻率。電磁理論向我們提供了利用數(shù)學力量探索自然界秘密的力證，因為數(shù)學推理斷定了它們的存在。
由于麥克斯韋的工作，物理學發(fā)生了新的轉機，物理學從機械論的基礎過渡到了數(shù)學性的基礎，數(shù)學解釋成為最本質的研究，同時也摧毀了機械論自然哲學，加強了與機械論觀點同時生長的決定論哲學。眾多的新現(xiàn)象現(xiàn)在可以統(tǒng)攝在精確的數(shù)學定律中，因此，宇宙的數(shù)學設計是一定存在的。
