库仑定律在什么范围内是可靠的 库仑定律发现以后

通过追寻世界科学史的发展脉络，认识电磁波建立前的物理背景和数学背景，并从中了解到西方和华夏学术传统的不同之处。我们先看看电磁波建立前的物理背景。

有人说，物理是一门以实验为基础的科学，我们从库仑定律便可见一斑。法国物理学家库仑(Charles Augustin de Coulomb, 1736~1806) ，其著名实验:库仑扭秤，由实验总结出库仑定律，总结的是电荷间的相互作用力。

接着是安培定律。在康德哲学的影响下，丹麦学者奥斯特(Hans Orsted, 1777~1851) 深信电与磁之间存在着联系。我们知道，这在当时是一个偶然的发现，电流磁效应得以证实，电流的磁效应是围绕着电流的，而且是呈圆形的，这一发现于1820年7月发表在4页纸的《电冲击对磁针影响的实验》这篇论文中。因此，奥斯特又被称为是“电磁学之父”。

接着是更为深入的实验观测。毕奥(Jean-Baptiste Biot, 1774~1862) ， 法国物理学家以及萨伐尔(Feix Savart, 1791~1841) ，法国物理学家。还有我们熟知的拉普拉斯(Pierre-Simon marquis de Laplace, 1749~1827) ，法国数学家。他们的努力得到了毕奥一萨伐尔-拉普拉斯定律，描述的是电流元所产生的磁场。

接着，安培(Andre -Marie Ampere, 1775~1836) 在物理思想上继续行走，并提出磁的本质是电流，一个磁体是由无数小电流环在有序排列下形成的，并给出了安培力的表达，即电流元之间的相互作用。最终，我们得到了安培环路定律，即磁感应强度沿任何闭台环路的线积分，等于穿过这个环路所有电流的代数和的m0倍(真空中)。

然后是法拉第定律。法拉第(Michael Faraday, 1791~1867) ，英国物理学家。在1831年夏，他完成了电磁感应实验。证实了磁生电现象，即变化的磁场产生电场。看过《法拉第传》就知道，法拉第是位纯实验物理学家，并未接受良好的系统性的高等教育，先在书店里打过工，怀揣着对科学的渴望，自学成才，后在皇家研究院实验室任职。所以，之后的1845年，由德国物理学家诺依曼(Neumann, 1798~1895) 发表论文，对实验进行总结，归纳并定量了感应电动势。

大家看，这里有一个负号，其所蕴含的本质是什么呢?是我们高中物理即学过的楞次定律。 1834年，俄国物理学家楞次(Heinrich Friedrich Emil Lenz, 1804~1865) 发现了楞次定律。楞次定律所描述的是，感应电动势趋于产生一个电流，该电流的方向趋于阻止产生此感应电动势的磁通的变化，所以有一个负号。

以上是电磁波建立前的物理背景，那么相应的数学背景呢?由上我们知道，大量物理现象的发现已经累积了充足的先决素材，但还需凭借数学这个强有力的 工具，才能让Maxwell (麦 克斯韦)的想象切实得以飞翔。那么，对建立电磁波理论有力的数学思想是什么呢?是爱尔兰数学家哈密(Wlliam Rowan Hamilton, 1805~1865) 的四元数思想，与美国数学物理学家吉布斯(Josiah Wllard Gibbs, 1839~1903) 和英国物理学家赫维赛得(Oliver Heaviside, 1850~1925)两人独立创立的矢量分析。

好了，这下从物理背景和数学背景来看，似乎都已然满足了建立电磁波理论的基本条件。但如果从学术传统或文化的角度进行思考，是否还缺少另一先决条件呢?