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在19世纪中期，物理学家们对电和磁现象有了很多认识。奥斯特发现电流能产生磁场，安培研究了磁场对电流的作用力，法拉第发现了电磁感应现象。但是，电学和磁学仍然被看作两个相对独立的研究领域。麦克斯韦的伟大贡献就是将这些分散的现象统一起来，建立了完整的电磁场理论。
麦克斯韦在完善电磁理论时发现了一个关键问题。在充电的电容器中，导线里有电流流动，会产生磁场。但在电容器的两个极板之间，虽然没有电荷流动，实验却发现仍然存在磁场。麦克斯韦提出，这是因为极板间的电场正在变化，这个变化的电场等效于一个电流，他称之为位移电流。这个概念的引入，使得变化的电场也能产生磁场，这是对安培定律的重要修正。
麦克斯韦理论的核心在于揭示了电场和磁场之间的相互生成关系。法拉第已经发现变化的磁场能够产生电场，而麦克斯韦补充了变化的电场也能产生磁场。这就像一个循环过程：变化的电场激发磁场，变化的磁场又激发电场。当这种相互激发在空间中传播时，就形成了电磁波。电场和磁场相互垂直，并且都垂直于传播方向。
麦克斯韦通过理论计算发现，电磁波在真空中的传播速度是一个常数，约为每秒30万公里。令人震惊的是，这个数值与当时已经测得的光速完全吻合！这绝不是巧合。麦克斯韦大胆地提出：光就是一种电磁波！这个发现统一了光学和电磁学两个看似独立的物理学分支。同时，麦克斯韦还预言了其他频率的电磁波的存在，包括我们现在熟知的无线电波、红外线、紫外线等。
麦克斯韦电磁场理论是物理学史上最伟大的成就之一。它不仅统一了电学、磁学和光学，更重要的是为现代科技奠定了理论基础。我们今天使用的无线电、电视、手机通信、卫星技术、微波炉等，都是基于麦克斯韦理论的应用。此外，麦克斯韦方程中电磁波速度的恒定性，也为爱因斯坦的相对论提供了重要启发。可以说，麦克斯韦理论开启了现代物理学和现代科技的新时代。