1.大不列颠北部：科学家的摇篮
大不列颠北部，特别是苏格兰，出现过许多著名的科学家，比如，凯尔文、彼德·格斯利·泰特(P.G.Tait)、霍尔(Sir JamesHall)、詹姆士·福布斯(J.FoI.bes)、布鲁斯特(sira David Brew.ster)、萨顿(James Sutton)、莱尔(Charles Lyell)、布莱克(Joseph Black)、普雷弗尔(John Playfair)、罗比逊(John Robison)、李斯特(Joseph Liste)、莱凯因(wmiam Maequorn Rankine)、瓦特逊(John James Waterston)、辛普森(James Young Simpson)、斯特瓦(Balfom Stewml)、瓦特(James Watt)、杨(Thomas YolImg)和查尔斯·达尔文(Chades Darwin)。
科学家人才辈出，群星灿烂，使苏格兰沐浴在浓郁的文化气氛中，社会、政府、团体一致重视教育，特别重视苏格兰文化传统、实验科学的教育。这样的环境有利于有科学天赋的人的成长。
当时的著名科学家福布斯曾经是麦克斯韦的老师，著名科学家汤姆逊也和麦克斯韦通过信。与这些人的交往，使麦克斯韦从小就耳提面命这些人的教育。所以更有利于他天才的焕发，更易脱颖而出。
苏格兰的首府爱丁堡是启蒙之城被称为“北方的雅典”。
19世纪，几乎所有的英国大科学家都出在英格兰北部、苏格兰和爱尔兰北部。只有法拉第、戴维(Davy)和瑞利(Rayleigh)出生在南部。若问，为什么南部的科学不发达？原因恐怕是伦敦、牛津和剑桥大学在19世纪培植出了像牛顿、胡克、波义耳、莱因(wren)和他们的朋友这些杰出的天才之故吧？
牛津（还有后来的剑桥）大学是居于大都会之外的宗教基地。在中世纪，教堂是一种民主机构，对人，它更注重天赋而非出身。教堂的人们用拉丁文交谈，一般大众不懂拉丁文。社会对那些有才华的年轻人允许有更多的思想自由。结果在14世纪的牛津出现了科学的繁荣。当时有几个著名的坎特伯雷大主教推动了中世纪力学的发展，发现了’恒常加速度的距离法则(s=1/2(u＋v)t)。
牛顿的背景并不好，他以学者的身份进入剑桥大学，找到了适合自己活动的位置及范围。可以说他是中世民主传统的最后继承者。因为在宗教改革之后，某些大学便成了乡村俱乐部。在这里，一些富有的纨绔子弟以科学自娱，并进行有益的社会交往。当然，这些俱乐部并不对一切有才能的人开放。大学开始变得非民族化了，但保留了隐修院的传统（简朴、克己、禁欲），学生们组成宗教团体和不结婚。作为大学的人，所希望的惟一生活方式是献身科学。当时的许多科学家都是业余的，只要有钱和有闲暇时间，特别是受过一定的教育，都会对自然界发生兴趣。
大英帝国正在成长中，它需要能治理她的管理者和能保卫她的士兵。行政管理带来了财富，武力带来了荣光。英国的教育——
公共学校开始培养社会所需要的人才了，公共学校人才培养的目标就是适应和促进大英帝国发展的各类专业人才，特别是行政、企业的管理人员，教师，工程师和合格的军人，斯巴达式的严厉，团队编制，严格控制和奴仆式的辛劳、苦工，被看成是培养军人最好的环境。科学具有了实践的特点，特别是商业的特点。但是，在课程设置上，还保留了一些中世学校的科目，特别是古典文学（希腊、拉丁文学）。文科教育（语言、哲学、文学）仍占重要地位，但这时已经开始重视学习物理学、化学特别是数学（几何学为主）了。这个时期正是英国教育的转折时期：从中世到现代的过渡。在这个时期，剑桥大学在教育教学改革上走在了前列。
19世纪早期，数学成了剑桥大学教育的基本课目。剑桥大学的荣誉学位考试是一种很不平凡的现象。多年来，一个人要取得学位，就必须通过这个考试，必须研究数学，而数学正是一切自然科学的基础。
这种情况部分是出于对牛顿的崇拜，部分是因为只有数学才可能客观地评判一个人的才能。在这种荣誉学位考试中能取得第一名者，就会生活终身有靠，并且会进入社会上层，成为主教、大学校长、法官和行政管理官员等。通过这个考试的教学大纲就被看成是训练合格的法官与主教的最好课程计划。荣誉学位考试的训练强调做题速度和对内容理解的深度，强调对教学内容的机械反刍，死记硬背，但保留了牛顿对剑桥大学数学的影响。数学考试的内容主要是几何学和牛顿的数学部分。在牛顿与莱布尼兹关于微积分发明权的激烈争吵中，剑桥大学支持牛顿的流数法，但剑桥的数学家们没有受过这方面的训练，所以不会使用这种方法。莱布尼兹的方法则较为灵活和先进。这就是大陆数学家们在18世纪做出了许多伟大发现的原因，而剑桥大学却落后了。当法律和军队成为上层社会的特权时，学术活动就成了教堂的特权。与南英格兰成了科学的荒漠相对照，北英格兰的科学却繁荣起来了。它的许多科学家都来自非英国国教的背景。非公立学校毕业的学生，被禁止进入剑桥，因为英格兰教会有39条规定必须遵守，不信奉国教者不得进入大学，所以这些人不得不采取别的办法达到目的。他们不少人转向商业。
英格兰北部既有煤又有铁矿可以供他们去发现，去经营；同时，他们还转向技术。不少人在钢铁、陶瓷和工业产品贸易中发了大财。在技术的环境中长大的他们的子女，不蔑视工业，这与南方公立学校的学生正好相反。这样，焦耳(Joules)、道尔顿(Daltons)和杨(Youngs)、普里斯特利(Priestleys)家族的人们靠了家族的财富和闲暇时间，都成了科学家。
在英格兰，非国教徒用更直接的方式鼓励科学研究，但这实际上很难做到。威尔士几乎没有科学。正统的天主教徒和英格兰长老派教徒则在科学中做出了辉煌的成就。这里要取决于教育的背景，天主教、长老教派都十分注意对年轻人的科学技术教育。
苏格兰，天高皇帝远，许多人不得不为谋生而奋斗，但教育的结构并不反对科学。苏格兰五个大学中的四个都在大城市中：格拉斯哥、爱丁堡，另两个在阿伯丁。它们所代表的文化传统在宗教改革后的城市中起重要作用。当然神学的研究还在继续，但更具实用性和职业性的医学也出现在大学的课程体系中。在爱丁堡，压力来自城市议会，它开办了医药学校。市政议员们担心金钱流失和人才流失（即去莱顿求学），因而倒转了潮流。要在医学中保持先进水平就意味着要在一般科学中保持先进水平。约瑟夫·布莱克(Joseph Black)是一个医生，他在爱丁堡从事了大量的有成效的实践活动——主要是化学方面的基础工作。完全是他个人孤立地分析了碳的氧化物；在物理学中，他发现了潜热；把冰加热，使之溶化为水，把水加热，使之成为蒸气。通过这些研究和实验，他成了一个著名的科学家。
与英格兰人强调拉丁文和希腊文不同，苏格兰人教育的目的是造就有天才和有创造性的年轻人，出色的全才和多才多艺的人（思维敏捷灵活，相信靠自己的力量就能过上幸福生活）。
在大学中惟一强制要学的课程是当时在苏格兰占统治地位的常识派哲学，它试图把科学的确切性带给哲学，因而常识派哲学就成了科学哲学。在苏格兰，人们对科学的态度之热忱远远胜于英格兰。
大英帝国由苏格兰人领导前进，J.瓦特在格拉斯哥大学是一个有独创性的仪器（工具）制造者，是J.布莱克的朋友。他高度评价布莱克发现潜热的实践意义，并把它运用到当时已在使用的效率很低的纽卡门(Newcomen)蒸汽机中。借助引进分离的压缩器，开始了他的工业革命。后来他移居伯明翰，到一个不信奉国教的工程师马修（马太）·布尔顿(Matthew Boulton)那里当翻砂工。正是在这里，他提高了制造巨大蒸汽机的技巧，成了伯明翰月亮协会的主要成员。这是一个业余科学家协会，每个月会员们讨论一次科学问题。这个协会的名字来自每次月圆时集会。
苏格兰人对科学的宽容大度，深深影响了麦克斯韦家族。
这个家族的创建者于17世纪中叶在巴黎贸易中赚了大钱，回国后买了佩尼克·巴罗尼(Penicuik barony)。其孙子去了莱顿，在赫尔曼·波哈维(Herman Boerhaave)指导下进行学习和研究。波哈维是一个杰出的人物，他在医学教育上发动了革命——不是靠书本和死人（尸体），而是靠研究活人（病人）在爱丁堡大学创立了实用医学新方法。两个大孙子，一个是约翰·克拉克(John Clerk)去了意大利，完成了艺术和音乐教育，回国后成了税务法庭官员；另一个孙子是威廉(William)，他是加洛维（Galloway）庄园的继承人，后来改名为克拉克·麦克斯韦(Clerk Maxwell)。约翰爵士(Sir John)的三个儿子继承了家族的科学传统。两个最年长者，詹姆士(Janes)和乔治(George)在莱顿求学，乔治和他的小弟弟约翰都对地质学感兴趣。他们是詹姆士·哈顿爵士（sirJames Hutton）的朋友。哈顿在1788年出版的《地球论》被看成是科学地质学的开始。书中，哈顿拒绝了地球的圣经年代，洪水是今天地球表面的雕塑者，这就是著名的大灾变理论。他提出了“无限的前存在的时间”，由于地质的作用（如风雨），慢慢改变了地球的面貌。这是一种历史的地质理论。正是这种理论，使他与牛顿并肩成为少数几个打开人类精神新领域的学者（一个有贡献于空间，一个有贡献于时间）。哈顿的追随者以均变论学派著称。
哈顿不仅是一切时代最伟大的理论地质学家，而且他还接受过医学训练，种过14年田，后来才在爱丁堡重操科学旧业，在这里，他成为一个创业者，他从城市的煤烟中抽取氯化铵，这可以说是最早的废物利用了。
哈顿宣布，均变论的一个主要证据是，花岗岩是比较古老的岩石。他为自己的理论收集了不少证据。他由克拉克兄弟陪同，从哥仑·替尔特(Glentilt)到亚兰(Arran)做过多次旅行。约翰·克拉克是一个出色的绘图员、水彩画家，他从花岗石的侵蚀（画出了其结构的彩色图画），证明了哈顿的理论。1968年在克拉克家族地佩尼克发现了哈顿没有出版的重要著作。
克拉克对地质学的热忱，使他的事业兴隆起来。他这个家族对爱丁堡地区的煤矿很有兴趣。幼年时的麦克斯韦就对科学发生了兴趣。他父亲约翰·麦克斯韦也是热衷于科学的人。乔治·C·麦克斯韦沉湎于投机的矿产活动，最后他失去了大量财产。他的父亲约翰爵士让他与他的表妹多罗西·C·麦克斯韦(Dotothy Clerk Maxwell)结了婚，她7岁时成了孤儿，一直受到约翰爵士的监护并使她成为米德尔拜(Middlebie)地方的继承人。她很会治家。乔治后来卖掉了大部分地产，只留下了加罗维的哥仑莱尔，有1500英亩大小。但后来他哥哥死后，因为没有孩子，把家产托付给了乔治。约翰·麦克斯韦(1790~1856)是詹姆士·麦克斯韦的父亲，是本书主人公的叔父，他继承了哥仑莱尔的家产和这个家族的科学气质。
麦克斯韦先在爱丁堡上中学，接着上大学，后来成为一名律师。但他对法律不感兴趣，他的生活十分优裕。法院是一个很好的社交场合，有哲学和理智头脑的年轻人整天在那里聊天。但麦克斯韦的主要兴趣是技术。他幼小的心灵常常充满奇思幻想，这和他伟大的叔父约翰是一样的。他常常去看附近的造纸厂的机械装置。作为年轻人，他曾设计过一个风箱。他写过关于手工印刷机的文章，那个时代人们并不注意印刷技术。
他的好朋友是约翰·盖伊(John cay)。他们常常讨论一些奇思怪想的大胆计划。他们最高兴的事是参加爱丁堡的皇家学会，这个学会的会议内容十分丰富，内容有关于纯科学的，有关于照明保护计划的，有关于地理探险和教育等等。每个星期一晚上都有这样的集会。与会的人围坐在一张大桌子旁听讲演人报告。内容更着重于人的方面，而不是不动的设备。约翰·李斯特医生介绍了一种动手术时的防感染方法，这正是巴斯德细菌技术的运用。麦克斯韦很愉快地度过了这一段时间。一直到他36岁时，与他朋友盖伊(Cay)的妹妹结婚。她那时34岁，他们惟一的女儿伊丽莎白(Elizabeth)早年夭折。麦克斯韦于1831年6月13日生于爱丁堡。
麦克斯韦的父亲具有技术气质，而麦克斯韦则有科学气质。在麦克斯韦成长的年代里，父亲待他十分耐心。有时间有热情，用知识来回答儿子提出的关于宇宙内部结构的各种问题。
孩子上学之后，父亲总是鼓励和帮助他学习功课。当孩子翅膀硬了时，他们的位置换了过来，儿子总是向父亲介绍各种新的科学技术思想。
