最后，如果把物理的发展看成“一个来自傅利叶、弗瑞奈、法拉第、奥斯塔德和安培在19世纪20年代开创性的工作”的整体，那么在19世纪60年代就出现了麦克斯韦的综合。这两个阶段大致轮廓，基本的物理学概念很少能相对应，但是这些发展的根源又是一个，它们如此复杂地联系在一起。如果认可这一点，那就不用怀疑，这个统一的思想是一种被称之为动力学的方法。
今天，人们通常把麦克斯韦看成是经典物理学最高峰的代表人物。根据他的气体模型，牛顿力学的领域扩大到了原子；根据他的以太理论，电磁学取得主导地位。麦克斯韦死后，他的许多同代人都把他看成是一个杰出的但很古怪的人。在科学史上，特别是物理学史和数学史上，都谈到麦克斯韦，都把他看成是里程碑式的伟大人物，但对他的世界观、人生观、宗教观，以及科学与人与上帝与社会的关系，则不甚了了。我们可以说，恰恰在以上领域里，麦克斯韦的远见卓识、深邃、睿智，和在物理学领域一样，同样令人惊叹。
自从1819年弗瑞奈(Fresnel)的工作以来，物理学家们一直在寻找以太的力学模型（以太是假设的光进行传播的媒质），当然取得了巨大的进步，反射与折射系数已由弗瑞奈猜测到了。
汤姆逊发明了一个力学的以太来解释其结果。麦克斯韦的电磁场方程似乎绕过了以太，但他说他依然相信以太的存在。但对他来说，以太已不再是解释光现象的必然前提了。麦克斯韦的理论是一个全新的、纯粹的理论了。在这里，他谈到波，但他并不关心这波干了些什么。麦克斯韦所做的是用微分方程建立起抽象的、形式化的数学模型，用它作为理解这种现象的基础，这不是先前物理学中的波方程。在这里，数学退出了媒体的力学模型，一点也不用奇怪，汤姆逊对此有些担心，他说：“在我不能做出某事物的力学模型之前，我总是对自己不满意。如果我能做出这种模型，我就能理解它，只要我不能做出这个模型，我就不能理解它，这就是为什么我不能理解光的电磁理论的原因。我坚决相信光的电磁理论，当我理解电、磁和光时，我看到它们均成为一个整体中的部分。但是想理解光，我不能不涉及别的东西（我对它理解甚少），这就是我为什么理解动力学的原因。我能理解动力学的模型，但我不能理解电磁学的模型。”请想想看，就连汤姆逊这样杰出的科学家都不理解麦克斯韦的新理论，可见别的人又是怎么一种情况了。
汤姆逊仍然希望从自己的关于以太的泡沫模型的特别内部结构中引出电磁方程。在麦克斯韦看来，在光的速度与电磁波的速度之间有惊人的数字联系（完全相同），如果没有这一点，那么他的理论就得不到支持。他对绝缘体常数和反射率之间联系的预言已经得到部分验证，对此，麦克斯韦的解释理由相当充足。
麦克斯韦和他的学生们在卡文迪什实验室做了大量的实验（绝缘体常数实验），以检验这种理论，但多数关键性实验——产生和发现电磁辐射的实验，人们都忽视了。1874年威廉姆·希克斯(Wiliam Hicks)试图直接测量电磁的速度。
这个实验的结果和法拉第在19世纪50年代做过的完全一样，当时法拉第曾把此事告诉过麦克斯韦。
关于证明电磁辐射存在的实验是很难做的。事实上，在麦克斯韦死后，电磁辐射被一个美国人大卫·休斯(David Hughes)发现了，当时他生活在伦敦。亥尔姆霍兹是为数不多的严肃对待麦克斯韦理论的人之一，他与自己的学生赫兹(Itertz)讨论了发现麦克斯韦位移电流的机遇。这个问题花费了赫兹8年时间才得到解决。他测量了电磁辐射的波长，他把辐射转化为驻波，把麦克斯韦和希克斯的问题变成发现更多距离的问题。在他的工作获得成功之后，麦克斯韦关于电磁学的观点才得到多数人的承认。
在气体理论中，麦克斯韦用对气体黏滞性的测量提出了证明其思想真理性的确实证据。接着是一系列成功的实验。但是能量均分问题还不明晰。汤姆逊在一次讲演中批评了麦克斯韦的电磁理论，他把能量均分看成是悬在19世纪物理学头上的两朵乌云之一。波尔兹曼猜到了一个答案——包括内部的振动和以太，但麦克斯韦认为这是不对的，给予分子内部的自由越多，能量均分问题就变得越糟。
麦克斯韦的问题，也是瑞利和吉恩斯(Jearls)面对的困难，于是导致了这个问题的最后解决。丁达尔曾对热量作过不精确的测量。德国物理学家斯第芬(Stefan)认为丁达尔的测量包含了“热的丧失率就是绝对温度(-273℃)的4次方”。
波尔兹曼认为黑体中有放射(1884)。黑体是理论物理学的一个有趣的发明，它是一个完全封闭的洞穴，它的外壁被恒温包围着，从它里面放出的热辐射完全依赖于这个温度，而与它的外壁的材料没有关系。问题是，如果这个洞穴是完全封闭的，那么观察者就无法去测量它，不可能知道它的里面发生了什么情况，无法核对理论家对它的计算是否正确。波尔兹曼用麦克斯韦的电磁理论，计算出黑体内部放射出的动量和能量。他指出，根据麦克斯韦理论，丁达尔和斯第芬是对的！
瑞利是麦克斯韦之后的卡文迪什实验室的主任教授，他和詹姆士·吉恩斯(James Jeans)对黑体考虑得更多，并算出了从它内部放出的电磁波的波长，然后又用麦克斯韦的均分定理来：等虑一个单个的波长——以太的独立的振动，但得到了毁灭性的结果：在长波阶段，他们的结果与观察完全相符；但对于短波他们预言黑体会放射出无限的能量就需要找到冻结这些不必要的自由度的方法，瑞利完全理解这一点，他对麦克斯韦的均分定理发表了如下的意见：
“我们遇到了一个根本的困难，它不仅不与气体理论相关，而且也与广义的动力学无关。在大部分动力学的问题中，可以把包含有大量潜能的条件看成是一个限制，根据对这种限制的认识，就提出了拉格朗日的方法，但均分原理不考虑潜能，不论这种能有多大，都需要改变两个原子的距离。现实的韧性是没法保证的，接合线的相对运动的动能是相同的，两个原子依然是两个原子，其自由度依然是数字6。”
“现在需要的是，怎样躲开这种一般结论的简洁性，包括大量潜能的运动，能量应当是越来越小，如果这一点是对的，那么这种躲避就包含了对麦克斯韦基本假设的批驳，这个基本假设适用于有巨大自由度的系统。”
他本应当拒绝整个的均分原理，像汤姆逊所做的那样，但瑞利感到，这里仍有某种正确的东西。当汤姆逊在数学上指出均分原理在某些场合不对时，瑞利却指出汤姆逊的证据本身就是错的。这样，他发现黑体公式是最后的最有说服力的证据——均分定理还需要补充一些东西。
“情况似乎是这样，我们必须承认在某些极端的情况下均分法则是错的，若如此，找出其真的理由就十分重要了。”在这方面，德国的物理学家威尔汉尔姆·维安(Wilhelm Wien)迈出了第一步。爱因斯坦认为维安可能是受到这样的启发：在实验室中可以看到的由黑体放出的光的频率分布的形状和由麦克斯韦算出的气体速度分布函数的形状之间有相似性。特别是，运动速度很大的分子被麦克斯韦的指数函数(exponential function)所打断，因而维安猜测：这里存在一个前位势，它打断不需要的高频放射。
为了解释这如何可能，麦克斯·普朗克(Max Plank)发明了量子论。
量子论主张辐射不是连续的，而像物质样，只能按个别的单元体或原子来处理。这些单元的吸收与发射，服从在物理学及其他分支中使用的概率原理，辐射出的能量其单元大小并不一样，而与其振荡频率成正比。所以只有当拥有大量可用的能量时，振子才能拥有和发射出高频的紫外线。因为振子拥有许多这样的单元的机会很小，所以其发射的机会和发射的总能量也都很小。反之，频率低的辐射由于小单元射出的振子拥有许多小单元的机会较多，因而其发射的机会也可能较多，但由于其单元小，总能量也小。只有在某段适中的范围内单元的大小适中，机会好，发出的单元数目可以相当大，而其总能量便达到其最高值。依照量子论，光在发射与吸收的刹那间，既不是弗瑞奈的稳定以太波，也不是麦克斯韦和赫兹的连续电磁波，它好像是一团一团的微量的能量所组成的流，这些细团的能量可以看成是光的能量子（但与牛顿讲的粒子不同）。量子论第一次打破了“经典物理学中能量与其他物理量一样可以连续取值”的思想，把能量不连续的思想引入了物理学，这样经典物理学中许多难题便迎刃而解。在量子概念的引导下，微观物理学迅速发展，成了20世纪物理学的主流。
事实上，量子论的思想孕育了很长时间了，在寻找电磁放射的实验中，赫兹已经注意到如果光照射在金属接合部上，那么火花能跳过火花沟。现在认识到，这是第一次观察到的光电效应。
如果光量子有足够的能量，它就能在金属线上释放出电子，因为其能量极大，所以它可以逃离金属线，这正如火箭要飞离地球需要某种速度以脱离地球的引力一样。一旦跳出金属线，自由电子就会产生火花，当然，还有一些没有认识到的量子现象。比如在给泰特的信中，麦克斯韦说，他看到了克鲁克的辐射计。
“星期四，我看到了在光的影响下硒的传导性，这令我感到突然。”
硒的电阻特别受到辐射的影响。麦克斯韦对这种现象感到迷惑，因而他做了一些实验，这又是一种量子效应：硒中的电子需要吸收有很大能量的光量子。如果麦克斯韦的实验不出错儿，他本应当看到另一量子效应：在潮湿的条件下红光量子的能不足以穿破碘化银分子。在麦克斯韦时代，认为碘化物是不发生放射的。量子物理学认为与辐射的强度有关的是光的每份量子的能量。可惜得很，麦克斯韦因历史条件所限，竟错过了发现量子效应的机会！
20世纪上半叶，物理学中相对论的建立，其先驱是麦克尔逊·莫雷(Michelson Morlev)实验。这是一个没有成功的想测量地球对以太的相对速度的实验。在一般情况下，一种波的速度相对于其媒质来说有一个固定的值。在空气中声音的传播速度，对空气来说是相对固定的，它与是什么东西发出的声音没有关系。光，作为在以太中传播的波，按说对以太也应当有一个恒定的值。地球在太空运动，它对以太来说也应当有可测量的绝对速度。
这种绝对速度的观念可以追溯到牛顿，他的动力学体系设定：运动发生在绝对的参照系，即绝对的时间和绝对的空间中。
牛顿知道这是一个假设，他自己无法证实。牛顿的运动法则只研究加速运动。很容易证明，在一个物体作加速运动时，肯定有一种力使它如此。但是，如果物体运动速度不变，那就没有理由说那个力是什么（牛顿的第一定律，是一种常识，当两列火车停在相邻的站台时，车上的乘客很难证明是他乘坐的那列火车还是另一列车先开动的）。所以牛顿的运动定律没有告诉我们他假设的绝对参照系存在的证据。后来的两个世纪的大多数科学家们，都忘记了牛顿假定的不确切性，在绝对与相对速度间没有划出界限。在地球上做实验假定地球是不动的，对天文学家来说，太阳也是静止的。
麦克斯韦认识到区分相对与绝对运动的重要性。在阿伯丁大学的日子里，他总是告诫学生们要小心，这是他深刻的哲学世界观理解科学的表现。正是在这里，他超越了那个时代一切人的认识。所以，对他来说，若问“他的电磁理论是否证明了这个问题，是否给出了一个绝对的参照系（而牛顿的定律没有给出这个参照系），特别是他方程中的场是否直接依赖于电流、电荷、磁体的运动”就是十分自然了。他在《电磁论》中也探讨了这种可能性。他确信，在他的运动参照系的方程形式中，不存在变化，这与牛顿的定律相似，方程与观察者是动的还是静的，没有关系，电磁学只讲绝对运动。
但实际上，麦克斯韦是上当了。他只看到了他那方程中的一个方程，他设想存在于新的参照系中的A形式，然后放弃了（因为他只考虑闭合线路）。他不得不这样做，因为他想证明他的方程和牛顿（伽利略）的方程一样是不变的永恒的。但事实上，在一个更大的对称中，它们只能是相对不变的，这就是爱因斯坦要说明的东西。
麦克斯韦在直觉上已经认识到，这里在发生着一些特别的东西。
“在我的论文中，我指出，任何系统中的电流都是一样的，与这个传导系统或感应系统是否运动无关，相对运动都是相同的。”
这种极为明晰的观念在他的《物质与运动》中也有表现，这本书简要地证明了牛顿的运动律和引力理论，他强调了绝对时空观的暂时性质，以及我们知识的相对性：
“绝对的空间被设想为总是与自身一致和不动的，空间各部分的排列和时间量的顺序都是不变的。要设想它们离开自己的位置的运动就是设想一个离开自身的运动。”
