电磁场的物理探索-2013

1、 麦克斯韦假设电磁场介质麦克斯韦假设电磁场介质中充满着中充满着涡旋分子涡旋分子（在真（在真空中则是涡旋以太），在空中则是涡旋以太），在这些涡旋分子之间夹着许这些涡旋分子之间夹着许多小的多小的电粒子电粒子。 涡旋轴代表磁力线的方向，涡旋轴代表磁力线的方向，涡旋旋转速度表示磁场强涡旋旋转速度表示磁场强度的大小。度的大小。 在两个同向旋转的分子中在两个同向旋转的分子中间的电粒子起着惰性轮的间的电粒子起着惰性轮的作用，这些电粒子只会转作用，这些电粒子只会转动而不产生平移；在两个动而不产生平移；在两个旋转方向相反的分子间，旋转方向相反的分子间，电粒子不发生转动而产生电粒子不发生转动而产生平动，从而形成电

2、流。平动，从而形成电流。麦克斯韦的麦克斯韦的“机械机械”电磁场模型电磁场模型相当于相当于漩涡的角速度；漩涡的角速度；相当于相当于滚珠轴承粒子的滚珠轴承粒子的流动。流动。电磁场：规范场电磁场：规范场 量子力学的建立对认识电磁场量子力学的建立对认识电磁场起到关键性的作用，二十世纪三起到关键性的作用，二十世纪三十年代，海森堡、泡利等人认识十年代，海森堡、泡利等人认识到电磁场是一种规范场，而到电磁场是一种规范场，而规范规范对称性对称性成为支配电磁规律的深层成为支配电磁规律的深层物理规律。并以此为基础建立了物理规律。并以此为基础建立了量子电动力学，成为人类认识世量子电动力学，成为人类认识世界最成功的成果

3、之一。界最成功的成果之一。.,AAjjBBEBBEBBEEEEAAF0000123132231321jAFFL41为了方便的书写，首先介绍一下电磁场的张量形式：为了方便的书写，首先介绍一下电磁场的张量形式：电磁场的拉格朗日量为：电磁场的拉格朗日量为： .,exp,expxexAxAxAxixi1人们发现该理论具有人们发现该理论具有U（1）（相位）的规范不变性：）（相位）的规范不变性：从从U(1)规范不变形出发得到的规范场可以自然得出规范不变形出发得到的规范场可以自然得出电磁场的所有性质：电磁场的所有性质：麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组电磁波的零质量属性电磁波的零质量属性电子通过交换电磁波相互作用

4、电子通过交换电磁波相互作用电磁场：纤维丛电磁场：纤维丛 二十世纪七十年代初杨振宁等人发二十世纪七十年代初杨振宁等人发现规范场（电磁场）的结构和数学上纤现规范场（电磁场）的结构和数学上纤维丛的相似性，而陈省身发展的大范围维丛的相似性，而陈省身发展的大范围微分几何正是研究纤维丛的重要工具，微分几何正是研究纤维丛的重要工具，打开了理论物理和基础数学长达的几十打开了理论物理和基础数学长达的几十年的相互影响和相互促进时期。年的相互影响和相互促进时期。 今天人们认为电磁场的深层数学理今天人们认为电磁场的深层数学理论正是论正是纤维丛理论纤维丛理论，而电场强度和磁场，而电场强度和磁场强度对应于纤维丛的曲率，电磁场本身强度对应于纤维丛的曲率，电磁场本身对应于纤维丛的联络。对应于纤维丛的联络。电磁场：弦网凝聚电磁场：弦网凝聚 以太是什么？以太是什么？ 电磁场是什么？电磁场是什么？液体和声波液体和声波(密度波密度波) 固体和声波固体和声波 电磁场的弦图像电