物质中电磁场的能量-动量张量

我们对 Abraham-Minkowski 争议给出了一个完整的解决方案。这是通过考虑几个使先前讨论失效的新方面来实现的。我们证明：1）对于极化物质，质心定理在其通常形式下不再有效。应考虑与微观自旋相关的贡献。2）电磁偶极能量密度对物质的惯性有贡献，并应以协变方式纳入物质的能量-动量张量。于是，物质的动量密度中存在一个电磁分量，其变化解释了唯一支持 Abraham 力的实验的结果。3）对微观洛伦兹力进行平均，可得到场施加的力密度的明确表达式。该力密度与所有实验证据一致。4）动量守恒决定了电磁能量-动量张量。该张量不同于 Abraham 和 Minkowski 的张量，但恢复了 Minkowski 的动量密度表达式。能量密度不同于坡印廷的表达式，但坡印廷矢量保持不变。我们的张量是非对称的，这使得场可以对物质施加分布扭矩。我们利用所得结果讨论了各种物理上感兴趣的情形下的动量和角动量交换。在所考虑系统的描述中，我们发现方程具有完全的一致性。我们还表明，场的能量-动量张量和力密度的几种替代表达式无法在所有示例中成功应用。特别是，我们在其中两个示例中验证了我们引入的质心和自旋以恒定速度运动，而标准质心则不然。