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经典电动力学的力律:洛伦兹与爱因斯坦-劳布之比较

经典物理 2013-12-12 v1 光学

摘要

经典电动力学理论建立在麦克斯韦方程组以及电磁场、力、能量和动量等概念之上,这些概念通过坡印廷定理和洛伦兹力律紧密联系在一起。麦克斯韦宏观方程组将电场和磁场与其物质源(即电荷、电流、极化与磁化)联系起来,坡印廷定理支配着电磁能的流动及其在场与物质介质之间的交换,而洛伦兹力律则调节着介质与场之间动量的来回传递。事实上,存在另一种力律,由爱因斯坦和劳布于1908年首次提出,该力律与麦克斯韦宏观方程组一致,并遵守守恒律以及狭义相对论的要求。在电场作用于磁性材料的情形中,洛伦兹力律需要引入隐能量和隐动量,而爱因斯坦-劳布的电磁力和力矩表述在此类情况下则不调用隐实体。此外,电磁场施加于任意给定物体上的总力和总力矩,无论使用洛伦兹力律还是按照爱因斯坦-劳布公式计算力和力矩密度,结果均相同。撇开隐实体不谈,两种表述仅在它们所预测的整个物质介质内的力和力矩分布上存在差异。这种分布差异偶尔是可测量的,并可作为判断哪种表述(如果其中一种)符合物理实在的指引。

关键词

引用

@article{arxiv.1312.3262,
  title  = {The Force Law of Classical Electrodynamics: Lorentz versus Einstein and Laub},
  author = {Masud Mansuripur},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1312.3262},
  year   = {2013}
}

备注

17 pages, 39 equations, 79 references