任意物体非平衡 Casimir 相互作用、热辐射与热传递的迹公式

我们在热非平衡涨落电动力学框架下，详细推导了 N 个任意物体的热辐射、热传递和 (Casimir) 相互作用。结果可以表示为基于各个物体散射算子的与基无关的迹公式。我们证明了单个物体的热辐射为正，且热传递（对于两个任意被动物体）是从较热物体流向较冷物体。传递的热量也是对称的，若交换两个温度则完全反向。引入分波展开后，我们将辐射、传递和力的结果转换为矩阵的迹，这些迹可以在任何基中计算，类似于平衡态 Casimir 力。该方法通过（重新）推导平板、球体和圆柱体的热辐射进行了说明。我们分析了不同材料球体的辐射，强调通常用于金属纳米球体的简化方法通常是无效的。我们推导了球体位于平板前方以及两个球体情形下热传递和非平衡相互作用的渐近公式，扩展了先前的结果。作为一个例子，我们表明热的纳米球体可以悬浮在平板上方，其中排斥性的非平衡力克服了重力——这是一种并非由辐射压力引起的效应。