經典電磁學

經典電磁學  或經典電動力學是理論物理學的分支 ， 通常包含在廣義的電磁學 ， 以麥克斯韋方程組和洛倫茲力爲基礎 ， 主要研究電荷和電流的電磁場及其彼此的電磁相互作用 。 當相關尺度和場強足夠大以至於量子效應可忽略時 （ 參見量子電動力學 ） ， 這一套理論能夠對電磁現象提供一個非常漂亮的描述 。 有關經典電磁理論的綜述以及物理概念的詳細解說可參見費曼 、 萊頓和桑斯 ； 帕諾夫斯基和菲利普 ； 以及傑克遜等人的專著 。 經典電磁理論主要發展於19世紀 ， 以詹姆斯 · 克拉克 · 麥克斯韋的成就達到頂峯 。 關於這部分的歷史可參見泡利 、 惠特克 、 派斯的有關敘述 。 和在其著作 《 守恆律和經典電動力學的未決問題 》 中基於當前對經典電磁理論的理解 ， 考查了十二個至今尚未解決的電動力學問題 ； 到目前爲止 ， 他們研究並引用了1903年至1989年間約240篇參考文獻 。 如傑克遜所言 ， 經典電動力學中最顯著的問題在於 ， 我們只可能在如下兩種有限的情形下得到及討論基本方程的解 ： 第一種情形爲給出電荷和電流的分佈 ， 求解激發的電磁場 ； 第二種情形爲給出外部的電磁場 ， 求解內部帶電粒子和電流的運動 。 而有時候這兩種情形會合二爲一 ， 此時的處理方法卻只能按次序進行 ： 首先在忽略輻射的情形下確定在外場中帶電粒子的運動 ， 然後將運動粒子的軌跡作爲輻射源的分佈計算電磁輻射 。 很明顯 ， 在電動力學中這種處理手段只能近似正確 。 進一步來說 ， 雖然麥克斯韋方程組本身是線性的 ， 然而某些電學 - 力學系統中電荷和電流與它們所激發的電磁場之間的相互作用卻無法忽略 ， 對於這類系統我們還不能從電動力學上完全理解 。 雖然經過了一個世紀的努力 ， 至今人們還沒能得到一組能夠被廣泛接受的描述帶電粒子運動的經典方程 ， 同時也沒有獲得任何有用的實驗數據的支持 。