現(xiàn)代電動(dòng)力學(xué)

Andrew+Zangwill

電動(dòng)力學(xué)是一門處理電荷與電磁場(chǎng)之間相互作用的基本理論。通常所謂的經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)，僅限于描寫宏觀可觀測(cè)的電磁現(xiàn)象，它于19世紀(jì)后半葉被證明為麥克斯韋方程組所描述。費(fèi)曼在他的著名物理學(xué)講義中有一句名言：“從現(xiàn)在起一萬年都不會(huì)有人懷疑，麥克斯韋發(fā)現(xiàn)電動(dòng)力學(xué)規(guī)律被公認(rèn)為19世紀(jì)的一個(gè)最重要的事件?！睙o論這一說法是否能夠得到證實(shí)，麥克斯韋取得的偉大成就對(duì)于科學(xué)發(fā)展史、人類的生產(chǎn)與生活乃至物理學(xué)的未來的確都做出了偉大貢獻(xiàn)。這正是電動(dòng)力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和量子力學(xué)一起在物理學(xué)核心課程中占有永久位置的根本原因。而在這四門課程中，本書作者認(rèn)為電動(dòng)力學(xué)最具挑戰(zhàn)性。原因之一是它對(duì)矢量分析與偏微分方程的數(shù)學(xué)知識(shí)有著更高的要求，而原因之二是求解電動(dòng)力學(xué)問題缺少普適算法而帶來困難。當(dāng)前能夠見到的電動(dòng)力學(xué)教材為數(shù)眾多，各有自己的獨(dú)特風(fēng)格、反映作者本人的個(gè)人偏愛。從教學(xué)角度出發(fā)，作者認(rèn)為找到容易被理解和接受并能吸收最新成果的合適教材并非易事。

本書名為現(xiàn)代電動(dòng)力學(xué)，它以希望深化對(duì)電磁學(xué)的理解而數(shù)學(xué)水平又不太低的研究生為讀者對(duì)象。考慮到它既可作為課堂教學(xué)用書，又可作為對(duì)廣泛讀者有用的參考書，作者認(rèn)為，它與專著相反，應(yīng)該涵蓋學(xué)生們必須知道的一切，而不是作者應(yīng)當(dāng)知道的一切。但物理學(xué)家們對(duì)于“學(xué)生們必須知道的一切”極少有共識(shí)，一般來講，除了大學(xué)教程中所出現(xiàn)的一些核心內(nèi)容之外，對(duì)于研究生課程的講義的內(nèi)容往往依賴于作者的研究工作背景。本書作者打算在適當(dāng)?shù)钠率贡緯羞h(yuǎn)遠(yuǎn)超過兩個(gè)學(xué)期課程所需的材料，以適應(yīng)根據(jù)不同的要求選擇教學(xué)內(nèi)容。

本書書名中的“現(xiàn)代”并不意味著使用特殊的“現(xiàn)代”數(shù)學(xué)方法，而是指它包括了近幾十年來引人關(guān)注的新發(fā)展起來的一些重要論題，為此不惜忽略掉或者僅僅略微提及一般教科書中一些熟悉的論題。為了幫助讀者學(xué)習(xí)，本書提供大約120個(gè)完全解出的例題。此外，各章后面總共有近600個(gè)課后作業(yè)題，這些題目中有一些屬于大學(xué)生水平的技巧性題目，而有一些是直接取自研究文獻(xiàn)中具有挑戰(zhàn)性的問題。

學(xué)生在讀懂課文的幫助下積極地完成這些習(xí)題能為自己打下良好的基礎(chǔ)。

全書內(nèi)容共分成24章：1.數(shù)學(xué)預(yù)備知識(shí)； 2.麥克斯韋方程；3.靜電學(xué)； 4.電多極矩； 5.導(dǎo)體； 6.電介質(zhì)； 7.拉普拉斯方程； 8.泊松方程；9， 穩(wěn)恒電流； 10.靜磁學(xué)；11.磁多極距；12.磁力和磁能；13.磁性物質(zhì)； 14.動(dòng)力學(xué)的和準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)； 15.一般電磁場(chǎng)； 16.真空中的波；17.簡(jiǎn)單物質(zhì)中的波；18.色散物質(zhì)中的波； 19.導(dǎo)波和約束波；20.推遲和輻射； 21.散射和衍射； 22.狹義相對(duì)論；23.運(yùn)動(dòng)電荷的場(chǎng)； 24.拉格朗日和哈密頓方法。

書末有4個(gè)附錄： A.重要的符號(hào)表； B.高斯單位； C.特殊函數(shù)；D.狹義相對(duì)論中負(fù)號(hào)的處理。

本書的寫作風(fēng)格和豐富的內(nèi)容以及作者深刻的理解力和洞察力使得本書出版后立即得到了許多相關(guān)專家、學(xué)者的好評(píng)，認(rèn)為這是一部難得的研究生用教科書，而且必將成為一部經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)新的、優(yōu)秀的經(jīng)典教材。

丁亦兵，教授

（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)）

Ding Yibing， Professor

（University of CAS）endprint