科学家拓展麦克斯韦方程组指导高速运动
中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长与首席科学家、中科院外籍院士王中林经过数年研究和实验验证，对麦克斯韦方程组进行了成功拓展。拓展型麦克斯韦方程组将麦克斯韦方程组基于静态电磁场理论推广到运动介质的情形，成功拓展了麦克斯韦方程组的运用范围，奠定了运动介质电动力学的理论基础。这是中国科研机构对经典物理学基础理论创新作出的一次重要贡献。相关成果发表在近期的国际学术期刊 Materials Today。 英国物理学家麦克斯韦建立的方程组将电学、磁学和光学统一起来，实现了经典物理学领域的一次大一统。麦克斯韦方程组对现代科学和技术产生了革命性的影响，为无线通信、广播、航空航天、雷达、遥感、计算机和移动电话等技术的发展提供了坚实的科学基础。 像任何其它的偏微分方程一样，麦克斯韦方程组的成立是有条件的，即麦克斯韦方程组对动态介质描述的缺失。 王中林意识到，如果介质是运动的，它的分布随时间变化而变化，例如高速运动的飞机，运行的火车等......阅读全文
麦克斯韦（Maxwell）方程组的由来
美国著名物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）曾预言：“人类历史从长远看，好比说到一万年以后看回来，19世纪最举足轻重的毫无疑问就是麦克斯韦发现了电动力学定律。”这个预言或许对吧。可是费曼也知道，麦克斯韦可不是一下子就发现了所有有关电动力学的定律，所以如果一定要选出一个有代表性的时间
鄂维南院士获颁麦克斯韦奖
2023年8月21日上午，第10届国际工业与应用数学大会（ICIAM 2023）在日本东京早稻田大学正式拉开帷幕。开幕式上，颁发了国际工业与应用数学联合会（ICIAM）六大奖项。 北京大学鄂维南院士因其对应用数学的开创性贡献，特别是在机器学习算法的分析和应用、多尺度建模、稀有事件建模和随机
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（四）
而量子力学的物质波的概念则在更晚的时候才被发现，特别是对于现代数学与量子物理学之间的不可分割的数理逻辑联系至今也还没有完全被人们所理解和接受。从麦克斯韦建立电磁场理论到现在，人们一直以欧氏空间中的经典数学作为求解麦克斯韦方程组的基本方法。我们从麦克斯韦方程组的产生,形式,内容和它的历史过程中可以看到
麦克斯韦方程组150年：公式也可以很美
麦克斯韦方程组与电磁波理论告诉我们，最革命性的发现往往不是因为你想要它出现才出现的。作者: Marianne Freiberger詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831-1879）刚过去的2015年颇有纪念意义：我们庆祝了爱因斯坦的广义相对论的百周年，然后是乔治·布尔（George Boole）
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（一）
麦克斯韦方程组关于热力学的方程，详见“麦克斯韦关系式”。麦克斯韦方程组（英语：Maxwell's equations）是英国物理学家麦克斯韦在19世纪建立的描述电磁场的基本方程组。它含有四个方程，不仅分别描述了电场和磁场的行为，也描述了它们之间的关系。麦克斯韦方程组是英国物理学家麦克斯韦在1
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（二）
麦克斯韦方程组的积分形式:（1）描述了电场的性质。电荷是如何产生电场的高斯定理。（静电场的高斯定理）电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比。电场E （矢量）通过任一闭曲面的通量，即对该曲面的积分等于4π乘以该曲面所包围的总电荷量。静电场（见电场）的基本方程之一，它给出了电场强度
彩图完美解释：麦克斯韦方程组，太美了！（三）
麦克斯韦方程组微分形式：式中J为电流密度,，ρ为电荷密度。H为磁场强度,D为电通量密度,E为电场强度，B为磁通密度。上图分别表示为：（1）磁场强度的旋度（全电流定律）等于该点处传导电流密度 与位移电流密度 的矢量和；（2）电场强度的旋度（法拉第电磁感应定律）等于该点处磁感强度变化率的负值；（3）磁感
科学家拓展麦克斯韦方程组指导高速运动
中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长与首席科学家、中科院外籍院士王中林经过数年研究和实验验证，对麦克斯韦方程组进行了成功拓展。拓展型麦克斯韦方程组将麦克斯韦方程组基于静态电磁场理论推广到运动介质的情形，成功拓展了麦克斯韦方程组的运用范围，奠定了运动介质电动力学的理论基础。这是中国科研机构对经典物理
中科院科学家实现麦克斯韦妖式量子算法冷却
麦克斯韦妖式算法冷却原理抽象示意图 中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋教授研究组在量子冷却的研究中取得重要进展。研究组与哈佛大学和清华大学的理论组合作提出了一种新型的麦克斯韦妖式的量子算法冷却，并在光学系统中利用量子模拟技术实验演示了这种量子冷却方法的工作原理。这项
麦克斯韦(Maxwell)的遗产：一位微波工程师的心得体会4
这个力学系统同样可以模拟静电，麦克斯韦对今天被我们称之为极化的电荷进行了描述：在被感应的电介质[静电]中，我们可以想象每个分子中的电被移动了，一端显示出正的极性，一端显示出负的极性，但电是完全与分子整体连接在一起的，因此没有从一个分子穿越到另一个分子内。麦克斯韦随后指出这种电的位移并不是电流，因为它
麦克斯韦尔奖获得者陈骝教授应邀访问等离子体所
11月10日，2012年度麦克斯韦尔(Maxwell)奖获得者陈骝教授应邀访问等离子体物理研究所，并在会议室做“关于剪切阿尔芬波的非线性物理”的学术报告。等离子体所所长李建刚、万元熙院士、俞昌旋院士、高翔研究员、项农研究员、北大王晓刚教授、华中科大庄革教授等以近百名师生
麦克斯韦(Maxwell)的遗产：一位微波工程师的心得体会3
在这里我们看出那个时期的物理已认识到电流仅仅是运动的静态电。他们还不知道这种电流的形式，甚至不知道它是否有两种形式的流动（正方向和负方向），当其中一种流动形式不存在时，便是第二种流动形式，或者是两种形式的混合。我们同样看到麦克斯韦的目标是将静态的电效应与电流效应相联系。他意识到很难将所有存在的极其复
麦克斯韦(Maxwell)的遗产：一位微波工程师的心得体会1
自从我学会了如何从右端握住电烙铁后，与射频相伴的工作便成了我的酷爱。数字化电磁学（EM）已经吸引了我过去二十年的注意力。渐渐地，我开始了以“在过去的好时光”的方式来回味麦克斯韦方程。我开始对麦克斯韦这个家伙产生了兴趣（图1）。历史学家们公认他是19 世纪最出色的物理学家，与爱因斯坦（Eins
一文读懂电磁学发展史（图文版）（二）
有一位物理学家，从理论上总结了人类对电磁现象的认识，创立了电磁学理论，预见了电磁波的存在，在科学上取得了伟大的成就。他的成就可与牛顿和爱因斯坦相提并论，可是很少有人知道他的名字。他的名字叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。1831年11月13日，麦克斯韦出生在苏格兰古爱丁堡。恰好是这一年，法拉第发现了感生电
麦克斯韦(Maxwell)的遗产：一位微波工程师的心得体会2
托马斯·杨证明肥皂泡上的颜色是波相互干涉的结果，从而支持了惠更斯的波理论。然而，这个假设还有一些困难，这是麦克斯韦在15 岁时便看到的。坎培尔这样记录着：在 1847 年的春天…他的叔叔，约翰·柯（JohnCay） 先生，…带着詹姆斯和我…去看望尼可（ Nicol ） ， 戴 维 · 布鲁斯特（ D
北京纳米能源所揭示纳米发电机的理论源头
我们今天用的手机是无线通信的典型代表，而无线通信是基于电磁波来传播信息。那电磁波最初是如何被人们认识到的呢？这可以追溯到1861年伟大的英国科学家麦克斯韦提出的麦克斯韦方程组。由于其简洁、完美和对称性，该方程组在物理学十大方程中被誉为第一大方程组。当麦克斯韦根据当时掌握的实验证据推导这些方程式时
电磁波究竟是如何传播的？一文搞懂麦克斯韦方程组
在之前的文章中，我们多次讲到了 Maxwell 方程组，有从纯数学角度的阐述，也有其产生背景的介绍。那么 今天我们再次介绍一下 Maxwell 方程组。 麦克斯韦方程组的出现，预言了电磁波的存在，也促使了一批批的科学家去探寻电磁波的奥秘，随着赫兹的电火花，开启了无线的大门。我们今天
科学家首次将信息转化为能量
日本研究人员在11月15日（北京时间）出版的《自然·物理学》网络版上报告称，他们在实验室中让一个纳米小球沿电场制造的“阶梯”向上爬动，爬动所需的能量由该粒子在任何给定时间朝哪个方向运动这一信息转化而来，这意味着科学家首次在实验室实现了信息到能量的转化，验证了约150年前英国物理学家
熵的热力学解释
根据E. T. Jaynes（1957）的观点，热力学熵可以被视为香农信息理论的一个应用（这从玻尔兹曼公式和信息熵的定义相似性明显可以看出。）：热力学熵被定义为与要进一步确定系统的微观状态所需要的更多香农信息的量成比例。比如，系统温度的上升提高了系统的热力学熵，这增加了系统可能存在的微观状态的数量，
波粒二象性的发展历程
惠更斯、牛顿 按照惠更斯原理，波的直线传播与球面传播。 较为完全的光理论最早是由克里斯蒂安·惠更斯发展成型，他提出了一种光波动说。使用这理论，他能够解释光波如何因相互干涉而形成波前，在波前的每一点可以认为是产生球面次波的点波源，而以后任何时刻的波前则可看作是这些次波的包络。从他的原理，可以给出波
电磁学理论的建立
“Electricity”（电）这个单词起源于希腊文的“琥珀”。中国西晋时期，《博物志》中也有摩擦起电的记载。电和磁的利用跟人类生产和生活的联系非常紧密，电学和磁学的研究促进了世界科学技术的迅猛发展，电磁学直接推动着社会的进步。静电学的发展自1660年盖里克发明摩擦起电机后，电现象的研究变得可行了。
Y2T45－电磁波之—光波导－电磁波导－FDTD算法（三）
在每个小格上分析简单：物理光学俩基础，一麦克斯韦方程组 弄傻一批人，二傅里叶变换又弄傻一批人。咱今天这法子，可是没有傅里叶啊，简单多啦。而且把麦克斯韦方程组都切割小块，更简单啦。直观：每个小块都能看出波的动向，在时间上跟演电影一样，就叫直观。傅里叶那频域的东东，只能意会不能言传的，就不叫直观。并行：
粒度仪原理中米氏散射和夫琅禾费衍射
激光粒度仪的理论中经常提到米氏理论和夫琅禾费衍射理论，那么这两者的区别都有哪些？ 米氏散射理论经麦克斯韦电磁理论严格推导，是描述表面光滑的均匀球体对光的散射理论，考虑了散射体（颗粒）的光学特性（折射率和吸收系数）。 弗朗和夫衍射理论由原始的光的波动理论推导，是麦克斯韦理论在小角度下的近
激光粒度仪原理中米氏散射和夫琅禾费衍射
激光粒度仪的理论中经常提到米氏理论和夫琅禾费衍射理论，那么这两者的区别都有哪些？ 米氏散射理论经麦克斯韦电磁理论严格推导，是描述表面光滑的均匀球体对光的散射理论，考虑了散射体（颗粒）的光学特性（折射率和吸收系数）。 弗朗和夫衍射理论由原始的光的波动理论推导，是麦
精密测量院在广义热力学第二定律实验上取得进展
近日，中国科学院精密测量院冯芒研究团队携手郑州大学、中国科学院长春应用化学所、美国纽约州立大学石溪分校等国内外单位，在广义热力学第二定律的实验研究上取得新进展。该研究团队基于超冷离子量子精密测量平台，实验证实了满足广义热力学第二定律的新涨落定理，这一成果8月29日在知名物理学期刊《物理评论快报》上发
贾文毓：以终为始，学术创新的法门
“以终为始”在管理学界广为人知。它提醒和告诫人们：在做任何事情之前，都要认清方向;不仅要正确地做事，而且要做正确的事。这里将在更加宽泛的意义上使用该词，以引其进入学术创新的讨论之中。 综观科学史不难发现，以终为始是学术创新的重要法门。人们常将学术演进过程视为一场没有终结的接力赛。在这场接力
电磁场近场和远场的差别（二）
远场和近场类似，远场的起始也没有统一的定义。有认为是2 λ，有坚持说是距离天线3 λ或10 λ以外。还有一种说法是5λ/2π，另有人认为应该根据天线的最大尺寸D，距离为50D2/λ。还有人认为近场远场的交界始于2D2/λ。也有人说远场起始于近场消失的地方，就是前文提到的λ/2π。远场是真正的无线电波
中南大学与赞比亚矿业部开展战略合作
6月23日，中国工程院院士、中南大学校长黄伯云与赞比亚矿业与矿产发展部部长麦克斯韦·穆瓦勒，在长沙共同签署了《中国中南大学 赞比亚矿业部战略合作框架协议》，双方将在产学研与人才培养等方面开展广泛合作。 中南大学拥有世界上最为完备的有色金属资源及深加工的学科群，拥有国际
COMSOL5.0版本中射线光学模块介绍（一）
最新发布的COMSOL5.0 版本中，新增了用于电磁模拟的射线光学模块。这个可选的附加模块包括几何光学接口，可用于模拟波长远小于模型最小几何实体时的电磁波传播。几何光学接口包含多种特征和可选设定，并且完全支持多物理场仿真。几何光学、波束包络，或全波电磁场?COMSOL Multiphysics 中有
粒度仪的Mie散射理论
严格的光散射电磁场理论利用光的电磁波性质，应用麦克斯韦方程对散射颗粒形成的边界条件求解，可以得到各个光散射物理量，但严格求解受诸多因素的影响很难得到精确的结果。Mie散射理论则是对处于均匀介质中的各向同性的单个球形颗粒在单色平行光照射下的麦克斯韦方程边界条件的严格数学解，其结论如下： 式中