作者skyrmion (meron)
看板Physics
标题Re: Lorentz force and J. Henry
时间Mon Jul 2 01:53:54 2007
对於 IceDennis 版友所提的一些典故,我第一眼真的很不敢相信。
所以我就去查了一下... 都是有来源的. 我把我找到的资料放在下面.
也感谢 IceDennis 分享这些知识:)
※ 引述《IceDennis (Table for two ?)》之铭言:
: microball的说法不能算错,因为Maxwell在1865年的
: << a dynamical theory of electromagnetic field >>中所包含的电磁基本方程
: 也有包含Lorentz力公式的方程(但是不是写成Lorentz力公式的型式)
我一直认为 Lorentz force 如字面上所示,是 Lorentz 的发现,
没想到伟大的 Maxwell 真的就写下来过了... 请参考以下 wikipedia,
http://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_force
在 The significance of the Lorentz force 那一节,有一个 link
到 Maxwell 在 1861 年的一篇 paper: "On physical lines of force",
其中方程(77)就是把每个分量写出了的 Lorentz force. (Maxwell 在 eq.(77)
还加了一个时变的力,与 lorentz force 无关).
至於为甚麽後来都称之为 Lorentz force,请其他知道的版友解答吧 :)
: 另外你最上面的第二个问题,我不大喜欢说哪个定律"导致"哪个物理现象或名词存在
: (我不是哲学专家,也不大能说你这样问是错的,不过
: 我宁愿说: "哪个物理定律或基本方程式可以"解释"/建立模型
: 关於哪个物理现象/名词")
: 关於电磁波
: 我所知道的是在Maxwell修改原先的Amperer环场积定律公式後(成为Ampere-Maxwell)
: (主要就是位移电流那一项,这部分每一本"有头有脸的电磁书"应该都会讲)
: 四条Maxwell方程大工告成,接下来就可以导出电磁波的方程式
这边我有些後见之明:) 最简单的 oscillation 现象就是简谐振子。
运动方程如下: dx/dt = p, dp/dt = -x (in some normalized unit)。
当你把一对 canonical conjugate 的 pair (x,p) 如上给 couple 起来时,
就会有振动现象。另举一例就是在磁性系统计算 magnon 的振动时,
(sx,sy) 也形成一对 canonical pair (这里 sz~1-(sx^2+sy^2)/2.)。
以 Hamiltonian 的角度来讲,periodic oscillation 多少代表你的 H
是二次的 (quadratic),也就是 H = x^2/2 + p^2/2. 至於 dynamics 的部分,
在量子的场合是由 commutator [x,p]=i*h 所决定,在古典则是 Poisson 括号
{x,p}=1。这样的组合都会给出上述的 coupled 方程,因而产生振动。
(and of course, eq. of motion: dA/dt={A,H} or = [A,H]/(i*h).)
在电磁波 (也是一种 oscillation) 的 case,除了这里我们处理的是
一个 field 之外,第一, 基本上这个理论也是 quadratic:
H = ∫(E^2 + B^2)/2。其次某个角度讲,(E,B) 也构成一组 canonical pair。
(细节可参考, e.g. J.J.Sakurai, Advanced QM, 或很多其他类似参考书)
OK, 以这个类比来讲,对应到 dx/dt = p & dp/dt = -x 的是甚麽呢 ?
我想是 Farady 定律跟 Maxwell 修正过後的安培定律 (dD/dt term)。
这两个定律多少是解释电磁波现象的主因。
: 实验目前物理史记载是Hertz最後作出关键性的那个实验
: (目前似乎也有最新的更新资讯,表示Joseph Henry可能更早弄出,只是他发表的晚
: 另外就是Faraday电磁感应,也有Henry更早一点点发现的记载)
所以我就 google 罗,查到如下网页:
http://www.madehow.com/inventorbios/75/Joseph-Henry.html
其中比较重要的一段是:
In 1842 Henry anticipated a discovery that has been credited to
Heinrich Rudolph Hertz. Henry discovered that he could magnetize
needles in a basement with an electric spark from two floors above,
correctly ascribing it to electromagnetic wave propagation.
In another experiment, he magnetized a needle by utilizing a lightning
flash eight miles away.
假如这些描述是真的,那就太可惜了...(当然是对 Henry 而言)。
另外,Hertz 的实验,验证了光波也是一种电磁波,似乎给光到底是
粒子还是波动给了一个最後的答案。光子的假设一直到 Einstein 的光电效应
理论以及 Compton scattering 的实验才由复活起来。
有趣的是,光电效应最早是谁发现的呢 ? 也是 Hertz :)
(历史有时候也是很有趣的)
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◆ From: 68.33.84.8
※ 编辑: skyrmion 来自: 68.33.84.8 (07/02 02:04)
1F:推 idyllic:唔...好文章 07/02 02:14
2F:推 IceDennis:谢谢你查了这些资料和分享 :P 这些物理学家都很有贡献的 07/02 12:44
3F:推 Linderman:推,光电效应最大贡献是Lenard後来丧心病狂乱反爱因斯坦 07/02 13:34
4F:→ Linderman:但是以电磁实验史上Griffiths书上有很多更新的实验呀^^a 07/02 13:36
5F:→ Linderman:其实Eisberg对这段历史也有很棒的描述我喜欢念Eisberg^^ 07/02 13:38
6F:→ Linderman:光电效应是因为没有人会去想到能用粒子去描述才变大难题 07/02 13:38
7F:→ Linderman:爱因斯坦想到用粒子性是因他有一个很好古典统计力学知识 07/02 13:39
8F:→ Linderman:这个好像是我以前在Pais其中一本的爱因斯坦专业传记看到 07/02 13:40
9F:→ skyrmion:是的Pais的"Subtle is the Lord". A.Pais 自己也是个 07/03 00:58
10F:→ skyrmion:不错的基本粒子物理学家,他的另一本书: 07/03 01:00
11F:→ skyrmion:"The genius of sciences" 也很不错,写了很多位出名的 07/03 01:04
12F:→ skyrmion:物理学家的故事. 07/03 01:05