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支持王中林院士在修改麦克斯维尔方程理论中所作的探索!

已有 1308 次阅读 2022-1-18 20:47 |个人分类:相对论属于近似|系统分类:论文交流

       王中林院士在修改麦克斯维尔方程理论探索中在方程中多加的项很有必要,他是从发电材料的实验中能够想到并总结出这样的理论,这是很难能可贵的。


      其实他加上去的项,很多和连续介质力学里面里面的物质导数很类似,说明他加的项并不是胡乱加上去的。

       其实,有了条件以后,相同的思想从不同的土壤都可以发芽生根,生长出来,比如电子学的专家黄志洵教授就一直力主从空气动力学来解释相对论和电子的超光速问题,宋健院士为能否超光速专门召开了2004年的香山会议。,国外也有很多类似的推导和证明。

       我自己在这方面也发表一系列文章,认为麦克斯维尔方程组其实可以从连续介质方程组简化得到,这些推导在得到我们西工大503教研室理论空气动力学组教授们的支持以后,为此还特别请教过王中林他们学校的学术副校长胡征教授,得到肯定的支持,也得到了西工大科技副校长空气动力学家罗时均的支持和西安交大校长史维祥以及李开泰、黄爱香教授的支持,并在这个基础上申报国防科委,在国防科委授权下由西工大出面召开了以此问题为核心焦点的国际会议。所以我看到王中林的探索以后,也是很兴庆的。

     下面是从不可压缩流动推导出的Maxwell方程,从这大家可以看出,王中林的钻研是打通隧道的这一边,而从理论推导是打穿隧道的另一边:

               

      另外,个人觉得,既然王中林已经把物质迁移流动的导数都请到方程里面来了,尽可以更大胆一些,如果他能把能量方程加入旧的电动力学方程组,那就更值得了。现在的电动力学方程,只是用互易定理、波印廷矢量表示能流密度,这样对于能流的处理并不值得称道,所以有很多代替理论也横空出世。

     如果考虑了能量问题,就不得不考虑能量和状态之间的关系,这样一综合,就会得出一套新的方程组,不需要相对论了,直接从方程的简化可以得出和相对论效应相同的结果,这就是能量变化导致的可压缩效应。其实连续介质力学用了近一个世纪的可压缩变换和相对论变换在解偏微分方程时做用是一样的,只不过力学家叫普朗特变换或者格劳窝变换,物理学家叫相对论变换而已,这个电动力学方程组早就该动一动了,所以无论从材料发电科学的实践方面,还是从深入理论推导方面来看,王中林院士的工作都是值得庆贺的。


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下面是有关王中林院士拓展麦克斯韦方程组指导高速运动的报道

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,此时方程不能严格成立。为了推导出在有运动介质情况下的麦克斯韦方程组,他从原方程组的积分形式出发,结合对方程的修正,建立了拓展型的麦克斯韦方程组。

2017年,王中林首次拓展了位移电流的表达式,在电位移矢量D中引入Ps项,用来推导纳米发电机的输出功率。2019年王中林推导出了纳米发电机的输运方程,Ps项的解析表达式,以及不同负载下纳米发电机的输出功率和空间电磁场分布及其辐射的通用表达式。2021年,王中林探讨了运动介质的麦克斯韦方程组的广泛应用。

“为了发展和完善纳米发电机的理论构架。”王中林谈到他拓展麦克斯韦方程组的最初动机时说。纳米发电机是以位移电流为驱动力将机械能有效地转换为电能/电信号的一个前沿研究领域。纳米发电机可在微纳能源、自驱动传感、蓝色能源和高压电源领域有着重要的应用前景,得到全球的广泛关注。

纳米发电机是麦克斯韦方程组继电磁波理论和相关技术后在能源与传感方面的另一重大应用。

王中林表示,如果将该方程组应用于高速运动目标的探测方面,比如运动中的高铁、高速飞行的飞机、导弹、甚至星球运行等等,可以解决高速运动目标与电磁波相互作用、散射电磁波探测和目标特征精确提取等难题。更重要的是,由于拓展型麦克斯韦方程组中引入了速度项,不但可以研究最常见的多普勒效应,同时也包括了电磁波的振幅和相位的变化,在雷达、天线、航空、航天和军事等需要无线通讯的领域具有巨大的潜在应用前景。

拓展型麦克斯韦方程组,成功将电磁场理论推广到运动的介质情形,解决了经典电磁学使用范围的问题,奠定了运动介质电动力学的理论基础,对基础科学和关键前沿技术将产生深远影响。




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