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中国科学院2023跨年科学演讲：复兴路上的科学力量--205页.pdf

中国科学院2023跨年科学演讲：复兴路上的科学力量--205页.pdf
这份文档是中国科学院2023跨年科学演讲的讲稿，主题为“复兴路上的科学力量——电磁学/电动力学：现象、技术与思想”。主要内容涵盖以下几个方面： **1. 演讲背景和目标：** - 演讲是为了响应国家发展需求，传播科学知识，激发公众对科学的兴趣。 - 演讲回顾了作者过去几年在相对论、量子力学等方面的演讲，本次重点聚焦电磁学。 **2. 演讲内容框架：** - 介绍了电磁学、电动力学在现象、技术和思想方面的核心内容。 - 探讨了电磁学的历史发展，包括电、磁、电子、电动力学的概念的演进。 - 列举了电磁学领域的重要人物，包括库仑、安培、法拉第、麦克斯韦等，以及以他们名字命名的电磁学单位。 - 讨论了电磁学与人类生活的密切关系，如电的现象、各种用电设备的发明，如电池、发电机等。 - 强调了学习电磁学需要掌握的数学工具，如向量分析、格林函数等，以及这些工具在解决实际问题中的应用。 - 介绍了电磁学在真空和介质中的表现，包括麦克斯韦方程组。 - 探讨了电磁学的对称性，如洛伦兹变换和规范自由度。 - 最后，讨论了电磁学的量子化，以及量子电动力学的发展。 **3. 核心概念和理论：** - **电磁学的基本概念：** 电荷、电场、磁场、电势、磁矢势等。 - **核心定律和理论：** 库仑定律、高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律、麦克斯韦方程组、洛伦兹力等。 - **数学工具：** 向量分析、格林函数、四元数、Clifford代数等。 - **重要概念：** 电磁波、电磁场的能量密度、位移电流、电介质、磁介质等。 **4. 电磁学与人类文明的关系：** - 电磁学是理解自然界的基本力量之一，光、电等现象都与电磁学密切相关。 - 电磁学的发展推动了第二次工业革命，带来了电力、无线电、电报、电子产品等众多技术进步，深刻地改变了人类社会。 - 电磁学是科学研究的重要领域，也与技术创新密切相关，例如天线的设计、电磁辐射、微波技术等。 **5. 学习电磁学的方法和态度：** - 强调通过阅读学问创造者的书，去学习电磁学。 - 鼓励培养对电磁学的兴趣，勇于思考和探索，并掌握数学工具。 - 强调科学研究和技术创新的重要性。 **6. 总结与展望：** - 电磁学是复杂且有挑战性的领域，但也是硕果累累的。 - 鼓励人们在学习电磁学的过程中，要勇于探索，并将其应用于实际生活中。
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