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电磁理论与力的概念
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我们在地面的日程生活遇到的物理现象只涉及两种相互作用，一是引力，而是电磁相互作用。比如说，一个球掉到地上，是因为受地球吸引，而它反弹起来，则是由于地面与球之间（及其分子之间）的电磁相互作用。 按照牛顿理论，物体的动量变化是因为受到外力的作用。物体受力大小等于其动量的变化率。 根据牛顿的学说，有质量的物体之间有万有引力，这种万有引力的传播是不需要时间的。但这个引力的概念已经被爱因斯坦的广义相对论取代了。在广义相对论中，物体之间并不存在引力，而是质量、能量等的存在导致空时弯曲。物体下落并非因为受引力，而是因为物体喜欢走最短的路径。牛顿的引力只是一种近似理论。 电磁相互作用如何呢？ 麦克斯韦尔方程组是电磁场的几个微分方程，知道今天，EE系的学生的主要任务就是运用这几个方程。 这几个方程却并没有“力”出现。它们只是讲电磁场、电荷、电流之间的关系。 所谓“力”，在电磁理论中是人为加入的。一种方式就是所谓最小耦合，那就是令带电粒子的动量等于机械动量mv加上电荷乘以矢量A。 容易验证，带电粒子的方程在这个最小耦合下，满足所谓规范不变性。 杨振宁的伟大创举在于他反推了一步。杨振宁发现一个粒子的方程SU（2）的规范变换下如果要保持不变，则必须存在一种相互作用，又称规范场。 根据杨的理论，弱相互作用以及强相互作用就被从规范不变的原理推导出来了。描述夸克之间相互作用的量子色动力学就是一个严格的SU（3）杨-米尔斯规范场。 |
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