从19世纪40年代开始电磁学的一些在特殊条件下
的基本定律已经相继发现，这些指的是什么呢？就是库仑定律，
安培定律，电磁感应定律。我们后面讲的什么高斯定律，环路定律都是属于
后来已经形成的电磁理论。
在那个理论建立之前，在早期的电磁理论里边就说，
呃，基本上是在是18、19世纪， 这个大部分时间里边，啊，这个物理学家啊，
对于这个，呃，客观现实的相互作用的认识大概 基本上多数人是持有超距作用观点。
啊，呃，其实超距作用和近距作用观点其实是有点哲学层面上的，
呃看法，啊。也就是说两个物体的相互作用是不需要 中间媒介来传递的。啊一出来互相就能
有作用，啊。我说话呐我的声带振动， 然后声带振动传播出来是靠空气，对吧？
有个疏密波然后传播到你们耳朵里，然后，直接这个波 再作用在你们的鼓膜上，然后你们才能听到我的声音。
那么你想想如果我们这房间是抽真空的，
那么我再说话，你们能听见吗？你们应该听不见，你们只能看见我嘴巴在动，啊，为什么呢？
因为抽了真空以后，当然抽了真空我们没有呼吸也不行啊，但是呢我就假设
中间是没有空气，那么它就不可能形成这个疏密波。
那么因此像这种传播是属于近距作用。
但是呢最开始人们，啊，就是说对于一些 直接的作用还是有这个认识，但是后来比如说像牛顿，啊，
他发现了万有引力定律，啊，那么应该说 地球和月亮，啊，地球和太阳之间作用，
中间是靠什么来传播呢？呃，不清楚，啊，所以，这两个物体
存在，那么就互相就可以有相互作用，所以呢，这个超距作用的观点
当时在物理学里面占据了统治的地位，啊，多数人是这么认为的。
那么，他们呐，比如说像库伦，安培，诺伊曼，韦伯， 这些人他们都是对物理学的发展有过很重要贡献，啊。
那么比如说早期的像这个 电磁理论，啊，就是说电磁感应，
啊，我们可以说法拉第的电磁感应定律 这个dφ,dt，啊负的dφ,dt并不是他自己写出来的。
那么对写出这些定量表达是最有贡献的是谁呢？ 也就是诺伊曼，啊，他主要是从
这个角度讨论，他讨论两个平面的载流线圈的相互作用。
现在我们要做这个题还是挺容易的啊。两个线圈，那么根据毕奥-萨伐尔定律，
呃，一个叫施感线圈，一个叫被感线圈。
那么这个是被感，这个是施感，就它对它有作用，啊。
所以施感线圈对于距离为r的 单位磁极作用力呐是毕奥-萨伐尔定律是可以给出来的。
啊，所以呐他认为这两个线圈地相互作用呐可以写成这个呃
I乘上这个磁通量，啊，那么于是呢我们把这个
毕奥-萨伐尔定律这个B带进去，于是就可以得到相互作用的表达式，啊。
这个是诺伊曼最开始，啊，写出来的这些相互作用表达式。
而其次他考虑两个线圈相对运动，啊，这两个线圈相对运动。
啊，那么当施感线圈运动的时候，两个线圈相互作用了嘛
会发生变化，因此被感线圈当中就会产生感应电流势。这感应电流势呐
是由这个相互作用中的变化率而得到，啊他这么考虑的，再考虑到楞次定律，所以 算这个
ε 可以等于这样一个表达式。
然后诺依曼就引进了一个矢量函数a， 把它叫做电动力学势a。
你就从这里看 i' 跟 dl' 比上
r，啊， 然后这一重积分拿出来，这个定义乘a。那么于是
感应电动势就可以写成负的k，δa，δt，点dl。
这个a就是我们现在说的磁矢势。
但是当时呐诺依曼并没有认识到它是什么东西。
啊，不清楚，啊，所以说诺伊曼他是在 安培的电流相互作用思想基础上，
考虑电流相互作用势能得出电磁感应定律。
然后把感应电动势用电动力学势来表现。
啊，那么但是在诺依曼的思想当中，这个a 只是运算中代替一个积分的辅助量，
没有明确的物理意义，啊，没有明确的物理意义。
所以我们讲这些东西可以让我们看到这个一些问题的认识，它不是一下子就成的。
啊，所以我们同学们不要觉得这个物理学的发展就是，呃，谁想到了马上出来一个正确的东西。
它其实是，逐步逐步地认识这个客观事实，逐步逐步地去跟错误
作斗争过程当中慢慢的找到真谛。啊所以它最开始并没有认识到这一点。
啊，那么理论当中呐也有一个问题就是它不需要考虑线圈周围的情况，比如你这个线圈
是放到真空当中还是放在空气里，还是放在水里边，他不需要考虑啊。啊，所以他把感应- 电动势呐
归结为两个电流相互作用的时候电动力学势变化率的积分。
这样呐他就把电磁感应定律纳入到了超距作用的电动力学体系里，啊。
那么我们可以看到诺伊曼在这个工作当中很重要的一点就是他引进了一个a，
就是电动力学势，就是他是，尽管他不认识到 它是什么，又没有物理意义，但是他呢做了这件事情。
啊，对这个电磁学的理论发展呐起到了很重要的作用， 至少让后人会去关注这个东西是什么，
啊，是什么。那么另外一位科学家叫韦伯。
我以前也提到过，啊，他提出了运动电荷之间除了库仑力外，
还应该存在由于电荷运动而产生的另一种相互作用力。
他把这种相互作用力呐叫做韦伯力。
啊，他用自己的名字命名，啊，用自己的名字命名。
那么他认为呐同号电荷沿着同方向平行运动的时候是吸引力。
啊，然后异号电荷，一正一负平行运动时排斥力，
那么实际上安培力呢是全部运动电荷之间 的力的结果，啊，所以在他的原始文献里，
他是将把两个平行的导线里边取出这个，
呃，电荷，然后去算电荷之间的相互作用力，啊。那么跟安培力的
结果是符合的，所以他呐想建立统一的电磁力，啊，他希望用韦伯力，
啊，来代表统一的电磁力。啊这个是他的那个设想。
但是呢韦伯的功，他的结论是这样， 首先，由电流元相互作用的安培公式
导出了运动电荷相互作用力的具体公式。
啊，这个韦伯是这么做，然后写出了两个运动电荷之间的 相互作用能，他不是说线圈它是两个运动电荷，
啊，从而也得到了两个载流线圈的相互作用能。
那么由此啊可以得到这个感应电动势，但是韦伯的工作呐，
呃，有些问题，啊，什么问题呢？他的主要贡献是可以称得上，
韦伯的理论可以称得上第一个电子理论。啊，当时虽然还没有
电子这个说法，但是他已经敏锐地认识到，因为在他的文章里，啊，
这个正电荷和负电荷都冠以韦伯，呃，那个叫什么？琥珀和玻璃。
啊，为什么呢？就正负电荷它就因为摩擦，比如说，
呃，玻璃棒或者琥珀摩擦，一个玻璃棒摩擦丝绸， 琥珀摩擦毛皮得到的电荷是不一样的，啊。
因此他在他的文献里对这些带电粒子一种 称为琥珀，一种称为玻璃。啊，
就原始的认识是对电子因为没有认识， 啊，所以说当时还没有这个术语，但是可以说他是在讨论
电子运动电荷的这个理论，啊。但是他的问题，
我们知道，感应电动势里边包括了动生电动势和感生电动势，
但是韦伯的理论它是来源于什么呢？从安培定律，安培公式得来的。
因此实际上这个公式只涉及了动生电动势，
没有办法解释感生电动势。啊，你看诺伊曼的那个说
两个线圈，它们是没有相对运动的话，它也可以去说，对吧。比如说，
它的电流变化，啊，所以说诺伊曼的理论里还尚可去讨论感生电动势，
但是在韦伯的理论里边，啊，因为他着眼于运动电荷， 所以呢，它只能涉及到动生电动势。啊。
另外呐韦伯的运动电荷相互作用力定律 是不是和能量守恒原理协调一致呢？
这个问题在韦伯和Helmholtz之间发生了激烈的争论。
啊，那么当时公式建立后很快就遭到了批评，啊，说你这个
韦伯力有问题，啊，那么当然我们现在也没有说韦伯力是一个什么力，对吧。
因为，呃，它有一点缺陷，但是我们可以看到这个在，
就是科学发展过程当中，这个工作呢总是成功
与失败共存的，所以在这里边我们可以充分的肯定韦伯的这一工作，但是对他
这个韦伯力这件事情是实际上后来没有被承认，啊。所以Maxwell
对他们的工作有个评价。啊，Maxwell说， 由韦伯和诺依曼发展起来的这种理论是极为精巧的。
它令人惊叹的广泛应用于静电现象， 电磁吸引，电流感应，及抗磁现象，
并且由于在电测量中引入自洽的单位制 和实际上迄今尚未知详的精度
确定了电学量，它宜于指导人们作出种种推测， 从而在电科学实用方面取得重大进展。
啊，因此他对于我们而言更具有权威性。
这是Maxwell肯定了他们的工作。那么同时他也指出来，
啊，他吸取了，呃，这些超距作用，呃， 持超距作用观点的科学家的一些理论，啊，那它里面的合理部分。
同时呐，Maxwell又继承了法拉第的力线思想，
抛弃了他们的超距作用观点。啊，那么Maxwell说， 然而，依赖于粒子速度的力，
超距的作用于粒子的假设中包含了机制上的困难。
这是Maxwell通过研究前人的工作，啊，他深刻地认识到， 这个有机制上的困难。因此，
这个机制上困难阻止我认为 这一理论是最终理论，意思就是说你们这个理论还不行。
啊，所以我宁愿从另一方面寻找对事实的解释，
假设他们是被周围媒质以及激发物体中
发生的作用而产生，而无须假定可能存在的直接作用，
啊，尽力解释远距离作用的，物体的作用。
因此从Maxwell这段话我们可以看到，
他在从超距作用的理论当中看到了 他机制上的困难，从而希望寻找一条
新的道路。啊，其实我们科学研究经常是先要去读别人的文献，
读了别人的文献看到别人的工作的 成功的地方，同时也看到他不足的地方，来进一步，
啊，寻找自己往哪个方向突破。
Ms 王稼军 WangJiaJun教授 Professor
