曹则贤｜电磁学/电动力学：现象、技术与思想（上）｜中国科学院2023跨年科学演讲(46)

这是一个滑轨，它通过电流的时候，这边电流是从底下这么流，到这边这么流，这两边的电流相反的时候，中间的磁场是叠加的，所以中间磁场才大。这个地方如果你再通过别的电流，在磁场底下的电流，就有所谓的洛仑兹力，就能把这个东西能弹出去。我们要求弹出去的速度是多少？因为炮弹能够达到的速度一般是可以达到6马赫的，所以6马赫的电磁弹射就没有任何意义，它要求我们电磁弹射在10马赫，甚至要弹到20马赫这个速度。想弹的速度那么快，你想这个电流得多大？结果就造成了一个什么局面？这两个滑轨的两侧通过的反向电流，它们俩是互相排斥的。很多做得不太合格的电磁炮只能打一次自己就撕裂了，这就是它的困难地方。

毕奥–萨伐尔定律，你把它表达成这样的数学形式的时候，实际上你会发现磁场是可以表达成积分的，这个叉乘的时候，等于这样地方的j，但是这个东西既然能够表达成什么东西的叉乘，所以。你会发现很有意思，刚才我说的一分为二的规律问题。这个毕奥–萨伐尔定律竟然需要两个东西来表达。你会觉得很奇怪，怎么哪来了两个？待会我们会注意到，这两个本来就应该有的，必须同时有这两个。待会儿我们会看到。

∇∙B=0的这样一个东西，以及B本身是可以表示成一个矢量的叉乘的事情，就注定了这个矢量本身不是固定的，是可以有一个自由度的。这个自由度就叫规范自由度，将来会被发展成量子场论，会被发展成规范场论。而现在我们有了磁矢势这个东西，在和电势这个东西凑到一起的时候，这就是所谓的四矢量，就会让你很轻松地进入到电磁场的相对论。