156年前的“人类最伟大公式”，被中国院士成功改写，诺奖级成就

科技民兵原创2个月前关注

最近两天，央视新闻等多家国内媒体报道了一则重磅消息：中科院北京纳米能源所首席科学家王中林院士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，成功地将电磁场理论推广到运动的介质情形，奠定了运动介质电动力学的理论基础。

对于不太懂物理的朋友来说，这则新闻好像没什么价值，方程组？中学生都会解的东西，有什么值得吹捧吗？

事实远非如此，从公开的新闻图片也能看出，中科院对这项成果非常重视，甚至专门举行了一个“重大原创成果发布会”，王中林院士在介绍时也难掩激动，可见其分量之重。

有网友甚至留言道：这是一个“诺奖级”的成就！

那么到底什么是麦克斯韦方程组？王中林院士的研究有什么重大意义？我尽量用比较直白的话说一说。

已经156岁的“最伟大公式”

麦克斯韦方程组是由英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在1865年正式创立，距今已经156年，这个方程组最初由20个等式和20个变量组成，后经过数学微积分思想简化，最终形成了四个描述电场、磁场与电荷密度、电流密度之间关系的偏微分方程。

如果将其按照微分形式写出来，则可以简单写成以下四个方程：

2004年，英国的科学期刊《物理世界》举办了一个活动：让读者选出科学史上最伟大的公式。结果，麦克斯韦方程组力压质能方程、欧拉公式、牛顿第二定律、勾股定理、薛定谔方程等”方程界“的巨擘，高居榜首。

我们知道，质能方程是爱因斯坦的伟大发现（E=mc²，E表示能量，m代表质量，c表示光速）它是原子弹、氢弹的理论基础，但是还是输给了麦克斯韦方程组，可见麦克斯韦方程组在物理学界的地位。

麦克斯韦方程组甫一登场，就像一颗王炸一般轰动整个物理界，它以一种近乎完美的方式统一了电力和磁力，让在黑暗中摸索的同行找到了灯塔。

在麦克斯韦之前，物理学主流观点认为电和磁之间的相互作用是以超距作用为基础的，这个作用可以超越中间介质直接完成，不需要时间，电磁扰动速度无限快。

安培、法拉第、高斯等物理大神都只对电或者磁进行了局部探索，但是始终无法破解二者的理论关联，是麦克斯韦方程组第一次从理论角度，将电和磁和谐地统一起来，电生磁、磁生电，并由此诞生出物理学另一个伟大的理论--场。

麦克斯韦做出了一系列研究和预言：现实世界中存在着电磁波，它的传播速度为接近光速的有限值，同时光也是一种电磁波，还推导出光在空气中的速度为310740000m/s。

1887年，德国物理学家赫兹用实验的方法制造出电磁波，证实了麦克斯韦的伟大预言，爱因斯坦的相对论也印证了麦克斯韦的观点--电磁场就是物质的一种形式，现在我们生活中的移动通信、雷达、车联网、激光通信等等技术的根理论都来自麦克斯韦方程组。

原创理论创新，中国科学家将改写历史

既然麦克斯韦方程组这么厉害，那么王中林院士又做了什么工作呢？

用学术点的话来说，王中林院士对麦克斯韦方程组进行了拓展，引入了由于带电介质运动而产生的电磁耦合效应以及纳米发电机的理论构架，成功地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，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。

简单地说，王中林院士解决了麦克斯韦方程组的一些小bug，让它在解决人类科技问题方面又往前迈了一大步。

麦克斯韦方程组的伟大毋庸置疑，但是为了更好地统一电力和磁力，方程中进行了一些人为假设--假设体系中介质的形状、分布、体积和表面都不随时间变化，即处于静止状态，但是在现实世界中，这个假设是不完全成立的。

比如我们坐高铁时用手机打电话，手机就是一种通过电磁波进行通信的介质，但是手机肯定是时时刻刻在以300公里/小时的速度在移动的，这种情况下，麦克斯韦方程组就没办法描述手机的信号情况，因为它压根就没有速度这个参数。

自从1865麦克斯韦方程组被创立以来，这一理论缺陷一直存在，但是一直没有人解决它。

王中林院士正是对这一理论缺陷进行了修复，它经过多年的理论推导和计算，成功地将速度项引入到经典麦克斯韦方程组中，创造性地提出了--拓展型麦克斯韦方程组，一举奠定了运动介质电动力学的理论基础！

有了这个方程组，我们在手机、雷达、导弹、天线、航空航天等所有需要用到无线通信的领域就有了更强大的理论工具，可以轻松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。

如果用在军事上，我们的雷达将更快、更精准地定位到敌方的导弹和战机；如果用在民用上，坐高铁时手机信号不稳定、衰减大的问题也将有更好的解决方法；如果用在航天上，我们也能更及时准确地找到我们的航天探测器......

可以想象，随着王中林院士提出的拓展型麦克斯韦方程组在各个领域的逐渐应用推广，将大大提升我国的科技实力，同时也为人类的理论创新奉献出属于中国人的力量！

写在最后

理论创新是科研中最难啃的骨头，我国在这方面一直比较落后，直接导致了我们在科技领域被动挨打的局面。

麦克斯韦方程组揭示出电磁之间的秘密，帮助西方国家研发出无线通信、雷达、电话电报、手机；
质能方程揭示出质量与能量之间的秘密，使得美国人搞出了核武器、核电站；
量子理论揭示出微观物质世界的基本规律，这才有了如今的量子计算机、量子通信技术

令人欣慰的是，经过几代科学家的努力，现在我们正在逐渐赶上，如今全球最好的5G技术在中国、最强的量子计算机在中国、最长的可控核聚变发电记录在中国、最厉害的激光武器在中国......

现在，中科院的王中林院士又向世界宣布，麦克斯韦方程组的缺憾，被中国人解决了！

--END热门评论空间的奥秘292仔细地考虑了下。其一，电磁波源发出的电磁波速度为光速，根据狭义相对论，任何速度的物体与光速的相对速度仍为光速，因此，物体中的感生电磁场与电磁波的相对运动速度无关。其二，由于地球存在弱静地磁场，以及其它可能存在的静止环境的背景电场或磁场，这些对于低速运动物体，感生电动势不明显，而一旦高速运动，其感电动势可能会产生某些效应，如产生电磁干扰量等，但其本质仍为麦克斯韦方程描述的现场。因此，把这些因素误作是因速度导致对麦克斯韦方程组进行修正或拓展可能是不合适的。对所谓拓展新方程，本人持保留意见。本观点为本人原创，供参考。25回复2个月前陈征博士科学实验专家北京交通大学物理教师16踩哎，对麦克斯韦方程组对介质坐标系做伽利略变换……这不就是“以太”说么电磁场本身是相对论性的，对伽利略变换本身就不协变，只能用洛伦兹变换……2回复2个月前安然27149053531152237王中林院士创造了新型的麦克斯韦方程组，原来的麦克斯韦方程组只是新型方程组在介质静止时的一种特例。王中林与麦克斯韦的关系就如同爱因斯坦与牛顿的关系，牛顿经典力学是爱因斯坦相对论的一种特例。这样，王中林完全具有与麦克斯韦、牛顿、爱因斯坦的同级地位。16回复2个月前查看更多评论