電磁場張量英文解釋翻譯、電磁場張量的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 electromagnetic field tensor

分詞翻譯：

電磁的英語翻譯：

electromagnetism
【醫】 electromagnetism

場的英語翻譯：

field; a level open space; scene
【化】 field
【醫】 field; plant

張量的英語翻譯：

tensor
【化】 tensor

專業解析

電磁場張量是經典電動力學和相對論物理中的核心概念，英文稱為"Electromagnetic Field Tensor"，用符號$F_{mu u}$表示。它通過四維幾何語言統一描述了電場和磁場的時空分布特性。

從數學結構來看，該張量定義為四維勢$Amu$的外導數： $$ F{mu u} = partialmu A u - partial_ u Amu $$ 其中$mu, u$取值0到3，分别對應時間分量和空間分量。其反對稱特性$F{mu u}=-F_{ umu}$決定了隻有6個獨立分量，恰好對應傳統電磁學中的3個電場分量$(E_x,E_y,E_z)$和3個磁場分量$(B_x,B_y,B_z)$。

在相對論框架下，電磁場張量實現了電磁場的協變性表述。通過洛倫茲變換時，其分量按照張量變換規律轉換，使得麥克斯韋方程組在任意慣性系中保持形式不變。這種幾何化表述是愛因斯坦建立狹義相對論的重要基礎，相關數學推導可參考經典教材《電動力學導論》(David J. Griffiths著)。

實際應用中，該張量廣泛用于粒子物理加速器設計離子體動力學研究等領域。歐洲核子研究中心(CERN)在其粒子加速器電磁場建模中，就采用了基于電磁場張量的相對論性計算方法。

網絡擴展解釋

電磁場張量是描述電磁場在四維時空（闵可夫斯基時空）中數學性質的二階反對稱張量，它将電場和磁場統一為一個幾何對象，符合狹義相對論框架。以下是詳細解釋：

1.基本定義

電磁場張量（常用符號為$F^{mu u}$）由四維電磁勢$A^mu=(phi, boldsymbol{A})$通過外導數構造而來，其表達式為： $$ F^{mu u} = partial^mu A^ u - partial^ u A^mu $$ 其中$partial^mu$是四維梯度算符，$phi$為标量勢，$boldsymbol{A}$為矢量勢。

2.矩陣形式與物理意義

在三維空間中，電磁場張量可表示為： $$ F^{mu u} = begin{pmatrix} 0 & -E_x & -E_y & -E_z E_x & 0 & -B_z & B_y E_y & B_z & 0 & -B_x E_z & -B_y & B_x & 0 end{pmatrix} $$ 其中$boldsymbol{E}$為電場，$boldsymbol{B}$為磁場。通過這一形式，電場和磁場被統一為四維時空中的幾何量。

3.核心性質

反對稱性：$F^{mu u} = -F^{ umu}$，因此對角元素為零，僅有6個獨立分量（對應電場的3個分量和磁場的3個分量）。
協變性：在洛倫茲變換下，電磁場張量的分量按張量規則變換，滿足狹義相對論要求。
與麥克斯韋方程的關聯：通過張量方程$partialmu F^{mu u} = 4pi J^ u$和$partial{[alpha} F_{betagamma]}=0$，可導出麥克斯韋方程組中的兩個非齊次方程和兩個齊次方程。

4.物理應用

電磁場張量簡化了電磁場的相對論性描述。例如：

電荷的運動方程可寫為$m frac{dx^mu}{dtau} = e F^{mu u} frac{dx_ u}{dtau}$，其中$tau$為固有時。
電磁場的不變量為$F^{mu u}F{mu u} = 2(B - E)$和$epsilon^{mu urhosigma}F{mu u}F_{rhosigma} = 8boldsymbol{E} cdot boldsymbol{B}$。

5.擴展說明

電磁場張量的反對稱性反映了電場和磁場在參考系變換下的相互轉化（如運動電荷産生的磁場）。這一形式為規範場論和後續量子電動力學的發展奠定了基礎。

如需進一步了解張量的具體推導或應用場景，可參考電磁學專著或相對論教材。