[科普中國]-坡印亭矢量

理論詮釋宏觀解釋

空間某處的電場強(qiáng)度為E，磁場強(qiáng)度為H，則該處電磁場的能流密度為S=E×H。能流密度概念是1884年J.坡印廷建立的，稍后O.亥維賽也獨(dú)立得到。電磁場的場能密度和能流密度是能量儲存在場中觀點(diǎn)完備描述所必須的。如從能量守恒出發(fā)，考慮空間任意閉合面S所包圍的體積V，如果該體積內(nèi)電磁場能減少，必定一部分用于體積V內(nèi)轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，還有另一部分能量通過界面S流出，能流密度矢量就是描述后一因素的物理量。因此，能量是通過電磁場傳輸?shù)?，即使對于直流電路情形，電源中的能量也不是通過電路中的電流傳輸?shù)?，而是以電路周圍電磁場能流的形式傳輸?shù)截?fù)載電阻去的。各種情形電磁能量的傳輸都是通過電磁場能流的形式傳輸?shù)摹?

微觀表述單位時間內(nèi)電磁場通過單位表面積向外傳遞的能量

μ0是真空磁導(dǎo)率;E是電場;B是磁場。特別地，S·da是單位時間內(nèi)通過無限小面元da的能量——能流，S稱為能流密度。

物質(zhì)因電荷的存在和電荷的運(yùn)動（包括中子的運(yùn)動）而產(chǎn)生坡印廷矢量。在電中性的物質(zhì)中，電荷數(shù)量與物質(zhì)質(zhì)量成正比例關(guān)系，于是，就有坡印廷矢量強(qiáng)度跟物質(zhì)質(zhì)量成正比例關(guān)系。2

天體的坡印廷矢量簡介及證明對于天體，為了方便論述，把天體看成質(zhì)點(diǎn)。坡印廷矢量強(qiáng)度跟物質(zhì)質(zhì)量成正比例關(guān)系，坡印廷矢量向外圍空間輻射是呈輻射狀的。如圖所示。

圖中，圓圈表示天體；箭頭表示坡印廷矢量；直線AB 表示通過質(zhì)心任何一個方向，質(zhì)心為O。

在質(zhì)點(diǎn)的模型中，坡印廷矢量向外圍空間輻射在各個方向是均勻的。圖中，在直線AB 方向上，天體從OA 方向向外圍空間輻射的坡印廷矢量和從OB 方向向外圍空間輻射的坡印廷矢量大小相等，方向相反，則有：

SOA+SOB=0

式中SOA、SOB 分別表示OA、OB 方向上的坡印廷矢量。

質(zhì)點(diǎn)向外圍空間輻射在各個方向總是成對的，而且大小相等。所以對包圍質(zhì)點(diǎn)的封閉曲面的坡印廷矢量的矢量積分恒等于零。我們把質(zhì)點(diǎn)向外圍空間輻射的坡印廷矢量的矢量積分記為：∮s*Sds

則有∮s*Sds=0

通過上述分析，我們可以看出天體自身輻射的坡印廷矢量不會改變自己的運(yùn)動狀態(tài)。2

結(jié)論天體之間的作用是萬有引力。這種萬有引力是天體通過向外圍空間輻射坡印廷矢量引起的。由于天體輻射坡印廷矢量使天體周圍的空間具有能量和動量，因而也具有了加速度，所以天體對處在它的外圍空間的天體產(chǎn)生力的作用。坡印廷矢量是電場和磁場的結(jié)合體，萬有引力是通過天體向外圍空間輻射坡印廷矢量而產(chǎn)生，所以，萬有引力和電磁場是統(tǒng)一的。2