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　　新书评荐｜李尔平、王中林等《麦克斯韦方程新拓展与应用》，科学出版社2025年6月(英文版Springer 2024年12月）
 
　　
　　《麦克斯韦方程新拓展和应用》
 
　　作者：
 
　　.浙江大学 李尔平
 
　　2.中国科学院 王中林
　　
　　7月12日在中国科技大学，合肥，举办的“电磁科学.遇见AI”学术论坛上，发布了由浙江大学李尔平教授和中国科学院王中林教授等著的《麦克斯韦方程新拓展和应用》专著。
 
　　浙江大学李尔平做新书介绍
　　
　　参加新书发布会的嘉宾从左至右：中国科技大学陆朝阳、李震宇，浙江大学李尔平，南洋理工大学张跃平，北京航空航天大学苏东林，中科院王中林，中国科技大学吴枫，北京航空航天大学吴筱
　　
　　内容简介
　　
　　电磁场是现代电子信息技术发展的重要理论基础。后摩尔时代纳米尺度信息器件受尺度效应、量子效应和介质运动效应的显著影响，导致经典电磁场难以精确预测其电学特性。本专著从电磁物理理论出发，重点阐述了在量子效应、尺寸效应和介质运动效应作用下的麦克斯韦方程最新拓展与应用，以及这些效应在纳米尺度电子和光学器件中的影响。专著系统地介绍了麦克斯韦方程理论、实验和应用研究的最新拓展。首先，讨论了麦克斯韦方程组与量子场论结合及其量子化，为量子电磁场技术前沿应用奠定了理论基础。进而阐述了麦克斯韦方程组与薛定谔方程的耦合以及极小尺度下的量子隧穿效应，为极小特征尺寸的电子光子器件及系统工程提供非经典的微观电磁场理论设计实用性框架。其次，介绍了在低速近似条件 (远小于光速) 下，从机械激励介质系统出发推导出动生麦克斯韦方程组，实现了在电-磁-力三场耦合情况下电磁理论的系统描述。最后，对于固定局域运动的介质，通过定义等效的电场和磁场，讨论了简化的动生麦克斯韦方程组解析解及其实际工程应用。本书旨在为物理学、电子信息及通信领域特别是从事电子-光子器件研发的研究人员和工程师提供参考。
　　
　　具体章节导读
　　
　　本书分为七章，从讨论基本电磁物理出发，重点阐述了考虑量子效应、尺度效应和运动效应时麦克斯韦方程组的应用情况，以及这些效应在纳米尺度电子学和光子学器件中的影响。
 
　　第1章专注于介绍经典麦克斯韦方程组。
 
　　第2章重点讨论了麦克斯韦方程组与量子场论的结合及其量子化，为量子技术前沿应用奠定了理论基础。本章从麦克斯韦方程组的哈密顿形式入手，将经典电磁场的谐振子模型引入量子化过程。进而，讨论了基于朗之万噪声源的量子化策略，克服色散介质中的困境，并强调涨落耗散定理的关键作用。最后介绍了方程组在量子领域的相关应用，如自发辐射与拉比劈裂、卡西米尔（Casimir）力、单光子及纠缠光子的散射行为，突显了麦克斯韦方程组在量子技术中的核心地位与独特价值。
 
　　第3章详细阐述了麦克斯韦方程组在纳米尺度物体系统中的应用，其中考虑了麦克斯韦方程组与薛定谔方程的耦合情况。
 
　　第4章重点说明麦克斯韦方程组在计算纳米尺度电子学器件和量子光子器件物理属性方面的应用。
 
　　第5章展示了麦克斯韦方程组在具有量子效应的纳米级器件中的应用，并描述了实验研究结果。这章还介绍了在1纳米及以下纳米电磁学量子现象的分析和测试方法，这里采用了 分子隧道结控制的量子等离子体共振方法分析和测试纳米电磁学量子效应，计算和实验显示1纳米尺度一下需要考虑隧道效应。
 
　　第6章阐述了洛伦兹变换和狭义相对论的基本原理以及麦克斯韦方程组的协变性，并重点探讨了在惯性参考系中，运动观察者在自由空间中观察到的电磁现象。
 
　　第7章主要介绍了在低速近似条件 (运动速度远小于光速) 下，从机械激励介质系统出发推导出动生麦克斯韦方程组的基本物理机理，实现了在电-磁-力三场耦合的情况下电磁理论的系统描述。动生麦克斯韦方程组可以用来描述兼具加速平移运动和旋转运动的介质/物体内部的电动力学现象，并从数学角度提出了如何求解该方程组的相关方法。该章把传统麦克斯韦方程组拓展到了具有运动介质（物体）情况下的多界面系统，在能源、传感和虚拟现实等工程技术中具有一定的应用场景。
 
　　在第8章中，我们假设介质运动没有平移运动，只有相对旋转或重复运动。在这种情况下，通过定义等效的电场和磁场，动生麦克斯韦方程组可以简化为标准的麦克斯韦方程组的形式。我们将讨论该理论在一些工程技术中的应用, 并汇总了证明动生麦克斯韦方程组的相关实验结果。最后，动生麦克斯韦方程组被拓展到描述高速运动物体的相对论电磁学情况。中国工程院院士、北京航空航天大学教授苏东林评价该书：“本书系统描述了关于麦克斯韦方程组基本理论中的最新进展，旨在为微电子、光电子、电子信息及通信和电力系统研究人员和工程师，特别是从事微纳电子-光子器件应用开发的研究人员提供参考。它引导读者从经典麦克斯韦方程到受量子影响的方程，为电磁模拟、纳米级电子和光学器件及系统的设计、以及纳米发电机和能源系统的电磁现象提供必要的教学和参考书。本书融合了理论基础和实际应用，为专业人士提供了在现实场景中应用这些进步所需的专业知识。”
　　
　　作者介绍李尔平是浙江大学求是讲席教授，浙江大学-伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区国际联合学院首任院长。新加坡工程院院士、国家首批特聘专家、IEEE Fellow。《Electromagnetics Science》创刊执行主编。他是微纳芯片及封装集成电磁兼容领域国际学术带头人，研究领域涉及后摩尔时代 微纳器件电磁场，电磁兼容和信号完整性。他的杰出贡献得到国际广泛认可，获电磁兼容领域国际三大奖：最高奖IEEE理查德·斯托达特杰出成就奖、IEEE劳仑斯·克明卓越贡献奖和IEEE电磁兼容技术成就奖。
　　
　　王中林院士是中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长、原美国佐治亚理工学院终身讲席教授。作为2023年全球能源奖（Global Energy Prize）、2019年爱因斯坦世界科学奖（Albert Einstein World Award of Science）以及2018年埃尼奖（ENI Award，被誉为“能源界诺贝尔奖”）等三大国际顶级奖项的获得者，王院士的科学成就得到了全球学术界的高度认可。王院士是纳米能源研究领域的奠基人，开创了基于纳米发电机的自驱动系统及蓝色能源宏大领域，为高熵能源体系的发展提供了全新的方向。他发明了摩擦纳米发电机（TENG），为自驱动传感器、人工智能、可穿戴电子设备和物联网设备提供了可持续的能源解决方案。他开创了压电电子学与压电光电子学效应的第三代半导体研究领域，建立了压电电子学、压电光电子学与摩擦电子学学科，并发现了六个新物理效应。他同时对于运动介质的电动力学和高能电子的非弹性散射也做出了突出的理论贡献。