一、内容简介
在经典电动力学中，无论相对运动的是观察者或是有几何形状的介质，一般教材中默认它们进行匀速直线运动(即惯性参考系)；所以，狭义相对论（洛伦兹变换）可以方便地描述真空中带电粒子的电磁场变化规律。在工程应用中，介质（物体）一般有不同的形状和大小，更多情况下其进行的是加速运动。对于低速运动介质且在忽略相对论效应的情况下，我们系统地构建了研究加速运动介质电磁现象的动生麦克斯韦方程组(Maxwell's equations for a mechano-driven media system)。我们发现：费曼物理讲义中列举的“反通量法则”的例子正是由于不可忽略几何形状的物体的运动引起，而描述介质加速运动的修正项没有被包含在经典的麦克斯韦方程组中。这是拓展麦克斯韦方程组的一个典型例证。我们构建了非匀速运动介质（物体）系统中的动生麦克斯韦方程组，拟解决在非惯性系中低速变速运动介质以及介质形状和边界随时间/空间变化时电磁场的动力学演化规律。我们概括总结了动生麦克斯韦方程组理论的核心内容，包括方程组的构建背景、物理图像、基本特点、与经典方程组之间的区别和联系、求解方法、潜在应用范围等。我们深入探讨了动生麦克斯韦方程组和经典麦克斯韦方程组之间的四个主要区别。我们的结论是：动生麦克斯韦方程组和场论等相关电磁理论自洽，没有矛盾。最后, 对动生麦克斯韦方程组在科学和技术方面的潜在影响进行了分析和展望。
动生麦克斯韦方程组 (Maxwell equations for a mechano-driven media system) 理论的核心内容总结如下：
(1) 从四大物理定律的积分形式出发，基于伽利略时空观推导出实验室坐标系中的场(E(r,t), B(r,t)), 探究低速变速运动的、具有复杂运动轨迹的、多个运动介质的电磁场动力学演化规律问题。
(2) 适用于低速变速运动介质v(t)、介质形状和边界可变的介质v(r,t)。
(3) 方程组引入力-电-磁的耦合场; 对于在非惯性系中做复杂运动的介质，当其速度较小、且忽略相对论效应时，方程组可以揭示力-电-磁多场耦合系统的电磁场动力学演化规律。
(4) 由于外力作用, 系统的电磁能量不守恒, 机械能和电磁场能量互相转换，但封闭系统的总能量守恒。
(5) 物体运动是产生电磁波的源之一(动生电磁场), 描述物体里面的电磁现象使用动生麦克斯韦方程组; 当源产生的电磁波在空间传播时使用经典麦克斯韦方程组, 两者在物体（介质）界面相接并满足边界条件。
(6) 描述观察者在实验室系观测同时发生的多个相对运动物体的电磁现象, 且物体之间存在相互作用；可以用方程组对物体内部电磁场的分布和大小的演化规律处进行近似求解处理。
(7) 介质内部的电磁现象用动生麦克斯韦方程组描述. 因为介质中的光速cm总是小于c0，因此不存在超光速问题；一旦电磁波产生，其在介质之间的传播规律用经典的麦克斯韦方程组来描述，满足光速不变原理。
(8) 当物体进行匀速直线运动时，动生麦克斯韦方程组表达式回归到经典麦克斯韦方程组的形式，保证了整体理论系统的逻辑性和自洽性。
(9) 动生麦克斯韦方程组的求解方法: 本质上是求解一个齐次/非齐次的二阶线性偏微分方程, 由于方程组的复杂性和边界条件的特殊性，可以使用类似于微扰论中级数展开的方法进行求解。
(10) 对于工程应用相关的非匀速运动介质系统中的电磁场变化，动生麦克斯韦方程组能够解决相关问题. 该处理方法适合于应用物理领域，并且在工程电动力学方面得到广泛应用。
动生麦克斯韦方程组和经典麦克斯韦方程组之间的四个主要区别和覆盖的范围分别如下：
a) 加速运动的非惯性系与匀速直线运动的惯性系；
b) 包括费曼提出的“反通量法则”例子的电磁理论与不包括“反通量法则”的电磁理论；
c) 多个运动介质的电动力学问题与单个运动介质的电动力学问题；
d) 全场(近场+远场)电动力学与远场电动力学。传统的电动力学更关注电磁波的远距离传输、反射等电磁现象(远场)，如雷达和天线等；一般不同时考虑源的运动状态和与源相关的边界条件，而重点考虑远场的电磁波行为。动生麦克斯韦方程组不但可以描述远场的电磁行为, 同时也可以探究源附近场的行为(近场)；远场是方程组的特解，而近场取决于方程组的齐次解；方程组的全解(全场)需要满足边界条件。
二、视频回放
此视频为王中林院士在中国地质大学（北京）现场讲座的精彩回顾！
[video:王中林院士在中国地质大学（北京）现场报告]
三、主讲人介绍
王中林院士，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长，中国科学院大学讲席教授、纳米科学与技术学院院长，佐治亚理工学院终身校董事讲席教授。王教授是2019年爱因斯坦世界科学奖(Albert Einstein World Award of Science)、2018年能源界最高奖 - 埃尼奖 (ENI Award)、2015年汤森路透引文桂冠奖、2014年美国物理学会James C. McGroddy新材料奖、和2011年美国材料学会奖章(MRS Medal)等国际大奖得主。他是中科院外籍院士、美国国家发明家科学院院士、欧洲科学院院士、加拿大工程院外籍院士、韩国科学技术院院士，国际纳米能源领域著名刊物 Nano Energy （最新IF：19.08）的创刊主编和现任主编。
王中林教授是纳米能源研究领域的主要奠基人。他发展了基于纳米能源的高熵能源体系；开创了基于纳米发电机的自驱动系统及蓝色能源领域，与基于压电电子学与压电光电子学效应的第三代半导体领域；创立了压电电子学、压电光电子学与摩擦电子学学科；发现了六个新物理效应：压电电子学效应、压电光电子学效应、压电光子学效应、摩擦伏特效应、热释光电子效应和交流光伏效应。
四、参考文献
[1] Z.L. Wang “ On the expanded Maxwell’s equations for moving charged media system – general theory, mathematical solutions and applications in TENG”, Materials Today, 52 (2022) 348-363; https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.10.027
[2] Z.L. Wang “ Maxwell’s equations for a mechano-driven, shape-deformable, charged media system, slowly moving at an arbitrary velocity field v(r,t)”, J. Phys, Communication，6 (2022) 085013; https://doi.org/10.1088/2399-6528/ac871e ;
[3] Z.L. Wang “ The expanded Maxwell’s equations for a mechano-driven media system that moves with acceleration”, Intern. J. of Mordern Physics (2022) 2350159; https://doi.org/10.1142/S021797922350159X
[4] Zhong Lin Wang* “Electrodynamics for a mechano-driven media system moving with acceleration“; http://arxiv.org/abs/2207.13119
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[6] 王中林，邵佳佳“面向工程电磁学的动生麦克斯韦方程组及其求解方法“, 《中国科学-技术科学》，52 （2022）1416-1433；https://doi.org/10.1360/SST-2022-0226
[7] 王中林*, 邵佳佳“从加速运动介质中的法拉第电磁感应定律到拓展的麦克斯韦方程组“，《中国科学-技术科学》53（2023）430-444; https://doi.org/10.1360/SST-2022-0322
[8] 王中林*, 邵佳佳“非匀速运动物体系统的动生麦克斯韦方程组理论”, 《中国科学-技术科学》，（综述）；https://doi.org/10.1360/SST-2023-0062
