在工程电磁学中，介质或物体具有形状和大小，并且相对于实验室参考系中的观察者，可能沿着复杂的轨迹加速移动。为了描述由多个移动物体组成的系统的电磁行为，动生麦克斯韦方程组（MEs-f-MDMS）应运而生，这是在低速近似（v<<c）下进行的。通过深入研究，MEs-f-MDMS可以用于描述移动物体内部的电动力学，而经典的麦克斯韦方程则用于描述相对于实验室参考系静止的区域中的电动力学。这两个区域的完整解满足边界条件。介质的加速运动是在其附近产生电磁波的源头，但这个组成部分在经典麦克斯韦方程中被遗漏了。本文提出了解决MEs-f-MDMS的策略，其中考虑了介质的色散性和相关的时间与频率空间中的本构关系。这个通用理论，可能将作为数值计算向实际应用发展的一般指导。
本文由王中林院士作为唯一作者，以“General solutions of the Maxwell’s equations for a mechano-driven media system (MEs-f-MDMS)”为题发表在国际著名期刊Journal of Physics Communications上，将为理解和预测动态介质中的电磁现象提供新的视角！
原文目录如下：
1. Introduction
2. The Maxwell’s equations for a mechano-driven system
3. Solution in time-space by ignoring medium dispersion
4. The Maxwell’s equations for a mechano-driven system in frequency space
5. Solutions in frequency space with including medium dispersion
6. Boundary conditions in time-space
7. Boundary conditions in frequency-space
8. Special case: no translation motion
9. Solutions with relativistic corrections
10. Summary
原文链接 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-6528/ad8d2f
图1.对于一个包含运动物体和实验室参考系（S）中的观察者的系统，介质内部的电磁行为由机械驱动介质系统（MEs-f-MDMS）的麦克斯韦方程来描述；而在相对于实验室参考系静止的介质或真空中，如图中所示的六边形盒子内部，控制方程是经典的麦克斯韦方程；这两组方程的解满足介质界面/表面的边界条件。
解法简介
时间-空间解法
这种方法通过直接在时间-空间域中求解麦克斯韦方程，考虑了介质的加速运动和变形。通过格林函数和积分方程，我们能够逐步迭代求解电磁场的分布。这种方法的优势在于能够提供对介质内部电磁行为的直接描述，尤其适用于那些需要精确计算介质内部电磁场的工程问题。（对应原文中的第3节（Solution in time-space by ignoring medium dispersion）和第8节（Special case: no translation motion）中的时间-空间部分）
频率空间解法
在频率空间中求解麦克斯韦方程，通过傅里叶变换将时间域问题转换为频率域问题，从而简化了问题的复杂性。这种方法特别适用于分析和设计高频电磁设备，如雷达和通信系统，因为它能够揭示不同频率下的电磁行为。（对应原文中的第4节（The Maxwell’s equations for a mechano-driven system in frequency space）和第5节（Solutions in frequency space with including medium dispersion））
特殊情况下的解法
对于那些没有平移运动，只有旋转运动的特殊情况，本文章提出了专门的解法。这些解法考虑了旋转介质产生的电磁辐射，对于分析如风力发电机、旋转机械等在旋转过程中产生的电磁辐射问题至关重要。（对应原文中的第8节（Special case: no translation motion）中的时间-空间和频率空间部分）
相对论修正解法
文章还探讨了在低速近似下，考虑相对论修正的解法。这种解法通过引入修正因子，可以更精确地描述介质中的电磁行为，尤其是在介质速度接近光速时。（对应原文中的第9节（Solutions with relativistic corrections））
结论
本文提出了动生麦克斯韦方程（MEs-f-MDMS）的解析方法，这些方法考虑了介质的色散性和相关本构关系。通过使用基于格林函数的积分方程，并逐步迭代求解，我们在时间和频率空间中都推导出了解决方案，并给出了相应的边界条件。我们希望这些通用方法能作为数值计算的一般分析指导，以发展到实际的工程应用中。基于本文提出的分析方案，预计将进行数值计算以解决工程问题。这些新解法不仅在理论上具有重要意义，而且在实际应用中也具有广泛的前景，从高速飞行器的电磁特性到旋转机械的电磁辐射，再到虚拟现实中的信号处理，这些新理论都将为我们提供更深入的理解和更精确的计算工具。
让我们一起期待这些新解法在电磁学领域的应用，它们将如何推动科技的进步，改善我们的生活。
