AB效应?贝里相位?物理学中两个不可不知的重要概念,看这里!

出品:科普中国

制作:中科院物理所科学传播协会

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19世纪中后期,麦克斯韦等人建立起了一套相当完备的经典电磁学理论体系,这个体系几乎可以解释当时所有的电磁现象。在这套体系中,有一个很特殊的量——磁矢势,通过对磁矢势求旋度,我们可以得到磁感应强度。

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麦克斯韦所著的《电磁通论》,经典电磁理论的旷世之作(图片来源:书籍封面)

然而,磁矢势与磁感应强度并不是一一对应的,如果将矢势后面加上一个额外全导数项,我们还是能得到相同磁感应强度,而这种变换也叫做规范变换。也就是说,磁矢势是规范变化的(因此也成为规范势),而磁感应强度是规范不变的。

一直以来,我们都相信物理世界不能依赖于我们怎么选取规范。因此,在这样的意义下,人们一度认为磁矢势并不是物理的。因为它不能被直接观测到,只是提供了数学上的计算便利,反映不了任何物理。这个认识在人们心中一直持续了将近一个世纪,直到1959年,阿哈罗诺夫-玻姆效应横空出世,人们的这个观念才开始动摇。

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