磁矢势
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磁矢势,又称磁位、磁势(magnetic potential),通常标记为 。磁矢势的旋度是磁场,以方程表示
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其中, 是磁场。
直观而言,磁矢势似乎不及磁场来得“自然”、“基本”,而在一般电磁学教科书亦多以磁场来定义磁矢势。在电磁学发展初期,很多学者认为磁矢势对于给定介质状态并没有实际物理意义[1],除了方便计算以外,别无其它用途[2]。但是,詹姆斯·麦克斯韦颇不以为然,他认为磁矢势可以诠释为“每单位电荷储存的动量”,就好像电势被诠释为“每单位电荷储存的能量”[3]。相关论述,稍后会有更详尽解释。
磁矢势并不是唯一定义的;其数值是相对的,相对于某设定数值。因此,学者会疑问到底储存了多少动量?不论如何,磁矢势确实具有实际意义。尤其是在量子力学里,于1959年,阿哈诺夫-波姆效应阐明,假设一个带电粒子移动经过某零电场、零磁场、非零磁矢势场区域,则此带电粒子的波函数相位会有所改变,因而导致可观测到的干涉现象[4] [5] 。现在,越来越多学者认为电势和磁矢势比电场和磁场更基本[6]。不单如此,有学者认为,甚至在经典电磁学里,磁矢势也具有明确的意义和直接的测量值[7]。
磁矢势与电势可以共同用来设定电场与磁场。许多电磁学的方程可以以电场与磁场写出,或者以磁矢势与电势写出。较高深的理论,像量子力学理论,偏好使用的是磁矢势与电势,而不是电场与磁场。因为,在这些学术领域里所使用的拉格朗日量或哈密顿量,都是以磁矢势与电势表达,而不是以电场与磁场表达。