电磁场的普遍对称性与磁荷和磁单极子——浅谈大学电动力学课程中的对称性及其应用

摘要

对称是现代物理学中位于基础地位的重要概念.电动力学教与学中应用对称开展分析,不仅仅有助具体问题解析,更有助于深化对电磁场宏观性质的认识和理解.电动力学研究对象——宏观电磁场不具有实物物质形态,故其对称性并不是显而易见的.本文从麦克斯韦方程组出发,采用非相对论形式的语言介绍宏观电磁场具有的普遍对称性,分析居于经典宏观电磁场理论基础地位的规范不变性是如何引起宏观电磁场对偶性破缺,并在此基础上探讨电动力学教与学中易混淆的两个概念——磁荷与磁单极子.