[科普中国]-坡印亭矢量

理论诠释宏观解释

空间某处的电场强度为E，磁场强度为H，则该处电磁场的能流密度为S=E×H。能流密度概念是1884年J.坡印廷建立的，稍后O.亥维赛也独立得到。电磁场的场能密度和能流密度是能量储存在场中观点完备描述所必须的。如从能量守恒出发，考虑空间任意闭合面S所包围的体积V，如果该体积内电磁场能减少，必定一部分用于体积V内转化为其他形式的能量，还有另一部分能量通过界面S流出，能流密度矢量就是描述后一因素的物理量。因此，能量是通过电磁场传输的，即使对于直流电路情形，电源中的能量也不是通过电路中的电流传输的，而是以电路周围电磁场能流的形式传输到负载电阻去的。各种情形电磁能量的传输都是通过电磁场能流的形式传输的。1

微观表述单位时间内电磁场通过单位表面积向外传递的能量

μ0是真空磁导率;E是电场;B是磁场。特别地，S·da是单位时间内通过无限小面元da的能量——能流，S称为能流密度。

物质因电荷的存在和电荷的运动（包括中子的运动）而产生坡印廷矢量。在电中性的物质中，电荷数量与物质质量成正比例关系，于是，就有坡印廷矢量强度跟物质质量成正比例关系。2

天体的坡印廷矢量简介及证明对于天体，为了方便论述，把天体看成质点。坡印廷矢量强度跟物质质量成正比例关系，坡印廷矢量向外围空间辐射是呈辐射状的。如图所示。

图中，圆圈表示天体；箭头表示坡印廷矢量；直线AB 表示通过质心任何一个方向，质心为O。

在质点的模型中，坡印廷矢量向外围空间辐射在各个方向是均匀的。图中，在直线AB 方向上，天体从OA 方向向外围空间辐射的坡印廷矢量和从OB 方向向外围空间辐射的坡印廷矢量大小相等，方向相反，则有：

SOA+SOB=0

式中SOA、SOB 分别表示OA、OB 方向上的坡印廷矢量。

质点向外围空间辐射在各个方向总是成对的，而且大小相等。所以对包围质点的封闭曲面的坡印廷矢量的矢量积分恒等于零。我们把质点向外围空间辐射的坡印廷矢量的矢量积分记为：∮s*Sds

则有∮s*Sds=0

通过上述分析，我们可以看出天体自身辐射的坡印廷矢量不会改变自己的运动状态。2

结论天体之间的作用是万有引力。这种万有引力是天体通过向外围空间辐射坡印廷矢量引起的。由于天体辐射坡印廷矢量使天体周围的空间具有能量和动量，因而也具有了加速度，所以天体对处在它的外围空间的天体产生力的作用。坡印廷矢量是电场和磁场的结合体，万有引力是通过天体向外围空间辐射坡印廷矢量而产生，所以，万有引力和电磁场是统一的。2