现代电磁场理论在麦克斯韦方程后有没有新的革命性发展？
谢谢邀请。 以下是我个人的一些看法。 继麦克斯韦方程提出后，现代电磁场理论发展主要分两块，一块是基于量子光学，另一块是基于经典光学。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 先说量子光学，这是完全新的领域，当把光量子化之后，出现很多很反直觉的现象，这是现代光学发展最有趣也最有前景的一个方向，比如量子计算机，量子通信，潘建伟院士就是研究这个方向的。 在量子网络中，实际上就是原子与电磁波的相互作用，所有的信息储存在原子中，而电磁波就是担任的就是传递信息的作用。 一个简单的模型，如上，每个节点由一个谐振腔构成，谐振腔里面有一个原子，由于腔的限制，腔内的电磁波的模式是离散的，通过一些量子化手段，可以计算出腔内的光子数，这时候光就量子化了，整个系统就变成了原子与光子的相互作用，这与经典的电磁场有着本质的区别，表现出来很多反直觉的物理现象。这也是量子计算机的一个基础。 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 研究电磁波的另外一个思路是向上走与凝聚态物理相结合，把一些费米子体系转移到玻色子，比如拓扑绝缘体，weyl point等等。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 在经典体系里面，所有的问题似乎都只是工程问题了，但是如果向上与凝聚态物理和量子理论相结合，你会发现其中的物理的深刻和神奇。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 但是，就算基于经典光学，仍然有很多有意思的东西出现，比如光子晶体，超材料，超表面，拓扑绝缘体等等。 如果说，麦克斯韦画了一个圈告诉人们，电磁波的性质就被限制在这个圈里，但是这个圈仍然是一个无限大的圈，仍然有无穷的可能性。 就比如说，麦克斯韦创造了c语言，他提出了c语言里面一些基本的语句，但是c语言里面涉及到的算法，及各种复杂的应用，这仍然有很多发掘的空间。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 就我所在领域来说，这是近三十年来才发展起来的全新领域。麦克斯韦方程虽然告诉人们，什么样的电磁参数可以怎么控制电磁波。但是很多参数是现实中没有直接存在，如何实现它们，这是需要理论去支撑。 光子晶体大概是90年代提出来的，它引入了凝聚态物理的一些东西，发现周期排列的结构能够产生类似晶体里面的能带特性。 后来人们思考一种亚波长的结构是否可以用一些宏观的电磁参数来代替，于是就有了超材料。超材料的出现，人们可以实现很多的电磁参数，比如负折射率，零折射率，无穷大折射率，各向异性折射率，手性材料等等。 其中由于可以实现各种各向异性材料，于是就有了变换光学的出现。 变换光学又导致了隐身衣的出现。 超材料又导致了超表面的出现，并拓展了snell定理。 光子晶体 超材料 超表面 隐身衣 从电磁材料的发展规律来说，最开始研究的是各向同性的介质材料，后来开始研究各向同性的折射率为负、零、或者无穷大的材料，然后开始研究各向异性的材料，接着是手性的材料，最近又发展到了非互易材料，包括最近大热的拓扑绝缘体。 拓扑绝缘体 所以从材料角度来说，电磁参数矩阵从一个常数，变到了一个张量，又变成了一个非对称的张量。材料参数也从单一的介电常数，到磁导率，再到各种表征电磁波材料的其它参数，比如表征手性的参数，表征非线性的参数，等等。 另外现代的各个学科绝对不是彼此割裂的，各个学科都会相互借鉴，就比如光学从凝聚态借鉴概念，声学又从光学借鉴概念。有时候学科之间的交叉，不是单单麦克斯韦方程就能够统领的。 所以麦克斯韦给出了电磁场理论的几块基石，但是构建电磁波大厦的不仅仅就是几块基石就可以了，它还需要水泥，柱子，瓦片等等。 当然你们老师是做工程的，工程上的东西，现在确实比较成熟了，所以他觉得没有很多东西可以研究，这也是他个人的看法吧。在量子力学、相对论提出之前，很多大牛还以为，以后的科学发展就是给牛顿力学缝缝补补呢。