磁流体力学之父——阿尔文

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1、第6期李兵：磁流体力学之父

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3、阿尔文97磁流体力学之父

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5、阿尔文李兵1)(中国科学院紫金山天文台，南京210008)摘要阿尔文以他深刻的洞察力和敏锐的物理直觉改变了我尔文在电磁学上的天赋在中学时代就已经崭露头角.们对宇宙的传统看法，他一系列开创性的工作使得磁流体力Falthammar这样评价阿尔文，作为一个科学家，阿尔学真正成为现代物理学的一个重要分支.简单介绍了阿尔文文倾向于从电磁学角度分析天体物理问题，这的确是富有成的主要学术成就以及学术遭遇，并对其辉煌成就、学术遭遇效的方法".阿尔文一生的主要贡献集中在行星际与磁层物背后可能的

6、原因做了简要分析.理、磁流体力学、宇宙学等领域.关键词等离子体物理学，磁流体力学，阿尔文在阿尔文的早期学术生涯中(1931»1941年)，阿尔文围绕银河系内行星际空间宇宙射线的计量与起源做了大量研在等离子体物理学发展史上，有许多为之做出过贡献的究.为了处理带电粒子在电磁场中的复杂运动，阿尔文首先提科学家.毫无疑问朗缪尔(IrvingLangmuir)，朗道(Lev出带电粒子引导中心的概念，为解释宇宙射线，基于引导中DavidovichLandau)，阿尔文(HannesAlfv¶en,图1)是他们心的概念他提出，银河系可能存在一大尺度

7、的磁场，磁场俘中的杰出代表.等离子体物理学主要存在两种研究方法，一获带电的宇宙射线粒子，使得它们在近似为圆的轨道上运动.种是流体的方法，另一种是动理论的方法.早在等离子体物即使只有小部分的电离气体存在，它在磁场中产生的电流足理学建立前，法拉第就从流体力学的角度研究了带电流体，以产生星际磁场.因此，弱磁场必定充满整个银河系.正是可谓是磁流体力学(magnetohydrodynamics)的发端.直到星际的电磁场支配着地球附近发生的现象，辐射带极光、磁[2-3]阿尔文在20世纪40»50年代一系列在磁流体力学方面的暴及彗尾都因此得到了完美

8、的解释.然而当时科学界的开创性工作和发现，及其在等离子体物理学中卓有成效的应主流认为星际空间除了真空"，什么都不存在，更不要说磁用，磁流体力学才真正成为物理学的一个重要分支，阿尔文场了.阿尔文也因此一直得不到科学界的足够重视，可他从也因此而获得1970年的诺贝尔物理学奖.没有放弃，一直在坚持，直到1974年人造地球卫星首次观测到星际磁场和地球磁层电流后阿尔文的想法才得到证实.1934年，阿尔文获得乌普萨拉大学博士学位，博士学位论文题为InvestigationsoftheUltra-shortElectromagneticWave

9、s"，同年他被任命为乌普萨拉大学物理学讲师.阿尔文一生中许多最重要的贡献是在他的黄金时期20世纪40»50年代完成的，其中阿尔文波的发现开创了磁流体力学的新领域，堪称科学史上的佳话.阿尔文有着天才般的直觉和敏锐的洞察力，善于从复杂具体问题中挖掘主要矛盾.阿尔文首先注意到，当导电流体在磁场中运动时，会产生感应电流，感应电流又与磁场反作用于导电流体，这构成了图1H.阿尔文磁流体力学的基本思想.1942年，为了解释太阳黑子他首次提出了冻结效应并预言了磁力线与导电流体的耦合将产生一1阿尔文生平及其主要学术贡献种新的波

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11、阿尔文波[4-5].阿

12、尔文波是存在磁场时导电阿尔文于1908年5月30日出生于瑞典Norrkoping，流体中所特有的一种波动.这种波类似在绷紧的弦中传播的年轻时的阿尔文就已经表现出了对天文学和天体物理学的浓横波，沿着磁力线方向传播.更准确地说,阿尔文所预言的这厚兴趣.作为阿尔文最亲密的合作者Carl-GunneFaltham-种波是剪切阿尔文波.众所周知根据麦克斯韦的电磁理论，mar曾经说起有两件事情深深影响了阿尔文早期的智力发展电磁波在导体中无法传播，只能渗透导体表面一个原子尺度[1]的量级.当阿尔文提出在导电的等离子体中存在能传播的阿和最终的科学生涯

13、.第一件是弗拉马里翁(CamilleFlam-marion)的《大众天文学》激起了阿尔文对天文学和天体物尔文波后，科学界普遍持怀疑态度.理学的兴趣.第二件是阿尔文中学时代在学校的无线电俱乐1948年阿尔文第一次前往美国，受芝加哥大学邀请做部十分活跃，他曾经制造了若干无线电接收器.由此可见阿了几场磁流体力学的演讲，芝加哥大学教授著名物理学家费2012{05{13收到第1稿，2013{09{09收到修改稿.1)李兵,硕士研究生，研究方向为部分电离等离子体中的阿尔文波.E-mail:libingyuanshi2010@163.com98力学

14、与实践2013年第35卷米(EnricoFermi)在了解阿尔文的工作后，情况才出现了转AntimatterinCosmology)一书集中体现了他对物理学美感[2]机.前美国GeophysicalResearchLet