根据▽× E=-dB/dt,可假设其旋量电磁场E为
E = n C × B
..........................................................................................11式
n为传播速度c方向的单位矢量,不妨令 C = n C,上式可表示为
E = C× B
对上式移项,把B=▽× A代入上式,有
▽× A= E×1/ C
移项,交换矢量算子,积分,可得
C × A= E× r
令旋量电势φ = A×C= r×E ,有
▽× φ = dA/dt=-E
..........................................................................................12式
所以复合电磁势φ 为
φ =φ₀ +A × C
C为波速矢量。
对12式取旋度,得
▽× (▽× φ) = d(▽× A)/dt= dB/dt
把▽²φ =εμ ∂²φ/∂²t代入上式,整理后得
d(B+εμ ∂φ/∂t)/dt =0
即
B+εμ ∂φ/∂t =B₀
..........................................................................................13式
根据安培环路定理∮B₀.dL=μI,有下式成立
∮(B+εμ ∂φ/∂t) .dL = μI
即
∫∫[▽×B+εμ ∂(▽× φ)/∂t) ] .ds =μ∫∫j.ds
把▽× φ = -E代入上式,整理后得
▽×B-εμ ∂E/∂t=μ.j
这正是麦克斯伟方程的第四式。
根据电磁场的复合性质或广义波函数性质,下式是成立的
▽²φ+∂B/∂t=-ρ/ε
.........................................................................................14式
把B+εμ ∂φ/∂t =0代入上式,得
▽²φ-εμ ∂²φ/∂² =-ρ/ε
.........................................................................................15式
这就是运动电子关于电磁场势的达朗贝尔方程。
其一般数学解为如下形式
φ(r,t ) = -∮ρ.ds/ε+∮E.dr+εμ.∮B.dt+φ₀.exp[iω.(t±r/c)]
其中电场E,磁场B分别为积分常矢。上式第一项表示运动电子的静电磁势及恒定电场矢势,第二、三项表示电磁场在波动状态下恒定的电磁矢势,第四项表示运动电子在变速状态下的辐射或吸收的电磁矢势(波)。
当ρ=0时,有
▽²φ-εμ ∂²φ/∂²=0
上式的解可表示为
φ(r,t )= C + ∫E₀.dr +∮E.dr+εμ.∮B.dt+φ₀.exp[iω.(t±r/c)]
其中C、E₀、E、B都是积分常矢,可知电磁波包括了电磁场的存在。
根据E =-▽φ₀-dA/dt,可知麦氏方程第一式∮sD.ds = q也可表示为
∮sε(E+dA/dt ).ds = q
在这里定义一个矢量Q,令φ=▽. Q,D=-ε▽. φ₀,则有
E =-▽φ =-▽²Q/ε
令D=-ε▽. φ₀,把A=μ ∂Q/∂t代入上式中,得运动电荷Q的达朗贝尔方程表示式
▽²Q-εμ ∂²Q/∂²=-D
此式的推导虽然有些不严谨,但可以反映了电荷场Q与赫兹方程中赫兹矢量Z的等价性。
其一般数学解为
Q(r,t ) = -∮s D.ds+ε∮φ.dr+(1/μ)∮A.dt+q₀.exp[iω.(t±r/c)]
即
Q(r,t ) = q+ε∮φ.dr+(1/μ)∮A.dt+q₀.exp[iω.(t±r/c)]
根据复合性,运动电荷Q的运动速度u为
u=(1-q/|Q|)c
其中c为波速。
假设总能量场M(r,t ) 与总电量场Q(r,t )合并为一个新复合矢量场T(r,t ),当然,也可以假设为它们为一个并矢张量,则
T(r,t ) =M(r,t ) +Q(r,t )
假设其波速都为光速C,则复合矢量场T(r,t )或并矢T(r,t )的达朗贝尔方程为
▽²T-εμ ∂²T/∂² =-( g+D)
其中
k =(p - eA)/h
ω=(E + eφ)/h
上式的解为
T (r,t ) = m₀.c²+q+p.c+h.ω+ε∮φ.dr+(1/μ)∮A.dt+T₀.exp[iω.(t±r/c)]
上面这个方程可以描述电磁场与能量场的各种物理现象。这也仅仅是假设引力场波速为光速c的情况下,如果引力场波速不为光速c,则上式的假设不成立。
当m₀.c²=q=0时,方程化为
▽²T-εμ ∂²T/∂²=0
上式的解为
T (r,t ) =p.c+h.ω+ε∮φ.dr+(1/μ)∮A.dt+T₀.exp[iω.(t±r/c)]
这表明,复合场T (r,t )可以表现出能量,动量,电磁场量等物理性质。