電磁作用（Electromagnetic Interaction）是自然界四種基本相互作用之一，乃日常生活中除了重力以外，絕大多數物理現象背後的作用力。
David K. Cheng《Field and Wave Electromagnetics 》序文
關於電磁學入門的書，大致可以分成兩大類。第一類採用傳統的發展方式：從實驗定律開始，逐步加以推廣，最後將它們綜合成 Maxwell 方程組的形式。這是一種歸納式的方法。第二類則採用公理式的發展方式：從 Maxwell 方程組出發，將每一個方程對應到適當的實驗定律，再把這些一般方程特化到靜態與時變情況來進行分析。這是一種演繹式的方法。還有少數書會先討論狹義相對論，再由 Coulomb 力定律發展出整個電磁理論；但這種方法需要先討論並理解狹義相對論，因此也許更適合高年級或較進階的課程。
支持傳統發展方式的人認為，這是電磁理論在歷史上被揭示出來的方式（從個別實驗定律到 Maxwell 方程組），而且學生也比起其他方法更容易跟得上。然而，我認為，一門知識在歷史上是如何被發掘出來的，未必就是教學生時最好的方式。這樣的主題往往顯得零散，也無法充分發揮向量微積分的簡潔性。學生對於之後才引入的梯度、散度與旋度運算，常常感到困惑，甚至形成心理障礙。作為建立電磁模型的一種過程，這種方法缺乏整體性與優雅性。
公理式的發展通常一開始就把四個 Maxwell 方程組（不論是微分形式或積分形式）作為基本公設。這些方程相當複雜，不容易掌握。若在一本書的開頭就把它們全部拋給學生，往往會使學生感到不安與抗拒。敏銳的學生會開始懷疑場向量的意義，以及這些一般方程是否真有必要且足夠。在初學階段，學生往往對電磁模型的概念感到混亂，對相關的數學操作也還不熟悉。無論如何，一般的 Maxwell 方程很快就會被簡化為靜態場的情形，從而可以分別討論靜電場與靜磁場。既然如此，為什麼要在一開始就引入完整的四個 Maxwell 方程呢？
有人或許會主張，Coulomb 定律雖然以實驗證據為基礎，但其實本身也是一條公設。請考慮 Coulomb 定律中的兩個條件：第一，帶電體相對於它們的分離距離而言必須非常小；第二，帶電體之間的力與距離平方成反比。對第一個條件，問題是：帶電體究竟要多小，才能算是相對於它們的分離距離而言「非常小」？在實際上，帶電體不可能真的縮成零尺寸（理想點電荷），而對於有有限尺寸的兩個物體，要決定它們之間的「真正」距離也有困難。對固定的物體尺寸來說，當分離距離較大時，距離測量的相對精確度會比較好。然而，實驗上的實際限制（例如力太弱、周圍存在其他帶電體等等）又限制了實驗室中可使用的分離距離，因此實驗誤差不可能完全避免。
這就引出了關於第二個條件——平方反比關係——更重要的一個問題。即使帶電體真的能縮成零尺寸，實驗測量也不可能具有無限高的精度，不管實驗者多麼熟練與小心。那麼，Coulomb 怎麼能知道這個力恰好與距離的平方成反比，而不是與距離的 2.000001 次方或 1.999999 次方成反比呢？這個問題無法單靠實驗觀點來回答，因為在 Coulomb 的時代，實驗精度不太可能高到小數第七位。因此我們必須承認：Coulomb 定律本身就是一條公設，是他根據有限精度的實驗所發現並採納的一條自然定律（見第 3-2 節）。
本書使用一種分步驟的公理式方法來建立電磁模型：先建立靜電場（第 3 章），再建立靜磁場（第 6 章），最後處理時變場並導向 Maxwell 方程組（第 7 章）。每一步的數學基礎都是 Helmholtz 定理。此定理指出：若一個向量場在各處的散度與旋度都已知，則此向量場除了加上一個常數之外便被完全決定。因此，對於自由空間中的靜電模型，只需要藉由指定一個向量——也就是電場強度 𝐸——在各處的散度與旋度作為公設，即可完成定義。自由空間中靜電學的其他所有關係，包括 Coulomb 定律與 Gauss 定律，都可由這兩個相當簡單的公設推導而來。至於物質介質中的關係，則可經由極化介質的等效電荷分布概念來發展。
同樣地，對於自由空間中的靜磁模型，也只需要藉由指定磁通密度向量 𝐵的散度與旋度作為公設，便能定義這個模型；其他所有公式都可由這兩個公設推導出來。物質介質中的關係則可透過等效電流密度的概念來建立。當然，這些公設是否成立，最終要看它們能否導出與實驗結果一致的結論。
對時變場而言，電場強度與磁場強度是耦合在一起的。靜電模型中的 ∇×𝐸公設必須修改，以符合 Faraday 定律。此外，靜磁模型中的 ∇×𝐵公設也必須修改，才能與連續方程相一致。於是，我們便得到構成電磁模型的四個 Maxwell 方程組。我相信，這種以 Helmholtz 定理為基礎、逐步建立電磁模型的方式，是新穎的、有系統的、在教學上合理的，而且更容易被學生接受。
在本書內容的呈現上，我力求清楚、統一，以及觀念推展上的平順與合邏輯。書中加入了許多完整範例，用來強調基本概念，並說明如何解決典型問題。書中也討論了推導所得關係在實用科技上的應用，例如噴墨印表機、避雷器、駐極體麥克風、電纜設計、多導體系統、靜電遮蔽、都卜勒雷達、雷達罩設計、偏光濾鏡、衛星通訊系統、光纖與微帶線等。每章末尾附有複習問題，用來測試學生對該章核心內容的記憶與理解。每章的習題設計，旨在加強學生對公式中不同物理量彼此關聯的理解，並提升他們應用公式解決實際問題的能力。在教學經驗中，我發現這些複習問題特別能激發學生興趣，也能讓他們在課堂上保持警覺。
除了電磁場的基本理論之外，本書也涵蓋傳輸線、波導與空腔共振器，以及天線與輻射系統的理論與應用。即使引入新的電磁裝置，電磁學的基本概念與支配理論並不會改變。第 1-1 節中已提供了許多學習電磁學基本原理的理由與動機。我希望，本書的內容加上這種新穎的方法，能為學生提供紮實且充分的背景，使他們不僅能理解並分析基本的電磁現象，也能為更進一步的電磁理論課程做好準備。
本書的內容足夠供兩學期課程使用。第 1 章到第 7 章是場論部分，第 8 章到第 11 章則是波動與應用部分。在只開設一學期電磁學課程的學校裡，第 1 到第 7 章，再加上第 8 章前四節，將能提供很好的場論基礎以及無界介質中波動的初步介紹。其餘內容則可作為應用方面的參考書，或作為後續選修課程的教材。若學校採學季制，則可以依照總授課時數調整內容安排。當然，個別授課教師也可依需要強調並擴充某些主題，同時淡化或刪除某些部分。
我曾仔細考慮過是否應將一些用來解題的電腦程式納入本書，但最後決定不這麼做。若把學生的注意力與精力轉向數值方法與電腦軟體，反而會分散他們專注於學習電磁學基本原理。適當的地方，我用曲線來強調重要結果對參數的依賴；用圖形來呈現場分布與天線方向圖；也畫出波導中的典型模態圖樣。然而，要得到這些曲線、圖形與模態圖樣所需的電腦程式，本身往往並不簡單。科學與工程學生當然應該具備使用電腦的能力；但在一本探討電磁場與電磁波基本原理的書裡，加入一些食譜式的電腦程式，對於理解主題本身似乎幫助有限。
本書初版出版於 1983 年。來自教授與學生的正面回應與鼓勵，促使我推出新版本。在這個第二版中，我加入了許多新主題，包括 Hall 效應、直流馬達、變壓器、渦電流、波導中寬頻訊號的能量傳輸速度、雷達方程與散射截面、傳輸線暫態、Bessel 函數、圓形波導與圓形空腔共振器、波導不連續、電離層及近地表面的波傳播、螺旋天線、對數週期偶極天線陣列，以及天線有效長度與有效面積。習題總數也增加了大約 35%。
Addison-Wesley 出版公司決定將本書第二版製作成雙色印刷。我想讀者會同意，這本書在製作上相當精美。藉此機會，我要向所有在編輯、製作與行銷部門中協助本書新版問世的人表達我的感謝。尤其我要感謝 Thomas Robbins、Barbara Rifkind、Karen Myer、Joseph K. Vetere，以及 Katherine Harutunian。
馬里蘭州 Chevy Chase
D. K. C.
Edward M. Purcell《 electricity and magnetism》序文
第二版序言
這次對《電磁學》（Berkeley Physics Course 第二卷）的修訂，有三個主要目標。第一，我試著在許多地方讓文字更清楚。在多年使用這本書的過程中，教師與學生發現了無數地方，只要把說明稍微簡化或重新組織一下，就能更容易理解。我希望這類還沒被發現、但本可再改進的地方，不會太多。
第二個目標，是讓這本書在實際上能夠幾乎獨立於 Berkeley Physics Course 的其他配套卷冊而使用。依照原本的設計，它夾在第一卷與第三卷之間：第一卷提供所需的狹義相對論背景，而第三卷《波動與振盪》則負責處理電磁波這個主題。但實際情況是，第二卷相當廣泛地被單獨使用。基於這點，我做了一些修改與補充。附錄 A 加入了狹義相對論關係式的簡要回顧。當然，仍然假定讀者先前已經接觸過相對論。這個回顧為我們理解移動電荷的場，以及這些場在不同參考系之間如何轉換，提供了方便的參考與摘要。對真空中 Maxwell 方程組的推導，已從負擔很重的第 7 章（討論電磁感應）移到新的第 9 章；在那裡，它自然導向對平面電磁波的初步處理，包括行波與駐波。接著，在介電質中的波傳播，便可以在第 10 章〈物質中的電場〉中處理。
第三個需求，是使某些主題的處理更符合現代發展，而其中最迫切的是電傳導那一章。經過大幅改寫後的第 4 章，現在包含了均勻半導體的物理，包括摻雜半導體。書中沒有納入元件，甚至連整流接面也沒有談；但關於能帶、施主與受主的內容，應該足以成為教師進一步發展這些主題的起點。由於固態電子學的發展，電池的物理在日常生活中變得更加重要，因為現今使用中的電池數量，其量級已經接近世界人口數。在本書第一版中，我曾不太明智地選擇了一個電解電池作為例子，而偏偏那一種電池——Weston 標準電池——很快就因物理學的進步而變得完全過時。那一節現在已改成對鉛酸蓄電池的分析，並配上新的圖示；鉛酸蓄電池雖然古老，卻仍然極為普遍，而且遠未過時。
人們大概很難預料，在修訂一本古典電磁學初級教材時，竟然還得注意粒子物理的新發展。然而，對於第一版中討論過的兩個問題，情況確實如此：電荷量子化的意義，以及磁單極子顯然不存在這件事。若質子衰變真的被觀察到，將會深刻影響我們對第一個問題的看法。對質子衰變以及磁單極子的持續搜尋，到目前寫作本書時為止，仍未得到任何確定事件；但這類根本性發現的可能性依然存在。
正文之後以短附錄形式加入了三個特殊主題，可作為選修式延伸內容：附錄 B〈加速電荷的輻射〉；附錄 C〈超導〉；以及附錄 D〈磁共振〉。
我們主要採用的單位系統，仍然是 Gaussian CGS 制。SI 制中的安培、庫侖、伏特、歐姆與特斯拉，也在正文中加以介紹，並用於許多題目中。重要公式會再以 SI 形式重寫一次，並明確說明所用單位與換算因子。封底內頁的圖表總結了兩種單位系統中的基本關係。第 11 章中的一張特別圖表，則用兩種單位系統回顧了涉及磁極化的關係。並不期待、也不鼓勵學生去背誦換算因子，雖然有些因子在使用中或多或少會變得熟悉；但需要時應隨時查表。像 ohm-cm 這樣的「混合」單位，在電阻率中至今仍常被使用，只要其意義完全清楚，並沒有什麼不妥。
以指定光速數值來定義公尺這件事，最近剛正式成為標準；這使得各種單位之間的精確關係變得更簡潔，關於這點在附錄 E 中有簡短說明。
書中共有大約 300 題，其中超過一半是新題目。
我無法一一向所有提出修改與更正建議的教師和學生致謝。我擔心有些人可能會失望，因為他們會發現自己的建議並未完全按照原先的意思採納。不過，我希望大多數熟悉第一版的讀者都會同意：整體結果確實有了實質性的改進。
無論新錯還是舊錯，想必都還是會被發現。若有人來信指出，將不勝感激。
我也非常高興能向 Olive S. Rand 致謝，感謝她在手稿製作過程中所給予的耐心而熟練的協助。
Edward M. Purcell
第三版序言
在過去五十年間，物理系學生一直都很喜歡透過本書前兩版來學習電學與磁學。這一版的目的，是將某些內容更新，並加入新的材料，希望這樣的傳承能持續下去。相較於第二版，主要的改動有兩點：
（1）將 Gaussian 制單位改為 SI 制單位；
（2）加入許多已解題目與範例。
第一項改動的原因，在於現今絕大多數電學與磁學課程都已採用 SI 制單位。第二版曾一度絕版，而看到這麼好的一本書，因為和當前課程的授課方式不相容而逐漸消失，實在令人惋惜。當然，對於入門課程而言，哪一種單位制「比較好」，仍然可能有不同看法。但就目前課程的實際情況而言，這個問題其實已沒有太大爭論空間。
對於有興趣使用 Gaussian 制單位的學生，或者希望學生同時接觸兩種單位制的教師，我編寫了若干附錄，應該會有所幫助。附錄 A 討論 SI 與 Gaussian 兩種系統之間的差異。附錄 C 推導兩種系統中對應單位之間的換算因子。附錄 D 說明如何把公式從 SI 制轉成 Gaussian 制；它也把書中每一個重要結果的 SI 與 Gaussian 形式並列列出。只要花一點時間看看這個附錄，就會明白如何把公式從一種系統轉換到另一種系統。
本書第二個主要改動，是加入了大量已解題目，以及文中的許多新範例。每一章的末尾都有「problems」與「exercises」。
「problems」的解答收錄在第 12 章。problems 與 exercises 在官方上的唯一差別，只是 problems 附有解答，而 exercises 沒有。（exercises 的另外一份解答手冊可供教師使用。）不過實際上，還有一個差別是：某些比較偏定理性質的結果會放在 problems 裡，讓學生可以在其他 problem 或 exercise 中使用這些結果。
關於使用 problems 解答的一點建議：problems（以及 exercises）都給了一個（相當主觀的）難度等級，從 1 顆星到 4 顆星。假如你在解某題時遇到困難，最重要的是不要太快去看解答。先自己反覆思考一陣子。若你最後真的要看解答，也不要只是一路讀下去。相反地，請拿一張紙蓋住內容，一次只看一行，直到看到一個能讓你開始動手的提示為止。然後把書放下，自己真正去算。只有這樣，理解才會真正內化。其實，單純把解答讀一遍，幾乎驚人地沒有幫助。你會以為多少會有點用，但事實上，它幾乎無法有效地把你的理解提升到下一個層次。當然，仔細閱讀正文，也許再加上少量題解，對掌握基本概念仍然是必要的。但如果第 1 層次是「理解基本概念」，第 2 層次是「能夠運用這些概念」，那麼你就算一直讀一直讀，也永遠無法從第 1 層次進到第 2 層次。
本書整體結構與第二版基本相同，不過新增了少數幾節。第 2.7 節介紹偶極。較正式的偶極處理與其應用仍保留在第 10 章。不過，因為偶極的基本觀念只靠第 1 與第 2 章中發展出的概念便能理解，所以較早介紹這個主題是合適的。第 8.3 節介紹了解微分方程的重要技巧：先形成複數解，再取其實部。第 9.6.2 節討論坡印廷向量（Poynting vector），這也開啟了不少很有意思的問題。
每一章最後都附有一份電學與磁學在「日常生活中」的應用清單。這些討論都很簡短。這些段落的主要目的，是列出一些值得進一步探究的有趣主題。你可以藉由書籍、網路、與他人討論、或者自己思考，繼續深入下去。外界其實幾乎有無窮無盡的資訊可供探索（例如可從第 1.16 節開頭的參考資料開始），所以我在這些段落中的目標，只是提供一個進一步學習的跳板。
電學、磁學與相對論之間彼此交織的本質，會在第 5 章中詳細討論。許多學生會覺得這部分內容非常有啟發性，但也有些學生覺得稍微困難。（不過，這兩類學生並非彼此排斥！）對於希望採取較少理論性路線的教師而言，可以從第 4 章直接跳到第 6 章，只需稍微提一下第 5 章的主要結果，也就是直導線載流所產生的磁場。
在本版中，非笛卡兒座標（柱座標、球座標）的使用比以前更突出。對於具有某些對稱性的系統，若能明智地選擇座標系，往往能大幅簡化計算。附錄 F 回顧了不同座標系中的各種向量算符。
與第二版相比，這一版的難度略高一些，因為加入了一些較大型、較有分量的題目。若你在尋找額外的挑戰，這些題目應該能讓你全神貫注。不過，如果把它們略過（而在任何使用本書的標準課程中，這當然是可以的），那麼整體難度大致上與第二版差不多。
我非常感謝所有使用過本書草稿版本並提供回饋的學生。他們的意見極其寶貴。我也要感謝 Jacob Barandes，與我就書中較微妙的主題進行了許多富有啟發性的討論。Paul Horowitz 幫助這個計畫起步，並且一直不斷提供許多很酷的知識。能與 Andrew Milewski 一起腦力激盪是件愉快的事，他提出了不少巧妙的新題目構想。Howard Georgi 與 Wolfgang Rueckner 提供了非常寶貴的討論與檢核。Takuya Kitagawa 仔細閱讀了草稿版本，並提出許多有幫助的建議。其他我同樣感激其意見的朋友與同事還包括：Allen Crockett、David Derbes、John Doyle、Gary Feldman、Melissa Franklin、Jerome Fung、Jene Golovchenko、Doug Goodale、Robert Hart、Tom Hayes、Peter Hedman、Jennifer Hoffman、Charlie Holbrow、Gareth Kafka、Alan Levine、Aneesh Manohar、Kirk McDonald、Masahiro Morii、Lev Okun、Joon Pahk、Dave Patterson、Mara Prentiss、Dennis Purcell、Frank Purcell、Daniel Rosenberg、Emily Russell、Roy Shwitters、Nils Sorensen、Josh Winn，以及 Amir Yacoby。
我也要感謝劍橋大學出版社的編輯與製作團隊，他們以專業的工作，把本書第二版轉化成如今這一版。能與 Lindsay Barnes、Simon Capelin、Irene Pizzie、Charlotte Thomas 和 Ali Woollatt 一起合作，是一件很愉快的事。
即使經過仔細編校，這本書完全沒有錯誤的機率仍然是零。新增了大量新內容，因此錯誤無疑也混入了一些。如果你發現哪裡看起來不對，請查閱網頁 **www.cambridge.org/Purcell-Morin**，上面列有勘誤、更新等等。若你發現的問題尚未列出，也請告訴我。任何建議都非常歡迎。
David Morin
David J Griffiths《Introduction to Electrodynamics》第五版 序文
這是一本關於古典電學與磁學的教科書，設計對象是大學三、四年級程度的課程。若作為兩學期課程使用，內容可以很從容地上完，甚至還可能有餘裕補充一些特別主題（交流電路、數值方法、電漿物理、傳輸線、天線理論等等）。若是一學期課程，合理的進度大概可上到第 7 章為止。和量子力學或熱物理這類科目不同，電動力學的教學內容大致有相當普遍的共識；該包含哪些主題，甚至連安排順序，都沒有太大爭議，不同教材之間主要差在風格與語氣。我的寫法或許比多數教材少一些形式化；我認為這能讓困難的觀念變得更有趣，也更容易接近。
在這個新版本中，我做了若干小幅修改，目的在於提高清晰度與表達的流暢性。有些地方我改正了錯誤，或把討論稍微擴充。我也加入了一些新題目，其中有幾題（頁邊會用一隻小老鼠作標記）需要用到電腦。我覺得值得至少為那些想要畫出某個給定場的示意箭頭、描繪某條場線（從特定起點出發）、或者描繪帶電粒子在指定電場與／或磁場中運動軌跡的人，提供一些最基本的指引。這些題目是以 Mathematica 為基準設計的（特別是 13.1 版），但教師若偏好其他語言，應該也不難加以轉換。我另外也補充了一些對微妙問題的評論：像是晶體中極化定義的歧義性、電力線與尤其是磁力線在概念上的問題，以及內禀自旋在古典磁性材料討論中所扮演的尷尬角色（因為那其實是嚴格意義下的量子現象）。
我也加入了更多可讀性較高的參考文獻（尤其是 American Journal of Physics）。當然，我知道多數讀者未必有時間或興趣去查閱這些資料，但我仍認為這是值得的，哪怕只是為了強調：電動力學雖然歷史悠久，卻仍然非常活躍，而且新的有趣發現一直都在出現。 我希望偶爾會有某一道題目勾起你的好奇心，讓你想去查一查那些參考文獻——其中有些真的是很精彩的作品。
我保留了三項稍微不那麼正統的記號習慣：
註釋
- D. Pontius（Phys. Teach. 55, 388, 2017）建議把這個量稱為 abaxial coordinate。
- 在 MS Word 中，ℛ 使用的是 “Kaufmann font”，但在 TeX 中安裝它常常很麻煩。TeX 使用者可以到我的網站下載一個相當不錯的替代版本：www.reed.edu/physics/faculty/griffiths/
- Kirk 的網站 http://kirkmcd.princeton.edu/examples/
是一個非常棒的資源，裡面有巧妙的解說、有趣的題目，以及很有用的參考資料。
《Modern Electrodynamics》序文
教科書，相對於專論而言，應該包含的是：學生必須知道的一切，而不是作者自己所知道的一切。
—— Kenneth Johnson，Francis Low（1997）引述
在《費曼物理學講義》中，Richard Feynman 斷言：「一萬年之後，人們幾乎不會懷疑，十九世紀最重大的事件將被認為是 Maxwell 發現了電動力學的定律。」不論這個預言最後是否成真，都不可能否認 Maxwell 的成就對物理學的歷史、實踐與未來所具有的重要性。這也正是為什麼，電動力學和古典力學、量子力學、統計力學一樣，在物理學課程中始終占有永久的一席之地。
在這四門課之中，學生往往覺得電動力學最具挑戰性。原因之一，當然是它對向量微積分與偏微分方程的數學要求。另一個絆腳石，則是電磁學解題本質上不是演算法式的。一個典型的電磁學問題，往往有許多切入點，但很少能一眼看出哪一條路能迅速導向解答，哪一條路則會把人帶入令人沮喪的複雜糾纏之中。最後，Freeman Dyson 指出這個理論具有一種「雙層結構」。第一層是線性的方程式，用來把電場、磁場與它們的源，以及彼此之間，聯繫起來。第二層則是關於力、能量與應力的方程式，而這些量對場而言是二次的。我們的感官與測量儀器所探測到的，是第二層的量；而這些量，只有透過第一層那些更基本的量，才能被間接地決定。
《現代電動力學》這本書，是寫給希望深化自己對電磁學理解、同時又不淡化數學角色的研究生程度讀者的一項資源。本書之所以寫得如此龐大，是由兩點考量所決定的：第一，我希望它既能作為課堂教材，也能作為參考書；第二，我努力想真正實踐本頁頁首那句題辭的精神。物理學家這一群人一向意見很多、個性又相當帶刺，因此，對於研究生層級的電磁學究竟有哪些內容屬於「學生必須知道的一切」，大家幾乎不可能有多少共識，這也就不足為奇了。除了非常基本的核心內容（也就是本科教材的主要部分）之外，研究生教科書與電子形式發表的講義中會出現哪些主題，往往強烈依賴作者的研究背景，以及他或她究竟是理論學家還是實驗學家。有些教師把這門課視為一個方便的場域，用來示範數學物理與／或計算物理的方法；另一些人則把它當作一個機會，將光學、電漿物理、天體物理、生物物理等等，帶入原本可能不會涵蓋這些內容的課程之中；還有一些人教授電磁學，主要是為了向學生介紹相對論性場論的方法。
鑒於這門基礎課程有如此多種用途，《現代電動力學》刻意收入了遠多於兩學期課程所能從容講完的材料。教師可以從書中提供的大量主題裡作不同選擇，構成著重方向相當不同的課程內容。所有授課者都一定會略去若干節，甚至整整幾章。基於這樣的想法，我並不打算提出某種單一而帶有強烈個人色彩的「電磁學視野」。相反地，我努力呈現的是——在我看來——對那些已經在大三或大四程度，第一次比較嚴肅地接觸過本主題之後，再來深入研讀這門學問的學生而言，最符合教學法的方式。在許多情況下，同一個問題會從不只一個角度來加以檢視。數學在這門學科中的地位，我給了它應得的分量；但我所提供的那些質性與物理直觀式的論證，也許最終會比數學形式本身更長久地留在讀者心中。
本書的組織方式，反映了我作為教師的個人經驗。在試驗過「先講相對論」、「先講拉格朗日方法」以及「先講輻射」這些安排之後，我得出一個結論：大多數學生在採用傳統的主題排序時，對教材掌握得最好。本書刻意帶有某種重複性。這麼做一方面是為了強化關鍵概念，另一方面也是為了幫助那些並非依照章節順序閱讀的讀者。我作為一名凝態物理學家的背景，也在幾處地方留下痕跡，例如：我特別強調微觀平均的實際面向（而非形式面向）、討論 Lorentz 介電與磁性物質模型的侷限性，以及設置了整整一章來討論在實驗上極為重要的準靜態問題。
《現代電動力學》的每一章都包含一些範例，這些範例的選擇，不是為了培養解題技巧，就是為了揭示那些在只接觸少數標準例題時看不出來的細微處。每一章也都包含若干來自物理學各大分支的「應用」範例。大致上，這些都是我不願意把它們丟到章末作業裡去的主題，因為我擔心那樣一來，很多讀者就永遠不會真正看到它們。大約有一半的章節還設有加框的小專題，討論一些（往往是歷史性的）議題；在那些地方，文字往往比方程式更能說清楚問題。每一章最後也都有一份附註說明的 Sources, References, & Additional Reading，一方面是承認我對他人的受益，另一方面也是為了激發好奇的讀者繼續深入。最後，每一章都包含大量的習題。這些習題從本科程度的基本操練題，到直接取材自研究文獻的較高挑戰題都有。和大多數教科書作者一樣，我也要強調：主動投入習題是學習過程中極其重要的一部分。對電磁學尤其如此，因為人們 somehow 把與艱難題目搏鬥這件事——而且是錯誤地——抬高成了一種入門儀式。我的理想目標是：讀者在修完以本書為基礎的課程後，能夠自在地閱讀並理解（即便不一定能逐步重現全部細節）他或她在研究或閱讀中所遇到的一段並不平凡的電磁學論證或計算。
書名中所標示的「現代性」，並不是指本書採用了特別「現代」的數學方法。它的現代性，毋寧是來自於納入了近幾十年來重新受到關注、或首次受到關注的主題。例子包括：離子通道的靜電學、現代電極化理論、磁共振成像、量子霍爾效應、光學鑷子、負折射、以時域方式處理輻射、宇宙微波背景的偏振各向異性、近場光學，以及相對論性重離子碰撞。為了不讓本書無限膨脹，一些在其他教材中相當熟悉的特殊主題被省略了，或只被輕輕帶過。比如：帶電粒子之間的碰撞與能量交換、虛量子方法、渡越輻射、物質中的能量損失，以及電子的古典模型。另一方面，《現代電動力學》也納入了 Dirac 的哈密頓方法在電動力學中的概觀，以及某些「長青問題」的更新進展，例如：Lorentz–Dirac 經典點粒子運動方程是否正確，以及物質中電磁能動量張量的 Abraham–Minkowski 爭議。所有這些都說明了：這是一門會被每一代人重新塑造，以適應其自身需求的學問，而這正是它能夠自我更新的表現。
最後，我所做的兩個選擇，可能會讓某些讀者稍感遲疑。其一，是我全書都採用 SI 制。其二，是我在狹義相對論中使用虛數 𝑖 來施加度規。關於使用 SI 制的技術理由，可參見第 2.6 節；而另一個同樣好的理由則很簡單：這個單位制已經成為全世界的標準，而且幾乎所有本科教材都毫不猶豫地使用它。不過，由於物理文獻裡仍然充滿了使用 Gaussian 單位制的書籍與論文，所以附錄 B 會討論這個系統，並提供一套演算法，讓 SI 與 Gaussian 單位制之間的轉換能夠輕鬆完成。
至於我採用這種「老派」Minkowski 度規的理由，純粹是出於教學考量，而這點再沒有比諾貝爾獎得主 Gerard ’t Hooft 在他的《Introduction to General Relativity》（2001）序文中說得更清楚的了。他寫道：「在狹義相對論中，𝑖 具有相當實際的優點：Lorentz 變換是正交的，而且所有內積都只帶有加號。於是符號上的混亂完全消失。」雖然他在討論廣義相對論時（這當然是必須的）改用了度規張量，但 ’t Hooft 仍進一步為自己在狹義相對論中使用 𝑖辯護，他說：「我看不出有什麼理由要替學生屏蔽不同慣例與記號轉換這件事。每當人們從一個研究領域轉換到另一個領域時，這種過渡都是必要的。他們最好早點習慣。」話雖如此，附錄 D 還是概述了在狹義相對論中使用度規張量 𝑔𝜇𝜈的方法。
如果沒有別人的幫助，我根本不可能寫出這本書。在所有人當中，我首先要感謝 Wayne Saslow（Texas A&M University）與 Glenn Smith（Georgia Tech）的貢獻。這兩位同事閱讀並評論了許多章節，而且總是願意和我討論電磁學。我的同事 Brian Kennedy（Georgia Tech）也多次暫時放下自己的研究，在我把自己搞糊塗的許多時候出手相助。特別要感謝 Michael Cohen（University of Pennsylvania）；當我還是研究生時，他曾試著教會我這門學問，而且慷慨地和我分享了他許多見解與深思熟慮的作業題目。我很遺憾 Mike 最終一直沒有抽出時間來寫他自己那本關於本主題的書。
我也很高興能向 David Vanderbilt（Rutgers University）與 Stephen Barnett（University of Strathclyde）致謝；他們分別在我討論介電極化與輻射壓時，提供了關鍵的幫助。Olivier Darrigol（Université Paris Diderot - Paris VII）回答了我關於電動力學中拉格朗日方法歷史的一些問題；Andrew Scherbakov（Georgia Tech）則協助了作業題的設計。我還要感謝那些勇敢地在自己的課堂中試用部分材料、並回饋意見的人：Roman Grigoriev（Georgia Tech）、Peter McIntyre（Texas A&M University）、Brian Tonner（University of Central Florida）、Jiang Xiao（Fudan University），以及 Kapil Krishan（Jawaharlal Nehru University）。最後，我非常高興能感謝我的編輯 Simon Capelin，以及 Cambridge University Press 那支一流的團隊。Simon 對這個計畫始終抱持熱情，而且這份熱情持續了比我們兩人任何一方願意承認都還要更久的時間。
我將這本書獻給我的妻子 Sonia 與女兒 Hannah。她們確實吃了不少苦，但不是默默忍受。 Andrew Zangwill.
註釋
[1] F. J. Dyson，〈Why is Maxwell’s theory so hard to understand?〉，收於 James Clerk Maxwell Commemorative Booklet（James Clerk Maxwell Foundation，Edinburgh，1999）。
[2] 引自 F. E. Low，Classical Field Theory（Wiley，New York，1997）序文，第 xi 頁。
