“磁流体力学”（英文：MHD, Magnetohydrodynamics）是等离子体物理领域的一个学术名词。这个单词中，Magneto-表示“磁的”，漫威X战警中最知名的人物之一万磁王，其英文名就是Magneto；hydro-表示“水的，流体的“，dynamic表示”动力的“，合在一起就是”磁流体动力学“的意思，中文后来采用的规范表述即是“磁流体力学”。
▲漫威X战警中最知名的人物之一万磁王
顾名思义，磁流体力学是采用流体的方法研究电磁性流体，即等离子体，与经典流体力学处理的对象——中性流体——不同之处在于，等离子体是大量带电粒子组成的、宏观呈现准中性的复杂系统。由于带电粒子之间库仑相互作用的存在，带电粒子运动激发产生磁场，电磁场反过来影响带电粒子运动，加上电子和离子巨大的质量差异，等离子体中存在大量丰富的电磁波动现象，从频率高达1018Hz的X射线波段，到频率低到kHz甚至10-3Hz的阿尔芬波段，都可以在等离子体中产生和传播。如何准确描述这样一个复杂电磁体系是等离子体物理研究人员首先要面临的问题。
1942年，瑞典电气工程师和物理学家汉尼斯·阿尔文（Hannes Alfvén ）在自然杂志发表文章《Existence of Electromagnetic–Hydrodynamic Waves》，其中首次提出了后来被称作阿尔芬波的波动现象。他本人也因为这一工作获得了1970年的诺贝尔物理学奖。
▲“磁流体力学”之父Hannes Alfvén，1942年
最开始，阿尔文采用的说法是“electromagnetic–hydrodynamic waves（电磁流体动力波）”，但随后他指出：As the term “electromagnetic-hydrodynamic waves” is some what complicated, it may be convenient to call the phenomenon “magnetohydrodynamic” waves. （由于“电磁流体动力波”这个术语有些复杂，为了方便起见，可以将这种现象称为“磁流体动力波”。）这标志着MHD（magnetohydrodynamic）的正式诞生。阿尔文还提到，之所以没有采用更简短的“hydromagnetic”，是因为这个表述不够精确。尽管1983 年诺贝尔物理学奖得主、美国天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（S. Chandrasekhar）在1950年代集中研究磁流体力学和流体动力学时，于1961年了出版关于MHD的经典著作 《Hydrodynamic and Hydromagnetic stability》，无视阿尔芬关于hydromagnetic不够准确的观点，继续采用hydromagnetic的称呼，但是最终，学术界还是普遍采用了MHD的说法。
▲1983 年诺贝尔物理学奖得主、美国天体物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（S. Chandrasekhar）
国内外关于MHD的教材有很多，其中影响力最大也最为经典的是MIT教授J.P. Freidberg基于自己的科研和教学经历，于1987年出版的《Ideal Magnetohydrodynamics》。国内影响力最大、被中国科学技术大学等离子体物理专业 “等离子体电磁流体力学“课程多年当作教材使用的，则是由我国著名等离子体物理学家胡希伟先生1987年整理印刷在中科大任教时的讲义的第一部分。近年来国内也有若干其他磁流体力学的教材出版，由于作者背景的不同，侧重点自然不一样。如南大出版社2023年出版的《磁流体力学》聚焦于天体物理、空间物理等领域所需的磁流体力学的基本概念、基本理论、基本方法和应用；北大出版社2024年出版的《托卡马克磁流体力学理论》则较为系统介绍了托卡马克中磁流体力学的各种不稳定性，但从难度上看，并不适合作为低年级研究生教材。本书（《磁流体力学基础》）是根据作者过去五年在科大教授研究生磁流体力学课程的讲义编著而成，一方面有确凿的现场教学效果检验和学生反馈，一方面有胡希伟先生的珠玉为蓝本，使得本书从内容广度、深度和数学难度上综合来看，皆为等离子体物理专业低年级研究生必修课程教材的不二之选。
▲托卡马克的磁场和磁面示意图
举例来说，在第一章中增加了曲线坐标系和环形约束系统中磁场来龙去脉的详细推导，对以磁约束聚变为研究方向的研究生来说，深入浅出的数学过程和物理图像分析，让学生真正做到了“知其然，知其所以然“，在以后的科研工作中，不再是被动的”拿来主义“。第五章中增加了对气球模不稳定性的详细数学推导。作为磁约束聚变等离子体物理领域知名的一种不稳定性，国内的教科书上却很少有对其非常系统的介绍。对初学者来说，如果没有基本公式的一步一步建立演示，而只是给出结论性的表达式和泛泛而谈的物理图像，实则并无多大裨益。
当然，本书依然存在一些缺点：由于作者个人的理论背景，在数值和实验领域方面的介绍较为匮乏；由于教学时长的限制，作者对撕裂模的数学和物理图像未作任何介绍，堪称遗憾。也许本书以后再版，作者可以补充相关内容，使得本书可以成为一本更加完善的“磁流体力学“基础教材。
书名：磁流体力学基础
♂️ 作者：任海骏
内容简介
本书基于中国科学技术大学研究生专业课程“等离子体电磁流体力学”的讲义整理而成。全书系统地阐述磁流体力学方程组及其基本性质、磁流体力学平衡、磁流体力学波与磁流体力学不稳定性等核心内容，并对惯性约束内爆中的流体不稳定性作专题介绍。在阿尔芬波连续谱的论述中，引入奇异摄动理论的基本知识，为读者后续自行研读撕裂模相关的边界层理论奠定基础；同时，专门讲解曲线坐标系的基础概念，详细分析环形约束装置中的磁场位形与磁面坐标。在讨论磁流体平衡时，还纳入近年来备受关注的各向异性效应、环向转动平衡流等物理因素对托卡马克平衡的影响，反映该领域的最新研究动态。
本书适合作为高等学校物理专业的教材或教学参考书，也可供相关专业师生及科技工作者参考。
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