爱因斯坦的第二次归纳
电与磁的定量研究是牛顿以后的事了。 库仑也许是受牛顿万有引力的影响和启发,发现了第四种力--库仑力: F = kq1q2/r2 库仑力与万有引力有着极其相似的形式,都遵循二次方反比规律,都是非接触力。库仑力的发现使人的眼界更宽,知道了天空中的雷电与脱衣时的火花是一回事。而且,进一步的研究使人们认识到,自然界存在且只存两种叫正负电荷的物质,同性相斥,异性相吸。 在奥斯特前,人们怎么也不会想到遥远东方的小磁针所表现出来的相互作用,会与天空中的雷电与脱衣时的火花的相互作用有什么联系,即,磁与电是两码事。 公元1820年,奥斯特偶然发现,电流能对小磁针产生相互作用。你想想,这是多么神奇的事情。磁铁是不吸铜的,然而,在铜导线中加入电流,磁铁就能吸铜了。随后,安培对电流和小磁针的相互作用进行了相当深入研究。并首次提出了"分子电流"假设,充分揭示了磁的电本质--动电生磁。 电,能产生磁。磁,能否产生电呢? 法拉第经过认真仔细研究,用铁的事实证明,磁也可以产生电-----动磁生电。 麦克斯韦用优美的数学,将安培、法拉第等人的研究成果表述出来。称之为麦克斯韦方程组。它的物理思想是:变化的电场产生磁场;变化的磁场产生电场。请注意,这是一种"场"的语言。而且它是在摒弃了超距作用后,把相互作用首次以场方程的形式表示出来。"场"是什么?并没有人能说清除,但这并不防碍人们对"场"空间属性的描述。 麦克斯韦方程组对物理学的最大贡献是,预言了电磁波的存在,并把光现象统一到电磁现象规律中。指出,光是电磁波。此时,人们对微观世界的认识也在逐步深入,认识到了原子的构成。俄罗斯科学家门捷列夫提出了《原素周期表》,把世界各种物质统一在一张表中。 科学家们的出色工作,改变了人类的生活。汽车、飞机、无线电等等新玩艺不断涌现,物理学的研究工作受此影响也逐渐形成一种实用主义倾向。带有各种实用色彩的物理理论满天飞。热质说、以太论等等把物理学的基本相互作用早已抛到脑后,甚至麦克斯韦电磁理论也干脆不谈电场是什么?基本相互作用是什么?磁力的源泉是什么? 物理学表面的繁荣,掩盖不了深层次的矛盾。自然界最本质东西应该是简单而优美的。 爱因斯坦的相对论在物理学史上又一次起到了拨乱反正的作用。狭义相对论的最大贡献之一就是统一了电场力和磁场力为库仑力。即磁场力是库仑力洛伦兹变换的结果。广义相对论,对引力进行了深入的研究,但始终没能把万有引力与库仑力联系起来、统一起来。公元1955年爱因斯坦去世时,他最大的遗憾,没能把自然界相互作用统一起来。至此,物理学界把自然界相互作用归纳为四种:万有引力、库仑力、强力、弱力。后两种力是在进行微观世界探究时发现的。
※※※※※※ 科学求真;宗教求善;艺术求美 |