2.3  电磁波理论的错误

对于弹性波的粒子理论，只要我们在确定波动的具体力学规律之后，给描述弹性介质运动的位移场加上连续可微条件，也都能给出波方程、得到连续的弹性波。例如，对于平面波，可由（4）式给出波方程

，得到；

对于简单的球面纵波，可由（7）式给出波方程

，得到；

对于简单的柱面纵波，可由（9）式给出波方程

，得到。

由此看到，波方程虽然能给出连续的波，但它的连续性却丢掉了产生波的力学机制，说明没有产生机制而能生出波的理论是绝无道理的，而连续可微的时空函数正是抹杀了弥撒物质的粒子性、使波失去产生机制的根源。尽管我们对波的连续性认识根深蒂固，实验也一再表明波是连续的（这是个观测精度问题），但实验并不是理论的裁判，它不能判定理论是否正确。这是因为实验给出的现象是需要人的理性来认识的，本质的东西是需要根据总结已知现象规律由人的理性认识来揭示的。上述就是愚者由认识波具有粒子性的本性到建立弹性波的粒子理论得到的额外收获。当我们摆脱了以往的成见，对麦氏方程组每个成员进行仔细推敲时，它的错误便接踵而至。为看清问题的方便，这里先列出真空中的麦氏方程组：

麦克斯韦在静稳电磁场的定理中加进时间自变量，就以假设的形式把它们推广到变化的电磁场中。这种作法与前面给牛顿第二定律加进空间自变量如出一辙，也没考虑从描述上加进时间自变量会给它们在物理上带来什么变化。正如前面所说，这种推广本身就是对原定理、定律的改造、破坏。仅此一点，就注定了麦氏方程组是错误的。我们要想知道麦氏方程组具体错在哪里，也要抓住这一点：对定理、定律的推广，只是扩展了原规律的使用范围，并不是改变了原规律。则，它们错在哪里就会一目了然。

2.3.1  麦氏方程组中的、依次为瞬时静电场、瞬时稳恒磁场，它们都具有无穷大的传播速度

(20)式是对静电场高斯定理的推广。由库仑定律可知，静电场是与时间无关的。其实，这种与时间无关恰是静电场与产生它的静电荷时时相关，即具有场与源的同时性。当把该定理加进时间自变量推广到变化电场中，因其规律不变，在场与源具有同时性的要求下，随时间变化的电荷产生的变化电场必以无穷大的传播速度为条件。这一点可从一个点电荷产生的变化电场看出：根据(20)式或库仑定律 （推广静电场高斯定理也就是推广了库仑定律），我们立刻得到

                                   (28)

此式表明，空间所有点的都是同时产生的，即一个时刻的产生该时刻的一个静电场。可见，麦克斯韦对静电场高斯定理的推广，只是把一个与时间无关的静电场变成为一个时刻的产生一个静电场的随时间变化的连续组合。显然，要产生这样的有源电场，必要求具有无穷大的传播速度，也决定这个是一个瞬时静电场。

(23)式是对稳恒磁场安培环路定理的推广。麦克斯韦引入位移电流的假设，是让在传导电流中断处由位移电流来接续，以便满足稳恒磁场安培环路定理对稳恒电流的要求，而不是改变原规律。据此，(23)式是用两种电流构成一个时刻的稳恒电流，它们都具有瞬时稳恒的性质。这就是说，(23)式是以具有瞬时稳恒性质的传导电流续接上也具有瞬时稳恒性质的位移电流、在任意时刻都构成一个闭合的瞬时稳恒的全电流，使得任意时刻的瞬时稳恒全电流都与稳恒电流一样来产生该时刻的稳恒磁场。可见，全电流是个具有闭合性的瞬时稳恒的管量场；所谓接续，就是这样的传导电流的管量场与位移电流的管量场的连接。因此，麦克斯韦引入位移电流推广稳恒磁场安培环路定理本身，只是以闭合的瞬时稳恒的全电流取代闭合的与时间无关的稳恒电流，以全电流在空间产生的磁场取代稳恒电流在空间产生的磁场，给出的仍然是稳恒电流产生稳恒磁场的规律。由于闭合的全电流是瞬时稳恒的，要保证(23)式成立，即要求任意时刻闭合的瞬时稳恒的全电流都能在空间产生一个该时刻的稳恒磁场。可见，这一推广不但使产生具有瞬时稳恒性质的传导电流和位移电流的电场必以无穷大的传播速度为条件，也要求这个磁场以无穷大的传播速度为条件，也决定了该磁场是个瞬时稳恒磁场。

由上述我们看到：以、具有无穷大传播速度的方程组给出有限传播速度的电磁波，就造成了前提与结论的矛盾；因为是瞬时静电场、是瞬时稳恒磁场，也就否定了它们能产生电磁波；若以作用的有限速度来认识推广后加进时间自变量的高斯定理和安培环路定理，因为它们都包涵着场的无穷大传播速度，这两个定理也就不能成立，其推广本身就是对原定理的破坏。说到底，麦克斯韦对静电场高斯定理、稳恒磁场安培环路定理的推广，只是在新情况下使用它们，所改变的只是它们的数学形式，对它们的成立增加了新条件，却不能给、增加新性质、新规律，用它们来得到电磁波是毫无道理的、错误的。

2.3.2  从有散场和有旋场的分立性来看虚构的麦氏方程组

根据斯托克斯--亥姆霍兹矢量分解定理，任何一个足够平滑的矢量场都可以分解为无旋场和无散场两部分。我们设₁是有散无旋场，₂是有旋无散场。于是有

                                                      (29)

∵  ，   

∴                                                              (30)

由此可知，(20)式表示的高斯定理实为(30)式，有旋电场₂是虚加的。同理，(21)式表示的推广后的法拉第电磁感应定律中的实为，有散电场的也是虚加的。此外，根据(30)式我们也能看到，表述安培环路定理(23)式的一个错误。下面以电路中串接一个平板电容器为例来证明：

作一个包进电容器一个极板的闭合曲面S，有

                                          (31)

若在电容器之外取一闭合回路l，让以它为边界的空间曲面S₁穿过电容器内空间，有

       ∴                                           (32)

根据麦克斯韦引入位移电流的接续假设，(23)式右端第二项表述的是

                                                    (33)

比较(32)、(33)式得

， ₂ 为静电场                                     (34)

可见，如果(23)式中的包含₂，就不会有(21)式；若保证(21)式成立，(23)式中的就不能包含₂，只能是₁。由此可知，由推广法拉第电磁感应定律得来的(21)式在实质上是无效的，它仍然是感应电场和感应磁场的关系，不会包涵瞬时静电场和瞬时稳恒磁场；而(22)式只是个瞬时稳恒磁场和感应磁场的合并式。

综合上述，我们就得到了揭穿、后，包含瞬时静电场、瞬时稳恒磁场和它们都具有无穷大传播速度的麦氏方程组的真相：

显然，这样的一个个方程并不能构成相关联的方程组。它揭露了由麦氏方程组导出波方程、给出有限传播速度电磁波是荒唐的！

    2.3.3  （23）、（27）式安培环路定理引来的的错误

根据麦克斯韦为推广稳恒磁场的安培环路定理引入位移电流、提出在传导电流中断处由位移电流来接续的假设，(23)式的物理涵义是，磁场强度沿任意闭合回路l的环量等于穿过以l为边界任意曲面S的传导电流与位移电流的代数和。但把它写成两项和的形式[（23）、(27)式就都是个接续式]，对(27)式来说，因为传导电流与位移电流分属于连接着的两个管量场，在导体内，在导体外的空间，两种电流的空间域没有重叠，可以是域内的一点，有；也可以是域内的一点，有。那么，以与两项不能同点并存的(27)式、当作两项同点并存的关系来建立波方程，这样的操作不但是个明显的数学错误，也违背了麦克斯韦自己提出的接续假设。这是为多造出一个本不该有的以传导电流为激发源的波方程，他又犯了两种电流作用重复叠加的错误。如果他在引入位移电流之后，对稳恒磁场安培环路定理的推广保持形式不变：

I (t)为全电流，是l所包围传导电流、位移电流的代数和；是空间一点的全电流密度。这样，也就不会出现获得波方程的错误。可是，我们看一下原麦氏方程组就会知道，这样做就失去了传导电流产生的电磁波，导致整个电磁波理论半身不随。由此不难明白，麦克斯韦不顾道理、选用(23)式的形式来获得(27)式的目的，就是为多得一个波方程、让变化的传导电流和变化电荷都能产生电磁波。

从推广稳恒磁场安培环路定理的微分形式出发来给出(27)式（电动力学或场论几乎都采用这种方式），又属于另一类型的错误。它是在的条件下来确定具体形式的。其给出的基本过程为:（电荷守恒定律），（注意这是移项操作），因为、、，从而取。这种给法（参考郭硕鸿的电动力学），从数学形式来看顺畅，从物理上看是概念混乱的拼凑。因为麦克斯韦能给出(23)、（27）式最关键的一步，就是提出在传导电流的中断处由位移电流来接续，用两种电流密度来表述接续就是。只有在这一条件下才能迈出推广稳恒磁场中安培环路定理的第二步。据此，从两项同点并存的等式来给出 就犯了概念上的三个错误：其一，因为无论是、还是，它们都不是一般意义上的等式，而是不能同点并存的接续式。那么，以同点的来给出就与接续假设相矛盾；二是，中的是形成传导电流的运动电荷体密度，应记作。由于闭合的全电流是传导电流和位移电流两个管量场的接续，而产生(27)中位移电流密度中的电荷仅是传导电流中断处所积累的面电荷密度（根据全电流的瞬时稳恒性质，导体内电荷密度是零）。所以，中并不是产生位移电流的。由此可知，推导中用的是产生传导电流的电场，而位移电流中的是传导电流中断处所积累电荷产生的电场，它们也不是同一个。那么，用同一个、的符号来得位移电流密度就属于移花接木了。三是，用移项之法来给出更是错误的。根据两个电流密度唯一有的接续关系，有 ，就有，只能取。可见，其移项等于进行了的操作，从而使。

通过对（23）（27）式的揭露，更能清楚麦克斯韦的意图。他是心中装着与机械波的类比、不顾一切地借用已知的定理定律来编造麦氏方程组、从数学形式上给出他想得到的电磁波。

至此，我们能够看清，电磁波理论是个没有任何物理实验作依据的先入为主的错误理论。自然，对迈克耳逊---莫雷实验以光速揭开的以太实质问题让人们难以想象；而普朗克对黑体辐射实验给出能量具有不连续特征的朦胧且合理的解释就是对电磁波具有粒子性本性的揭示，也正是对电磁波理论的否定。遗憾的是，我们并没有产生这种认识。这是因为实用主义观点造就的勇往直前的探索精神断绝了我们的回头反思，进而由这两朵乌云接续演绎出了让人不可思议的光速不变原理和波粒二象性，由此创建的相对论和量子力学不但人为地给物理学制造出重重的矛盾，也把我们对自然界的认识带进了一条死胡同。