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有关 磁单极子(magnetic monopole)的信息:
[楼主] 作者:叶建敏温州  发表时间:2012/11/19 19:46
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1.  英国物理学家保罗·狄拉克早在1931年就利用数学公式预言磁单极子存在于携带磁场的管(所谓的狄拉克弦)的末端。当时他认为既然带有基本电荷的电子在宇宙中存在,那么理应带有基本"磁荷"的粒子存在,从而启发了许多物理学家开始了他们寻找磁单极子的工作。

1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发,得出磁单极子存在的条件,可用以说明电荷量子化这个理论上无法说明的事实。20世纪70年代以后建立起来的大统一理论以及早期宇宙的研究都要求存在磁单极子,磁单极子的质量重达1016吉电子伏特/库仑2(GeV/C2)。

实验上探测磁单极子成为检验粒子物理大统一理论和天体物理宇宙演化理论的重要依据。曾经作过广泛的探查 ,而且每当粒子加速器开拓新能区或发现新的物质源(例如从月球上取来岩石)都要重新进行磁单极子的的搜索。1982年采用超导量子干涉器件磁强计探测到一起磁单极子的事例,但还不足以肯定其存在。

  这是一种到目前为止还基本上只是存在于理论之中的物质,如果找到了它们,不仅现有的电磁理论要作重大修改,而且物理学和天文学的许多基础理论也都将得到重大发展。

  磁单极子作为物质的基本构成,它的单独存在可能非常困难,或者可能极其微弱以致无法测量,从二元论的角度分析可能会更合理些,如纯的吸引性粒子和纯的排斥性粒子。

1931年,著名的英国物理学家狄拉克首先从理论上用极精美的数学物理公式预言,磁单极子是可以独立存在的。他认为,既然电有基本电荷--电子存在,磁也应有基本磁荷--磁单极子存在,这样,电磁现象的完全对称性就可以得到保证。因此,他根据电动力学和量子力学的合理推演,前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来。以前,狄拉克曾经预言过正电子的存在,并已经为实验所证实;这一次他的磁单极子假设同样震惊了科学界。

  在磁单极子的理论研究方面,除狄拉克最早提出的磁单极子学说外,还有其他一些科学家也曾提出过多种的学说,各有其特点和根据。如著名的美籍意大利物理学家费米也曾经从理论上探讨过磁单极子,并且也认为它的存在是可能的。华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授等一些著名的科学家,也从不同方面和不同程度地对磁单极子理论做出了补充和完善。它们弥补了狄拉克理论中的一些缺陷和不足,给磁单极子的设想辅以更坚实的理论基础。

应用量子理论,狄拉克预言,如果磁单极子如果存在,就可以解释电荷的量子化 -- 就是为何可以观察到基本粒子带电量是电子带电量的倍数。 

后来,在1980年代,物理学家在试图将弱电相互作用和强相互作用统一在一起,以便最终能完成所谓"大统一理论"时,某些理论也预言了磁单极子的存在。

两位美国物理学家内森·塞伯格和爱德华·威滕于1994年首次证明出磁单极粒子存在理论上的可能性。很多科学家仍旧在寻找磁单极子的科学长路上跋涉。

1931年,著名的英国物理学家狄拉克首先从理论上用极精美的数学物理公式预言,磁单极子是可以独立存在的。他认为,既然电有基本电荷--电子存在,磁也应有基本磁荷--磁单极子存在,这样,电磁现象的完全对称性就可以得到保证。因此,他根据电动力学和量子力学的合理推演,前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来。以前,狄拉克曾经预言过正电子的存在,并已经为实验所证实;这一次他的磁单极子假设同样震惊了科学界。

实际上,自20世纪30年代以来至今,磁单极粒子一直是物理学家和天文学家的热门话题,同时也引起了广大科学爱好者的极大兴趣,对它们的寻找就一直没有停止过。这是因为磁单极粒子复杂的相互作用过程,与目前我们所了解的一般电磁现象截然不同,磁单极子问题不仅涉及物质磁性的一种来源、电磁现象的对称性,而且还同宇宙极早期演化理论及微观粒子结构理论等有关。磁单极子的引出对同性电荷的稳定性、电荷的量子化、轻子结构、轻子和强子的统一组成、轻子和夸克的对称等难题等,都能给以较好的解释。

虽然磁单极粒子假说到现在为止,还没有能在实验上得到最后的证实,但它仍将是当代物理学上十分引人注目的基本理论研究和实验的重要课题之一,因为今天的磁单极粒子已成为解决一系列涉及微观世界和宏观世界重大问题的突破口,如果磁单极粒子确实存在,不仅现有的电磁理论要作重大修改,而且物理学以及天文学的基础理论又将有重大的发展,人们对宇宙起源和发展的认识也会再深入一步。

 

2. 下面就是对 磁单极子 的认识 存在错误 而引起的 争吵与实验,


尽管磁单极子理论不断地得到进一步地完善,但是,人们还是不得不面对这样一个事实,那就是,与磁单子理论不断"前进"的形势相比,对磁单极子的寻找却几乎是"原地踏步",理论和实践相比,出现了极大的"不对称",实践成了磁单子学说中的一条"短腿"。

 十分强调对称性的英国物理学家麦克斯韦在建立经典电磁理论的时候,虽然为了对称性也考虑过磁单极子,但是最终还是未敢贸然将它引入它的理论中。因此,这种不对称性在经典电磁理论中就一直保留到今天。

 肯定磁单极存在者中,不乏非常杰出的物理学家。他们坚持认为,磁单极子是存在的,但它们成对结合得太紧密了,现在所有的高能粒子尚不能把它们轰开。

 

3. 磁单极子理论 比 弦理论靠谱多了,弦理论都走那么远,磁单极子理论 更 深远才行;


磁单极子理论自提出以来迄今,已逾半个多世纪,长期不能被证实,也不能被否定,这在科学史上是罕见的,因为一般的科学假设如果在这么长的时间内未被证实,人们就会将此假设否定或放弃。

  实际上,自20世纪30年代以来至今,磁单极子一直是物理学家和天文学家的热门话题,同时也引起了广大科学爱好者的极大兴趣,对它们的寻找就一直没有停止过。这是因为磁单极子复杂的相互作用过程,与目前我们所了解的一般电磁现象截然不同,磁单极子问题不仅涉及物质磁性的一种来源、电磁现象的对称性,而且还同宇宙极早期演化理论及微观粒子结构理论等有关。

磁单极子的引出对同性电荷的稳定性、电荷的量子化、轻子结构、轻子和强子的统一组成、轻子和夸克的对称等难题等,都能给以较好的解释。

尽管迄今为止还没找到磁单极子,但是,在关于磁单极子理论研究和实践探索的半个多世纪中,采用了量子论、相对论和统一场论的复杂理论手段,联系到最广袤的宏观世界和最细微的微观世界,涉及到极漫长的和极短暂的时间尺度,它不仅给物理学带来了活力,而且也向两极不可分离的哲学信条提出挑战。

更为重要的是,在具体的对磁单极子进行探索过程中,对物理学特别粒子研究技术如加速器的发展,具有很大的促进作用。虽然磁单极子假说到现在为止,还没有能在实验上得到最后的证实,但它仍将是当代物理学上十分引人注目的基本理论研究和实验的重要课题之一,因为今天的磁单极子已成为解决一系列涉及微观世界和宏观世界重大问题的突破口,如果磁单极子确实存在,不仅现有的电磁理论要作重大修改,而且物理学以及天文学的基础理论又将有重大的发展,人们对宇宙起源和发展的认识也会再深入一步。

所以,总的看来,涉及磁学、电磁对称、宇宙早期演化和微观基本粒子结构等多方面的磁单极子问题还需要从实验观测和理论方面继续进行研究,对它的寻找绝不应半途而废,否则就会前功尽弃。当然,要找到磁单极子,并不是件简单容易的事情,而是一项长期而艰巨的任务,仍然要付出许多时间和精力,甚至可能要经过好几代人的努力,但科学家们绝不会轻言放弃。 

 

4. 狄拉克(1902-1984):英国物理学家。既在创建相对论性量子电动力学理论上有过重要贡献,而且还先提出了反物质学说、磁单极子学说 和 基本物理常数随时间变化学说,其中反物质学说已在实验上得到证实,并成为阿尔法磁谱仪的重点研究对象。由于对量子力学发展所作的贡献,曾荣获1933年诺贝尔物理学奖。

  旧以太:古希腊哲学家首先设想出来的一种媒质。17世纪后为解释光的传播,以及电磁和引力相互作用现象而又重新提出。当时认为,光是一种机械的弹性波,但由于这类波的传播必须有某种弹性媒质作为媒介(如声波的传播要有空气或水作为媒介),而光却可以通过真空传播,所以必须假设存在一种尚未为实验发现的以太作为传播光的媒质。为了解释光在传播中的各种性质,必须认为以太是无所不在的(包括真空和任何物质内部),没有质量的,而且是"绝对静止"的。电磁和引力作用则看作是以太中的特殊机械作用。以太这一概念在19世纪曾被人们广为接受,但后来也暴露了不少问题,如为了解释更多的现象,它必须具有各种显然是不合理的的性质;一些试图用来确定以太存在的实验往往又都归失败。

直到20世纪初,随着相对论的建立和对场的进一步研究,完全确定了光(电磁波)的传播和一切相互作用的传递都通过各种场,而不是通过机械媒质。这样,以太就成为了一个陈旧的概念而被抛弃。 


新以太:随着相对论的建立和对场的进一步研究,完全确定了光(电磁波)的传播和一切相互作用的传递都通过各种场,量子场 就是 以太,量子场的基态 就是 磁单极子海。

 

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