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对电磁理论的重新考察（之四）
本文主要讨论所谓“不同参照系之间的电磁场变换的问题”，这涉及到了问题的根源。因此，讨论将是艰深的。想将道理表述得尽量易于被人们所理解和接受（或者也可以换句话说，要把自己的真实思想不加变形地准确地表达出来）也将困难得多，事实上其中涉及了很多的哲学问题。 众所周知，运动的电荷（或电流）产生了磁场。可是，运动的相对性观念一直深深的占据着统治地位，于是就有了如下的不同参照系之间的电磁场变换的问题，这个问题在相对论之前就有了。正如《电磁学》（P439，赵凯华、陈熙谋著 高等教育出版社出版 1985年6月第2版，1989年2月第四次印刷）中所提到的：“即使在相对论以前，人们也会想到在一个参照系中静止的电荷产生静电场，换到另一个参照系，由于电荷是运动的，则出现电场和磁场；在一个参照系中两个静止电荷存在静电作用，换到另一个参照系则出现电的和磁的相互作用。” 相对论不承认运动的绝对性质，它从运动的相对性出发，给出了上面问题的解答（可参考〈〈电磁学〉〉P433“不同参照系之间电磁场的变换”一节）。 按照相对论的思路，“电场和磁场是电磁场统一体的不同方面”“例如在某个参照系中观察一个静止电荷，它只激发静电场，但是变换到另一个参照系中则电荷是运动的，除了电场之外还有磁场。”（《电磁学》P443）这样，利用相对论就可以将同向运动的两个电子变换为两个静止的电子（颇有点“飞矢不动”的味儿---------参考“论相对论的荒谬性”之第七部分）。这跟“两个带负电荷的电子会相互吸引吗？ -------- 经典电磁实验的启示”中所引述的经典电磁实验直接相矛盾-------------------“经典电磁实验的启示”一文通过对通了同向电流的直导线相互吸引现象的分析，证明了两个同向运动的电子会有相互吸引的效应。正如该文中的标题“二：经典电磁实验揭示了同向运动的电子之间相互吸引的效应并揭 示了运动的绝对性质。”（关于运动的相对性和绝对性问题，请参看“论宇宙的性质”一文） 确认了运动的绝对性质，我们会说粒子加速器中的荷电粒子的运动是绝对的，我们会说直流导线中电子的运动是绝对的，我们会说“星际飞行器”的“电子发射臂膀”和“负离子拉收臂膀”间飞动的电子和负离子的运动是绝对的，我们会说分子或原子中的电子绕核旋转运动是绝对的。。。。。。当我们这么说的时候，我们必须注意到这些荷电粒子扰动了紧挨着它们的周围的介质（用最为朴素的哲学观念来看，物质------具有一定质量、一定机械结构和电磁结构的实物粒子是无限可分的，“真空”并不空，其中存在着介质，人们通称为“以太”），运动的荷电粒子周围的这些介质的行为相近，而运动的荷电粒子则显然不够“随大流”（为了清楚地讲情概念，只好用这种“生动”的术语了）。 同样，确认了运动的绝对性质，我们就不能用理想化的坐标变换的方法去说相对于实验室静止的荷电粒子是运动的-----------------这种方法抽象得近乎纯粹的数学。比方说，你不能在实验室外面老远的地方边骑着摩托边看着那个荷电离子，然后说那荷电粒子不光有电场还有磁场。 这实际上涉及了“抽象事物”(理论)和“具体事物”是否附合的问题，（可参看“论相对论的荒谬性”之五，或参考伽利略〈对话〉P266），即涉及了物理理论和物理实验之间的联系和差别的问题。事实上，相对论关于“不同参照系之间电磁场的变换”的处理方法，是与与爱因斯坦在阐述“同时性的相对性”及在论述“以光的传播定律做为时间概念的基础”时（？注：〈相对论的意义〉一书找不到了，需要核查）所主张的物理学哲学思想是冲突的。爱因斯坦论述道： “对于物理学家而言,在他有可能判断一个概念在实际情况中是否真被满足以前,这概念就不能成立.” （<<浅说>> P18） “人们寻常习惯于离开几何概念与经验间的任何关系来研究几何学.将纯粹逻辑性 的而且与在原则上不完全的经验无关的东西分离出来是有好处的.这样能使纯粹的 数学家满意.如果他能从公理正确地即没有逻辑错误地推导出他的定理,他就满足 了.至于欧几里德几何学究竟是否真确的问题,他是不关心的.但按我们的目的,就必须将几何学的基本概念和自然对象联系起来;没有这样的联系,几何学对于物理 学家是没有价值的.” （<<意义>>P5） 上面，我们通过运动的绝对性质论证了电场是电场，磁场是磁场；它们不是相对论意义上的“电磁场统一体的不同方面”--------------------“电磁场统一体”本身的概念就不明确（何况人们越来越认识到相对论本身的立脚不稳，不再赘述）。 明确了上面刚刚确立的概念，就没有问题了吗？答案是否定的。因为人们禁不住会问：电场的概念是明确的，它由电荷产生并作用于电荷，这在静止的电荷间相互作用时最为明确，即便两个电荷相互运动了，这种作用仍然存在，虽然两个电荷相互作高速运动时让人们心中存有疑虑，可那时或许主要要涉及磁场的概念了，暂且把这个疑虑放在一边也罢；问题是，磁场到底是什么？它是如何产生的？如果我们跟着作绝对运动的荷电粒子一起运动并观察它，它还产生磁场吗？ 进一步的，人们还会问：电场和磁场的本质是什么？电磁波的本质是什么？ 2000/8/1 凌晨1时。 首先，关于高速运动的荷电粒子与静止的荷电粒子间的电场作用问题，在思想方法上 可以给高速运动的荷电粒子放“慢镜头”-----------------意思是说，要从“过程的连续性”入手，要看到动中的相对的静。本文也只能说到这里，具体的数学公式是给不出来了，而目前相对论力学给出的数学式子又是不可靠的，这个问题只能留下了，相信到适当的时机会有人给出比较让大家比较放心的结果的。 其次，关于什么是磁的问题涉及了认识论，为此我们需要回顾一下人类对电和磁的认识过程：最先人们发现了一些物体能够吸引轻小的物体，后来通过对大量的现象的分析将电和磁分开了，还发现电和磁都有两极并发现磁不存在单极，后来有安培分子环流假说。。。。。。这个认识过程是极其漫长和艰难的。回顾了人们对磁的认识过程和目前比较牢靠的科学成果，我们会说“磁是运动电荷间的相互作用”，注意到YSG实验，我们会说“运动的磁（力线）或加速运动的电荷会对静止的电荷有力的作用”----------------其本质是洛伦兹力在起作用，而洛伦兹力（当电荷本身静止而磁力线在作隐形运动时）电和磁发生了另一种形式的联系，在这个情形里，加速运动的电荷对静止的电荷有作用。 那么，磁是怎么产生的呢？我们只能回答说磁是运动的电荷产生的，而且加速运动的电荷会产生运动的磁（力线）----------------必须结合实际（即：思维和现实的真实的物理图象相结合）并注意运动的绝对性质。此外我们应注意到磁的可生性和可灭性。 如果我们跟着作绝对运动的荷电粒子一起运动并观察它，又如何呢？我们会说它不光有电场，还有磁场--------------我们这么说的时候意味着：我们手中拿着一个“分子级的小磁针”（根据安培分子环流假说）来判断它是不是到底还有磁场，而这时，这“分子级的小磁针”对于单个的运动电荷来说也还是太大了些。事实上，如果我们一味地抓着这个问题不放，使劲纠缠着它，在时机不成熟的时候不光没有什么实际意义，连理论意义也谈不上多少。 关于电磁场和电磁波的本质问题，留待下篇讨论。 2000/8/1 老鹤。 转自 我是中国人[ysg.xilubbs.com] |