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本文大写字母为矢量，

电荷、电磁场的本质是什么？这个问题困扰人类几百年时间，统一场论【百度统一场论6版可以搜到】的出现，彻底揭开了这个自然界核心秘密。

统一场论认为场的本质是物体周围以柱状螺旋式运动的空间，场是我们观察者对空间本身运动的描述。

统一场论的基本原理是：

宇宙由空间和物体组成，其余统统不存在，其余都是我们观察者对物体运动和空间本身运动的描述。

统一场论的基本假设为：

相对于我们观察者，宇宙中任何物体周围的空间，都以物体为中心、以光速向四周辐射式运动。

空间以正电荷为中心，以光速辐射式向无限远处扩散运动。

空间从四面八方、从无限远处、以光速向负电荷收敛运动。

空间以正电荷为出发点，以光速向负电荷汇聚运动。

面对我们观察者，正电荷周围空间是逆时针旋转的。

面对我们观察者，负电荷周围空间是顺时针旋转的。

我们所要注意的是无论是正电荷还是负电荷，周围空间都是右手螺旋空间，就是我们用右手握住空间运动的直线部分，四指环绕方向就是空间的旋转运动方向。

在统一场论中，描述单纯的空间运动是没有意义的，描述空间运动需要确定初始运动状态和结束状态，而这个需要依靠物体才能够确定。

既然谈到了空间本身的运动，我们如何描述空间本身的运动？

我们把空间分割成许多小块，每一个小块叫空间几何点，简称几何点，几何点走过的轨迹叫几何线，通过描述几何点的运动，就可以描述空间本身的运动。

我们可能有一个疑问，空间为什么要运动？

统一场论认为物理只是我们对几何世界【由空间和物体组成】的描述而已，所以几何中任何一个状态对应着物理上的一个状态。

几何中的空间三维垂直状态，经过我们人的描述，就是物理上的运动状态。

任何一个处于空间三维垂直状态中的几何点所在的位置，相对于我们观测者一定要运动，并且不断变化的运动方向和走过的轨迹又可以重新构成一个垂直状态。

运动方向不断变化肯定是曲线运动，常见的曲线运动有圆周和椭圆、抛物线、双曲线等。

在质点相对于我们观察者静止的情况下，质点周围空间是均匀的，合理的看法是几何点是圆周运动，不会是椭圆或者抛物线、双曲线等其他形式的运动。

由于空间是三维的，几何点的圆周运动不会局限在一个平面上，合理的看法是在平面的垂直方向上延伸，所以，质点外空间几何点是以柱状螺旋式【就是旋转运动和旋转平面垂直的直线运动的叠加】在运动。

电荷、电磁场的本质涉及到了时间的本质问题，统一场论中时间的物理定义为：

宇宙中任何物体【包括我们观察者的身体】周围都以光速辐射式运动，空间这种运动给我们观察者的感觉就是时间。

借助于几何点的概念，可以认为时间与观察者周围空间几何点以光速c走过的路程成正比。

统一场论告诉我们时间的本质就是我们对光速运动的空间的描述，所以，时间空间具有同一个起源，相应的有时空同一化方程：

由于时间t与几何点以光速c运动的空间位移R成正比，所以：

R(t) =ct【r】= xi+yj + zk

【r】是矢量R的单位矢量，i，j ，k 分别为沿x,y,z轴的单位矢量。

如果认为光速c在某种情况下可以为矢量【用大写字母C表示，统一场论认为矢量光速方向可以变化，模不变】，则：

R(t) =Ct= xi+ yj + zk

r² = c²t² = x²+y² + z²

统一场论给出引力场、电磁场、核力的统一定义。

相对于我们观察者，由质点【为了描述方便，把物体看成一个点，不考虑线长度，叫质点】指向周围空间中任意一个空间几何点的位移矢量随空间位置变化或者随时间变化，这样的空间称为场，也可以叫物理力场。

统一场论认为引力场是母场，电场、磁场、核力场都是引力场变化而来的。所以，我们在这里首先定义引力场。

设想某一处空间中，有一个质点o相对于我们观测者静止，o点周围空间中任意一个空间几何点p在零时刻以光速度C从o点出发，沿某一个方向运动，经历了时间t，在t'时刻到达p所在的位置，让点o处于直角坐标系xyzo的原点，由o点指向p点的矢径为R = C t = x i+ y j + z k

R是空间位置x，y，z的函数，随x，y，z的变化而变化，记为：

R = R（x,y,z,）。

我们以 R = Ct中R的长度r为半径作高斯球面s = 4πr²【内接球体体积为4πr³/3】包围质点o。

o点周围的引力场A表示o点周围在体积4πr³/3内有n条几何点的位移矢量R = Ct，

A = k g n R /（4πr³/3）

k为比例常数。 g为万有引力常数。

而质点o的质量m就表示在高斯球面s = 4πr²【内接球体体积为4πr³/3】内，包含几何点矢量位移R = Ct的条数n和立体角度4π的比值。

m = 3 k n /4π

这样,以上的引力场方程A = k g n R /（4πr³/3） 可以写为：

A = g m R /r³

以上引入的质量方程m = 3k n /4π中角度是常数4π，实际上角度可以是变量，在0和4π之间变化，n和m都可以是变量，质量方程仍然成立。

我们引入立体角Ω概念，把质量方程 m = 3k n /4π写成普遍形式：

m = k n /Ω = k dn / dΩ

相应的有比较普遍的引力场方程：

A = g m R /r³ = g k n R/Ωr³

相应的高斯面为s = Ωr²

统一场论给出了电荷和电场的严格定义：

质点o如果带有电荷q，在周围产生电场E，电场的实质反映了单位时间内、单位体积内o点周围空间以光速运动的运动量,和引力场比较起来就是多了时间因素。

在质点o周围空间中，引力场A = g m R /r³ = g k n R/Ω r³中质量m随时间t变化产生电场：

E = k’(dA/dt）

= k’g(dm/dt) R/r³

= k’g[k d(n/Ω)/ dt] R / r³

g，k’和k为常数。而o点的电荷q表示单位时间内o点质量的变化量，也反映了在单位时间里o点周围光速运动空间几何点越过某一个界面的位移的条数。

q = 4π ε。k’g(dm/dt)

= 4π ε。k’g [k d(n/Ω)/ dt]

ε。为真空中介电常数。

以上是电荷的几何定义方程，4π, g, ε。, k’，k都是常数，合并常数，把上式带入式 E = k’g(dm/dt)R/r³中可以导出库伦定理中的电场强度方程：

E = q R/ 4πε。r³

统一场论给出了磁场的几何定义方程：

前面分析指出，随时间变化的引力场产生电场。人类已经发现，带电粒子相对于我们观察者静止的时候，只是在周围产生静电场。

当这个电荷相对于我们观察者以速度V运动的时候，可以引起V垂直方向上电场的变化，电场变化的部分我们可以认为就是磁场，也就是随速度变化的电场产生了磁场，统一场论继承这种看法。

设想一个相对于我们观察者静止的o点，质量为m，带有电荷q，在周围空间p处产生了静电场E，由o点指向p点的矢径为R，我们以R的长度r为半径作一个高斯面s = 4πr²【内接球体体积为4π r³】包围o点，则：

E = q R/4π ε。r³

= k( dm/dt)R/4π ε。r³

k是常数。

当o点相对于我们以速度V运动的时候，可以引起电场E的变化，变化的部分我们可以认为是磁场B。

很简单的想法是电场E乘以速度V就是磁场B ，由于速度V和电场E相互垂直时候，产生的磁场最大，因而它们之间是叉乘，所以有以下关系，

B = 常数乘以（V ×E）

由电场E的几何形式方程 E = q R/4π ε。r³ = k( dm/dt)R/4π ε。r³，可以求出磁场B 的几何形式方程，

B = 常数乘以【V ×（q R/4π ε。r³）】

= 常数乘以【V ×k( dm/dt)R/4π ε。r³】

合并常数，以上与磁场B相关的常数用磁导率μ表示，由于我们这里讨论的是在真空情况下，所以用真空磁导率μ。表示。

B = μ。【V ×k( dm/dt)R/4π r³】

以上就是真空中磁场的几何形式方程。这个方程和电场、磁场相互关系满足的方程 B = V ×E /c²是紧密联系在一起的。

B = μ。【V ×k( dm/dt)R/4π r³】

= μ。【V ×（q R/4π r³）】

= μ。【V ×ε。（q R/4π ε。r³）】

= μ。ε。【V ×（q R/4π ε。r³）】

= μ。ε。（V ×E）

在电磁学中，认为真空中磁导率μ。和真空中介电常数ε。的乘积是真空中光速c的平方的倒数【这个是人为规定的】，所以以上方程可以写为：

B = V ×E /c²

以上方程反映了电场和磁场的基本关系。从这个方程加上时空同一化方程r² = c²t² = x²+y² + z²可以导出麦克斯韦方程中变化磁场产生电场、变化电场产生磁场。

注意，以上的磁场和运动电场都没有考虑相对论效应，只是在V很小或者等于零的情况下成立。

在静电场方程中乘以Ψ就是电场的普遍形式，Ψ 为相对论效应修正相,

Ψ = （1- v²/c²）/【√[1- (v²/c²)sin²θ] 】³，其中θ为R和x轴的夹角。电场方程乘以相对论修正相Ψ，不影响d电场和磁场之间的关系。

下面我们来解释麦克斯韦方程中位移电流假设。

麦克斯韦方程组中电场E变化产生了磁场B

（ B•dL） =μ。I + (1/c²) ∂ Φe /∂ t

= [μ。I + （1/c²）（∂ E/dt ）•∂ S)]

以上方程表示运动的电荷μ。I 【也就是电流，安培环路定理中电流项】可以产生磁场，变化的电场（1/c²）（∂ E/dt ）•∂ S)也可以产生磁场【即麦克斯韦位移电流假设】。

麦克斯韦位移电流假设表示了在真空中，点电荷周围电场的变化和磁场之间的关系，而安培环路定理表示了许多点电荷运动产生的变化电场和磁场之间的关系，我们应该看到，麦克斯韦位移电流假设是基本的，安培定理只是推广。

本文描述的是质点在真空中的运动情况，不考虑形状物体在介质中运动情况，所以，略去μ。I这一项，重点解释

(B•dL) = （∂/∂t ） （ E•∂S)/c²

以上方程认为，在某一个时刻，在点电荷o附近某处自由空间中的p点，不存在其他电流的情况下，在空间曲面上分布的电场E的变化可以产生环绕线状磁场B，且满足关系式

(B•dL) = （∂/∂t ） （ E•∂S)/c²

以上c是光速，dS为矢量面元，t 为时间，∂是偏微分的意思。L是沿B方向的几何环绕线量，方程左边是环路线积分，右边是左边线路包围的面积分，积分范围0角度到2π，我们要注意这种线状环绕积分可以看成是变化曲面的边界。

我们知道，速度包含了时间，随速度变化意味着肯定随时间变化，所以，应该可以从相对论中磁场、电场基本关系式B =V×E/ c²导出麦克斯韦的变化电场产生磁场的位移电流假设，也可以导出法拉第电磁感应方程，下面分别来给出推导过程。

相对论认为，一个点电荷o相对于我们以速度V运动的时候，在周围空间p点处产生了电场E和磁场B，并且满足以下关系：B = V×E /c²

我们将方程B = V×E /c²两边点乘一个微小的空间长度矢量∂L（方向和B同向时候，B•∂L的值为最大）, 结果为：

B• ∂L =（V×E /c²）•∂L = (1/ c²)（∂U×E/∂t）• ∂L= (1/ c²∂t) E • (∂L× ∂U)

注意∂U /∂t = V由于∂L和∂U相互垂直时候，相乘数值最大，因而（∂L× ∂U)可以看成一个矢量面元∂S = ∂L×∂U， ∂S的方向和E一致的时候，E•(∂L× ∂U)的值最大。这样

B• ∂L = (1/ c²∂t) E • ∂S

如果我们将方程 B • ∂L =(1/ c²∂t)E • ∂S 两边的变矢量微分求环量积分，环量积分范围从0到2π

B•∂L = (1/c²∂t)E• ∂S方程右边的矢量面元∂S =(∂L× ∂U) 积分后变成了一个分布在三维空间中的曲面，方程左边的变矢量微分∂L环绕一周积分后为右边空间曲面的边界线。

B• dL = ∂/∂t （ E • ∂S)/c²左边取环绕一周的线积分，右边取环绕一周的面积分，两个积分区域是相同的，都是角度从0开始到2π结束，因而对方程两边的空间变量求环路积分，等式仍然成立

B•∂L = (1/c² ∂t) （E•∂S）

这个就是麦克斯韦位移电流假设。

注意，式（ B • ∂L） = 1/c² ∂t（E• ∂S)中积分B•∂L是沿B的环绕方向的线积分， E•∂S是电场E在三维空间曲面上的分布, 可以认为磁场B在L上的分布【也就是（B•∂L）】就是电场E在三维空间曲面上的分布因曲面变化而产生的圆周边界线上的分布。

我们再来解释法拉第电场感应原理

（E•∂R） = －∂Φb /∂t = （- ∂ B /∂t）• ∂S

这个方程也就是法拉第的电磁感应原理。

由磁场和电场基本关系式B = V×C/ c²，得到：B = (∂U/∂t)×E/ c ²

在统一场论中认为，时间是空间以光速运动造成的，有时空方程：R = R(t) = Ct = x i+ y j + z k 标量式为r ² =c²t²

r是高斯面s = 4 π r²【r等于矢量R的长度】的半径, 这样有：

B = (∂U/∂t)×E/ (∂r/∂t) ²

B (∂r)²/∂t = ∂U×E

B (∂R• ∂R)/∂t = ∂U×E

将方程两边点乘单位矢量N,

N•[B(dR• dR) )]/∂t = N •（ ∂U×E）

由于高斯面s=4πr²是以r为半径，以光速c扩大，因而在(∂r)²= ∂R• ∂R很小的情况下，可以把(∂r)²可以看成是高斯面其中的微小一部分，用矢量面元∂S【数量为∂s】表示，则：

N•（B ∂s)/∂t = N•（ ∂U×E）B• ∂S/∂t = N•（ ∂U×E）

以上用矢量面元∂S表示微小面积∂s，面元∂S的方向和N一致，由矢量运算公式，以上方程右边可以写为E•（ ∂U× N），因此有下两个式子：

B• ∂S/∂t = E•（∂U× N）

B• ∂S/∂t = - E•（N×∂U）

用线矢量∂L表示N×∂U，则上两式为式为：

B• ∂S/∂t = E•∂L

B• ∂S/∂t = - E•∂L

这两个式子我们选哪一个？

在统一场论中，电荷o点的质量为m，带有电荷q = k dm/dt【k为常数】在周围空间p处产生的磁场B的几何方程为：B =Ψ【μ。ε。(k dm/dt)R×V/4πε。r³】Ψ 为相对论效应修正相.

并且Ψ = （1- v²/c²）/【√[1-(v²/c²)sin²θ] 】³，其中θ为R和x轴的夹角。由于1/c² =μ。ε。，所以

B =Ψ【μ。ε。(k dm/dt)R×V/4πε。r³】

可以写为：

B =Ψ【 (kdm/dt c²)R×V/4πε。r³】

由统一场论的时空方程R = Ct,上式可以为：B =Ψ【 (k m )d【R】×V/ c 4πε。r³】【R】为沿R的单位矢量，V/ c的数量式v/ c在统一场论可以表示为cosθ,由于cosθ的微分为-sinθ,所以应该取B•∂S/∂t = - E•∂L

上式两边是微分式，两边取环绕积分，积分范围都是从0到2π，得到法拉第电磁感应方程:

-（B • ∂S）/dt = E•∂L

由斯托克斯定理，上式可以改写为微分式：

×E = ( - ∂ B /∂t) •∂S

注意，式-（B • ∂S）/∂t = E•∂L右边是环绕一周的线积分，左边是面积分，右边的环绕一周的线积分可以看成是左边的面积分的边界线，一个开放的曲面，面积发生变化时候，变化量无限微小，可以看成是这个开放曲面的边界线。法拉第电磁感应原理表示了磁场在空间曲面上的分布发生变化，可以表示为这个曲面边界线上电场的分布。