|
第三节 磁的物理本质 (因为插图无法贴出,要看带插图的原文,请点击: http://yebo.nease.net/000001-33.htm>) 磁现象有两个显著的特点,其一是只要有磁的地方就一定有磁南极和磁北极;其二是无论磁场强度的大小如何,磁力线总是无始无终的闭合线,从一个闭合曲面的某处穿进的磁力线必定要从另一处穿出,通过任意闭合曲面的磁通量恒等于0。这也就是麦克斯韦方程组中第三个方程,磁感应强度的散度为0。 如果把电磁以太涡旋定义为磁场, 则以上磁现象的两个显著的特点都有能得到合理的解释。 一个电磁以太涡旋必须有一根转轴,同时也有一角速度。如果把角速度的方向作为磁力线的方向,则磁力线指向的极是磁北极,另一个极则是磁南极了。这就是磁为什么总是有两个极的原因。电磁以太涡旋有一根转轴,一个转轴有两个方向,也就是有两个端或两个极。不存在只有一个极的转轴,由此可见,所谓的磁单极子是不存在的,从而解决了磁单极子的难题。这和以下事实是相吻合的。 将一根逆时针转动的轴竖直放置,此时它的角速度方向向上。如果迅速将其从中间切断,就变成了两根角速度都有向上的短转轴,由于切断处新生成了两个“端”,共有四个“端”。它们依次是“上端”、“下端”;“上端”、“下端”。将该轴切成任意段都是如此。 磁棒也有完全相类似的特性。将一根磁北极在上的磁棒竖直放置,此时它的磁力线方向向上。如果迅速将其从中间切断,就变成了两根磁力线方向都向上的短磁棒,切断处新生成了两个磁极,共有四个磁极,它们依次是北极、南极;北极、南极。将该磁棒分成任意根磁棒也都是如此。 英国物理学家狄拉克认为,磁单极子是存在的,磁荷的静磁场也同电场一样,这样电磁现象就是完全对称的。 既然理论研究已确认磁单极子是存在的,那么实验物理学家就应该积极创造条件,在实验中找到它。根据理论分析,可能的磁单极子源包括宇宙大爆炸、银河系、太阳、地球、陨星、宇宙射线和加速器等等。根据磁单极子的性质与物质的相互作用,就可能探测到它们是否存在。 美国布鲁克海文实验室就利用同步回旋加速器,使300亿电子伏的质子与轻原子核碰撞,但是没有发现有磁单极子产生的迹象。这样的实验已经做了很多次,得到的都是否定的结果。 日本物理学家后藤等人检验了露出地面的铁矿石和铁陨石碎片。他们使用了强度为6万高斯的脉冲磁场,一次脉冲的时间约为1毫秒。他们期待着利用这套装置把宇宙线中的磁单极子吸附上。然而,结果令他们失望,仍然是一无所获。类似的实验在海底、矿山、深海沉积物和地球大气等,都有人做了多次,结果都是以失败告终,没有找到一个磁单极子。 1973年科学家对“阿波罗”11号、12号和14号飞船运回的月岩进行了检测,而且使用了极灵敏的仪器──仪器的精度如此的精密,即使在月岩中有一个基本磁荷大小的磁单极子也可以检测出来。但出人意料的是,竟没有测出任何磁单极子。看来磁单极子真是“踏破铁鞋无觅处”! 只要把电磁以太通量作为磁通量,把单位面积的电磁以太通量作为电磁以太通量密度,也就是磁感应强度B。由于磁是电磁以太的涡旋,也就是说,电磁以太从什么地方发出,通过一条闭合曲线,重新回到原来的地方。这就是单位面积的电磁以太通量的散度为0。用数学语言即是封闭曲面的单位面积电磁以太通量和与所包围体积的比值,当这体积趋于0时其极限为0。或者说任何小的封闭区域都没有纯粹的电磁以太通过(即是任何相同时间里进出该区域的电磁以太通量是一样的,既无源泉,也无漏洞)。这相当于证明了磁场的高斯定律或者磁感应强度B的散度为0这一麦克斯韦方程。也就是充分解释了磁场的第二个基本性质。 其实,用磁是电磁以太的涡旋可以解决磁场所有的性质。 N S 图一 磁场与电磁以太涡旋 一个涡旋可以等效地用角动量Jw来描述。如图一所示,电磁以太涡旋方向是圆周中箭头所示的方向,其w的方向向上。实际上,磁场的方向就是w的方向,磁通的大小就是角动量Jw的大小。而磁感应强度B则是单位面积上电磁以太涡旋角动量的大小。 w w N B A 图二 运动质子周围电磁以太涡旋(平面) 第一节已经提到,当质子静止时电磁以太与质子之间存在一种“润湿”作用从而使质子周围的电磁以太密度比自然分布时要大。当质子运动时,它会带动吸附在其表层的电磁以太一起运动而产生电磁以太涡旋。 图三 运动质子周围电磁以太涡旋(空间) 质子运动或电流方向 电磁以太涡旋 质子 磁力线 A B w 电磁以太涡旋 I 图四 线圈中的电磁以太涡旋 电子的周围是电磁以太的“空穴”,电子运动的方向与电磁以太的流动方向相反,因此电子运动时在其周围产生的电磁以太的涡旋方向也恰好与质子所产生涡旋的方向相反。也就是说,负电荷运动时产生的“磁场”方向和正电荷作相同方向运动时产生的“磁场”方向相反。 如图四所示,如果线圈中通以电流,正电荷本身在作涡旋运动,就会带动电磁以太也作同样的涡旋运动,产生一个向上的角速度,也就是产生一方向向上的“磁场”。 《自然折哲学的力学原理》是一本什么样的书?它: 弥补牛顿力学的严重缺陷;挑战爱因斯坦相对论;有中国时空特色和力的大统一; 彻底弄清时间和空间;深刻揭示力、电、磁、光的的物理本质;天体演化的新观点;地壳为什么会消亡;集科研和科普于一体;中学生能大体读懂。 要看该书请点击:http://yebo.nease.net/000001.htm> |