第十三节     电磁波的本质

因为文中有很多图形公式无法贴出，要看带图形公式的原文，请单击：

http://yebo.nease.net/000001-313.htm>

一、叶轮在水中产生的涡旋波

人们认为，液体和气体中是不能传播横波的媒质。但液体的表面除外，因为横波也能在液体表面传播，只是这种横波的性质比较复杂：在这种横波中，粒子沿封闭的圆形或椭圆形轨道运动。当然，水波的方程是非常复杂的，它与水的深浅，水底状况等诸多因素相关，而且它是三维的和非线性的。在这里我们没有必要去讨论这一非常专门化的问题，进一步的研究表明水波既有横波的成分，也有纵波的成分。

如果在水中垂直地安装一个叶轮，先使叶轮顺时针转动，在叶轮处就会产生一个水的涡旋，这个涡旋会向外扩张，如果使叶轮反转，涡旋的方向就会相反，只要控制好叶轮正反转的频率，就会在叶轮周围产生一个“交变”的水的“涡旋波”，由于涡旋线速度的方向是与叶轮径向垂直的，而涡旋波传播的方向就是叶轮的径向。所以，涡旋波是一种横波。由此看来，液体中也可以传播横波。

二 、电磁波的特性

由弹性力学可知，振动可以在媒质中传播。在只能产生压缩形变的媒质（气体或液体）中，只能传播纵波；在既能产生压缩形变又能产生剪切形变的媒质（固体）中，则能传播纵波和横波。电磁以太也是一种媒质，在其中能够产生什么样的变形、能传播什么样的波呢？

由弹性力学可知，纵波是一种无旋波，传播纵波的物质分子仅仅作往复直线运动——平动。而空间中的电磁以太只能作涡旋运动而不能作丝毫的平动，没有任何的以太风。也就是说，电磁以太不能作任何的往复直线运动，因此空间的以太也就不会产生以太纵波了。事实也证明，在电磁以太中产生电磁波的同时却丝毫没有发现“以太”纵波。也就是说，电磁波是一种无散波。

因为磁是以太的涡旋，这种涡旋也会在电磁以太中以光速传播。与水的涡旋波相类似，密度比水要小得多的以太中也会产生以太的涡旋，只要把水中的叶轮换成电磁以太中交变电流，就会产生交变的以太涡旋，这种交变的以太涡旋的传播就是电磁波了。因此，电磁波是一种涡旋波。由于涡旋波是横波，电磁波当然也就是一种横波了。详细讨论如下：

    考察A处电磁以太涡旋的产生和传播，该处电磁以太涡旋由电流I所带动，故其涡旋线速度方向与电流I 的方向即电场的方向相同，A处电磁以太的涡旋又会向邻近处的电磁以太传播，也是这种电磁以太涡旋便会沿着AS方向传播。如果把电场E的方向看成是电磁以太涡旋的切线方向，那么电磁以太涡旋的切线方向便与其传播方向垂直，因而电磁波是一种横波。由图中不难看出，电磁波的传播方向是  (即S) 的方向。

其实，由弹性力学可知，弹性体的标准波动方程为：

式中v是波的传播速。

由电磁波理论可知：

只要把电场强度E换成电磁以太涡旋的角位移φ，再考虑电磁波的速度是c(c=3´10⁸米/秒)。电磁波的方程应该是：

当代电磁波理论认为，变化的电场在其周围空间激发出变化的磁场，变化的磁场又在其周围空间激发出涡旋电场，电磁波就是这样产生和传播的。“变化的磁场在其周围的空间激发出涡旋电场”的说法是牵强附会和令人难以理解的。因为电场是有源场，只有电荷存在，才能产生电场。在没有电荷的“真空”里却能由变化的磁场产生出涡旋电场来，实在令人费解。同时，电磁波也不象弹性波那样仅由一个变量——位移u来描述，而是由两个变量E、H如影随形、胡搅蛮缠地共同描述。远远没有我们上面用一个变量φ的描述简单、自然、明确与容易理解。其实，E只不过是交变电磁以太的涡旋源，一旦交变电磁以太的涡旋产生以后，这种交变的涡旋就会自动地在电磁以太中以光速传播，根本不需要“变化的磁场在其周围的空间激发出涡旋电场”这一假设。因此，电场强度E不过是电磁波中的一块赘肉，去掉了这块赘肉，电磁波就象水波一样变得极为简单和直观。因此，电磁波是一种纯粹的磁波。

    尽管电磁波也是一种横波，但是它与固体中产生的横波有些不同，固体中产生的横波是由固体分子的位移在固体中的传播而引起，而电磁波则是电磁以太涡旋在电磁以太中的传播而引起。电磁以太涡旋类有些似于一种扭转振动，一种角速度大小各方向在不断地变化的扭转。虽然电磁以太是无散的，但它完全可以作这种涡旋运动。因此，电磁波和固体中的弹性横波是有些类似的，电磁以太涡旋的扭摆相当于固体媒质分子的往复位移，电磁以太相当于固体媒质，电磁波就相当于固体中的弹性横波了。

    我们知道，原子是由原子核和绕核电子组成的，电子在绕核运转时，会产生一个电磁以太的涡旋。如果电子在自旋(或者原子在转动)，而且它自旋(或原子转动)的轴和电子绕核运转的轴不重合，也就是说，电子在作两种不同轴的转动，因此电子产生的电磁以太涡旋的大小和方向都在不断地变化，在这种情况下，电子就会产生和辐射电磁波了。

    在我们周围空间中存在着各种方向和各种频率的电磁波，如果空间电磁波的相位完全和电子产生的电磁波的相位一致，它们之间就会发生共振而产生能量的交换，能量大的一方会向能量小的一方转移。由于空间中任何一种频率的电磁波的强度不会为零，当电子产生的电磁波和空间存在的电磁波的能量处于平衡时，它们之间就没有能量的交换，从而电子也就不会掉到原子核上了。

    如果空间电磁波的能量大于共振于电子产生的电磁波的能量，例如一束单色光照在原子上，电子就会获得能量而离核越来越远，甚至脱离原子核，这就是光电效应。显然，由此产生的光电子的速度只与光的频率有关，而与光的强度无关。光的强度只能增加光电子的数量。这与光电效应的结论是相吻合的。因此，用光的波动说同样可以解释光电效应，而且解释得更加合情合理。

由此可见，物质的分子可以用共振的方式与周围空间中的电磁波交换能量，特别是交换热量。同时，物质的分子在高温下，其分子和电子的各种运动更加剧烈，能产生能量很大的电磁波，它们能发光和发热也就是很正常的了。

由于电子既有绕核运转，又有自转，它们产生的电磁波又相互作用，电子只有在某些轨道上运转才是稳定的，不是在任一轨道上运转都是稳定的。电子运转时所产生的电磁辐射也只是某些固定的频率，而不是连续的，这也是微观物质具有量子特性的根本原因。

总而言之，电磁波是一种无散波、涡旋波、横波、纯粹的磁波，而不是一种粒子。

-------------------------------------------------------

《辩证唯物主义的最新武器》是一本什么样的书？它：

揭示对立统一规律和辩证法的物理实质；对牛顿力学本质原理的最新发现；对电磁现象本质原理的最新发现；对天体演化本质原理的最新发现；弥补牛顿力学的严重缺陷；彻底批判爱因斯坦相对论的唯心观点；有中国时空特色和力的大统一；彻底揭示时间和空间的本质；力、电、磁、光的大统一；地壳会消亡吗？天体如何演化？

要看该书请点击：http://yebo.nease.net/000001.htm>