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最近，本人（张操）和上海昌吉地质仪器公司副总经理（沈幼文）一起做了一个检验相对性原理的实验。摘要如下：根据经典电磁理论以及狭义相对论，在实验室中的静止电荷仅产生静电场，不产生静磁场。可是根据相对论的修正理论，在实验室中的静止电荷除了产生静电场外，还伴生静磁场。作者设计了一个悬挂的带电平行板电容器。实验的初步结果显示出静电场有微小的伴生磁场。
一．引言 根据经典电磁理论以及狭义相对论，在实验室中的静止电荷仅产生静电场，不产生静磁场。可是，根据相对论的修正理论[1-3]，麦克斯韦方程组可以写成为一种非标准形式。在文[1]的最后部分，作者着重指出，根据相对论的修正理论，在实验室中的静止电荷除了产生静电场外，还伴生静磁场。如果采用高斯单位制，伴生磁场为 B = (V/c) x E (1) 其中，B 是磁感应强度矢量，E是电场强度矢量，V 是地球相对于一个优越参考系（例如宇宙背景辐射）的速度，c 是光速常数。假定 v/c = 0.001, 设 E = 3 x 10k伏特/厘米 = 100 静电场高斯单位，从公式(1)，伴生磁场大小预计为 B = 0.1 sinA 高斯 (2) 这里 A 是V 和 E 之间的夹角。B 的方向与V 及 E 垂直。 二．实验装置 图一 悬挂的平行板电容器 有一个铝制原圆形平行板电容器，直径大约为5 cm，间距约为 2 mm，用绝缘的塑料固定。在塑料支撑物上系一细线，细线的另一端悬挂在固定支架上。用二根软性细电线连接电容器的二极。细电线的另一端连接直流高压发生器的正负极上。电压约为5000 伏特，以不放电为原则。在距离电容器大约为5cm 处，可放置二块强磁铁，它的NS 二极连线与电容器平面有10-30度的偏角。 三．实验的初步结果以及讨论 1． 不放置二块强磁铁在电容器外，电容器加上约5000 伏特的电压（实际为5040 伏特），电容器平面向顺时针转动约20度的偏角，在左右摆动几次后达到平衡。当关闭电源时，电容器平面回到未加电压时的平衡方位。当电容器加上约5000 伏特的反向电压时，电容器平面向反时针转动约20度的偏角，在左右摆动后达到平衡。因为受到输入电线的牵制，电容器平面不能有更大角度的偏转。 2．强磁铁的表面磁感应强度大约1000高斯。放置二块强磁铁在电容器外大约为5cm 处，电容器加上约5000 伏特的电压时，电容器平面转向磁场NS二极连线的方向，也即磁场的方向与电容器内部的电场方向相垂直。 上述二个实验现象，很难用现有的理论来解释。它们显示出静电场有微小的伴生磁场。上述实验现象尚属于定性的结果，建议同时制造二个以上的平行板电容器，对上述实验现象重复检验。下一步还需要测量静电场产生的伴生磁场的大小和方向。为了防止气流的影响，电容器外可放置玻璃罩子。 在第一个实验中，电容器平面转动的偏角，是否是地磁场引起的？是否是外界电场引起的？这需要通过屏蔽地磁场和外界电场的装置才能决定。值得注意的是，这一实验与在1903进行的Trouton–Noble实验十分相似[4]。Trouton–Noble试图用带电平行板电容器测量地球通过光以太的运动，他们获得了零结果。Trouton–Noble没有设想静电场会有微小的伴生磁场。 本实验装置由上海昌吉地质仪器公司加工完成，雷工程师和吴工程师参与了试验，作者表示感谢。 总之，上述实验结果是十分初步的。作者欢迎读者对上述实验装置作出改进，并重复检验上述实验现象。如果读者有实验结果，欢迎送Email与我们交流： tsaochang@yahoo.com 作者无意参与纯理论的讨论，对纯理论的Email，我们一般不会回复。 参考文献 [1]. T. Chang, “Maxwell Equations in Anisotropic Space”, Phys. Lett., A70, 1(1979) [2]. 张操，“关于狭义相对论的修正以及新引力理论的方案”，北京石油化工学院学报，14，No.4， 39-45（2006） [3]. 张操，《物理时空探讨》，华夏文化出版有限公司，2005。 [4] .F. T. Trouton and H. R. Noble, "The mechanical forces acting on a charged electric condenser moving through space," Phil. Trans. Royal Soc. A 202, 165–181 (1903). |