肯定光压和否定光压的不同动机

早在牛顿时代，人们就企图用光压来解释彗星尾巴现象，然而假想的光压一直没有被实验检测到。可是到了十八世纪末（当时激光器还未问世），俄国科学家列别捷夫居然检测到了光压。同时期，麦克斯韦也从理论上“计算”出了光压。而掌握着更加先进技术的现代人却明确告诉我们，激光武器是一种无惯性武器，是一种无后坐力的武器。现代人还明确告诉我们，原子核向外发射能量极高的Y光子时，并不做反冲运动。可见，光压理论并非众望所归、水到渠成的理论，很可能是削足适履。

麦克斯韦关于光压的“计算”过程如下：

当一电磁波射到一物体表面时，物体表面的电子会在（电磁波中）电场的作用下运动。而该运动的电子会受到（电磁波中）磁场的罗仑兹力的作用。根据麦克斯韦的电磁波图象，电子受到的罗仑兹力的方向正好始终指向物体内部，物体便会受到一个压力。麦克斯韦说，这就是光压。

上述计算是错误的。麦克斯韦错误的认为电场的方向就是电子运动的方向。事实上，在电场方向相同的半个周期（半个波长）内，电子在四分之一周期内作减速运动，这期间电子运动的方向与电场的方向相反；电子在另四分之一周期内作加速运动，这期间电子运动的方向与电场的方向相同。可见，即使沿着麦克斯韦开辟的道路走下去，电磁波在一半时间内对物体产生压力，而在另一半时间内则对物体产生拉力，平均作用力是零。

而否定光压却是物理体系内部协调的必然要求。因为机械波不会产生压力。机械波射到一界面时，不论它是被反射，被吸收，还是被折射，也不论是横波还是纵波，都不会对界面产生宏观作用力。电磁波也不应破坏这一规律。

动量并不一定伴随着能量，比如波就是如此。任何一种波，都可以传送能量，却不可能传送动量。动量是个标量，不仅具有大小，而且具有方向。在任何一种机械波中，媒质中一半质点的动量和另一半质点的动量正好大小相等，方向相反。也就是说，任何一种机械波的动量都是零！能量的增加也不一定表示动量的增加，比如，物体的温度升高了，其能量（热能）必然增大了，但该物体的动量并没有改变。同样道理，物体可以吸收波的能量，但物体的动量永远不可能因此而改变。比如物体吸收超声波或光波（电磁波）的能量后，温度可以升高，但物体的动量永远不会改变。波永远就是波，它不可能成为炮弹，它永远也不会产生撞击力和后坐力。

我之所以要做这些详细的分析，是因为目前物理界对它的误解太严重了。比如：在《电磁学》中写到：“电磁场具有能量，那么‘动量’的概念是否也象‘能量’的概念一样，应该推广到力学领域之外？电磁场是否也具有‘动量’呢？……这里我们必须把‘动量’的概念推广到电磁波，认为电磁波也具有动量。”[这里，《电磁学》混淆了弹簧和弹簧波，弹簧运动（平动）时的确具有动量，这是媒质的整体运动；但弹簧波永远不可能具有动量。同样道理，运动的电场或运动的磁场的确具有动量，但电磁波永远不可能具有动量。]

再比如：英国皇家学会会员，里德雷教授在其《时间、空间和万物》中写到：“讲到波，我们还该说像能量那样的动量转移。在海边被浪打过的人都知道波带着动量。不论什么本性的波，都不仅带着能量，也带着动量。在反射或吸收波时，总可以感觉到它，因为这两个过程都有动量的改变，也就是有力的出现。如果定义辐射作用在吸收面上单位面积的力，即压力（我们说辐射压力），我们就可以用它来度量动量的传递速率。阳光的辐射压力很小……”

然而不幸的是，里德雷教授不得不在随后的章节中承受这种错误观点所带来的痛苦（下边蓝色字体部分全部摘自里德雷教授的《时间、空间和万物》）。比如里德雷教授写到：“所有电磁波源都是加速或减速的带电粒子，多数是电子……当然，光子一出现，就会带着一定的以频率为特征的能量和以波长为特征的动量，以光速匆匆飞去。失去能量的电子就像射出子弹的枪，会反弹回来……”依据这些错误的理论基础，里德雷教授得出了光子产生的条件，里德雷教授接着写到：“假如电子没有足够的能量，或者不能很好的反冲，光子就不会产生出来。这就是自由电子的处境：守恒律严禁它发射光子。”然而这种结论却与事实不符，比如，里德雷教授接着又写到：“这样的禁令，旧式的粒子能接受，但对电子那样的现代粒子来说，这种对自由的约束是不能容忍的。我们能听到革命的宣言‘……发射或吸收光子是每个电子不容剥夺的权利！’，能看到这样的口号：‘打倒守恒律！’这是大自然面对的一大冲突。”由此可见，事实情况是这样的：电子发射光子后并不做反冲运动，如果认为光子（电磁波）具有动量的话，光子和电子组成的系统的动量便不再守恒。这是多么可怕的事情啊！为了解决这个矛盾，人们不得不采用一种十分牵强附会的修补方案，里德雷教授写到：“电子可以发射任意的光子（够大方了），不过它得在不确定性原理所允许的时间内将光子吸收（守恒论者可以舒口气了）……这样，高能光子发出后必须很快被吸收，而对低能光子来说，发射与吸收之间的时间可能很长。在任何情况下，这些光子都不可能逃逸，所以总的来说没有能量——动量损失（这也太离谱了吧，为了修补破船，居然不让光源向外界发光！居然要求激光炮发射的激光炮弹必须打到激光炮自己身上！），从而在平均意义上守恒得到了满足。电子发射然后吸收光子的奇特行为叫虚过程，那个瞬息出没的光子就是我们所说的虚光子。”物理学家真是太“心虚”了。

在科学发展的长河中，理论发展的步伐往往落后于技术发展的步伐。理论往往是从成熟的技术中归纳出来的。技术可以通过歪打正着撞出来的，比如，本来是为了炼仙丹，却炼出了青铜器，之后才出现了化学理论。技术还可以通过无数次测试碰出来，最初只是经验，之后才找到原因。而理论的发展则不象技术这么顺利，而是一波三折。没有过时的理论，只有错误的理论；技术则相反，只有过时的技术，没有错误的技术。但科学发展史中也有例外，比如，麦克斯韦是通过理论预言了电磁波的存在，之后才被赫兹用技术手段找到，而这一次，理论却成了歪打正着。采用错误的理论和错误的计算过程，却得到了看似正确的结论。这种错误理论更正起来受到的阻力会更大。

与光压理论与事实不符所造成的痛苦不同，麦克斯韦电磁波理论造成的痛苦是“有苦难言”。比如里德雷教授写到：“以后我们再回来谈电磁辐射（很遗憾，我们还不能揭开那个秘密，搞不好可能出现更多的麻烦——电磁辐射就是一个大大的秘密），我们来看看电流的本质……”可是当我读到该书的最后一页时，也没有发现里德雷教授“再回来谈电磁辐射”。如果没有牛顿运动定律，对虎克定律来说，机械波就是一个永远无法揭开的秘密；麦克斯韦方程组仅仅是一个“电磁虎克定律”，它又怎么可能揭开电磁波的秘密呢？

十八.“双电荷”事件的来龙去脉

为了让新朋友了解一下四年前的“双电荷”事件，我在此介绍一下来龙去脉：

四年前的某一日，我在西陆宏斌论坛和老友黄德民先生展开了辩论。我们都知道，运动电荷之间存在磁作用力。但当时黄先生认为，仅仅当两个电荷之间存在相对运动时，两个电荷之间才存在磁作用力，而同速前进的两个电荷，因为电荷之间的相对速度是零，因此同速前进的“双电荷”之间不存在磁作用力！这就是当时的“双电荷”事件起因。

当时我首先对黄先生的观点提出了异议（主要是因为黄先生的观点和《进化的力学》中的观点相矛盾，并非想故意破坏“反相联盟”）。我提出，如果按照黄先生的观点，特鲁顿实验（和“双电荷”原理相同）无法测量出地球的速度，是因为该实验本身是错误的，或者是因为实验装置本身是坏的！如果真是这样的话，黄先生就彻底推翻了整个电磁理论！但我认为物理学家不会犯如此“低级错误”。

黄先生当时表示，会认真对待我提出的异议，但仍不愿意接受我的观点。

当时我还对黄先生说，1997年以前，我也坚信牛顿的“绝对静止空间”是存在的，而麦克而巡莫雷实验无法测量出地球的相对“绝对静止空间”的速度，是因为该实验装置本身是坏的。但随后我发现我自己错了！

作为电磁理论中的最基本的定律——“运动电荷之间存在磁作用力”，经典理论已经给出了该力（F）和该运动（V）之间的关系式。我仅仅修改了一下该公式中运动（v）的参照物（比如经典理论认为是“绝对静止空间”，而我认为是“地球”），并不用修改该公式中的任何参数和任何符号！但黄先生却彻底否定了该公式，黄先生的观点会使该公式变的面目全非！但让我百思不得其解的却是，为什么论坛中的人都那么地讨厌我，认为我大逆不道，否定了经典物理，反而认为黄先生是经典物理的守护者！事实上在《进化的力学》中，我没有发明一个“新名词”或“新符号”，而黄先生的理论中却有“同背景系”“光介子”等新概念，黄先生已经在修改经典理论了，在上述“双电荷”上的观点，黄先生更是彻底否定了经典理论。

运动电荷之间存在磁作用力，经典理论给出的公式为：F=Kq₁V₁q₂V₂/r² ，该公式经受住了实验严格的考验，而且该公式是先有现象，而后归纳出来的公式。根据该公式，经典理论还推导出了许多辉煌的定理，比如：“同种电荷，当它们的运动方向相同时，它们之间的磁作用力是引力；当它们的运动方向相反时，它们之间的磁作用力是斥力。”但这个重要的定理，却给相对论带来了大麻烦。比如上述两个运动的电荷，在某个观测者看来，它们运动的方向相同，而在别的观测者看来，它们运动的方向却可能相反！我不知道，在这个崇拜观测者和罗仑兹变换的相对论体系中，是如何给出令人满意的解释的。一个不争的事实却是，上述公式和定理，在现在的教科书中，总是被回避或轻描淡写放过去。

根据上述公式和定理，我们可以设计一个思想实验：

第一种情况，有甲乙两个正电荷都向东运动，甲电荷的速度为10米/秒，乙电荷的速度为30米/秒；第二种情况，甲电荷向西运动，速度为10米/秒，乙电荷向东运动，速度也为速度为10米/秒。上述两种情况中，甲乙两电荷之间的相对速度都是20米/秒，但根据上述公式和定理，我们可以知道，两种情况中，甲乙两电荷之间的磁作用力，不仅大小不可能相等，甚至力的方向都是相反的。可见运动电荷之间的磁作用力与电荷之间的相对速度没有任何关系。

相对论认为，运动电荷之间的磁作用力，与电荷相对观测者的速度有关，这种解释很荒唐，因为电荷相对观测者的运动速度有无数多个，而该磁作用力却是唯一的。而且我坚信，观测者不会产生魔力。

经典理论认为，运动电荷之间的磁作用力与电荷相对绝对静止空间的速度有关。可见绝对静止空间在经典电磁理论中的重要地位。麦克斯韦更是清楚地认识到，绝对静止空间是整个电磁理论的命脉所在。因此麦克斯韦多次给迈克尔逊写信，催促他尽快用他的实验来为绝对空间的存在寻找证据。可是，迈克耳逊的实验却得出了相反的结果！

加速度计只能测量出运动物体相对地球的加速度，不能测量地球自身的加速度；迈克耳逊干涉仪和特鲁顿的实验装置只能测量出运动物体相对地球的速度，不能测量地球自身的速度。绝对空间把人类害苦了。

我和黄先生争论的具体技术性问题可以概括如下：

“运动电荷之间存在磁作用力”，该磁作用力的本质是罗伦兹力，其大小与电荷相对外磁场的速度大小有关，而在“双电荷”问题中，该“外磁场”是由另外一个“运动的电荷”产生的。在上述的这些观点上，我和黄先生观点是相同的。仅有的争论就是，黄先生认为，运动电荷产生的磁场是和该电荷是同速前进的，而我在《进化的力学》中的观点也很明确，即“在公式B=Ev/ε₀μ₀中，如果E相对某参照系的速度为v，则B相对该参照系的速度为零，E和B根本不会同速前进。”

就在我们谁也无法说服谁的时候，沈先生站了出来，沈先生说：“该磁作用力的大小与电荷相对观测者的速度有关。”沈先生的证明如下：

在一个实验室中，上述“双电荷”相对实验室以速度v同速前进，运动电荷在实验室中产生的磁场强度为B。当观测者静止在实验室中时，电荷之间的“磁作用力”大小为：F=QBv；当观此者与“双电荷”的速度相同时，电荷（相对观测者）的速度为零，磁场（相对观测者）的速度为-v，于是该（相对观测者）运动的磁场会感应出一个电场 E=-BV ,该感应电场会对电荷产生电场力F=QE=-QBV。沈先生说，该（电场）力（F=QE=-QBV）和上述“磁作用力”正好大小相等，方向相反，抵消为零！

其实沈先生的上述证明犯了两个错误。第一个，他把上述“电场力”的方向搞反了，上述“电场力”和上述“磁作用力”的方向不是相反，而是相同！第二个，上述“电场力”和上述“磁作用力”根本就不能叠加，因为它们本身就是同一个力，仅仅是在不同的参照系中的名称不同而已！沈先生列举了两个特殊情况，即当观测者的速度等于零和观测者的速度等于v时，事实上当观测者的速度大于零小于v时，观测者便可以同时计算出上述“电场力”和上述“磁作用力”，但它们之间的关系是“此消彼长，合力一定”！

在上述证明过程中，虽然沈先生犯了两个技术性小错误，但其中所坚持的一个根本性观点无疑是正确的。即在“运动电荷（电场）产生磁场”这个物理事实中，该电荷和该磁场不会同速前进。比如在上例中，当观测者和电荷同速前进时，那么磁场相对该观测者的速度为-V。在“B=Ev/ε₀μ₀”这个物理公式中，速度V表示磁场和电场之间的相对速度。这种观点也是电磁理论的正统观点，但这种观点将对麦克斯韦的光速计算过程产生重创！

麦克斯韦可以计算出电磁波的速度，这曾经让我佩服的不得了。在我见到麦克斯韦的计算过程之前，我一直在猜测麦克斯韦是如何计算电磁波波速的，我居然发现用一种非常简单的方法就可以“计算”出电磁波的波速（计算过程在《进化的力学》中有），但当时我就坚信我的这种“计算”过程是绝对错误的。然而让人吃惊的却是，当我看到麦克斯韦的计算过程时，我们的计算过程居然一模一样，区别仅仅是他使用了微积分符号。一年后，我在省图书馆借到了一本北京大学孟庆信教授著的《相对论电磁学》，其中的内容也表示，上述两种计算过程是等价的，是可以互推的。但孟庆信教授并未明确表示这两种计算过程都是错误的。

麦克斯韦并不清楚公式“E=BV 和 B=Ev/ε₀μ₀”中的符号所表示的真实物理意思，在这一点上，麦克斯韦不及法拉第。

扯的太远了。这就是当时“双电荷”事件的来龙去脉。遗憾的是，当时的帖子不知被哪位版主删除了。

（2006年6月22日）