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关于磁力线本质的讨论--凌龙庄的blog

2017-12-11  物理网文
江西  凌龙庄  
1、对磁力线本质讨论的设问
磁力线是构成磁场的基本单元,在用磁化铁粉的磁现象实验中,磁力线呈闭合曲线,相互排列,具有“同性相斥、异性相吸”的引力特性。从人类发现磁现象到今天,通过不断的研究和试验,最终使磁现象服务于人类的生产和生活的需要,成为了现代科学的一项研究成果。但是,人类对磁现象的本质却还不是十分清楚,有以下一些问题,科学目前是不能做出合理的解释。
1)、矿石中的永久磁力线是怎样产生出来的?
2)、电流的移动是怎样演化出磁力线的?
3)、磁力线为什么会是弯曲的而光线是直射的?
4)、磁力线为什么不能交越而光线可以交越?
5)、磁力线为什么会产生同性相斥、异性相吸的引力现象?
6)、导线切割磁力线为什么会产生感应电动势?
7)、铁元素材料为什么能抯挡磁力线穿过,而铜、铝元素材料却不能?
8)、永久磁石为什么不需要提供外能量而不会衰变、而电磁现象则不能?
9)、洛伦兹力为什么不需要外加能量?
10)、地球的磁场是怎样形成的?
上述10个设问你能回答出几个,现代物理理论能正确地解释多少?
2、电磁现象物理实验的回顾
据说世界最早发现磁现象的是古希腊的泰勒斯,也有的说是中国人最早发现了磁现象。总之,古人都把磁现象当作有灵性的东西来理解。到了1820年丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应,1831年英国物理学家法拉弟又发现了磁变电的现象,确定了电磁感应的基本定律。19世纪60年代麦克斯韦提出了电磁场的理论,并从理论上推测了电磁波的存在。1887年赫兹用自制的实验设备捡测到了电磁波,证明了麦克斯韦电磁场的预言的正确性。今天人们对电磁现象不再成为迷信,而且能高效地运用到通讯设备上实现了人类幻想中的千里眼顺风耳的神话传说。科学的探索是经过了前一代科学家的艰辛努力才取得了这些成功。从19世纪到21世纪科学发展都是在运用前人的成果,在基础理论物理上可以说没有取得什么很大的进展。就目前而言,科学家知道,磁场可以使铁磁金属的电阻发生改变。并将这一物理现象运用到了传感器上用于工业的自动化。在超导现象中磁场会对超导状态产生破坏,这一特性与磁场强度和临界温度有关。在这些现代化的科研成果中人们由于工业化的需要,只注重实验和运用成果,却忽视了对其基础理论的研究。所以,到今天为止,人们并不知道磁场是怎样产生的,磁力线是些什么物质构成的。所以,今天的科学家们对于我上述的10个设问,能做出合理解答的人可能很少。
3、磁力线本质的理论推导
麦克斯韦的电磁理论将磁现象确定为“场”的性质。爱因斯坦在麦克斯韦电磁理论的基础上,将“引力”也定义为“场”的性质。但他们都不知道“场”是由什么物质构成的。肯切地说,宇宙是由物质演化而成的,场也一定是有其物质作为能量传输的介质而形成,绝对的真空是没有的。古人所说的无中生有的“无”,并非是空无一物的意思,而是由不能被人类所感知的物性,抽象地定义为“无”。古代人无法感知空气中的各种元素的存在,所以将空间定义为无,由空间中的“元气”转化出来的物质想象为“无中生有”。所以,在真空中演化出磁力线,本身就说明了场中一定存在一种当前科学设备无法捡测到的物质。由于现代科学以实验数据为建立理论的参照标准,真空中的物质在目前的科学设备条件下无法捡测到,因而,构成磁力线的物质之謎至今无人问津。所以,“场”的概念实际上是一种不完备的科学称谓。无论是磁场、电场、还是引力场。都一定存在构成该能量场单元的物质,这种物质一定具有它的共同特征,所以才能演化出各向同相的物理定律,否则我们就无法认知这个存在着普遍规律的宇宙。当然,在人们的意识中,认识宇宙的本质是属于哲学家的事,但今天的哲学家们都被实验科学的方法所取代排不上用场了,因此,造成了基础科学研究的滞后。科学的研究离不开哲学的思辨方法,我们如何用哲学的方法来推导出构成磁力线的物质和场的真实属性,让我们从以下自然现象中来寻找哲学的智慧。
1)、电子的移动形成电流,电流的循环产生出磁场,磁场是由磁力线聚合成的。所以,磁力线是由运动电子的能量作用到场中的物质演化出来的。因此磁石和导线周围的磁场都是由原子的核外电子的有规则的运动对场中的物质产生相互作用而演化形成。推之,磁矿石因内部的电子的有规律运动而不需要外力能长期保持磁性不变;而导线周围的磁场则因电流运动的终止而磁性消失。由此,我们可以导出:电流的大小与磁场强度成正比;电子运动的概率与磁力线中的构成单元有对应关系。
2)、场中的未知物质的结构状态,是演化出磁力线特征的关键?现代科学实验证明:磁力线由无数的有规则的“小磁体”构成,光线是由无数的“光量子”作有规则的运动演化形成,而磁力线和光线都是由场中未知物质演化出来的,所以场中的物质的形状和性质是决定电磁现象本质特征的前提条件。
3)、科学实验表明:光量子的运动状态是旋转轴朝着运动方向,旋转磁矩垂直于自旋轴,以直线运动方式无限延伸。磁力线中的小磁体其极性随电流的运动方向改变而改变,形成闭合曲线状态。然而,无论是小磁体或抑光量子都是与作自旋运动的电子的相互作用而演化形成的。场中什么样的未知物才能演化出上述物理特性的运动体呢?显然,只有作自旋运动的物质粒子才能满足以上条件。所以,“场”一定是由作自旋运动的微观粒子所构成。(我的理论假设是由低能量的自旋粒子又称“引力子”构成宇宙的时空。)
4)、量子力学理论研究实验证明:宇宙中所属作自旋运动的粒子都存在着自旋磁矩,粒子与粒子间的自旋磁矩遵循能量的反平行耦合原理,保持着最小相干距离的相互吸引作用。在经典理论中被称为“同性相斥、异性相吸”的演化法则。“旋转磁矩的反平行耦合”就是物质演化中永恒的能量传输作用。所以,“同性相斥、异性相吸”是宇宙物质演化的运动公则。磁力线中的构成单元就是“引力子”旋转磁矩的相互吸引而形成的。磁力线中的小磁体就是由无数同向有规则的“引力子”演化而成的。
5)、电子在导线中的定向移动形成电流。电子究竟是怎样在导线中移动的呢?科学实验证实,电流的流动是导线中的电子从负极向正极运动。电子运动时自旋轴朝前进方向,旋转磁矩垂直于电流的运动方向,根据电工理论的“集肤效应”原理,电子移动时沿着导线的表面作螺旋移动。所以,导线中运动电子的旋转磁矩与导线周围的引力子的旋转磁矩产生反平行耦合,使导线周围的引力子形成环绕导线的有序排列,从而形成导线周围的磁力线。所以,当电流方向改变时磁力线的极性也相应改变,当电流终止时导线周围的磁力线也同时消失。这就是单根导线右手“安培定则”的电磁变换原理。在中学的物理教科书中学生是无法理解微观物理的精细结构演化原理,而只能按书本死记硬背。
6)、在通电螺管线圈中,有序排列的“引力子”旋转磁矩相互连接形成闭合磁力线,其磁力线的极性随线圈中电流的改变而改变。这些磁力线中的“引力子”形似一个一个的小圆环相互吸引,其圆环的自转轴均垂直于磁力线,小圆环与小圆环之间由于自旋方向相同,所以相互构成反平行耦合,因此,磁力线形成闭合曲线。无论是永久磁石还是电磁铁其磁力线都是相同的结构原理,在磁力线中是无法分解出“单磁极子”来。所以,场中的“引力子”旋转磁矩才是磁力线的本质,也是“场”的真正属性。“引力子”的特性不但演化出了“磁”的本质,还演化出来“光线”、电力线和“万有引力”的本质特征。(其演化过程请详阅《量子引力理论原理》)
7)、两块条形磁石用不同的极性相互接触,会产生出“同性相斥、异性相吸”的引力现象,几百年来没有谁能回答出其中的原因是什么?现在我们可以很自然地理解到,从磁石中发出来的磁力线,实际上是磁石中的有序排列的运动电子中的旋转磁矩,对场中“引力子”旋转磁矩的复制,复制后的“引力子”互相吸引形成有序排列的磁力线。由于“引力子”中的旋转磁矩遵循“同性相斥、异性相吸”的演化法则,所以,磁石中的磁力线便产生出很强的引力或斥力作用。
4、电磁实验现象的剖析
在中学的物理教科书中,有很多电磁实验范例,用来启发学生对电磁物理现象的理解,教会学生的操作方法和实验原则。但有很大一部分教学内容是靠死记硬背定律,而没有揭示物理原理。如:洛伦兹力中的电子在磁场中的环绕运动,在没有外能量的情况下为什么能产生永恒的运动;导线切割磁力线为什么会产生感应电动势?运动电子在磁场中为什么会发生偏转等等。这些在现代科学实验设备中运用最多的基础物理和实验方法,现代科学却无法解释其物质的微观演化,而只能遵守实验原则来操作和运用。现在让我们用磁力线的结构特征来剖析它们的微观原理。
1)、带电粒子在磁场中的运动。
带电粒子在磁场中的运动,根据物理实验的观察所得到二条结论:(一)当带电粒子与磁力线呈平行射入时,粒子将于射入时的速度作圴速直线运动。(二)当带电粒子与磁力线呈垂直射入时,粒子在垂直磁感线的平面内以入射速度作均速圆周运动。
长期以来物理学家们都只知道会产生这种现象,而不能回答为什么会产生这种现象的原因。所以,对于学生的教学来说就只能是“填鸭式”。现在我们把磁力线放大成引力子反平行耦合的结构形式得知,每一个引力子的旋转磁矩的相互吸引形成一条一条闭合的磁力线,而引力子的自旋轴则分别垂直于磁力线。我们知道粒子的运动方式是自旋轴朝前进方向,旋转磁矩垂直于运动方向。当带电粒子与磁力线构成平行射入时,运动粒子的旋转磁矩与磁力线中引力子的旋转磁矩垂直交越,所以,两粒子的旋转磁矩不发生能量交换,因此粒子与入射时的速度在磁力线之间作均速直线运动。当带电粒子与磁力线呈垂直入射时,由于入射粒子的自旋轴与引力子的自旋轴呈平行耦合,则粒子的旋转磁矩与磁力线中的引力子的旋转磁矩同时产生平行耦合。其耦合的运动方向由磁力线的极性决定。所以,带电粒子以入射时的速度作向左或向右的均速圆周运动。由于引力子和带电粒子在同步量子引力场中作永恒的自旋运动,所以,带电粒子不需要外部能量也会作无休止的圆周运动,这就是洛伦兹力产生的原因。
2)、带电粒子在复合场中的运动。
复合场是指在磁场中加入电场,使带电粒子受两种能量作用后引发原运动状态的改变。运用带电粒子在复合场中运动的特性,在科学实验和科学技术设备中运用非常广范。如:阴极射线显像管、速度选择器、电磁流量计、回旋加速器、质谱仪、磁流体发电机等。其原理都是利用电场加速粒子的运动,利用磁场的洛伦兹力使粒子产生偏转,实现粒子在复合场中运动时的设计要求。带电粒子在磁场中的偏转原理我们在“洛伦兹力”中作了简明分析。而粒子在电场中为什么会作加速运动,物理学中从未有过理论解释。大家知道,电流的运动是从负极流向正极。为什么是负极流向正极呢?要回答这个问题,必须先理解电力线的本质是什么。在物理教科书中正电荷中的电力线是指向负电荷,实际上电子运动的方向是从负极流向正极。长期以来我们在学习物理时都是靠死记这一原则,并不能理解产生这一现象的真正原因。在《量子引力理论原理》中我对电力线的本质作了剖析。电力线只能从正电荷发出指向负电荷。负电子为什么会流向正电荷呢?所谓的正电荷就是指质子,电力线只能从质子中发出。当一个原子中质子与电子相等时,原子处于中和态,质子中发出的电力线被核外运动电子所屏蔽,所以该原子不呈现带电现象。当一个原子中的任一核外运动电子离开原子核时,其中的一个质子必然空出一条旋转轨道,这条轨道就是正电荷产生电力线的发源处。所以说质子带一个单位的正电荷,相对于沿着轨道运动的核外电子则带一个单位的负电荷。电荷不是以物质的量来决定,而是与每一个原子核运动的平衡状态来决定的。质子是怎样发出电力线的呢?根据质子的标准模型推理:三对夸克耦合成一个三维结构的质子,质子的自旋使其中的一对夸克演变成自旋轴,而其余的二对夸克形成旋转磁矩。所以,旋转磁矩是由四个同相自旋的电子复制场中的引力子产生出来的。(一对夸克由一对正负电子对撞演化形成)电力线是由夸克中的电子的“轴向能量”复制场中的引力子,引力子的自旋轴朝着电力线的指向,从正面看是一种右旋的引力子。所以,右旋的引力子与左旋的电子正面相对形成反平行耦合(异性相吸),因此,负电荷总是流向正电荷。当在均匀磁场中加入电场时,原来排列有序的磁力线中的引力子,受到电场力的作用,由于电力线是从正电荷指向负电荷,在电场与磁场交越的区域引力子被电力线重新复制,使得引力子旋转磁矩的分布角度发生了变化,因此使本来作洛伦兹力运动的粒子改变运动方向。这就是书上说的“当两者等大反向时粒子不偏不转而沿着直线作均速运动。”实际上,无论是何种设计,都是使场中的“引力子”改变运动状态来控制带电粒子的运动方向。其最根本的原理就是旋转磁矩的“同性相斥、异性相吸”的引力特性。也就是量子引力理论中的旋转磁矩的反平行耦合。
3)、导线切割磁力线产生感应电流。
导线为什么切割磁力线会产生感应电流,而导线切割光线和电力线却不能产生感应电动势。其原因在于三者虽然都是电磁线,但它们形成的原理和结构完全不同。现在我们来分析导线切割磁力线时,磁力线与导线中的运动电子所发生的微观演化。
按实验原理,导线与磁力线垂直切割(磁力线垂直于地面,导线水平切割,画图分析。)由于磁力线是由平行与力线的旋转磁矩连接而成,我们可以将一条磁力线看成两条不同运动方向的能量线。假如旋转磁矩是左旋的引力子,左边的能量线是由上向下运动;右边的能量线是由下向上运动。当导线快速切割磁力线时,导线中的核外运动电子与磁力线中引力子同相的旋转磁矩产生相互作用,并吸收磁场中的能量使核外电子脱离原子核的束缚,并沿着轴向能量所指的方向移动。而被失去电子的质子,产生出一个正电荷,吸引周围的电子产生出连锁反应,从而形成导线表面的电流移动。当导线产生左右切割时,由于磁力线的左右能量线的运动方向不同,所以,与导线中的不同运动电子相互作用,因此,电流在导线中来回运动,形成不同极性的感应电动势。所以,感应电动势的大小与磁通密度、导线切割长度、和导线的切割速度成正比。因此电流的强度与磁力线中的引力子有对应关系。这就是导线切割磁力线产生感应电流的原理。
为什么导线切割光线和电力线不会产生感应电动势呢?由于光线和电力线都是自旋轴朝着前进方向,旋转磁矩垂直于运动方向,当导线切割其能量线时,与能量线中引力子同相的运动电子摆脱原子核的束缚,在导线中形成涡流,使导线表面产生出热量。所以,光线照射到金属表面会产生升温现象。这些物理原理中的微观演化,在现代物理教科书中是找不到的,读者请认真理解,仔细推理,方能顿悟。
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