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电磁波的本质是什么?

2019-06-03  网摘文苑

电磁波,从目前的物理研究的共识来说,就解释为交替变化的电场和磁场,携带能量以辐射的方式传播的形式。

电磁波的介质

电磁波与一般机械波的不同在于电磁波的传递似乎无需介质——可以在真空中传播,但其实电磁场就是其传播介质,或者说能量本身就是介质。因为爱因斯坦的质能方程告诉我们能量就是质量,于是发射一个光子和发射一颗电子从某种意义上来说是类似的。

类光性

电磁波的传播速度是光速。这不是由电磁波的性质所决定的,而是由我们四维时空的内在结构所决定的。光沿着四维时空的边界以极限速度运动,这句话的意思是说:光在四维时空(而非三维空间)中的运动轨迹对任何参照点来说都是其未来或过去的时空的极限(或者说边界),这个性质被称为“类光”性。你能看到的历史或你能到达的未来,都以光的轨迹为分界。

上图:时空光锥中类光、类时、类空区域的解说。

磁场和电场

磁场和电场的耦合关系由麦克斯韦方程组在宏观上描述,但在量子力学中,电磁场则由光量子来描述,而不再在微观上区分电场和磁场,这两种场在微观上实际上就是一个场——电磁场。而电磁波也就是电磁场中存在的能量现象。

上图:麦克斯韦方程组

电磁作用与弱作用

在标准模型(目前已经基本得到验证的各种物质基本粒子之间以数学模型建立起来的关系)当中,电磁作用与弱作用统一成为了电弱作用。也就是说,电磁波与W和Z玻色子具有同源性。电磁波,又可以被视为电弱波。

关于大统一理论的诠释的猜想

如果最终电弱力、强力和引力能够统一,那么电磁波的本质又将改变,这里对电磁波最终本质我只能作个人的猜想,即,电磁波可能和引力一样可能是空间某个维度的几何。我们的世界可能并不局限于四维,而电荷,色荷(强作用)可能都是额外维度的几何效应,只有引力作用才是当前时空四维的几何。

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