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日志

对电磁场理论的质疑

热度 1已有 149 次阅读2018-7-25 21:33 |系统分类:科学探索


对电磁场理论的质疑

吕学山

摘要:介绍了电场和磁场,静电场和涡旋电场,LC振荡电路,电磁波通讯,能量粒子,对电磁场理论的质疑。

关键词:电场,磁场,静电场,涡旋电场,电磁场,能量粒子

 

.引言

      麦克斯韦在库仑定律、毕奥萨伐尔定律和法拉第电磁感应定律的基础上。特别是法拉第提出的力线、场的观念上。运用场论的数学工具,使用通量、环流、散度、旋度定量地描述了抽象的电场、磁场。改写了电磁感应定律,修正了磁场环路定理。

      进而提出变化的磁场激发电场,变化的电场激发磁场,如此交替激发下去,交变的电磁场就会以波的形式向空间散布开去。麦克斯韦预感到有电磁波的存在。

      根据电磁学实验和一般原理给出麦克斯韦方程组,进而得出电磁波波动方程,波在真空中的传播速度为光速。预言电磁波的存在, 并且指出光是一种电磁波。

      当时,电磁场理论晦涩难懂,电磁波又没有得到实验证实,问世后相当长时间得不到承认。麦克斯韦处在焦躁和烦恼中身心交瘁,49岁过早离世了。

      9年后,赫兹用实验证实了麦克斯韦的电磁场理论。从此以后,少有人质疑电磁场理论和电磁波的存在,理论终于得到认可,为人们所接受。

 

. 电场与磁场

      相对于观察者静止的电荷周围存在静电场,没有磁场。

      奥斯特发现电流周围存在磁场。稳恒电流是由运动的电荷组成的,从微观的角度看,就是一群群匀速运动的电荷组成,每个电荷自身带有电场,电荷运动则电场运动,所以,匀速运动的电荷周围是一个动电场,即磁场。

      所以观察者看到的静止电荷的周围是电场,看到的运动电荷周围是磁场。因此,磁场和电场其实是一回事,观察者观测到的是电场力还是磁场力(洛伦兹力),完全和观察者所处的参考系有关系。

      一个静电场离场源r处的电荷q受电场力F,则r处的

      这串电荷以速度V[1]运动形成的磁场,在磁场r处的电荷q以速度V运动,受磁场力(洛伦兹力)F,则r处的

      电荷q受到电场力和磁场力是相等的,所以,得。见图1

 

                                             图1

 . 静电场和涡旋电场

    静电场是相对观测者静止的电荷产生的。电场线开放不闭合, 起于正电荷,终止于负电荷。或从正电荷到无穷远,从无穷远到负电荷。它是有源无旋场。保守场,沿闭合路径移动电荷, 电场力做功为零。两点间移动电荷,电场力做功与路径无关,由起点和终点的位置决定。静电场的环流恒等于零 

涡旋电场是麦克斯韦引进的概念:随时间变化的磁场所产生的电场叫感生电场或涡旋电场。由磁场变化导致磁通量发生变化产生的涡旋电场,电场线包围变化的磁场。电场线是闭合的, 没有起点、终点。它是无源有旋场。非保守场,两点间移动电荷,感应电场力做的功与路径有关。涡旋电场的环流不为零  

 

. 涡旋电场不存在

      麦克斯韦引入的涡旋电场,见图2

 

                                                       图2

       图中线圈A,当磁场变化时线圈A中生成感生电动势和感生电流,感生电流产生的磁场阻止线圈内磁通量的变化,而线圈A的导线内不会有E线。当没有线圈A,磁场的变化不会引起感生电动势和感生电流的产生,也不会有E线生成。

      但是麦克斯韦别出心裁地认为当磁场变化时,线圈A的导线内有E线产生,即使没有线圈A,也有E线生成。他所以这样认为就是为了磁场的变化可以产生涡旋电场提供依据。于是麦克斯韦根据位移电流和涡旋电场两个假设,创立了电磁场理论。

 

.对电磁场理论的质疑

      有的学者经过深入的研究,指出:导线的电荷流,在其周围才会产生磁场。没有电荷流,电场无论怎样变化也不会产生磁场。此外,变化的磁场只能在其内部产生涡旋电场, 在磁场的周围不会产生电场。因此变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,是很值得怀疑的。

      麦克斯韦为了创建电磁场理论别出心裁地引入位移电流的概念,取代电荷流;同时创立了涡旋电场的概念,取代静电场。所以电磁场理论是在两个假设概念的基础上创立的,难道不值得质疑吗?

 

. LC振荡电路

      LC振荡电路可以实现电磁振荡,即磁场能与电场能相互转化,但是不向外界空间辐射电磁波。因此很多学者并不认可电磁场理论。

      1889年赫兹利用电偶极子实验发射了所谓的电磁波。并且应用在通讯上。致使大部分持有怀疑的学者认为既然实践上得到了应用,也就不抱怀疑态度了,认可了电磁场理论。但是仍有一些头脑清醒的学者无法释怀对电磁场理论的质疑。

 

. 赫兹的电磁波通讯另有原因

      正确的理论是要接受一般的理论和实践的考验。

      有一些学者对波动学说产生了质疑。指出绳子的波如何干涉?绳子的波根本就没有干涉现象。那么,干涉就不是机械波的特性了。绳子的波也不具有衍射现象。杨氏总结波的特性时,只考虑水波,连绳子的波都没有涉及,这样总结的‘波的特性’有效吗?

      有一些学者经过思考还是对电磁波是否存在产生挥之不去的疑团。导线的电荷流,在其周围才会产生磁场。没有电荷流,电场无论怎样变化也不会产生磁场。此外,变化的磁场只能在其内部产生涡旋电场, 在磁场的周围不会产生电场。那么电磁波怎么会产生呢?至于赫兹的电偶极子实验发射了所谓的电磁波,并且实施了电磁波通讯一定另有原因。

 

. 能量粒子

      发射天线就是变形的电感和电容。电感线圈拉直成直线,成为自感无穷小的电感。导线两端和空气组成电容。

      可以想象把LC振荡电路的电感线圈拉直成直线;把电容分开,相对的两面变成朝外的两面,再缩小成导线两端的端面。这样处理后LC振荡电路成了发射天线。根据发射功率的大小,设计导线长度,驱动电流(交流电)的频率。一根天线发射出的能量可以很大!但是发射的不是电磁波,而是能量粒子。

      能量粒子可以与声音、图像转换的电信号调制后发射出去,接收方解调后,变换成声音或图像。电信号的能量比基本能量粒子的能量弱,不会使能量粒子的转数改变。

 

. 结论

      电磁场理论是经不住推敲的。导线的电荷流,在其周围才会产生磁场。没有电荷流,电场无论怎样变化也不会产生磁场。此外,变化的磁场只能在其内部产生涡旋电场, 在磁场的周围不会产生电场。

      至于赫兹的电偶极子实验发射了所谓的电磁波[2],并且实施了电磁波通讯也是值得商榷的, 发射的不是电磁波,而是能量粒子。能量粒子携带着声音、图像的转换成的电信号进行通讯。

 

注释

1.电荷运动的速度大小应该是电流中电子在导线中移动的速度大小。

2.详细请见《电磁波的实质是能量粒子》一文。

参考资料

[1] 普通物理学,程守洙,江之水编,高等教育出版社,1982年修订版。第二册1-29119-167191-205237-260

 [2] 电磁场,冯慈璋主编,高等学校试用教材,19794月第1版。5-31, 81-87121-137175-181293-314


发表评论 评论 (3 个评论)

回复 钟承道 2018-7-26 12:09
我们是博友,很高兴能够读到这篇博文,拜读了!我是搞无线通信的,干了一辈子无线通信始终不知道电磁波的本质!朋友对电磁理论的质疑是有道理的,位移电流是麦克斯韦并没有认识到:位移电流就是电磁横波!不是闭合的电场产生位移电流,位移电流确确实实是光源输出的“黑体辐射”——电磁横波;它的光速动能就是普朗克能量子。是光源射线电子流与看不见的正负电子构成的场物质,我称其为元子,两者发生互激励电磁运动,元子形成了光传输电磁场,电磁场光子具有洛伦兹力:交替的半波磁场力和相等的半波电场力,构成洛伦兹力线,光源射线电子流沿着洛伦兹力线得到了等份不变的光速动能能量元:hy=Mecλ。是光源电子以不变光速运动,并在波阵面构成了一波波不连续的电磁横波——位移电流。这样的波粒两象性毫无悖论!电子的光速可用洛伦兹力和牛顿第二运动定律连里的方程解得,代入经典电子参数,可计算得到准确的电子光速=麦克斯韦由电磁场导出的波速=实测的光速。朋友的质疑是对的!
回复 吕学山 2018-8-27 22:03
电磁波在真空中不存在电磁转换现象
http://tieba.baidu.com/p/5842082644?pid=121481281371&see_lz=1#121481281371
麦克斯韦认为,电磁波的传输是因为通过电磁转换来传输的,交变电场的前面产生了交变磁场,交变磁场的前面产生了交变电场。我认为麦克斯韦的这个假设或者方程式是错误的,因为电磁转换是需要物质条件的,在真空中和在导体中的情况是不一样的,真空中电场无法产生电流,因此无法转换出磁场,磁场也不存在切割磁力线的导体,因此也无法产生电场。而且根据电磁波的传输特性,我同样可以得出在真空中不存在电磁转换现象,因为电磁转换在导体中是会产生电感的,电感是阻止电流运动的,因此频率越高的电磁波,电感的阻碍越厉害,因此使得高频电磁波无法在导体中远距离传输,这是原因一。在看电磁转换是朝着正交方向传输的,因此每一个电磁转换处都是一个新的光源,因为电磁转换的方向是一个低频时可以产生闭合环,但是在高频时就是一条朝着正交方向的直线,正交变换,再正交变换,因此会产生光的漫射现象。由于光是一条直线,不存在光的漫射现象,因此可以证明光在真空中不存在电磁转换现象,这是原因二。再根据电场和磁场的特性,它们都是可以在真空中传输的,电场可以单独在真空中进行传输同样磁场也可以在真空中进行传输,因此需要电磁转换才能传输是多此一举,没有必要,因此我认为麦克斯韦方程是错误的,电磁转换是在导体中才会产生,在真空中是不存在电磁转换的,电场波和磁场波都是波源发出的,在真空中是无需进行变换,只有在导体中才能驱动电子的运动,电子的运动才会产生磁场,磁场也需要驱动电子的运动,才能产生电场,在真空中这个条件根本就不存在。结论是电场和磁场在真空中传输,无需进行转换就可以分别进行传输,而且也不存在电磁转换的现象。
回复 钟承道 2018-9-13 17:52
与吕学山先生交流对电磁场理论的质疑
我是唯物论者,物理就是认识实在的存在与运动。电磁场理论是探究涉及看不见的微观世界,这是局限于现象域唯象认识论所不能胜任的!现象现象的物理学的危机就是现象学认识论的危机!
先生对电磁理论的质疑是积极意义的。电磁波是光源射线电子流与看不见的场物质:正负电子构成的具有稳定结构的场物质微粒子——我简称其为元子!电磁力和现象上的引力都是元子以不同条件下的不同运动形成了不同的场粒子传递的。在元子场中的物质各以自身的实在本质决定了是电荷、磁荷、质荷,通过电场、磁场、质荷场——以正负电子形成的电荷属性球相互绕转,正负电荷微极化就如谁对正负离子微极化的微弱张力背刺关联为看不见的超流体压力场;形成了现象上的万有引力场。无论电荷、磁荷、质荷(质量载体)都是通过场:电场、磁场、超流体压力场发生相互作用!元子说有电荷定理、磁荷定理和质荷定理对应了经典物理的库仑定律、磁库伦定律、万有引力定律。物理逻辑上元子说定理与经典物理的定律能够相互印证,计算上完全等价。详见我的日志:“中国人发现了统一宇宙场”、“纵论元子说新概念物理”、“简答元子说新概念物理 ”等。
关于元子说的光物理可参阅我的日志:“暗能量与光物理有什么关系?”、“第一个认识到真实光物理是因为师恩种下的种子”等。
电磁波是光源电子流与元子发生互激励电磁运动,得到了构成光传输电磁场光子的洛伦兹力的等份不变的能量元:hy=Mecλ。=3.07×10^-36Js,以不变光速射线束扩散运动,在电磁场波阵面的光电子组成的一波波不连续的电磁横波。这必然使黑体辐射输出的是一份份不连续的等份普朗克能量子。
先生对电磁场的质疑是有道理的,我在认识严重失当光物理过程中,也有类似的质疑。我还没有对麦克斯韦电磁场的不妥处如何修改拿出考虑成熟的意见。麦克斯韦设想了位移电流,但不能认识到位移电流是光源电子被光传输电磁场向远方扩散运动,并在电磁场波阵面构成的一波波不连续的电磁横波。把位移电流归结为变化电场所产生的,则是颠倒了“场”与“源”的因果关系。此论是错误的。我们能对此交流,拿出对麦克斯韦电磁场方程组的修改意见吗?

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