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动能的电磁量子假设

2018/08/30   维加斯新闻报
胡昌伟

    一般认为,物体的动能与电、磁没有必然的联系。然而,情况未必如此。
    光子没有静止品质,它的能量是纯粹的动能;而光子又是一种电磁波,它的能量也可认为是纯粹的电磁能。电磁波的能流密度向量S与电场强度E、磁场强度H之间存在着向量关系:
    S=E×H                               (1)
    大家知道,光子的波粒二象性关系适用于一般的实物。那么,其向量关系(1)是否也适用于一般的实物呢?这个问题似乎有点不伦不类,其实很值得深究。拿导线切割磁力线产生感应电动势来说,导线的运动方向、磁场方向和感应电动势的方向,这三者之间的向量关系,符合(1)式。其他有关动态的电磁感应,也存在着类似的情况。于是,本文提        出如下的假设。
    动能量子假设:实物的动能由微观的动能量子构成,每一个动能量子都满足向量关系:
    s=e×h                                (2)
    其中s、e、h分别为动能量子的能流密度、电场强度和磁场强度。一个运动物体包含无数动能量子,它们的s的方向一致,其向量和S为该实物的动能流密度向量,而e和h的分布,对于电磁中性的物体来说,在与S垂直的平面上各向同性,不呈现明显的电磁性;当运动物体自身或外界存在电、磁场时,e和h的分布将会受到感应而发生变化。
    运用动能量子假设,洛伦兹力的成因可以这样描述:带有电荷q的粒子,以速度v运动时,形成了一定数量的动能量子,它们都满足关系式s=e×h,且所有s的方向一致,其向量和S为该粒子的动能流密度向量;而e和h的方向,在与S垂直的平面上各向均匀分布,向量和都为零。当存在磁场H时,h的方向重新分布,使其和为-H,于是,在与S和H垂直的方向上出现了感应电场E,E×(-H)=S’(S’小于等于S,且只有运动速度达到光速时取等号,因为这时动能量子成了光子)。感应电场E作用于电荷,就产生了洛伦兹力。
    洛伦兹力F=qv×B,这力是感应电场E的作用,即F=qE,那么,
    E=v×B                              (3)
    带电粒子的运动满足(3)式,而电磁波或光子也满足(3)式,这显示了动能量子假设的合理性。
    动能量子假设意味着:实物的动能是隐性的电磁能。为什么这样呢?这涉及到真空的奥妙。真空不空,其中存在着真空态的物质——乙太[1]。任何温度大于绝对零度的物体,都在进行着电磁辐射。可见电磁激发是乙太的最基本的激发。在一个运动物体的周围(它自身的引力乙太场中),乙太会有一定的电磁激发,而形成一个个动能量子,它们每一个都满足(2)式,其向量方向会随着外界的电、磁场而变化。当中性物体在无电磁场的真空中作匀速运动时,所有的e和h的方向,在与S垂直的平面上各向均匀分布,向量和都为零。一般带电或磁的物体运动时,有可能既发出显性的电磁能,即电磁波;又具有隐性的电磁能——动能。
    动能量子假设表明:速度、电场、磁场三者相互垂直;有速度,有电场,必有磁场;有速度,有磁场,必有电场。单极效应就是有速度,有磁场,必有电场的一个例子。
    所谓单极效应是指运动磁体的电感应现象。当一个轴对称能导电的磁体,以等角速度转动起来后,用静止的导线滑动接触连接转轴和磁体的外表面构成一个回路,就有一个稳定的电流通过。怎样解释这单极效应,历史上曾有过争论。法拉弟认为,磁体转动时,磁力线不随之运动,这样,磁体上的径向导体会切割磁力线产生感应电动势,造成了回路中的稳定电流;韦伯的观点则相反,他认为磁体转动时,磁力线也随之运动,运动的磁力线切割静止的导线,导至稳定电流的产生。对这二种不同的观点,历史上没有作出判断,并认为经典电动力学不能解释单极效应[2]。根据动能量子假设,只要有速度,有磁场,就必有电场,三者相互垂直,就会在导线中产生感应电动势,而不用考虑导线是否切割磁力线。
    实际上,地球本身就是一个巨大的单极效应装置:地球的磁场、自转方向和大致上垂直地面的电场三者构成了正交的向量关系。
那么,电磁中性的物体是否有可能通过特殊的运动方式“激发”出电磁场来呢?看来这是有可能的。我们发现:近似地,太阳系里,几大行星的磁矩,与它们的轨道动能的平方成正比;与其自旋周期的平方成反比[3]。

    参考文献
    [1]、胡昌伟,可压缩性乙太论,现代物理, 2017, 7(4): 112-133. https://doi.org/10.12677/mp.2017.74013。
    [2]、张元仲,狭义相对论实验基础,北京,科学出版社,1979,pp.99-101。
    [3]、Hu, C.-W. (2012) Vacuum, Space-Time, Matter and the Models of Smarandache Geometry. Educational Publishers. Pp223-224. viXra:1207.0072.


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