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1、第一章 广义洛仑兹磁力的普适性第一章广义洛仑滋磁力的普适性本章阐述广义洛仑兹磁力的普适性，按照这种广义性，一切电磁感应现象均可用洛仑兹磁力作出全面而准确的物理解释，无论是金属电子切割磁力线或是磁力线切割金属电子，其物理本质均是电荷受洛仑兹磁力的作用结果。特别是当磁铁运动而线圈静止时，运动的磁力线切割了静止的金属电子，所受磁力是，这里的“-”号不是本书随意加进去的，而是因为的运动方向与线圈的运动方向相反之缘故。因此本章把称为广义洛仑兹磁力(式中表示“或者”)，也就是说，无论是线圈向右边运动或者是磁力线向左边运动，金属电子都切割了磁力线，在洛仑兹磁力的作用下，金属电子沿着导体漂移而形成感生电流，也
2、正因为电子的漂移才在导体上建立起了感生电动势(欧姆定律)和感生电场(电场的定义)。也就是说，在电磁感应中，是原因，导体内的、和是现象。所以，电磁感应中先有电流后有电压。本章用这种广义洛仑兹磁力全面而完备的解释了所有的电磁感应(包括电磁波的反射机理、电磁波接收机理、电子感应加速器、直流发电机、霍尔效应和一切电磁感应产品)；论证了其它任何观点(包括导体上的感生电流、导体上的感生电动势、自由空间的感生电场以及相对论电磁学)都不能全面完备的解释电磁感应；也用广义洛仑兹力定性说明了“黑洞”问题。全章论证表明，洛仑兹力是电磁感应的物理本质；法拉第电动势和楞茨电流是物理现象；而麦克斯韦的“空间感生电场”和爱
3、因斯坦的“动磁场产生电场”是假象，而且与实验不符。此外，本章还介绍了证明广义洛仑兹磁力的实验结论。本章结论是：基于绝对时空观，考察谁在运动，只要承认是正确的，则必然承认是正确的，因此广义洛仑兹力是电磁感应的物理本质，楞慈感生电流和法拉第电动势是事物的现象，而自由空间里的感生电场不存在、相对论电磁学是荒唐。1.1 多家电磁感应理论的本质差别1.1.1 电磁学发展史早在公元前770年的春秋时代，中国人就发现了天然磁石，在东汉时代中国人发明了指南针，公元前120年前西汉刘安等编篆的淮南子中描述了“阴阳相薄为雷，激扬为电”。北宋时期陈微显描述了磁屏蔽现象，并有磁石治疗耳病的记载。17世纪(牛顿年代)法
4、国旅行家卡戴马甘兰游离中国后对中国的避雷针进行了描述“中国屋宇顶上龙头中有伸出的金属龙舌，舌根有细铁丝直通地下，使房屋不受雷电的破坏作用”。虽然中国人发明较早，却无人去深入总结。在我们的教科书里全是洋名，不见华名，因为中国古人注重发现，但不大注重理论总结与宣传。1800年伏打给英国皇家学会会长班克斯写信介绍了电池的原理和构造。使之成为至今众所周知的伏打电池。1820年初奥斯芯发现电流的磁效应，并进行了深入研究和总结，而且首先传到德国和法国，在电磁学领域里，无人不晓奥斯芯这个大名。1820年10月毕奥和萨伐尔发表了关于载流长直导线的磁场的实验结果，经过数学家拉普拉斯的帮助，总结出电流元在空间某点
5、处产生的磁感应强度的规律，称之为毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律，简称毕-萨定律。1824年12月安培发现两传导电流之间的相互作用，并从毕-萨定律出发，描述了磁场环路公式，称之为安培环路定律。1832年法拉第发现磁铁与导体之间的感应，并认为是在导体中产生了感生电动势。法拉第还在静电测量方面和电镀领域作出了显著贡献。1834年楞茨却认为是在导体中产生了感生电流。由于感生电动势与感生电流体现在欧姆定律方程的两端，哪一个是因? 哪是一个果？这正如当时哲学界所争论的鸡蛋与小鸡的因果关系一样，谁也说不清楚。1840年法拉第做了静电感应实验，麻绳系着一电量为的带电体，并放入金属桶内，结果发现，金属桶外壁的电量也
6、为，然后，他用多个较大的金属桶套在外层，测量结果是：最外层桶的带电量仍为，这是著名的桶实验。当时被认为电是分布在整个以太空间的。1856年麦克斯韦在论法拉第力线一文中指出：当磁铁运动时，自由空间的磁状态发生改变，在以太空间产生了电动力（后来称为电场），沿的环线积分便是感生电动势(或)；对求取欧姆定律的微分形式，便是感生电流(密度)。因此，他认为感应中的本质是在以太空间产生了，感应电动势和感应电流只是电动力的表现形式。这样似乎平息了楞慈定律与法拉第定律之间“原因”与“结果”的哲学争议。1862年麦克斯韦提出漩涡电场的概念，对感生电动力强度是 （当时称为磁紧张态，后来称为矢量磁位），两边取旋度运算
7、便有 ，从此感生电场是漩涡场。1865年麦克斯韦根据法拉第的桶实验，提出：电性既不是点也不是面或体，而是分布在整个空间的电位移，可见的介质和不可见的以太被电动力扭拉之后形成了电位移，电位移是位移电流的先兆，总结法拉第的桶实验得知,所谓电,它是分布在整个自由空间的物理量，流入金属球a中的电流并没有结束，而是继续流向四面八方，球a中的电量即没增加也没减少，因电荷守恒而使得S面上的电流连续；改造安培环流定律，引入空间电连续定律，并把泊松方程推广到整个自由空间而得到。从此麦克斯韦的旋度方程组形成，意指：时变电场感生出磁场与时变磁场感生出电场，同生共死的交替传播，预言以太空间有电磁波存在。1888年赫兹
8、通过一对放电球的实验证实了电磁波的存在，即证实了麦克斯韦的预言，使麦克斯韦的“互生场”理论一举成名。于是人们承认了麦克斯韦旋度方程组，因为当时没有其它理论讨论自由空间的电波问题。1892年洛仑兹在他的有关电子论的论文中首先提出了电荷在磁场中运动时受磁力的作用，当时他是通过理论推导而得到的，后来被大量物理实验所证明。1896年洛仑兹提出电子论，创建了金属电子理论。相应地在导体内金属电子切割磁力线时受洛仑兹磁力而沿着导线漂移，形成感应电流，其感生电流的密度（这里是单位体积中的电子数,是电子电量，是金属电子在磁力作用下的飘移速度）。洛仑兹还批评麦克斯韦而指出“麦克斯韦从不相信电荷体，总是以他的电位移
9、代替电荷，人们也很难理解他指的电荷是什么，他也从不问及电磁场是怎么产生的，在他的理论中，似乎电磁场来自无穷远处，一种不需要源的场，电荷的运动才是产生一切电磁场的根源”。再根据欧姆定律的微分形式，便得到导体内感生电动势。其本质是受力。1897年(麦克斯韦去世后的第18年，亥姆霍尔芝和赫芝去世后的第3年），JJ汤姆逊发现电子，证实了洛仑兹的电子论的正确性。1905年爱因斯坦总结麦克斯韦电动力学，以麦克斯韦的旋度电场理论为依据而论述相对论，在他发表的首文中写道：根据麦克斯韦电动力学，当线圈禁止而磁铁运动时，空间磁场随时间改变，在线圈中产生了电流；而当磁铁禁止而线圈运动时，空间磁场并没有随时间改变，但
10、线圈中仍然产生了电流，可见，空间本不该对称，它是相对的。1905年，爱因斯坦根据洛仑兹电子论、JJ汤姆逊对电子的发现，考察光电二极管并联想到黑体辐射中的量子假设而提出波粒二象性。人们开始研究光电效应的应用。波粒二象性于1925年获得诺贝尔物理学奖，由于颁奖书上未提及相对论，因此颁奖当日的爱因斯坦远离奖台，跑到一个小镇上去宣讲他的相对论。1935年1945年是战争灾难年代，在“二战”时期，人们普遍感到空虚，一些学者写文章，对未解之谜戴上“相对论”的头衔，试图用相对论去解释，于是在上世纪中页出现了“相对论高潮”。爱因斯坦的崇拜者声称“相对论电磁学与洛仑兹变换是协变的”。上世纪80年代初，中国科学界
11、在“科学春天”的精神鼓舞下，广泛开展了科学理论研究，人们开始怀疑相对论的正确性，发表了不少的质疑文章，许多人士质疑相对论。上世纪90年代中国武汉测绘学院的学者、西安微电子技术研究所耿宪温先生、某海军部队黄德民先生等有志青年撰书立说驳斥相对论，还有互联网上公布的我国一些著名人士极力反对相对论。国外反对相对论的科学家就更多了，诺贝尔奖委员会拒绝为爱因斯坦的相对论授奖，爱因斯坦同时代的著名科学家洛仑兹、彭加勒和卢瑟福等全都不赞成相对论，迈克尔逊莫雷实验的主创人迈克尔逊因自己的实验“引出相对论这一怪物”而饮恨终生，国际著名科学家、诺贝尔物理学奖获得者阿耳文痛斥相对论“不过一小摆设”、“抹煞了科学与伪科
12、学之间的界线”。本世纪中国北京一批有志人士成立了反相对论网站。然而，在中国却出现了学术乌云，迷信爱因斯坦的人士成了学术权威，居然禁令：不准刊登反相对论的文章。但我想信，乌云遮不住太阳，只要不像哥白尼那样遭受绞刑台，我就拨乱反正。大家知道，相对论的思路是：用麦克斯韦的非对称方程组而认为“空间不对称”，用迈克逊-莫雷实验的零性结果而提出“光速不变假设”。如果论据不成立，则论点之结论就有问题。因此作者首先考察麦克斯韦旋度理论的依据，不难发现它的旋度电场理论来源于对电磁感应的总结并认为以太在电动力扭拉下形成位移电流。进一步再翻开电磁感应的书籍，可谓多家理论纷纭。仔细研究就会发现，多家理论存在本质上存在
13、差别，没有统一的精髓。本质上是在导体内产生了感应电流？本质上是在导体内产生了漩涡电场？本质上是在自由空间产生了漩涡电场？本质上是金属电子受磁力作用而漂移才形成了感应电流？等等。根据欧姆定律和电场定义，这几个物理量都出现在方程中，哪一个是原因？哪一个是结果？更加犹如鸡蛋和小鸡的因果关系之哲学问题。总之，真理只有一个，哪一个是本质？哪一个是现象？甚至那一个是假象？目前人们没有定论，教科书只好原本照抄，谁也不得罪。这是一个纠纷问题，而且涉及到空间和时间的重大是非问题，你我他不得不回答！这是历史赋予科学界的使命，也是全球六十五亿人民赋予科学界的重大责任。考虑到楞慈定律是通过实验，对电磁磁感应确定电流方
14、向而给出的一种实验定律，他不是一种理论。虽然法拉第定律也是一种实验定律，但他提出了场的概念而且有计算公式，因此从某种意义上讲，法拉第定律也是一种理论。所以本小节就来分析法拉第定律、麦克斯韦旋度理论、洛仑兹磁力、相对论电磁学这四种理论的本质差别。1.1.2 法拉第、麦克斯韦、洛仑兹、爱因斯坦四家理论的本质差别 设线性时变磁场强度仅仅分布在一个小圆盘内，圆盘外围有一积分围线L，在积分线L上有一空间点，见图1-1。让我们讨论法拉第、麦克斯韦、洛仑兹这三大巨头在本质上的差别。1.麦克斯韦旋度理论与法拉第定律在计算上的差别按照法拉第的磁通量理论计算，得 (1-1)这里，法拉第的精髓是：“回路中感应电动势
15、的大小与穿过回路的总磁通量对时间的变化率成正比”。也就是说，它与线圈内磁通量总数有关，而且是一个平均值。按照法拉第理论，图1-1的点存在感生电场。感应是在导线L上产生的。L图1-1 三科学家在本质上的差别点 按照麦克斯韦的旋度场论理论计算，得 (1-2)式中是在圆柱坐标中原点到空间点的距离。麦克斯韦旋度理论的精髓是：“空间点的磁场发生变化将在点产生漩涡电场，哪里有时变磁场就在那里产生时变电场”时变电场又产生时变磁场，如此交替产生，使得电磁波能流在以太媒质中振荡而传播。也就是说，根据麦克斯韦旋度理论，时变电场与时变磁场是同生共死的孪生兄弟。如果空间点处没有时变磁场，也就没有时变电场，它与线圈内磁通量总数无关，与平均值无关，只与点的场强变化率有关。由于上图点的，按照麦克斯韦理论，即使解边界条件，上图点也没有感生电场。因此说，在计算上，麦克斯韦旋度理论与法拉第定律在计算上是不相等的，在概念上是不同的。注意，麦克斯韦理论的精髓是互生场，或。 2麦克斯韦旋度理论与法拉第定律的物理本质存在差别虽然由(1-2)式可以反推到(1-1)式，但两家理论的精髓是截然不同的，法拉第定律注重历史，强调磁通量总数；而麦克斯韦注重“现在进行式”，即，它在描述“空间某点处的磁场发生变换将在处产生
