• 2005-03-27

    [星丛]电和磁的本质思考(最初步) - [星丛]

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        我相信只要稍微有些思索欲望的人都有同感,在学习牛顿经典力学时还不怎么感受到的本质问题(不是说没有,当然那只适合更有思考欲望的人),在电和磁的学习中突然变得明显。因为,电磁学的理论大量地建立在具体实验中,或者是通过数学手段进行演绎,包括著名的麦克韦斯方程。目前的电磁学理论已经基本可以阐明所有电磁现象间的关系,比如最基本的“变化的磁场激发涡旋电场”而“变化的电场又激发涡旋磁场”,紧接着这种相互的激发形成连续不断的振荡,即电磁波。
        电和磁的统一性是明显的,当仁不让地完成统一场论的第一步(先假设我本人坚信统一场论实现的可能)。
        但是人类若仅仅停留在目前的电磁理论上,实际运用倒是没什么难题,却无法推动整个物理基础理论的前进。因为我们可以提出以下几个本质性问题,仍然无法求得解答:
        1.电是什么?磁是什么?
        2.电和磁之间是通过何种关系相互激发出涡旋场?

        第一个问题,关于电的概念,我们似乎已经得到了很简洁明了的解释:电就是电荷运动形成的现象。好吧,那么我们用这个概念来看第二个问题:磁。根据电和磁的统一性,电的概念阐述当可移花接木地用在磁上,于是有了著名的安培分子电流假说:
        磁也是由运动的电荷产生,构成磁体的分子内部存在一种环形电流——分子电流。由于分子电流的存在,每个磁分子成为小磁体,两侧相当于两个磁极。通常情况下磁体分子的分子电流取向是杂乱无章的,它们产生的磁场互相抵消,对外不显磁性。当外界磁场作用后,分子电流的取向大致相同,分子间相邻的电流作用抵消,而表面部分未抵消,它们的效果显示出宏观磁性。
        该理论提出于19世纪,是目前无法证实的臆测性理论。但在我初步了解后,立刻发现这个理论存在两个问题:一是人们认为“分子由原子组成,而电子在原子核旁运动”的现代解释给此理论提供实在性内容,可我觉得恰恰相反,现代量子力学对原子核旁电子云的描述,让这种环形电流的假说遭到否决;二是安培提出的假说仍是在以涡旋(即环形)电流产生直线磁场为基础(理论指出,由于每个分子具有分子电流,而使每个分子成为一个小磁场),因此这个假说只是把微观上升到宏观,而没有触及微观的本质问题。

        在上课的时候,我们可爱的物理老师最爱把所学理论的本质“教”给我们(尽管与考试毫无关碍,尽管有时候我们可怜的知识并不足以知道真正的本质),这是我相当欣赏他的(虽然他常用牛顿经典力学来勉强解释微观运动……但他这种向学生灌输真正物理意识的态度是值得称赞的)。在讲到动生电动势的产生时,他是通过“洛伦兹力对电子产生作用而导致电流出现”来解释的。可是在解释感生电动势的产生时,他又继续使用了相互激发涡旋场的理论,因此让这种本质解释陷入死胡同。
        更何况,怎么解释洛伦兹力的本质呢?
        因此,我觉得电和磁缺乏最基础概念的铺垫,而让本质解释出现无法逾越的障碍。另外,对于“力”这个概念的本质,虽然我在学习牛顿经典力学时就已经心生疑虑了,但是直到电磁学中才发现必须要去有所解释。好了说了那么多废话,作点现代物理理论的铺垫,然后该说说我自己的猜想了。

        首先我要感谢大刘(刘慈欣)的长篇小说《球状闪电》。书中提出了一个很狂妄的理论:所有物质,所有客观存在,都是空间扭曲的表现。
        这个假想很狂,因为好像逾越了很多东西,把一切的事物的基础说得那么简单。对于这个说法我开始是部分接受,像我在上一篇《场》的文章中所说那样。可现在我隐隐觉得这说法是对的,如果爱因斯坦相对论能把重力场的产生归为空间扭曲,那为何电磁不可?为何万物不可?于是我有了自己的观点:
        电、磁都是某种空间扭曲结构的表现,而电磁间相互涡旋场的激发,则是这种结构性质的体现。

        现在我碰到一个很大的难题,是数学上的。我想象不出怎么样的空间扭曲结构,可以符合目前电磁的现象。而且,我觉得这结构是四维的,也就是在三维中凭空地想想画画是弄不出来的。这个结构要符合一个明显的现象,就是“空间扭曲结构呈线性铺展时,可以通过空间相互作用的某种关系,导致周围呈涡旋状的同类结构产生”。
        你看得出,我用了相当多的“某”。因为我没办法,我跟辉辉讨论过“力”的本质,我说空间该是一种特殊介质,有弹性,所有“力”都是这种弹性的反映。然后辉辉笑着就把我驳死了,说弹性是啥?弹性产生力是啥?是经典力学的描述吗?
        的确,我是在用经典力学解释经典力学的本质。
        所以我只能说“某”,“某种关系”,“某种结构”……想到这里就TMD的烦了,觉得爱因斯坦、玻尔、普朗克通通地活得不应该,既然当年能有这么出色的如“空间扭曲”、“用概率描述世界”之类超级的开创性想法,那为何对空间本质没法提出开创性的见解呢!!555555……
        所以我迫切地觉得人类必须对时空有更基本的概念定义和描述,才能在具体的电和磁本质,乃至四大基本力的统一上取得进展,否则,我想我永远也只能停在这“最初步”吧……
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    评论

  • 场,我那时候查到的定义大概就是区域性的力效应(具体忘了),反正还是以力为基础的一种概念,场这个理念的出现还是源于力,我觉得它就像单体魔法和群攻魔法一样,无论作用效果是什么,它的本质都是魔法(力),所以我放弃研究那些力啊,场啊的什么,反正都是他们未发现了解的物质产生的效果,还不如直接去研究最深处的那种物质,就算算失败了研究不出来,至少大方向是对的~~
  • ,那就要知道磁是什么,是什么样的微观颗粒(别说是一种力,我始终不信物质世界会有抽象的物质),这是现有技术所无法观察和测量的,更别说空间了。
    有时候我也想用相对论里的质量导致空间扭曲来解释我的其他疑问,但我知道不行,因为我不了解空间,用不了解的猜想出的东西来解释现实的物质,我觉得是在误导自己
    回复MUQILI说:
    其实力不是物质而是一种抽象意义上的作用吧,而产生这种作用的是各种物理场,所以要讨论的是物理场的本质是啥,不同的这些场能否统一。
    2010-10-01 20:05:01
  • 我一直以来思考的也是类似问题,一切的本质是什么,我不想得到公式类的答案,比如你的问题,我有点头绪,虽然没什么用...........
    磁由运动的电产生,而磁又可以使电子运动(我指的是电子在不同原子间运动,就是产生电流),那是不是可以说,磁是使电子运动的动力提供者(或之一)呢,
  • 你说的对,你可能不会,或是可能任何人都不会寻找到终极的真理。我觉得,最终会发现一切都是一无所有,没有真理,没有任何东西。当然,也只是瞎想胡说罢了。
    你的“无论答案将是哪一个,努力地改变世界都是正途。”这句话我很喜欢,我也很喜欢你的文章,虽然我是个初中生,都读不懂。不过我很佩服你有着可以把那么乱的东西思考到底的耐心。希望你能够用你的真理去改变世界。
    回复楚何丶乱说:
    初中的时候能开始想这样的问题,如果你能好好把握下面的时间,那么到我这个年龄时,你一定做得比我更好。有一本科普书叫《逻辑的引擎》,可以从中去了解哥德尔的证明。
    2010-06-23 01:34:06

  • 什么是本质?我不知道,也许……没有所谓的本质?
    很多年前,人们发现了原子。以为那是最小的
    后来,人们发现了原子。
    然后,人们发现了电子。
    不觉得这两个问题很像吗?
    最后,什么是本质?
    回复楚何丶乱说:
    用我上周写的一些话来作为回答:
    “所以我并不想做一个书堆中的哲学家,我并不幻想我在有生之年能找到终极真理。哥德尔证明了任意公理系统的不完备性,于是人类的逻辑就是不完备的,这就是为什么我们无法证明和证伪一切的起点和终点是否存在的命题。一个不完备的系统压根就找不到对一切的完备解释,所以当古典哲学家们在逻辑中苦苦探索时,实在没想到世上有一个这么绝望的真命题。
    于是答案就只剩下两个了:要么我们存在于一种永恒的探索过程中,要么我们可以拥有并不基于公理的思维系统。无论答案将是哪一个,努力地改变世界都是正途。”
    2010-06-21 01:17:49
  • 这真使人纠结
    所谓的本质是什么呢?
    我所学太浅,可是,读了你的文章,我不禁发问:
    你说的本质是什么呢?
    你提到过,空间扭曲。
    那你说的“电、磁都是某种空间扭曲结构的表现”中,
    空间的本质又是什么?本质的本质又是什么?
    在这里,涉及到哲学了。
    回复楚何丶乱说:
    人类基于公理的逻辑是不完备的,因此总是存在不可证明的命题,唯一的方法就是,你超越公理系统去思考,不过目前没有人能做到,哈哈
    2010-06-21 01:12:14
  • 哎呀呀,你这篇老东西真是受欢迎啊,当然更关键的原因是电磁问题很引人思考。其实看看这个关于动生和感生电动势的统一问题只要进一步研究下去就能发现相对论啦!好吧,按这种思路其实也只有爱因斯坦能发现,因为无数人想过这个问题(包括我……)都没想出来,而教科书讲相对论也不会按这个思路……
    回复sky说:
    爱因斯坦是从这里切入的??还真不知道……
    2010-01-04 14:01:52
  • 嗯,在网上找磁的本质看到的你的文章。
    喜欢你的思考,也喜欢你的观点。我一直认为我们所观测到的世界、现象都是有高位空间投影到我们的观测-想象极限——三维-四维空间的,所以比会有一些难以解释的东西出现
    期待你会有所发现
    回复Jason.L说:
    呵呵期待我是不行的,到了现在,对于物理,我注定只是个想象者而非推动者。不知道你多大了?如果还是个中学生的话,希望能保持这份好奇,从学术角度真正地走下去,而不仅仅停留在浪漫的想象力上,呵呵。
    2009-12-29 00:31:23
  • 继续思考, 支持你!
    回复红黑宁说:
    我的物理学习已经荒废了。。。
    2008-12-28 12:47:28
  • 好服你!!!你拥有我非常羡慕拥有的想象力!!!
    回复陌生人说:
    其实……只有你看到我正在努力为那些过时的、纯幻想性的结论寻找证明时才应该羡慕我……因为想象力缺少了行动,就等于不存在。
    2008-06-04 10:53:51
  • 科学是神圣的,不要用自己的臆想去歪曲它。科幻小说是很吸引的,但里面的科学性不一定真实,不要走火入魔了。
  • 陶陶又胡言乱语了~~~