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电波的发现是麦克斯韦电磁波预言歪打正着的结果

(2007-05-23 21:58:09)
 

前面通过分析,论证了麦克斯韦的变化的电场产生磁场的观点是错误的,得出了异性电场间的摩擦是产生磁场的真正原因。那么,麦克斯韦电磁理论中的变化的磁场产生电场的观点是否正确呢?我们来分析一下。

以下是法拉第电磁感应定律的描述:当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,不论这种变化是什么原因引起的,回路中都会建立起感应电动势,且此感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。

我们就以一根N极方向插入绕线中的磁铁从绕线中抽出时的情况来分析,看下面两张图。

 电波的发现是麦克斯韦电磁波预言歪打正着的结果

 图中的上面那张图就是磁铁的N极从绕线中以速度V抽出时的情况,根据楞次定律可以判断出绕线中感应电流I的方向,这个感应电流的值就是感应电动势与绕线电阻的比,感应电动势:

εi=-dΦ/dt

表示与包围面积的磁通量变化率成正比。

麦克斯韦在解释电磁感应现象时,引进了涡旋电场的概念,感应电动势是由涡旋电场引起的:

εi=∮lE·dl

有一个问题是,假如涡旋电场实实在在存在,那么它应该分布在一定的空间里,我们可以这样来理解,把上面那张图中磁铁与绕线的运动看做是磁铁不动、绕线在向左以同样速度V做远离磁铁运动,如下面的图,显然导线内必将产生同样大小和方向的电流,我们可以把a点处看作存在着电场E,如果我们把绕线拿掉,那么在a点处的电场应该是怎样的呢?这是个谁也说不清楚的问题,因为这完全是要根据a点相对于磁铁的运动来理解的,你认为它静止的,它就没电场,你认为它运动的它就有电场,你认为它运动得快或运动得慢、或运动方向向左、向右或向别的方向,它的电场就有各种各样的方向和大小。也就是说,该点的电场可认为有,可认为无,可认为大,可认为小,可认为左旋,可认为右旋。完全取决于判断的角度。

我们再来看看实实在在的电场,在一个电场均匀分布的空间中,一颗试验电荷受到的力永远是f=Eq,与它的速度无关,如果不考虑万有引力的作用,它的运动轨迹是抛物线。所以说,电场强弱与参考系无关。

照这样说,那种与参考系有关的、虚无缥缈的涡旋电场如果我们依然认为它是实实在在存在的话,那我们的思维真的是大有问题了,这说明我们纯粹是用现象来代替事物本质的。而麦克斯韦关于变化的磁场产生电场的观点恰恰就是彻彻底底地体现出了这样的幼稚和天真。

但是,也许大家会说,绕线中的电流确确实实地存在,回旋加速器中的电荷确确实实地被加速了,这不是电场作用的结果又是什么呢?

我只能这样来回答,有些物理现象的奥秘对于人类来讲真的就是深不可测的,哪个是因、哪个是果都不容易弄清楚,很难揭示其本质,在上面的问题中,人们明显地就将原因和结果搞反了,涡旋电流产生的原因或电荷受到力的原因并不是真实存在的涡旋电场作用的结果,真正的原因也许谁也说不清楚,人们只是根据涡旋电流实实在在产生的事实,假想了涡旋电场的存在,这个涡旋电场是假想出来的虚假的东西。

我们在探索科学的过程中还是要更多地尊重事实,不能臆想地盲目下定论,在与事实不完全相符时,不能轻易地认为某某理论就是完美的、不容许怀疑或批判的。在上面的问题中,我只能说,用法拉第电磁感应定律就足够可以解释了,因为法拉第电磁感应定律一个基本的原则就是它不脱离回路,而麦克斯韦企图脱离回路、用某一局部的电磁场变化去揭示事物的本质,并不符合实际,上面的问题也不能用局部的电场大小来解决。

这样,麦克斯韦感应电动势的计算公式εi=∮lE·dl中的电场E我们只能称它为假想的电场或虚拟的电场,而不是真实的电场,这个计算公式只能用来计算,不能作为涡旋电场存在的证据。指望这种虚假的电场来变化出磁场更是异想天开、痴人说梦,犹如指望镜中的人影服从人的使唤、为人服务、做事一样荒唐。

所以说,麦克斯韦脱离导体、脱离导线、脱离回路的电磁理论站不住脚。

我们再来总结一下麦克斯韦建立他的电磁理论的三个基本创新思想:

1、  交变的电场产生交变的磁场;

2、  交变的磁场产生交变的涡旋电场;

3、  变化的电场形成位移电流。

通过我前面的文章《麦克斯韦电磁理论对电流磁效应的误读》和本文分析的结果来看,麦克斯韦赖以建立他的电磁理论的三个大胆思想实验没有一个是符合实际的、正确的,尽管他具有深厚的数学基础和天赋,他能够把别人无法理解的一些物理量用别人无法理解的一些公式进行表达,并预见了电磁波的存在,推导出了电磁波速度的表达式,证明了电磁波速度与频率无关。这些都是常人难以做到甚至不可想象的。但他的理论终究是脱离事物本质的数学游戏,没有实质意义。

(说实话,直到现在,我对张量、旋度、散度这些物理概念依然是理解不了,毫无具体或形象的概念,就像我至今也想象不出爱因斯坦的弯曲的空间、停止的时间是怎么回事,至今也想象不出霍金的十维时空是什么样子的一样。在我的思维中,具体和形象的概念也就是绝对的三维空间、绝对时间、标量和矢量等这些基本和朴素的东西。)

虽然我不承认麦克斯韦电磁理论的正确性,但是,还是应该客观地评介麦克斯韦这个物理学者、科学勇士、数学家,他取得的成就也不仅仅是在电磁理论方面,在其它方面还是取得了很好的成绩的,这是有目共睹的事实,他是一位值得尊敬的人。更重要的是,麦克斯韦对电磁波的预言激发了后人探索寻找电磁波的激情,使得赫兹在电磁波的预言后不久就发现了所谓的电磁波,当然,这是歪打正着,因为这并不是麦克斯韦所描述的那种电磁波。

那么,这到底是什么波呢?可以说,对于人类来讲,光或所谓的电磁波的本质,依然是一团迷雾,目前人类仅仅知道的是,光是一种具有能量的波,可以在真空中传播。至于电场和磁场有没有参与其中无法证实。所以,人类应该把这种波称呼为什么波还难下定论,历史上有称呼其为电波和无线电波的,但现在更多的叫法是电磁波,当然这种叫法也未尝不可,因为人类已经这样称呼它一百多年了,延续这样的习惯叫法也是可以的,就像人们称呼土生土长的美洲人为印第安人一样。

从光或电磁波产生的原因来看,人们早就知道,产生电磁波离不开振荡回路,由于振荡回路必然存在异性电场间的反复摩擦,所以,光或电磁波的产生同磁场的产生相类似,也是异性电场间的摩擦产生的。

我在上一篇文章中提到过异性电荷的捆绑式运动,原子核和外层电子在没有外界干扰的情况下就是作捆绑式运动的,这样的运动既不产生磁效应,也不产生光,能量不会损耗。结合物体温度越高发光越强烈的事实,我们可以得出,物体发光是在原子核和外层电子捆绑式的旋转运动达到一定速度时,相邻原子外层电子间发生干扰,这种干扰可近似理解为电子的撞击,可使电子在瞬间失速,由于原子核转动惯量的存在,在短时间内打破了原子核和外层电子之间的捆绑式运动状态,从而外层电子和原子核之间异性电场发生摩擦,快速摩擦就产生了光,一部分转动动能转化成光能,转动动能降低,回复到低能级的捆绑式运动,所以,原子发光也是异性电场间的摩擦引起的,就是原子核和电子间的高能级捆绑式运动状态被打破回复到低能级的过程中一部分转动动能转化为了光能。依据发光事实我们可以这样来定性判断,异性电荷间的相对运动速度越快和相对运动角速度越快越容易发光。

从上面的分析来理解,微观世界的所谓量子特性并没有违反牛顿的基本力学和宏观的基本电磁规律。所以,牛顿的基本力学依然适用微观世界,量子力学不能推翻牛顿的基本力学。

对光或电磁波的另一个特征的理解,就是光或电磁波是不需要依赖于介质照样可以传播的,没有所谓的以太,光照样传播,我前面证实的太阳光为混速光的事实足可以证明这一点。光在物质中的传播并不是完全依赖性质的传播,不是类似于水波依赖于水的那种关系,而是有点类似于水波同空气的关系,但不完全相同,光或电磁波的奥秘人类还远远没有掌握。

其实,即使是机械波也并不一定需要完全依赖于介质而存在,这主要取决于我们对机械波如何理解罢了,比如,一个弹簧振子,我们不会把它当成波来看待,但是,如果是在一列行进中的火车中的弹簧振子,对于地面上的人来说可不可以认为它就是波呢,所以,这其实就是对波应该如何进行定义的问题了,如果我们认为只要在视觉效果上产生波动效应的就是波的话,那就应该把行进中的火车中的弹簧振子看作是波,而且这样的波也是有一定传播速度的能量传递,那么,这样的波就不需要依赖任何介质传播,只是与观察者的相对速度有关。

光或电磁波也有一点这样的味道,不过它是具有球面一样的波阵面的波,另外它还是脱离有形物质而存在的彻彻底底的游离能量,所以其中的很多奥秘我们无法知晓,我举弹簧振子的例子只是想说明我们对波的涵义、定义、形式等还理解得很少、很浅,所以不可轻易地按照我们的想象去理解光或电磁波,不可轻易地下结论说如果没有以太光就不可能在真空中传播等等。

我们现在所说的电磁波不是麦克斯韦预言的那种电磁波,这有一个很重要的事实依据可以证明。我们姑且不去争论他的数学推理过程和结果是否正确,就暂且认为是没有差错的,那么,他描述的电磁波应该是波速与频率无关、与传播介质有关,众所周知,光和电磁波是同一种性质的波,光在同一种介质中的速度应该与频率无关,但光从光疏介质进入光密介质折射时会发生色散现象,就是白光可以被分解为多种不同颜色的光,也就是说不同频率的光的折射率是不同的,频率越高折射率越大,这种现象如果用惠更思原理进行解释,光的折射率等于入射光速与折射光速之比(关于惠更思原理解释光的折射率,大家可以去查查有关资料,我在这里不再详细介绍),那么,折射后的光的速度就是频率越高越慢,频率越低越快。这显然与麦克斯韦电磁理论的光在同一种介质中的速度与频率无关的结论相矛盾。所以,我们完全有理由怀疑,也许在真空中光的速度本来就已经与频率有关、快慢不一样了。

事实确实如此!人类已经测出了真空中光的固有速度约为30万千米/秒,而且已经精确到只有每秒几米的误差,但请不要忘了那是测量激光的速度得出的结果,激光是什么性质的光,大家应该都知道,它是单一频率的可见光,正因为是单一频率,就有了单一不变的固有光速,所以可以测量得那么精确,但是,或许是人们已经认可了麦克斯韦电磁理论,人们的思想已经被真空中光速与频率无关的观念牢牢地控制了,从来没有人去怀疑;也或许是在可见光范围外做测量光速的实验比较困难;反正就是人类从来没有做过可见光以外的光或电磁波速度的测量实验,没有这方面的纪录。

实际上,一个不精确的、或者说定性的微波速度实验就经常地发生在我们的眼前,只不过大家没有注意罢了。

这就是电视通信卫星传输的电视信号速度,当在国外发生一些重大的事件时,国内的一些电视台,特别是中央电视台经常会派出记者进行实地采访报道,国内电视台的相关栏目主持人经常会与现场记者连线对话,这样的对话是通过位于印度洋上空的国际通信卫星中转信号实现的。比如像伊拉克战争时白岩松和在现场的水均益多次的连线对话,雅典奥运会和德国世界杯足球赛期间国内电视台主持人多次地与现场记者的连线,等等,从这些与现场记者的连线对话的例子中,我们应该可以看出其中的问题,就是当国内电视台的栏目主持人向在国外现场的记者喊话时,人们发现,喊完话等待对方回答的时间特别长,凭感觉,一般都要在2至3秒时间,我们来大概计算一下,位于印度洋上空的国际通信卫星处在离地面3.6万公里的地球同步轨道上,这个距离比起地球的直径1.28万公里大了将近三倍,那么按照在北京的中央电视台栏目主持人同欧洲的现场记者的对话,他们之间的直线距离也就在4、5千公里,他们之间的对话信号通过通信卫星折返一次的距离即使把非直上直下的因素考虑进去,也应该就在8万公里左右,如果按照卫星电视信号传输速度同光速一样都是30万公里/秒的话,那国内的栏目主持人讲完话后国外的现场记者应该在0.267秒后就能反映到并开始回答,而国内的栏目主持人包括电视观众听到对方开始回答就还需再等0.267秒,这样从国内的栏目主持人问完话到听到对方开始回答所需时间应该是0.534秒,如果把在国外的现场记者回答的反映时间考虑进去的话,总共时间也应该在0.6秒左右,但事实上我们虽然不能准确地感觉出这个时间长短的准确值来,却仍能感觉到等待对方回答的时间远远超过0.6秒,这是个不争的事实,如果这个时间估计在3秒的话,就是传播时间比计算的多花了5倍,也就是说卫星电视信号的传播速度只有可见光速度的1/5,约6万千米/秒!

从另外一个角度来理解我们也能感觉出其中同样严重的问题,就是光行走8万公里路相当于声音在空气中传播90米不到的路程,如果两个相距90米的人通过手提式扩音器喊话交流会不会出现像电视中主持人同国外现场记者对话时的情形呢?这显然是没有人相信会发生的。

所以,根据这样的推算,可以得出结论,真空中的固有光速或电波速度随频率降低而减慢。那么前面说的白光经折射后红光速度最快的结论也不一定对,事实上应该是在真空中可见光范围内紫光速度最快,红光速度最慢,经过折射后的光速与真空中光速之比是紫光最小,红光最大。

还有一个,根据固有光速随频率降低而减慢的结论,太阳光中紫外区的光的速度都比可见光速度快。

顺便说一下,哈勃在观察宇宙中遥远星系得出的观测结果,越是离地球远的星系其光线产生的红移越明显,证明该星系远离地球的速度越快,他就此说明宇宙是由最初的大爆炸形成的,宇宙至今还处于快速膨胀中。他这样的解释当然是可以解释为什么越是离我们远的星系其光线产生的红移越明显的原因。但是,从另外一种分析看,当初宇宙是怎样从一个点处爆发出如此巨大的能量、巨大的质量的,这完全是无法理解的。

其实我们可以换个角度来理解,宇宙大爆炸不曾发生,而是光越走频率越低、速度越慢,这依然可以解释越是离我们远的星系其光线产生的红移越明显的原因,这样的解释应该更令人信服。所以,光越走频率越低、速度越慢的观点极有可能是正确的。

再来探讨我前面文章中已经谈过的话题,爱因斯坦的质能转换公式E=MC^2,爱因斯坦是把光速的平方作为一个带量纲的不变常数来考虑的,现在得出的结论是,即使是固有光速,与频率都有很大的关系,公式中的那个C^2怎么可能是个不变的常数呢,所以,这个公式纯粹是主观捏造出来的,不可能存在。

至此,我们通过大量的宇宙现象进行的分析和判断,基本可以得出光和电磁波现象的几个特征。

特征一:光和电磁波是不需要借助介质传播的,与以太存在与否无关,这个特性有点类似于行进中的机械振子,但不完全类似。正是由于这个特性,决定了光速同光源移动有关,决定了恒星的发光必然是混速光的科学论断。

特征二:光和电磁波在介质中的传播并不是完全依赖于介质的传播,这个特性可以用水波和空气的关系来类比,但同样并不完全相同。由于这个特性,光在介质中的传播速度会有一定的减慢。决定了光会发生折射的特性。

特征三:在波源同参照物之间有相对运动时,光和电磁波的实际速度中必须始终承认波源漂流速度的存在,固有光速不变,这一特点类似于河岸上的观察者看流动的水面上的水波一样,波速的叠加只是纯数学上的意义,而非固有波速的改变。由于这个特性,决定了漂流光会发生多普勒频移和异常折射。

特征四:光和电磁波是一种单纯的游离能量,不需要寄存于有质量的物质上,这一点是区别于人们可想象的所有其它种类的机械波的。

特征五:光和电磁波的产生离不开异性电场间的摩擦。任何试图不通过异性电场间的摩擦的实验都不可能产生光和电磁波。

特征六:光和电磁波的固有速度与频率有关,频率越高速度越快,频率越低速度越慢。

以上六个特征之间,按照人们的常规思维,有些特征之间是自相矛盾的,但这些特征都与事实吻合,所以,不能因此就否认这些特征的存在,只能说明人类还远远没有认识到光和电磁波的奥秘和本质,解释这些看来自相矛盾的特性是人类要探索和研究的课题。

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