四十七、從統一場論導出磁場是電場相對論效應。
在以上的統一場論動力學方程
F = dP/dt = Cdm/dt- Vdm/dt + mdC/dt - mdV/dt
中,(C- V)dm/dt = Cdm/dt - Vdm/dt是質量隨時間變化的力,簡稱加質量力,統一場論認為是電磁力,其中Cdm/dt 是電場力,Vdm/dt是磁場力,
按照統一場論的看法,以上的o點靜止的時候,具有質量為m』,如果受到了別的電荷的電場作用,受到的靜電場力為 F靜 =Cdm』/dt』,
當o點相對於我們以速度V運動的時候,具有質量為m,沿V平行方向受到了電場力F = Cdm/dt,注意,t和t』是不一樣的。
沿V垂直方向方向,受到了電場力
f =【 c√(1- v / c)】dm/dt,
以上結論和相對論是一致的。v是V的標量,f是力F的標量。
我們還可以求出電場變換。
令γ = 1/√(1 - v/c),o點以速度V相對於我們觀察者運動,沿V垂直方向,o點受到的電場力可以寫為
F =【 c√(1- v / c)】dm/dt
=γ【 c√(1-v / c)】【√(1- v / c)】dm/dt
= (1- v / c)γc dm/dt,
=(γcdm/dt) – (v / c)γc dm/dt
當o點相對於我們以速度V運動的時候,以上的γcdm/dt被認為是o點受到的電場【用E表示】力, (v / c)γc dm/d可以認為是受到的磁場【用B表示】力。
用qE表示電場力γc dm/dt,則磁場力(v / c)γc dm/d為
qE(v / c)
如果我們認為電荷o受到的磁場力歸結以下三個因素:
1,與o的電量q成正比。
2,與o的運動速度v成正比。
3,與o受到的磁場B的作用成正比。
則B的大小應該等於E/c乘以速度v,由於v和E相垂直時候B值最大,所以應該是叉乘,也就是:
B = V ×E /c
以上告訴我們加質量力和電磁場力都滿足於相對論變換,這個是證明了加質量力就是電磁場力的一個強有力的證據,也表示相對論和統一場論的在磁場是電場相對論效應上看法是一致的。
四十八,磁場的幾何形式方程。
前面分析指出,隨時間變化的引力場產生電場。人類已經發現,帶電粒子相對於我們觀察者以速度V運動的時候,可以引起V垂直方向上電場的變化,電場變化的部分我們可以認為就是磁場,也就是隨速度變化的電場產生了磁場,統一場論繼承這種看法。
設想一個相對於我們觀察者靜止的o點,質量為m,帶有電荷q,在周圍空間p處產生了靜電場E,由o點指向p點的矢徑為R,我們以R的長度r為半徑作一個高斯面s= 4πr【內接球體體積為4π r】包圍o點,則:
E = q R/4πε。r = k( dm/dt)R/4πε。r
k是常數。
當o點相對於我們以速度V運動的時候,可以引起電場E的變化,變化的部分我們可以認為是磁場B,很簡單的想法是電場E乘以速度V就是磁場B ,由於速度V和電場E相互垂直時候,產生的磁場最大,因而它們之間是叉乘,所以有以下關係,
B = 常數乘以(V ×E)
由電場E的幾何形式方程 E = q R/4πε。r = k( dm/dt)R/4πε。r,可以求出磁場B 的幾何形式方程,
B = 常數乘以【V ×(q R/4πε。r)】 = 常數乘以【V ×k( dm/dt)R/4πε。r】
合併常數,以上與磁場B相關的常數用磁導率μ表示,由於我們這裡討論的是在真空情況下,所以用真空磁導率μ。表示。
B = μ。【V ×k(dm/dt)R/4π r】
以上就是真空中磁場的幾何形式方程。這個方程和電場、磁場相互關係滿足的方程 B = V ×E /c是緊密聯繫在一起的。
B =μ。【V ×k(dm/dt)R/4π r】
= μ。【V ×(q R/4π r)】
= μ。【V ×ε。(q R/4πε。r)】
= μ。ε。【V ×(q R/4πε。r)】
= μ。ε。(V ×E)
在電磁學中,認為真空中磁導率μ。和介電常數ε。的乘積是真空中光速c的平方的倒數【這個是人為規定的】,所以以上方程可以寫為:
B = V ×E /c
以上方程反映了電場和磁場的基本關係。從這個方程加上時空同一化方程r = ct可以導出麥克斯韋方程中變化磁場產生電場、變化電場產生磁場。
注意,以上的磁場和運動電場都沒有考慮相對論效應,只是在V很小或者等於零的情況下成立。
在靜電場方程中乘以Ψ就是電場的普遍形式,Ψ為相對論效應修正相,
Ψ = (1- v/c)/【√[1- (v/c)sinθ] 】,其中θ為R和x軸的夾角。電場方程乘以相對論修正相Ψ,不影響電場和磁場之間的關係。
四十九,磁單極子不存在。
統一場論認為,一個相對於我們靜止的帶電粒子O點,在周圍空間產生靜電場,當O點相對於我們觀察者以速度v勻速直線運動,可以產生磁場,這個磁場的本質就是空間以矢量速度v為軸心在旋轉。當O點以勻速圓周運動時候,空間的旋轉運動在這個圓周的正反兩個面上一進一出,進的一面是S極,出來的一面叫N極。
從磁場這種幾何形式來看,自然界不存在有磁單極子的。
五十,核力場和核力定義方程。
所有的場都是引力場變化而來的。核力場和電磁場一樣也可以認為是引力場的變化而產生的。
電場是引力場中的質量隨時間變化而產生的,核力場所不同的是引力場幾何點的位移隨時間變化而產生的。
引力場A = g m R /r = gk n R/Ω r中R = Ct隨時間t變化,產生核力場
D = g m(dR/dt) /r = g m C /r= g k n C/Ω r
相對於觀察者,物質點o周圍空間p處在一小塊體積Ω r上穿過幾何點的光速度C的條數為1, C和Ω r的比值反映了o點在p處產生的核力場強。
統一場論給出了核力方程是:
F = m』 m( dC/dt)/ r
一個質量為m相對於我們靜止的粒子o點,附近一個質量為m』的粒子o點,它們之間有核相互作用力F,與他們的質量的乘積成正比,與他們之間的距離的立方成反比。
核力來自於原子核內的質子和中子,而質子和中子總是在運動中,所以,以上公式不能直接使用,需要推廣在運動粒子上才可以使用。
五十一,統一場論給出能量的定義:
能量是質點在空間中【或者質點周圍空間本身】相對於我們觀察者在某個空間範圍內【由於時空同一化,也可以說在某一個時間段內】運動的運動量。
空間、物質點、觀測者、運動四個條件一個都不能少,否則,能量就失去了意義。單獨存在著空間沒有能量,沒有觀察者,或者沒有指明哪一個觀察者,能量就不能確定。
五十二,統一場論的能量方程
一個質量為m的火車相對於我們地面的觀測者以勻速度V【V的數量為v】直線運動,地面的觀測者認為這個火車有動能mv/2 ,而火車上的觀測者認為火車的速度為零,因而動能為零。所以講,現代物理學認為動能相對於不同的參考系是不守恆的,一個物體具有的動能在不同的觀測者看來是不一樣的。
但是,統一場論有著不同的看法。統一場論認為一個物體具有能量在相互運動的觀測者看來數量是一樣的,能量對於不同的參考系仍然是守恆的。不同的觀察者看到的只是粒子運動形式有所不同,而粒子總的能量是不變的。
統一場論認為能量是物體相對於我們觀察者在某個空間範圍內的運動量或者物體周圍空間本身運動的運動量。
統一場論認為任何一個相對於我們觀測者靜止的粒子,都不是真正的靜止,而是以光速在穿越空間運動,我們觀測者也可以認為這個相對於我們靜止的粒子周圍的空間時時刻刻以光速c在向外輻射運動。
因而任意一個相對於我們靜止的質量為m』的粒子o點,統一場論認為都有一個靜止動量m』c,當o點相對於我們觀測者以勻速度V直線運動時候,相對論和統一場論認為都認為o點周圍空間的光速運動在V的方向上不變,但是,在V的垂直方向上,光速c變成了
√(c- v),寫成矢量形式是C - V, 並且C- V和V相互垂直。
以上的統一場論動量公式P = m(C-V)為矢量形式,其標量形式為:
p = m』c = mc√(1- v/c)
對上式方程兩邊乘以光速c,為統一場論能量方程:
e = m』c = mc√(1- v/c)
m』c為o點的靜止能量,這個和相對論的看法一致,mc√(1- v/c)為o點以速度v運動的時候的能量,這個和相對論的看法稍稍不同,相對論認為o點以速度運動的時候能量為mc,這樣相對論認為o點靜止時候的能量m』c和以速度v運動的時候能量mc是不一樣的。
而統一場論認為o點以速度v運動的時候能量mc√(1- v/c)和靜止能量m』c是相等的,統一場論這種看法表明質點能量的量必須相對於一個確定的觀察者才有意義。
而o點靜止的觀察者發現o點能量為m』c,而o點以速度v運動的觀察者發現o點能量為mc√(1- v/c),無論哪一個觀察者都不可能觀察到o點能量為mc。
統一場論強調了不同的觀測者,看到了能量有不同的表現形式,而總的能量的數量與觀測者無關,這種觀點應該比相對論的觀點要合理一些。
五十三,統一場論能量方程和經典力學動能公式的關係。
經典力學認為,一個質量為m的質點o點相對於我們觀測者以速度V【數量為v】運動時候,在我們觀測者看來,具有動能 Ek = 1/2 mv。
將統一場論能量方程
e = mc√(1- v/c)中√(1- v/c)用級數展開為1- v/2c+·····
略去後面的高次項,
e ≈ mc- mv/2
由e = m』c可知mv/2≈ mc- m』c =c(m- m』),這個表明經典動能是物體以速度v運動的時候引起靜止質量發生變化的變化量。
一個相對於我們觀測者靜止的質點質量為m』,相對論認為有一個靜止能量E= m』 c,意思是指這個質點周圍n條幾何點的光速的平方,n的大小取決質量m』。
五十四,統一場論中動量和動能之間的關係。
統一場論認為宇宙中任何物體【或者質點】靜止時候周圍空間以矢量光速C向四周運動,因而具有靜止動量p』 =m』C
設想質點o以速度V運動的時候,由於光速不變,運動動量可以寫為P = m(C- V)
標量式為:p= mc√(1-v/c)
統一場論認為質點的靜止動量的數量和運動動量是相等的。
p= mc√(1-v/c)= m』c
m』為物體靜止質量,m是物體以速度V【標量為v】運動時候的質量。
統一場論給出的能量方程認為質點o靜止時候具有能量m』c ,以速度v運動的時候具有能量mc-Ek,並且:
mc- Ek = m』c
其中Ek ≈(1/2)m』v為o點的動能。
利用以上公式,可以求出動能和動量之間的關係,
把式mc- Ek = m』c 中m』c 用P= m』c換掉,有:
mc- Ek = P/m』
對於光子,靜止質量m』= 0,以上公式是不適用的。
利用以上動量公式和能量公式,我們還可以導出動能和動量之間滿足的另外一種關係:
把式mc- Ek = m』c 中m』c 用P = m』 c 換掉,有:
mc- Ek = Pc
由於m』 =0,式Ek ≈(1/2)m』v = 0,所以,上式進一步化簡為:
mc = Pc
對於光子,其動量為p = mc
矢量式為P = mC
光子的動量p和能量e滿足以下關係:
P = e/c
可以看出統一場論給出的能量公式和相對論有相同部分,也有不同部分。
五十五,隨時間變化的引力場產生電場。
電場和引力場都是物質粒子周圍空間運動形成的。物質粒子周圍空間運動的位移量是空間位置的函數,將幾何點位移量對空間位置求導反映出的特性就是引力場。
物質粒子周圍空間運動的位移量既是空間位置的函數,又是時間的函數,反映出的特性就是電場。
我們知道,物理量(這裡指運動空間的位移量)既是空間位置的函數,又是時間的函數,肯定是一個波動過程,這個表明電場就具有波動性。
電磁場和引力場合作一起就是柱狀螺旋式和波動疊加的運動空間,引力場是波動的根源,電磁場是波動的傳播。空間本身具有波動性,波動的速度就是光速。
當一個物質粒子相對於我們靜止,周圍空間就具有了波動性。當這個物質粒子相對於我們加速運動,導致周圍空間的運動形式發生扭曲,這個扭曲形式仍然以波動形式(波動速度為光速)向外傳播,麥克斯韋方程組反映了這一點。
電荷和質量比起來就是含有了時間因素,空間幾何點的位移隨空間位置變化的變化率反映了引力場的大小,直線運動的幾何點的位移方向反映了引力場方向。
空間幾何點的位移隨空間位置變化又隨時間變化,變化率反映了電場的大小和方向,電場中,幾何點的位移既是空間位置的函數又是時間的函數。
知道了質量、引力場和電荷、電場的本質,就可以很容易知道電場和引力場滿足的一種基本關係:
在質點o周圍空間中,隨時間t變化的引力場A =g m R /r = g k n R/Ωr可以產生電場:
E = k』(dA/dt)= k』g(dm/dt) R/r
質量m隨時間t變化就是電荷q,
q = 4πε。k』g(dm/dt)
也可以用散度表示為:
/t ·A = k·E
k為常數。
五十六、隨時間變化的磁場產生引力場
統一場論核心是:隨時間變化的引力場可以產生電磁場,隨時間變化的電磁場也可以產生引力場。
這裡介紹的是:隨時間變化的磁場產生引力場情況。
相對論和電磁學認為,一個相對於我們觀測者靜止的點電荷o,在周圍空間某處p點產生了靜電場E, 當o點相對於我們觀測者以速度V運動,o點在p處還產生了磁場B,p處的合場為E + V×B.其中E和B滿足以下關係:
B = V×E/c
傳統的看法是物質點周圍的空間與物質點是不相干的,統一場論把物質點周圍空間與物質點的運動狀態聯繫在一起。
統一場論認為,當以上的o點相對於我們觀察者以速度V運動時候,我們觀察者認為p處也有一個速度V 。p點在統一場論中被看成是幾何點,當o點相對於我們以加速度A運動時候,p點也具有一個加速度A。這個加速度在統一場論中是幾何點的加速度,而統一場論認為幾何點的加速度就是引力場,由此認定p點的加速度A就是引力場。
當o點相對於我們加速運動,找到了p點的加速度A和電磁場E、B的關係,就找到了加速變化的電磁場和引力場之間的關係。
為此,我們將式B = V×E/c對時間t求導,有下式:
dB/dt = dV/dt ×E/c + V×(d E / dt )/c
認定A是加速運動電荷o在p處產生一種由隨時間變化的電磁場轉化的引力場。
如果在這種情況下,電場E不隨時間變化,或者說我們只考慮B 和V 隨時間變化時相互對應關係,上式可以寫為:
B /t = A×E/c
用語言描述上式是:隨時間變化的磁場可以產生和磁場環繞的平面相垂直方向的引力場。這樣,加速運動點電荷o在周圍空間p處的引力場A』等於
A』 = A- A靜
上式告訴我們,加速運動點電荷o周圍空間p處的引力場A』包括:o靜止本來就有萬有引力場 -A 靜和隨時間變化的磁場產生的引力場A兩部分。
o在p處產生的磁場B、引力場 A、電場E的關係dB/dt = A×E/c如下圖所示:
我們需要注意的是,由電磁場變化而產生的引力場是關於平面對稱的,而萬有引力產生的引力場是關於點對稱的,這個是二者主要的區別,這個也是電磁場力產生的重引力力不能夠直接和萬有引力產生的引力場力相互作用的原因。
電磁場和引力場之間的關係,萬變不離其宗,都是物質粒子周圍空間相對於我們觀測者不同的運動形式之間的關係。一句話,電磁場和引力場都是變化空間的不同形式。
五十七,加速運動點電荷的變化電場產生引力場
設想一個相對於我們觀測者靜止的點電荷o,帶有電量為q的正電荷,在o點周圍空間中一個幾何點d處,產生了靜電場E
當o點相對於我們以加速度a加速運動,幾何點d相應的會有一個加速度a ,按照前面引力場定義,幾何點d所在的位置,會產生引力場 –a【矢量形式用A表示】。
我們來求出電場E、E的變化形式Eθ和引力場-a之間的關係。
現在設想點電荷o相對於我們觀測者一直靜止在笛卡爾坐標系的原點,從時刻t = 0開始以加速度A【數量為a】沿x軸正方向作直線加速度運動。
在時刻t =τ時,o點的速度達到了v = aτ,以後就以速度v繼續作勻速直線運動。如下圖所示:
為了簡單起見,我們考慮的是v遠遠小於光速c,下面我們考慮在任意時刻t(t遠大於τ)時電荷o周圍的電場分布情況。
在0-τ這一段時間內,由於電荷o的加速運動,它周圍的電場線會發生扭曲,並且這個扭曲狀態會以光速c向外延伸,統一場論明確的指出,電場線就是電荷周圍以光速運動的幾何點的運動。
以上的扭曲狀態以光速向外運動,這個就像一個向四周勻速噴水的水龍頭,一旦水龍頭抖動一下,引起水流發生扭曲,這個扭曲狀態肯定的以水流的速度向外延伸。
在t=τ時候,點電荷o停止了加速,處於x軸上的p點,由加速運動電荷o引起的電場的扭曲狀態以光速c向外延伸,在上圖中可以看到扭曲狀態厚度為cτ,夾在兩個球面之間。
這兩個球面其中的後一個球面,在t時刻已向四周傳播了c(t-τ)這麼遠的距離,結果是以p點為中心,直徑為c(t-τ)的球面。
這兩個球面其中的前一個球面,在t時刻已向四周傳播了ct這麼遠的距離,結果是以o點為中心,直徑為ct的球面。
由於從時刻t=τ開始,電荷o作勻速運動,所以在這球面內的分布的電場應該是作勻速直線運動的電荷的電場。
根據我們前面的設定,電荷o的運動速度v遠遠的小於光速c,,所以這球面內的電場在任意時刻都近似為靜電場。
在時刻t,這一電場的電場線是從此時刻o點所在位置Q引出的沿半徑方向的直線。
由於t遠大於τ,c遠大於v,所以ct遠大於1/2vτ(即從o點到p點的距離)。因此,扭曲狀態的前、後沿的兩個球面幾乎是同心圓。
隨著時間的推移,以上的扭曲狀態的半徑(ct)不斷的擴大,以光速向外延伸、傳播。
我們從電荷、電場定義方程知道,電場線發生扭曲,不會改變電場線的條數,所以在扭曲狀態的前後兩側面的電場線的條數是相等的。
在v遠小於c時候,這個扭曲的電場線可以當直線來看待。
我們選用與x軸成θ 角的那一條電場線來分析。
由於從o點到p點的距離op比r = ct要小得多,我們可以把o點和p點看作為一點(,也就是op接近於零)。
而oQ =vτ/2+v(t-τ) ≈ vt
扭曲區內的電場E可以分成兩個分量Er【徑向電場,本來就存在,其數量為er,】和Eθ【橫向電場,可以看成是Er的變化形式】。
由上圖可以看出
Eθ/er= vtsinθ/cτ= atsinθ/c = a rsinθ/c
由於引力場可以用-a表示,我們用矢量A來表示引力場,所以有:
Eθ/er= -A×R/c
上式中由o點指向幾何點d的位置r =ct改用矢量R來表示。
上式也可以寫為:
Eθ/er= R×A/c
以上電場Eθ垂直與電磁場的傳播方向(這裡是Er的方向),並且只有在扭曲狀態中存在,所以,它就是o電荷加速運動時候所產生的橫向電場。Eθ可以看成是電荷因為加速運動引起了Er的變化。
上式給出了電荷o靜止時候本來就存在的電場Er、加速運動引起Er的變化形式Eθ、加速運動電荷o產生的引力場A三者之間的關係。
五十八,加速運動點電荷的變化磁場產生引力場
按照麥克斯韋方程,電場在真空中變化,必然產生變化的磁場。
統一場論、相對論都認為,電荷o以速度V運動的時候,電場E和磁場B滿足一種基本關係:
B = E ×V/ c
因為電荷加速運動而變化產生的橫向電場Eθ和變化產生的橫向磁場Bθ所滿足的關係,沒有跳出B = E ×V/ c
只是這個時候,運動速度V不是電荷的運動速度,而是加速電荷產生橫向電場和橫向磁場的傳播速度,這個傳播速度也就是電磁波【電磁波的本質就是加速電荷產生橫向電場和垂直方向上的橫向磁場】的傳播速度,也就是矢量光速C。
所以有式:
Bθ = C×Eθ / c
c Bθ = Eθ
上式和式Eθ/er = R×A/c 【注意,er是Er的數量】比較,我們有:
Bθ/er= R×A/c
上式表示了電荷本來存在的電場Er【數量為er】因為電荷直線加速運動而變化,所產生的引力場A、變化磁場Bθ三者之間的關係。
以上描述了電荷加速運動,引起電場變化,產生了變化磁場和引力場,並且給出了加速變化電場、加速變化磁場、引力場三者相互關係【包含了方向】。
五十九,導出畢奧---薩伐爾定理
恆定的電流在其周圍產生的磁場,其規律可以用畢奧---薩伐爾定理描述。
畢奧---薩伐爾定理表述如下:在一段導線中,有恆定的電流流過,dL表示這個導線中很小的一段,用i表示這一小段電流的電流強度。idL稱為電流元,反映了這一段導線中截流子運動情況。
電流元在周圍空間某處p點產生的磁場dB由下式決定:
dB = μ。idL×R/ 4 π r = μ。idL×【R】/ 4 π r
式中μ。為真空中磁導率,R【數量為r】為從電流元指向P點的矢徑。【R】為沿R方向的單位矢量。
以上畢奧—薩伐爾定理是從實驗中總結出來的規律,反映了運動電荷在周圍空間產生的磁場情況。我們知道,磁場是電場的相對論效應,相對於我們觀察者靜止的電荷在周圍空間產生靜電場,一旦電荷相對於我們觀察者以某一個速度運動,又會在周圍空間產生磁場,應該可以用相對論導出畢奧---薩伐爾定理,下面來給出導出過程。
首先我們用式dB =μ。i dL×【R】/ 4π r導出勻速運動點電荷的磁場。
在上圖中的電流元,設它的截面為s,其中截流子數密度為n,每個截流子的電荷都是q,並且都以漂移速度V 運動,V的運動方向和dL的方向一致,整個電流元i dL在P點產生的磁場可以認為是這些以同樣速度V運動的截流子在p點產生的磁場的疊加,由於電流強度i = n q s V, 而且此電流元內公有n s dL個截流子,所以,每一個截流子在p點產生的磁場B(忽略不同的截流子到p點的矢徑的差異)就應該是:
B = μ。n q s V i dL×e【R】/ 4π r n s dL
由於V和dL方向相同,所以有:
B = μ。q V×【R】/ 4 π r
由相對論我們知道,一個以速度V相對於我們觀察者勻速運動的點電荷,產生的磁場B和電場E、光速c滿足以下關係:
B = V×E/c
我們確定了式B = V×E/c中電場E的分布,就可以做出判斷,為此,我們利用庫倫定理,
E =q 【R】/4 πε。r
由式E = q 【R】/4 πε。r和式B = V×E/c可以導出式
B = μ。q V×【R】/ 4 π r
注意ε。μ。=1/ c
我們知道,庫倫定理導出的電場分布只適於靜止電荷,不適於運動電荷,但是,導線中的截流子(就是導線中自由移動的電子)一般速度是很小的,只有0.0001米/秒,和光速c比起來簡直是太小了,是可以忽略的。
磁場的安培環路定理可以從畢奧----薩伐爾定理導出來,而麥克斯韋的位移電流假說也反映了隨時間變化的電場可以產生磁場,這一切和相對論中隨速度變化的電場產生磁場本質都是一回事情。
一個物理量隨速度變化,就意味著一定會隨時間變化。把安培環路定理、畢奧----薩伐爾定理、麥克斯韋位移電流假說、相對論中磁場是電場的相對論效應綜合起來考慮,更加深我們對自然界統一於時空、統一於運動的認識。
六十,解釋麥克斯韋方程中位移電流假設。
麥克斯韋方程組中電場E變化產生了磁場B
∮( B·dL) =μ。I + (1/c) Φe / t
= [μ。I + (1/c)( E/dt )· S)]
以上方程表示運動的電荷μ。I【也就是電流,安培環路定理中電流項】可以產生磁場,變化的電場(1/c)( E/dt)· S)也可以產生磁場【即麥克斯韋位移電流假設】。
麥克斯韋位移電流假設表示了在真空中,點電荷周圍電場的變化和磁場之間的關係,而安培環路定理表示了許多點電荷運動產生的變化電場和磁場之間的關係,我們應該看到,麥克斯韋位移電流假設是基本的,安培定理只是推廣。
本文描述的是質點在真空中的運動情況,不考慮形狀物體在介質中運動情況,所以,略去μ。I這一項,重點解釋∮(B·dL) = (/t )( E·S)/c
以上方程認為,在某一個時刻,在點電荷o附近某處自由空間中的p點,不存在其他電流的情況下,在空間曲面上變化的電場E可以產生環繞線狀磁場B,且滿足關係式
∮(B·dL) = (/t )( E·S)/c
以上c是光速,dS為矢量面元,t 為時間,是偏微分的意思。L是沿B方向的幾何環繞線量,方程左邊是環路線積分,右邊是左邊線路包圍的面積分,積分範圍0角度到2π。
我們知道,速度包含了時間,隨速度變化意味著肯定隨時間變化,所以,應該可以從相對論中磁場、電場基本關係式B =V×E/ c導出麥克斯韋的變化電場產生磁場的位移電流假設,也可以導出法拉第電磁感應方程,下面分別來給出推導過程。
相對論認為,一個點電荷o相對於我們以速度V運動的時候,在周圍空間p點處產生了電場E和磁場B,並且滿足以下關係:B= V×E /c
我們將方程B = V×E /c兩邊點乘一個微小的空間長度矢量L(方向和B同向時候,B·L的值為最大), 結果為:
B· L =(V×E /c)·L = (1/ c)(U×E/t)· L=(1/ ct) E · (L× U)
注意U /t = V由於L和U相互垂直時候,相乘數值最大,因而(L× U)可以看成一個矢量面元S = L×U, S的方向和E一致的時候,E·(L× U)的值最大。這樣
B· L = (1/ ct) E · S
如果我們將方程 B · L =(1/ ct)E · S 兩邊的變矢量微分求環量積分,環量積分範圍從0到2π
B·L = (1/ct)E· S方程右邊的矢量面元S=(L× U) 積分後變成了一個分布在三維空間中的曲面,方程左邊的變矢量微分L環繞一周積分後為右邊空間曲面的邊界線。
∮ B· dL= /t( E · S)/c左邊取環繞一周的線積分,右邊取環繞一周的面積分,兩個積分區域是相同的,都是角度從0開始到2π結束,因而對方程兩邊的空間變量求環路積分,等式仍然成立
∮ B·L = (1/c t) (E·S)
這個就是麥克斯韋位移電流假設。
注意,式∮( B · L) = 1/c t(E· S)中積分∮B·L是沿B的環繞方向的線積分, E·S是電場E在三維空間曲面上的分布, 可以認為磁場B在L上的分布【也就是∮(B·L)】就是電場E在三維空間曲面上的分布因曲面變化而產生的圓周邊界線上的分布。
六十一,解釋法拉第電磁感應原理
∮(E·R) = -Φb /t= (- B /t)· S
這個方程也就是法拉第的電磁感應原理。
由磁場和電場基本關係式B = V×C/ c,得到:B = (U/t)×E/ c
在統一場論中認為,時間是空間以光速運動造成的,有時空方程:R = R(t) = Ct = x i+ y j + z k 標量式為r =ct
r是高斯面s = 4 π r【r等於矢量R的長度】的半徑, 這樣有:
B = (U/t)×E/ (r/t)
B (r)/t = U×E
B (R· R)/t = U×E
將方程兩邊點乘單位矢量N,
N·[B(dR· dR) )]/t = N ·( U×E)
由於高斯面s=4πr是以r為半徑,以光速c擴大,因而在(r)= R· R很小的情況下,可以把(r)可以看成是高斯面其中的微小一部分,用矢量面元S【數量為s】表示,則:
N·(B s)/t = N·( U×E)B· S/t= N·( U×E)
以上用矢量面元S表示微小面積s,面元S的方向和N一致,由矢量運算公式,以上方程右邊可以寫為E·( U× N),因此有下兩個式子:
B· S/t = E·(U× N)
B· S/t = - E·(N×U)
用線矢量L表示N×U,則上兩式為式為:
B· S/t = E·L
B· S/t = - E·L
這兩個式子我們選哪一個?
在統一場論中,電荷o點的質量為m,帶有電荷q = kdm/dt【k為常數】在周圍空間p處產生的磁場B的幾何方程為:B =Ψ【μ。ε。(kdm/dt)R×V/4πε。r】Ψ為相對論效應修正相.
並且Ψ = (1- v/c)/【√[1-(v/c)sinθ] 】,其中θ為R和x軸的夾角。由於1/c =μ。ε。,所以
B =Ψ【μ。ε。(k dm/dt)R×V/4πε。r】
可以寫為:
B =Ψ【 (kdm/dt c)R×V/4πε。r】
由統一場論的時空方程R = Ct,上式可以為:B =Ψ【 (k m )d【R】×V/ c 4πε。r】【R】為沿R的單位矢量,V/ c的數量式v/ c在統一場論可以表示為cosθ,由於cosθ的微分為-sinθ,所以應該取B·S/t = - E·L
上式兩邊是微分式,兩邊取環繞積分,積分範圍都是從0到2π,得到法拉第電磁感應方程:
-(B · S)/dt = E·L
由斯託克斯定理,上式可以改寫為微分式:
▽×E = ( - B /t) ·S
注意,式-(B · S)/t = E·L右邊是環繞一周的線積分,左邊是面積分,右邊的環繞一周的線積分可以看成是左邊的面積分的邊界線,一個開放的曲面,面積發生變化時候,變化量無限微小,可以看成是這個開放曲面的邊界線。法拉第電磁感應原理表示了磁場在空間曲面上的分布發生變化,可以表示為這個曲面邊界線上電場的分布。
六十二,變化電磁場產生引力場
現在我們來討論一下任何利用變化電磁場產生引力場問題。
統一場論預言了:
1,穿過有限曲面的磁場發生變化的時候,產生磁場垂直方向的、沿曲面邊緣線分布的環繞線性電場和引力場。並且,這個時候,在空間一點上,變化磁場、產生的電場、引力場三者相互垂直。
2,加速運動的負點電荷產生與加速度方向一致的連續分布的反引力場,並且產生了產生了加速度方向垂直的、對稱分布的反引力場。
這種對稱分布的反引力場可以抵消物體因萬有引力而產生的引力場,進而使物體的質量消失。
3,勻速直線運動的點電荷,在運動速度垂直方向的平面上,產生了平面分布的引力場。
我們有個疑問,自然界有沒有天然存在的反引力場物體?答案是沒有的,設想我們太陽系附近有反引力場物體,這些物體和太陽、地球及其他星體相互推斥作用,若干年後,這些反引力物體會被擠出太陽系,這樣的結果是宇宙中反引力物體將和普通引力場物體生活在不同的空間區域,各過各的日子,互不相干。
六十三,光子模型。
相對於我們觀測者加速運動的電荷會在周圍空間產生加速變化的電磁場,加速變化的電磁場使某些電子周圍的力場和電磁特性消失後,再將這些電子帶著以光速輻射式向外運動,這個就是電磁波,又稱光。
光子模型一種是由單個電子相對於我們觀察者以螺旋式遠離我們運動,並且旋轉的中心是條直線,在這個直線方向速度是光速。
第二種是兩個電子繞一條直線旋轉,同時又沿著這條直線平行方向以光速運動,結果是以螺旋式遠離我們觀察者運動,並且這兩個電子在中心這條直線的垂直方向是對稱的。
光子的動量為P = m C,m是光子運動質量,C是矢量光速。光子靜止動量和靜止質量都為零。
光子的能量為e = m c
電子受到了加質量力(C-V)dm/dt的作用後,處於靜止質量為零的激發狀態,這個就是光子,光子相對於觀察者以光速運動。
宇宙中任何物體粒子周圍空間以粒子為中心,以光速發散運動,光子周圍空間光速運動形式,光子靜止在空間中隨空間一同運動。
光子的波動性是空間本身的波動,空間時刻波動,波動速度就是光速。
六十四,統一場論的主要應用。
1、造出可以光速飛行的飛碟來。
自然界有兩種截然不同的運動方式,一種是普通的速度隨時間變化的加速度運動。一種是質量隨時間變化的運動,比如發光。外星人的飛碟其實就是利用質量隨時間變化的運動原理。
2、人工場
場本質的破譯,使人類可以造出一種特殊的人工場,這種人工場可以使人穿牆而過,而且人和牆都完好無損。人工場可以使冷焊大規模使用,使造房子、工程、工業製造的速度百倍的提高,費用百倍的降低,可以在人類生產、生活、醫療----的各個方面創造神話。
3、人工信息場掃描。
人工場在電子電腦程式控制下工作,叫人工信息場。
人工信息場可以對人體冷焊接、激發、加熱,可以高速切割、搬運等功能,可以對分子和原子精確的、批量的操作。
人工信息場還可以在人體內部手術,而不影響外部,手術的時候不要開腸破肚的就可以在人體內部移走物體。
人工信息場這些不可思議的能力,以及和電子計算機完美結合可以使人類徹底治療癌症、高血壓、糖尿病、老年痴呆症-----等各種慢性疾病,可以使人類進入無藥物時代。
人工信息場減肥、整容、雕塑人體型的效果神奇到不可思議,而且人毫無痛苦,
4,瞬間消失運動----全球運動網
統一場論理論預言了一種不連續的瞬間消失運動----加質量運動,全球運動網利用這種不連續的瞬間消失運動原理而建立。全球運動網可以使人員和商品在一秒鐘之內出現在全球任何一個地方,包括在密封的房間同樣做到。
5、全球大規模無導線導電
這個是利用純淨的真空來導電,能量耗散低,對環境幾乎沒有影響,用電器只要連著閉合線圈就可以接收電能,線圈斷開就沒有電能了,這樣方便控制。
6、匯聚太陽能接收器
可以在一平方米上接受上萬平方米太陽能,解決人類能源危機,而且能源廉價,幾乎可是免費的。
匯聚太陽能接收器還可以人為的減少某一個地方的太陽能,結合電子計算機分析,來強力的控制、調節天氣,避免有害天氣的出現。
7,無限壓縮空間儲存、傳輸信息技術。
宇宙任意一處空間可以存儲整個宇宙信息,空間可以無限壓縮,無限壓縮空間儲存、傳輸信息技術,是人類信息技術的升級。
8、虛擬建築。
利用人工場對空間施加影響,比如影響一個平面,這個平面可以對運動經過的物體產生阻擋力,再用
人工場鎖住光線,使這個平面染上顏色,這樣,就可以產生一個虛擬平面,這個虛擬平面可以當做一堵水泥牆,利用這個虛擬牆就可以組成各種虛擬建築。
9,時空冰箱。
我們把食物儲存在時空冰箱裡,雖然裡面的溫度和外面的一致,但是這種時空冰箱在人工場的照射下,我們在外面已經過了一年,裡面的時間才過了一秒,所以,這種冰箱保存食物的保鮮程度是普通冰箱望塵莫及的。
10,意識讀取、存儲的場掃描技術。
人的意識和思維是人大腦中運動的帶電粒子的運動造成的,會對空間施加擾動效應。
統一場論理論揭開了這種擾動的本質和形式。
在人的大腦裡,用場這種無形物質深入到腦內部,掃描記錄這些空間擾動效應,可以讀取、記錄人的意識和記憶,從而進一步的把人的意識信息拷貝下來,儲存在電子計算機中,待以後人類科技發展到一定程度,再把這些意識信息安裝在某一個生物體上,為人長生不老的掃清技術障礙。
這種場掃描技術也可以改變教育模式,可以高速向人大腦輸送死記硬背之類的知識,使人學習時間大大縮短。也為人腦和電腦、網際網路的對接提供了可能。