洛倫茲力到底是一種什麼力？電子自旋磁矩或許能夠給出答案

2020-09-03 陀螺—上帝擲出的骰子

洛倫茲力到底是一種什麼力？電子自旋磁矩或許能夠給出答案！


司今（jiewaimuyu@126.com）

洛倫茲運動就是指運動電荷在磁場中受洛倫茲力作用而產生的一種曲線運動；但洛倫茲力及其公式不是從物理理論中推導出來的，而是由多次重複實驗所得的結論，它只能被當作一個基本公理來應用，因為，直到現代人們還不清楚洛倫茲運動形成的真正物理機制，更不知道洛倫茲力到底是一種什麼力？它從何而來呢？......

經典電磁學認為，洛倫茲力與安培力同源，那麼，安培力又是一種什麼力的？它又是如何形成的呢？現在看來，要想真正解決這個問題，就必須從電子的本質屬性——自旋磁矩入手了！

我們知道，電子自旋能夠產生很大的磁矩，那麼，電子進入磁場中後為什麼只表現出洛倫茲運動，而沒有表現出外界磁場對電子自旋磁矩的作用？即運動電子的自旋磁矩在外磁場中為什麼沒有現出來？

難道洛倫茲運動形成的真正物理機制就隱藏在運動電子的自旋磁矩中？也就是說，洛倫茲力的形成與電子的自旋磁矩在磁場中的運動表現相關聯？......

如果真是這樣，那麼洛倫茲力就不存在，取而代之應是帶有自旋磁矩的電子在磁場中運動所表現出的切割磁力線的軌道磁矩效應，這種軌道磁矩效應與電子繞原子核所表現的軌道磁矩效應相雷同。

只不過切割磁力線的軌道磁矩效應並不是有心力的作用，而是電子自旋磁矩的磁軸受外磁場磁極力的影響而產生的一種類似於剪切了的效應，這種力的另一種定量表現可以通過電子在磁場中作曲線運動的所謂向心力描述出來，即mv²/r=qe.v.B=qm.B.

就其本而言，電子在磁場中所受的「剪切力」等同於自旋磁陀螺在磁場中運動所受磁場磁極力作用而產生相應的曲線運動一樣，這種運動可以在宏觀條件下是實驗出來的。

但是，現代物理學在研究外磁場對電子自旋磁矩的影響時，只考慮外磁場對電子自旋磁矩軸方向的影響變化，而沒有考慮當電子自旋軸方向發生變化時，因電子有自旋性，其平動方向也會產生相應變化的情況，這種變化在宏觀磁陀螺運動實驗中就會顯示出來。

對此，我們可以用宏觀自旋磁陀螺做外磁場磁對自旋磁陀螺運動產生的影響實驗：

1、在自旋磁陀螺軸上方放一塊磁體，自旋磁陀螺的自旋軸就會產生向外磁場方向的傾斜，這時自旋磁陀螺將會產生繞外磁場磁極的近動效應。

2、在自旋磁陀螺左側或右側方放一塊磁體，自旋磁陀螺的自旋軸也會發生傾斜，且會產生繞磁體軸傾斜的公轉近動。

通過這些實驗，我們可以發現，外加磁體的磁場方向不僅會影響自旋磁陀螺的自旋軸方向，還會影響其平動速度方向，更進一步講，還會影響磁陀螺自旋角速度的大小。

如果我們把電子看作是一個小小的自旋磁陀螺，它在磁場中的運動變化應該與宏觀磁陀螺的運動規律相一致，如此以來，我們就可以解決洛倫茲運動形成的物理機制及洛倫茲力的本質等問題了，同時還可以將經典力學、經典電磁學與量子力學相銜接，使經典力學、經典電磁學更有了生命力！

而且，通過磁陀螺運動的實驗與分析，我們還可以看出，地球繞太陽運動也可以看作是類似於電子繞原子核的運動，並且地球也有軌道磁矩與自旋磁矩存在；

同時可以看出，地球自旋磁軸傾斜的形成應與太陽的自旋磁軸影響有關，具體分析請參閱司今《磁陀螺運動漫談（15）—單體偶磁場對磁陀螺運動的影響（2）—兼談太陽與原子系形成的動態原理及AB效應形成的物理機制》一文。

我們通過引入電子自旋磁矩可以解釋洛倫茲運動現象，這說明電子的量子現象是大自然對洛侖茲問題最明晰的回答，而沒有考慮電子量子屬性的經典電磁學必然不可能找出洛倫茲運動形成的真正物理機制，也不可能知道洛倫茲力從何而來，它們只能從實驗經驗出發，給出不知所以然的經驗描述形式。


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