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    统一场论对变化的电场产生磁场的几何图形解释

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    张祥前DS 发表于 2012-7-7 08:02 | 显示全部楼层
    在电磁学中,可以认定磁场是由电场的变化而产生的。
    一个点电荷Q相对于我们观察者静止,我们以Q点为原点建立一个直角坐标系xQyz, Q点在周围空间P处产生了电场E,如下图:
    未命名.PNG
    电场E可以分解为Ex和Ey、Ez(图中Ez没有画出来)。
    当Q点相对于我们以速度v沿x轴匀速直线运动时候,利用相对论和静电场的高斯定理可以证明,电场E在x轴的分量Ex不变,但是沿y轴的分量Ey和z轴的分量Ez将发生变化,
    电场变化的那部分可以认为是由于Q点的运动速度v引起的,相对论和电磁学认为变化的电场E产生了磁场B,二者满足如下矢量关系:
    B = v/C²×E                                        4
    上式中C是光速。BvE都是矢量,并且满足叉成关系。
    下面用统一场论给出变化的电场产生磁场的几何图形解释。首先,提供统一场论中关于场的定义。
    统一场论认为,宇宙中任何一个物质点周围空间都以螺旋式在绕这个物质点运动,在空间这个螺旋式旋转运动中,旋转的中心是一个点,在我们观测者看来,可以叫重力场,旋转的中心是一条直线,我们可以叫电场,旋转的中心是一个圆(或者曲线)我们可以叫磁场。
    在下图中, 场.PNG



    质点O相对于我们观测者静止,在周围空间中点P处产生了磁场B和重力场A,BA的叉乘的矢量积是电场E,满足右手螺旋关系。
    A×B = s E
    式中s是常数。
    相对论和电磁学认为相对于我们静止的质点不会产生磁场,而统一场论认为相对于我们静止的质点能够产生磁场,这个是怎么一回事情?
    统一场论认为静止的点电荷周围产生的磁场是旋转量,而且分布是均匀的,在一个平面上,有多少个几何点穿进去,就有多少个几何点穿出来,这样相互抵消了。一旦点电荷Q相对于我们运动,周围磁场的分布变得不均匀了。这样磁场效应可以显现出来。在下图中,



    当点电荷Q相对于我们静止时候,在P点产生的磁场B一个穿过去,一个穿进来而相互抵消,变成了零。
    当点电荷Q以匀速度v沿x轴直线运动,绕x轴的旋转量不变,而绕y轴的旋转量在沿x轴方向上长度由于相对论性收缩了√(1- v²/C²),这样,绕x轴的旋转磁场B被保留下来了,结果是,相对于我们观测者运动的电荷Q产生的磁场B是一个旋转量,B的方向和v的方向相互垂直,并且和E满足叉乘关系。这个结果和毕奥---萨伐尔定律描述是一样的。
    我们知道,运动的电荷可以产生磁场,一根导线中,有电荷在导线中流过,会在导线周围空间内产生磁场。
    电流产生的的磁场和电流有什么关系呢?
    如果我们把导线用右手握住,大拇指指向电流方向,则四指的方向是磁场方向,磁场是一个圆环型。
    设某一根导线中,均匀流过的电流强度为I, 在周围空间产生了磁场,磁感应强度为BB沿任何一个闭合路径的线积分(也可以叫环路积分)等于这个环路所包围的电流强度的μ 倍。
    B dr = μI                                       
    以上是安培环路定理,可以从毕奥---萨伐尔定律中导出。麦克斯韦认为,在导线附近的真空中随时间变化的电场也可以产生磁场。
    B dr = 1/C² d/dt∫E ds                                 
    上式中t是时间,C为光速,ds为高斯定理中的高斯面。
    麦克斯韦把安培定理推广了一下,所以,普遍情况下的安培定理是
    B dr =μI + 1/C ²d/dt∫E ds                              
    从现在我所研究的统一场论来看,安培定理只是一个表象,麦克斯韦的看法是本质的。
    但是更基本的公式是磁场是电场相对论效应B = v/C²×E我现在没有时间,有时间的话,可以证明毕奥---萨伐尔定律、安培定理、麦克斯韦的变化电场产生磁场都来源于磁场是相对论效应,都可以从B = v/C²×E中导出来。
    场的本质是物质点周围空间的螺旋式旋转运动所产生的,相对于我们观测者而言,旋转的中心是一个点,产生的是重力场,旋转的中心是一个直线,产生的是电场,旋转的中心是一个圆(或者曲线)产生的是磁场。
    电场是最基本的,电场像一个螺线管,你从侧面看是一个螺旋管,正面看是一个圆,当电场相对于我们观测者运动时候,螺旋管弯曲了起来,我们又可以叫磁场。
    磁场、电场、重力场的存在不是绝对的,就是一个螺旋管,我们观测者从不同的角度看而出现不同的形式。
    这个好像汉字中的“甲”,一个观测者看是甲,对面的观测者认为是田字。
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