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揭开电荷的本质之谜

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张祥前DS 发表于 2014-2-1 21:53 | 显示全部楼层
现代科学发现,物体由原子构成,而原子由原子核和核外带负电荷的电子构成,大部分原子的原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子构成,电子和质子为什么会带有电荷?

本文提出一个假设:宇宙中任何物体【包括我们人的身体】周围空间都以柱状螺旋式在运动,以物体为中心呈辐射状,辐射速度为光速。物体带有电荷就是物体周围空间单位时间内空间的运动量。

由以上的假设,我们就可以解释电荷的本质。

我们习惯了描述物体在空间中的运动,讲到空间的运动,如何去定性、动量的去描述空间本身的运动?

一条直线,我们可以看则是由无数个点构成,一个平面我们也可以看则是由无数个点构成,同样道理,我们可以把三维空间看则是由许多个点构成,称之为空间几何点,或者叫空间点。几何点运动所走过的路线叫几何线。描述这些几何点的运动,就可以描述出空间的运动。

由以上假设,我们给出电场和电荷的几何定义。

首先我们给出物理三大场【电磁场、重力场、核力场】的统一定义:

相对于我们观察者,物质点周围空间中任意一个空间几何点指向该物质点的位移矢量随空间位置变化或者随时间变化,这样的空间称为物理场,也可以叫物理力场。

简单一句话,场是有运动变化的空间。

前面我们假设认为电场和电荷是因为物体【或者把物体看成一个质点,叫物质点】周围空间柱状螺旋式运动造成的。我们知道,柱状螺旋式运动是旋转运动和垂直方向上直线运动的叠加,在物质点相对于我们观察者静止的情况下,旋转运动会相互抵消,如同磁场的高斯定理那样。

我们首先用直线运动空间来定义电荷和电场。

电荷和电场的几何定义为:   

一个物质点Q相对于我们观测者静止,周围空间中任意一个几何点P以光速C【本文倾斜字母为矢量】沿某一个方向直线运动,从Q点指向P点的矢径为r 。让点Q处于直角坐标系x y z的原点,矢径r是x y z和时间t的函数,随x y z的变化又随t的变化而变化,记为

    r = r(x,y,z,t)。

    在我们观测者看来,物质点Q具有正电量q是指周围有N条几何点的光速C =r t 呈辐射状均匀分布。在Q点周围以r的长度为半径作一个包围面S,把S分割成N块,每一块小面积dS上有dn条光速C垂直穿过去。

    令E = dn C/ds  矢量式为:E·dS = C dn  或者为E = dn C/ds

    dS为矢量面元,我们规定指向S内侧为负,外侧为正。

    对式E·ds =  C dn两边积分,结果为k’Q =∮E·dS = C N

    以上k’是比例常数,∮为包围Q点封闭曲面积分,E就是正电场。

    在我们观测者看来,物质点Q具有负电量- q是指周围有N条几何点的光速- C ,方向是从无限远处垂直的穿进来,指向Q点,而且呈辐射状均匀分布。我们在Q点周围以r的长度为半径作一个包围面S,把S分割成N块,每一块小面积dS有 dn条 - C垂直穿进来。

    令- E = C dn/ds  矢量式为:- E·dS = Cdn  或者-E = dn C/ds

    dS为矢量面元,我们规定指向S内侧为负,外侧为正。

    对式 - E·dS = Cdn 两边积分,结果为 –k’q = ∮E·dS = C N

    以上k’是比例常数,∮为包围Q点封闭曲面积分,-E就是负电场。

    以上也可以用散度概念表示,我们以曲面S包围Q电荷,S内的体积为V,Q电荷与V的之比为L’,当我们考察V趋于无限小情况下,则式K’q =∮E·dS = C N可以用

    ▽·E = L’/ε。

    表示,式中ε。为真空中介电常数。上式表示在某一个时间内从体积V内移出(或者进入)的几何点的数目,数目多少反映了电荷Q电量的大小。

    我们设想体积V有许多小正方体构成,当O点相对于我们观测者以速度v(数量为v)匀速直线运动时候,这些小正方体的体积每一个按照相对论的看法要收缩一个相对论因子√(1-v²/C²),许多个小正方体累加起来,总的体积也要收缩一个相对论因子√(1-v²/C²)。

    由于数目按理不会随速度v变化,而包围电场中的光速C = dr/dt中的dt可以看成很小的两个时刻的差,是一段时间,按照相对论的看法也要膨胀一个相对论因子√(1-v²/C²),结果是电量Q不会随速度v而变化。这样我们从电荷的几何本质出发,解释了电荷的相对论性不变。

借助于电场和电荷的几何定义,我们还可以解释库仑定律。

库仑定律表述如下:相对于我们观察者,真空中两个静止的点电荷Q(电量为q1)Q’(电量为q2)之间的作用力F和他们的电量成正比,和他们之间的距离r的平方成反比,电荷有正有负,同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引。

   数学公式为;

   F = (k q1 q2/r²)【r】= (q1q2/4πε。r²)【r】

   其中k为比例常数, ε。为真空中的介电常数。

    库仑定律是实验总结出的定律,我们来对其做出解释。

   以前面的点电荷Q为例,按照前面“电荷、电场的几何定义”,当Q相对于我们观察者静止,它具有电量q1,是指Q电荷周围具有N条几何点的光速C【或者光速率C】,q1和 CN 成正比。

    一个几何点在时间t = 0时刻从Q点出发,以光速率C向周围空间运动,在时刻τ ,到达P点,我们以Q点到P点的距离r 为半径作一个高斯面S包围Q点,这样P点肯定落在S面上。我们在S上取一小块面积dS,dS上有dn条光速率C垂直穿过去,比值Cdn/dS反应了Q点在P处的产生的电场强度E= Cdn/ds   【或者E= Cdn/ds】

    将式E= Cdn/ds 【或者将式E· ds = Cdn】对dS求积分,结果为K’q1 =∮E ·dS = C N

Q点相对于我们观察者静止时候的电量q1反映了Q点周围空间单位时间内的运动量,可以认为是一种惯性。

我们知道惯性是质量的属性,电量的这种性质可以理解类似质量的一种惯性,这种惯性也可以表示为包围Q点的包围面S上有多少条光速率C垂直的穿过。

我们把Q点的电量理解是一种惯性量,它反映了Q点周围空间的本来的运动状态,当Q点受到别的电荷作用,这种作用的结果也就是Q点周围空间的运动状态发生改变而已。

    设想Q点附近突然的出现另一个电荷Q’,Q’点具有电量q2就是周围具有N’条光速率C 。这样的结果肯定使Q点周围增加了【或者减少了】N’条C 。由此,使我们明白:Q点受到Q’点的静电场力,就是Q点周围N条C和包围面 S = 4πr²的比值[C N / 4πr²]发生了变化的变化率。

   我们要明白,C N / 4πr²的变化在包围面S不变的情况下,数目N的增加【或者减少】,这种情况下,N增加【或者减少】的数目肯定来自于Q’点的出现,很明显,Q点受到到Q’点的静电场力F与Q点的惯性(C N / 4πr²)成正比,与数目N的增加量N’(正比于Q’点的电量q2)成正比。

   F = (常数 乘以C N N’ /4πr²)【r】

   合并常数,注意C N正比于q1,上式可以化为:

   F = (q1 q2 / 4πε。r²)【r】

   以上就是库仑定律。

如果电荷q1和 q2是带有一正一负电量相等电荷的话,在相互靠得很近的情况下,周围空间的运动量相互抵消而消失,相应的带电现象消失。这个解释了等量正负电荷相遇相互湮灭的现象。
未命名dhe.PNG
我们应当看到,电荷反映了带电粒子周围空间单位时间内的运动量,而电场反映了带电粒子周围某一小块空间单位时间内的运动量。电荷和电场反映了带电粒子周围空间运动所表现出的一种性质。

下面我们把电荷和旋转空间联系在一起,否则我们对电荷的认识是片面的。

我们在考虑单一几何点运动时候,空间几何点的旋转运动也可以反映出电荷以及电场的性质。

场是螺旋式运动变化的空间,而螺旋式运动是旋转运动和直线运动的叠加,在场论中散度刻画了空间的这些运动,而旋度刻画了场的旋转运动。

我们认为,相对于我们观察者,正点电荷周围空间是逆时针旋转,而负点电荷周围空间是顺时针旋转。这个只是适用点电荷的情况。打个比方,我们考察地球周围空间的旋转方向,南半球的观察者看到沿赤道上空的空间以逆时针旋转,而北半球的观察者认为赤道上面的空间是顺时针在旋转。

这个例子告诉我们,用电荷周围空间的旋转方向来判断这个电荷的正负,只是电荷相对于我们观察者可以看成一个点,才可以判断。宏观物体带有电荷可以看成许多点电荷组合在一起。

正电荷Q和负电荷q碰在一起
未命名zhf电荷.PNG
在上图中,空间的螺旋式运动可以看成是直线部分和旋转部分的叠加,直线部分从正电荷Q出发,运动到负电荷q结束,空间的旋转部分,也是从正电荷Q出发,运动到负电荷q结束。旋转部分相互接触而相互抵消。这个和我们掌握的情况非常的吻合。

正电荷Q和正电荷Q。碰在一起,相互顶牛。如下
dniou.PNG
旋转部分没有抵消

负电荷Q和负电荷Q。相遇,相互争夺空间,如下图。
未命名.PNG
旋转部分没有抵消。



作者张祥前交流邮箱zzqq2100@163.com电话18714815159固话055187968515
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