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电磁场的本质是什么?

作者:bbin直营现金网 发布时间:2020-11-19 18:13 点击数:

  所谓“本质”,就是一物成为自身并区别于它物的规定性。但是实际上说的某物的“本质”都是“类本质”,就是该物所从属的那个“类”。从这个意义上看,只能说电磁波的本质是能量,是物质。但能量和物质的本质是什么,却是目前的科学回答不了的。

  透过麦克斯韦方程组,我们可以得知即便没有实物,占据空间的电磁场本身就具有能量、动量、角动量等传统实物的“物质”属性。充斥着电磁场的空间有能量、动量和角动量的存在。电磁场通过与实物的相互作用还能把能量、动量和角动量传递到实物中去。这样我们就不得不把电磁场当成是物质中的一种了。

  麦克斯韦运用他的方程组推导出电场和磁场互相激发从而产生电磁波。假设有限的空间内没有电荷,如果空间中弥漫着一个变化的磁场,就必然能够激发出一个电场,如果这个激发电场也不稳定,那么它还会激发出新的磁场。磁场和电场间不停地互相激发。麦克斯韦通过数学运算证明了这种电磁场的互相激发会传播到远处,传播速度正好是光的速度c。

  从量子力学角度,电磁场(电磁波)满足波粒二象性,可以看作是类似于“光子”那样的粒子。这就是这种相互作用的表现形式。

  楼上说的挺好,补充点吧。整体来看,电磁场起初只是物理学里面的一个分支,即电磁学。直到一个伟人麦克斯韦提出了四个方程,并在整理后声称所有电磁场的问题都可以用这四个方程来解决。所以这种情况下,电磁学才从物理中分离出来,建立专门的学科。针对麦克斯韦方程,在不同的情况下可以有不同的简化方式。所以电磁场分为静电场和时变场来分别讨论。而充分理解了麦克斯韦方程以后就能搞明白,电磁场在生活中真实存在。并且能明白他的传播方式。楼上说的很清楚,变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。所以电磁波就在不停的变化中向远处传播。但这个过程中,有能量和信号的传播过程。所以在有耗的介质中传播时,会产生衰减。。可以和很多学科联系到一块。所以可以说,电磁场作为一种场,真实存在。是信号等传输的媒介。研究电磁场有利于改进信号传输与接收!说的很泛,多包涵

  从理解的角度讲,场 是一种物理现象。大一刚上高数,老师给出了场在数学和物理上的概念,其中物理上,场是抽象的,表现出是一种作用,现象。本科电磁场这门课我理解的是在这作用范围内的细节。

  明白了场的概念后,请跟我默念:变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。这就是它们相互激发的本质。

  这门课去年学过,这是我遗忘之后留下的东西,如果题主想看高深的本质理论就忽略我吧

  最好从不可知论的角度回答,而不呀问最终实体是什么,因为即使是原子,你也不能回答它到底是什么

  电磁场的本质是:它什么都不是,但是它能演绎一切!MaxwelI方程表述的是能量的等量传递,不能反映电磁场什么都不是这一本质!

  我觉得电磁场的提出是为了将电磁等超距现象纳入到日常接触力的范畴中去,我们生活中的粒状固体无限接近液体,所以将液体看作固体颗粒不为过,而固体颗粒间距大些便接近气体,所以一切物质不过是固体颗粒组成的,而根据经验粒子间发生作用不可能超过一定距离,换句话说仅可能存在接触的作用,所以像电磁这样的超距作用周围一定有种类似于液体和固体的介质传递这种作用,而它就是电场或磁场,它像弹性介质一样连接着带电体,磁体,以至于带电体震动会在介质中传播形成波致使周围的带电体都震动这就是电波,由于电磁同体故称为电磁场。麦克斯韦,法拉第当年可能这样想的吧。所以电磁场是不是可以借助于弹性力学及流体力学来研究?这大概是场论追随者,即世界统一性追随者脑子里所想的吧,即建立一个体系,然后把一切纳入体系,然后全部变成微积分数学。

  电磁场的描述,麦克斯韦方程其实是不全面的。这正是爱因斯坦所说,有隐函数存在。量子力学也有隐函数。隐函数就是我们还不知到的一些物理量。因为这些未知的量,使得麦克斯韦的理论仍然解释不了光子。解释不了光电效应。解释不了波粒子二象性悖论。

  光子是点到点地传播能量。光子不随传播距离衰减。波都是发散的,即随着距离越远波幅越小。所以波的理论,或者只有滞后波的理论是不可能解释光子的。

  学过电磁场理论的都知道,电磁场洛伦兹互易定理。这个定理可以用来计算天线的方向图。我们无法用波的理论计算接收天线的方向图。但是实践发现接收天线的方向图同发射天线的方向图是一样的(接收天线的方向图是可以测量的)。这样就需要一个定理证明一下接收天线同发射天线有相同的方向图。人们就用洛伦兹互易定理来完成这个证明。不过其实这个证明是错误的。洛伦兹互易定理中的两个天线都产生滞后波。因此两个天线都是发射天线。根本没有提供一个真正的证明。

  其实要真正证明这一点需要另一个定理:电磁场”互能定理“。互能定理是洛伦兹互易定理的一个姊妹。在互能定理中发射天线辐射滞后波,接收天线辐射超前波。因为有了超前波。大多数人不承认超前波。以为它违反我们常理中的因果关系。因此应用互能定理人不多。

  Welch 在1960 年提出了时间域互易定理,Rumsey 1961年也提出了一个频域互易定理,这都可看成是互能定理的前身。互能定理是我与1987年初在电子学报上发表的。1987年底 de Hoop 发表了时域相关互易定理。这个定理可以看成是互能定理的一个傅里叶变换因此它们是一个定理。Welch的互易定理也是de Hoop的互易定理的一个特殊情况。上面四个定理其实可以看成一个定理。其他三个人都把它称为互易定理。我把它称为互能定理。首先这个定理肯定是互易定理。但是我认为它不仅是一个互易定理,而且是一个能量定理。这是我同他们对这个定理认识不同的地方。在我完成了互能定理的理论后,我又用另外两篇论文论述了该定理的应用,发现了两个电磁场的内积,用于球面波展开,平面波展开。还提出基于互能定理的惠更斯原理。1989年发表在电子科学学刊上。

  后来我从事其他职业,做医学图像处理。一晃30年过去了。前两年我已经接近退休年龄,心里总觉得互能这个概念我还没有搞完。因此我用业余时间返回这个领域。2015年 在互能定理的基础上完成了互能流定理的证明。这个定理告诉我们,在发射天线同接收天线之间有一个能量流,即互能流。这个互能流把发射天线的能量传递到接收天线。因此发射天线到接收天线的能量是由互能流传递的。

  这又让我猜测光子的能量也是由互能流传递的。其实光子就是辐射体和吸收体之间的能量传播。辐射体就是一个发射天线,吸收体就是一个接收天线,只不过这个天线很小,小到原子里面了。互能流是由发射天线的滞后波同吸收天线的超前波同步构成的。牵扯到了超前波,很多人就头痛了。不过这个超前波的的确确存在。我们的眼睛不是只被动的接收光,它还发出超前波主动的吸收光源的滞后波。顺便说说超前波不是我的发现,麦克斯韦方程就有超前势,或者超前波的解,不过大多数人不接收它为一个物理解。但是有重要人物支持超前波的理论,包括爱因斯坦。惠勒同费曼的吸收体理论是关于超前波的理论。John Cramer 的量子力学交易诠释是超前波理论(引用率为900!)。可见在物理界支持超前波的大有人在。我也是超前波的坚决支持者。

  互能是什么呢?发射天线发出了滞后波的电磁场,接收天线发出了超前波的电磁场。这两个场可以叠加,叠加场是1+1, 能量是(1+1)的平方,因此是4. 其中有一份发射天线的自能,一份接收天线的自能,两份混合能, 我把它称为互能。互能流定理告诉我们互能负责传递能量。

  既然互能可以传递能量,那么自能就没有必要也传递能量。也就是说,发射天线发出的波自己并不传递能量。如果自能传递能量,自能必须波塌缩。可是如果互能把一部分能量由辐射体传递到某个吸收体。辐射体的自能怎么知道它要塌缩到同互能一致的那个吸收体呢?因此我猜测自能不传递能量。自能不是塌缩到吸收体,而是返回到了它的辐射源。这个返回过程是一个时间反转过程。可以称为时间反转波。我2016年完成这个猜测。

  2017年我完成了对这个猜测的证明。证明是这样的。麦克斯韦方程,叠加原理可以解决电磁场问题。我又再此基础上增加了能量守恒条件。增加的这个条件同前两个发生冲突。为了解决这个冲突,我必须补充时间反转波。补充的两个时间反转波其实就是艾因斯坦要寻找的隐函数。补充两个时间反转波的公式被我称为自能原理。有了自能原理,麦克斯韦的理论框架已经不在适用。因此我又提出了互能原理。互能原理可以推出互能定理,互能流定理,麦克斯韦方程。但是它要求两个麦克斯韦方程必须同时存在,一个是滞后波,一个是超前波。滞后波必须同超前波同步!

  这样一个全新的电磁场光子理论就诞生了。按照这个理论,电磁场是由四个波构成的。滞后波,超前波,和两个时间反转波。因此是4个波。这四个波构成了四个自能流,这四个自能流全部抵消。因此波不传递能量。波的的确确是概率波!(不传递能量的的波可以看成概率波)。能量是有滞后波同超前波相互作用产生的互能流传递的。互能流在发射和接收时都会聚集在一个点上,因此像粒子。互能流在辐射体同吸收体之间会变的很粗,因此可以穿过双缝形成干涉,因此又像波。因此互能流就是光子。

  2017年我提出了关于互能流的量子力学诠释。意思是说,所有粒子不仅是光子,都是由四个波构成的。都有互能流。除此之外,我又提出了时间反转互能流的概念。时间反转互能流是时间反转波的互能流。正常互能流传递能量。时间反转互能流消灭半个光子。量子力学诠释中,最难解决的一个问题就是为什么没有半个光子出现。John Cramer的交易诠释也用到超前波,但是他解决不了半个光子的问题。当辐射体产生一个滞后波,如果正好有两个吸收体产生了超前波,正好同这个辐射体的滞后波同步,它们每个只能得到半个光子。这就是所谓交易竞争状况。时间反转的互能流负责把这些半个光子,不完全光子从吸收体返回辐射体。

  按照这个理论,辐射体随机的产生滞后波,吸收体也随机地产生超前波。当两个波刚好同步,这也是一个随机事件,就有互能流从辐射体传递到吸收体,这就是一个光子(或者其他粒子)产生了。如果辐射体发出的滞后波没有超前波与之同波,时间反转波把滞后波发出的能量带回辐射体。其实即使产生了互能流,空间中还是会留下自能流的能量,这部分能量也得由时间反转波将其带回辐射体。

  因此光源和吸收体都在不停的产生辐射,一个是滞后波,一个是超前波。这一点,我的观点也同John Cramer 不同。John Cramer认为吸收体产生的所谓回价波是由辐射体的出价波引起的。我则认为,吸收体自己在产生辐射,与辐射源无关。量子力学的概率问题就这样得到了完美解释。

  最后总结一下。电磁场有4个波,对应4个自能流,滞后波同超前波产生一个互能流。两个时间反转波也产生一个时间反转互能流。电磁场满足自能原理,互能原理。由这两个原理可也推出电磁场满足麦克斯韦方程,和时间反转的麦克斯韦方程。滞后波,超前波满足麦克斯韦方程。时间反转波满足时间反转的麦克斯韦方程。互能原理要求滞后波同超前波同步。自能原理要求辐射源发出滞后波的同时发出时间反转波。吸收体发出超前波的同时发出对应的时间反转波。还有一个作用原理(action at a distance)要求电流在发出滞后波是同时发出超前波,这就是所谓一半滞后波一半超前波(间惠勒费曼的吸收体理论)。

  因此电磁现象是一个比麦克斯韦所描写的要复杂的多的过程。关于这个理论最近我在知乎上完成了一个讲座,若有兴趣可听听见:


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