董银立 发表于 2006-7-22 15:56

电磁波是如何产生的?

电动力学的困难







电动力学面临的困难难以让人容忍,电体的运动和其受到的外力到底是一种什么关系?电动力学并没有给出答案!好比牛顿力学中F=ma是整个理论体系的纲领一样,因为不论是动量守恒定律还是能量守恒定律都可以通过F=ma推算出来。然而,电动力学中却没有这样的纲领。



毫无疑问,电体在外力的作用下必定会运动,而且会加速运动,一旦电体加速运动运动后,就会出现一种有别于与“牛顿物体”(以下简称“实物体”)的奇特现象,加速运动的电体会在其周围产生“增强的磁场”,而该“增强的磁场”会在产生一个恒定的“电场”来阻碍电体的运动,而且实验证明该“电场”的强度正比于电体的加速度。但这种“电场”到底是什么东西?经典理论对该问题的认识是非常混乱的。



这种“电场”的名称有许多种,比如:“自感反电动势”、“电磁惯性阻尼”、“辐射阻尼”等等。不管叫什么名称,这种电场都会对加速运动的电体产生一种阻力,这种阻力到底是一种什么性质的力呢?是“惯性阻力”?还是“摩擦阻力”?



如果是“惯性阻力”的话,该力就不能被当作外力的“减项”,外力做的功将全部转换为电体的动能!如果是“摩擦阻力”的话,该力就是外力的“减项”,外力做的功将转换为电体的动能和(或)辐射能(相当于牛顿力学中的摩擦生热)!



由此可见,确定这种“电场力”的性质是至关重要的,但经典理论的认识却是自相矛盾的,“自感反电动势”和“电磁惯性阻尼”似乎认为该力是“惯性阻力”,而“辐射阻尼”却认为该力是“摩擦阻力”。在经典理论内部,这种矛盾是无法协调的!



矛盾的根源究竟起源于哪里?电磁波是存在的,但电磁波是如何产生的呢?麦克斯韦总结了前人的理论并预言的电磁波的存在,但在前人(没有电磁波)的理论中,能量却是守恒的!能量可以在电场能和磁场能之间转换并且守恒(比如电容器储存的电场能可以转换为线圈的磁场能),能量可以在电场能和动能之间转换并且守恒(比如电场中电荷的电势能减少后,全部转换为了电荷的动能),能量可以在电场能和热能之间转换并且守恒(比如电流生热)。所有的这些都是完美的,都是协调的。



电磁波是如何产生的呢?人们不得不做出一个特殊的规定:它由加速运动的电荷产生!这实际上就否定了“前人(没有电磁波)的理论”,能量在电场能和动能之间转换时将不再守恒,即电场中电荷的电势能减少后,部分能量转换为了电荷的动能,另一部分能量将转换为电磁波。经典理论在未能证明“前人(没有电磁波)的理论”是错误的之前,就作出了如此一个“痛苦的规定”。而且这个规定和许多事实并不符合,比如电子虽然围绕原子核作加速运动,却并不因此损失能量!



电磁波是如何产生的呢?这需要用到“完全电(磁)感性模型”和“面积定律”,详见《进化的力学》。
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