麥克斯韋電磁波方程違背了法拉第電磁感應定律
趙金明
摘要:無線電波是靠天線與地面構成的開放電容發射出去的。給平板電容器充放電,極板間的電流就是位移電流,極板上的電壓與電流之間存在90°的相位差(時間差);電壓的物理意義反映著電磁波的電場,位移電流的物理意義反映著電磁波的磁場,電場與磁場之間源本就存在著90°的相位差,相當于光子運動1/4波長的時間差。而麥克斯韋導出的電磁波卻是電場和磁場同相位的正弦平面波,我們只要給其磁場方程加負號求導數,就會知道麥氏的電場方程違背了法拉第電磁感應定律。
關鍵詞:穩恒電流磁場(無速率變化磁場);渦旋磁場(有速率變化磁場);法拉第定律;感生電場。
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從牛頓、萊布尼茲到麥克斯韋,傳統的經典理論一直認為:“一切自然過程都是連續的”、“自然界不作躍變”。1900年,普朗克推導出的熱輻射理論公式與實驗數據精確地吻合。為了闡明他這一新公式的真正物理意義,普朗克作出了“孤注一擲的行動”:放棄了經典物理的傳統連續概念,而認為振子能量是分立的,在輻輻過程中振子能量的變化是不連續的,發射和吸收能量的方式是一份一份的“能量子”。“能量子”,后來被愛因斯坦稱為“光量子”;之后,又被學者們統稱為“光子”。由此,普朗克獲得了1918年度的諾貝爾物理學獎,成為了量子理論的奠基人。
1905年3月18日,愛因斯坦在德國《物理學年鑒》第17卷上發表《有關光的產生和轉換的一個試探性觀點》一文,“在我看來,如果假定光的能量不連續地分布于空間的話,那么我們就可以更好地理解黑體輻射、光致發光、紫外線產生陰極射線以及其他涉及光的發射與轉換的現象的各種觀測結果。根據這種假設,從一點發出的光線傳播時,在不斷擴大的空間范圍內能量不是連續分布的,而是由一個數目有限于空間的能量量子所組成,它們在運動中并不瓦解,并且只能整個地被吸收或發射。”這就是說,不僅電磁場與腔壁振子交換能量時具有量子性,而且這電磁場本身就具有量子性。
后來,美國著名科學家A·H·康普頓于1923年在研究X射線照射輕靶時,發現散射光中出現了大于入射光線波長的成分,即所謂康普頓效應。他認為只有用粒子——光子概念才能很好地作出理論解釋。康普頓效應表明光子與電子的碰撞過程遵守動量守恒和能量守恒定律。
愛因斯坦所提出的“光量子”究竟是什么?這個問題愛因斯坦本人在他暮年時期明確地表示,他自己也說不清光量子到底是什么:“整整50年有意識的思考,還沒有使我更接近‘光量子是什么?’的答案”。
筆者拋棄了麥克斯韋導出的兩個電磁場波動方程中的那個電場方程式,根據法拉第電磁感應定律,而對另一個磁場方程式加負號求導數,也就得到了一個不同于麥克斯韋電場方程式的新方程;進而,初步揭開了光子電磁場的量子性,實現了電磁力與萬有引力的統一(文章一稿《電磁波與萬有引力——沈陽怪坡現象理論新見》發表于《重慶大學學報》2008年5月第31卷增刊;二稿《電磁波與萬有引力》發表于《科學之友》學術版2008年4月)。