电磁学的适用范畴

07-05-19

Permalink 03:34:48, 分类: 宇宙论

电磁学的适用范畴

电磁学的适用范畴
还在牛顿力学没有建立之前,人们早就发现了电磁现象。电磁学的早期研究是电与磁分开的,从吉尔伯特到库仑,都遵循着电磁老死不相往来的观念。由于电磁现象在通常状态下的大质量实体上表现得非常弱,又被引力场同化而接近零表现。因此在吉尔伯特之前,人们只是从罕见的几种自然实体中发现了电磁现象,在这种极度缺乏研究资料的情况下,人们只能去描述电磁现象,而称不上研究它。电磁学的研究是从近代才开始的,吉尔伯特区分了电与磁,但他同时涉及到电与磁;当然,吉尔伯特并不认为他同时涉及电与磁会有什么隐含的意味。吉尔伯特本人侧注重磁现象的研究,并取得了丰硕的成果。而后来,科学家们则更加注重电现象的研究,从马森布洛克到库仑。
打破电磁学阻隔的是奥斯特,奥斯特揭开了电磁现象的相关性。在这里,我们看到了哲学对自然科学牵引的著名例子,奥斯特遵循康德哲学的牵引,经过艰苦的努力完成了打破电磁现象的阻隔,使得电磁老死不相往来的观念成为历史。这个意义上是重大的,在电磁相关性观念的引导下,安培与法拉第等人把电磁学推向迅速发展的轨道,电磁学在很短的时期获得了惊人的成就。
在光电效应与迈克耳逊—莫雷实验之前,电磁学的研究似乎与牛顿力学毫不相悖,可以说完全合拍的。虽然电磁学与牛顿力学并不相关,就像井水与河水一样,但电磁学的研究一直受到牛顿力学的牵引,瞧一下库仑定律的数学形式,几乎与万有引力的数学形式完全一样。这更加加深了科学家们深信牛顿力学的完美,而不考虑电磁学与牛顿力学在研究领域上有多大的差异,它们属于两个完全不同的领域,虽然说它们也有在深层次上的相关性。我们如果用牛顿力学来解释电磁学就会毫无着落,它们的逻辑起点根本就不同。
我们研究电磁学会发现,电磁学是研究实体的时空场倾向,也就是说,电磁学无法像牛顿力学那样把实体等效为一个质点,而必须进入实体的内部形态。在电磁学里,实体的质量不再是重要的了,相比较于牛顿力学把实体等效于一个具有质量的点(也就是质点),电磁学却把实体等效于一个具有时空场趋向的点(我们可以把这个点称为场点)。我们知道,自宇宙进入表象形态以来,实体都是有时间、空间、能量与质量构成的,由于质量是一种新的物质形态,质量的内趋性使得实体的时空场有了内外之分,实体不可能等效于时空场,就像实体不能等效为质点一样。但在没有被外部时空场同化的实体,它的时空场趋向是明显的,也就是说明显处于不平衡状态,或趋向于时间、空间,或趋向于能量。一般来说,除光子外,微观粒子都是具有明显的时空场趋向。在宇宙的发展推论中,我们已经提出光子是时空场与实体的极限间隔。在这里,我们从电磁学的逻辑起点可以看出,随着电磁学的发展,它必然导出量子力学与相对论。
由于时空场的趋向矛盾性,使得时空场必然趋向于均匀的时空场形态,或强均匀状态,或弱均匀状态,而在这种趋向上,它们具有等效作用(我们可以把这称为等效原理)。正是因为这样,时空场在趋向均匀形态时存在着两种途径,一种是趋向于强均匀形态的平衡状态,一种是趋向于弱均匀形态的平衡状态。在某种意义上说,这造成了实体发展的偶然性。当然,我们明白,这种偶然性是由于必然性趋向导致的,从这个意义上说偶然性是产生于必然性的。这两种真实的途径构成了时空场趋向矛盾性的外化,也就造成了实体能否被外部时空场同化的原因。趋向于强均匀状态表现为相对较强的吸聚,而相反的,趋向于弱均匀状态则表现为相对较弱的释放。事实上,吸聚与释放是相对于某一特定的对象而言,在时空场的原始形态,吸聚与释放是没有多大区分的意义。在我们告别了绝对时空观念以后,时空并不是被锁定的,也并不是均匀的;它们是可以移动的。在爱因斯坦之前,我们无法想像,时间与空间会有什么密度之说,因为它们都是均匀的,然而现在,时间与空间却像质量一样有了密度的区别。也就是说在我们理想的三维空间里,时间与空间的分布具有了不等。而且,时间、空间与能量是不流逝的,尤其是时间,它并不是如我们的传统观念所想像的那样,时间一去而不会返,而是不会死去的。我们所感觉的时间流逝是一种时间累积的变化,在这种意义上,它确有我们所说的那样一去不返。
当实体没有被其所处的外部时空场同化,它就会表现出我们称之为电磁的现象。在奥斯特统一了电磁现象之后,我们了解了电磁在本质上是密切关联的,那么它们是否是同一本质呢?在科学家们找到了电磁现象互相转化的途径后,人们进一步发现,电磁是不可分割的,在电场的周围一定存在磁场,相反的,在磁场的周围也一定存在电场。但它们的转化的条件却是不一样的,相比较而言,电场更加容易转化成磁场,这在某种程度上表明,电场具有更原始的意义。我们发现,磁场更易导致外部的机械运动。
当我们深究电磁的深层时会发现电场是构成时空场的时间、空间与能量在肢体上的趋向,磁场是时空场在不均匀形态时的整体上的趋向。在物理学上,我们用电荷来描述场点趋向的强弱,把一个质子或一个电子在肢体上的趋向强弱界定为一个单位的电荷。在物理学中,我们没有追究电荷是什么?事实上,电荷是我们创造出来的符号,用来描述时空场在肢体上的趋向。在宇宙的原始形态,我们提出时间、空间与能量三者是不可分割的,它们是相互吸引的。当时空场处于不均匀形态时,它就表现为或时间或空间或能量的趋向,这就是电荷的意义。我们可以从时间、空间与能量所具有的不同惯性上来分析质子、中子与电子的肢体趋向,质子在内部肢体上是趋向与时间的,中子在内部肢体上是趋向空间的,而电子在内部肢体上无疑是趋向于能量的。具有质量的实体在这里表现为同样的属性,电磁现象就是时空场在不均匀状态下所表现出的趋向。从这点上说,所有的实体都必然存在电磁现象。当我们进一步分析电现象与磁现象的不同时,我们也就会进一步发现它们的不同之处。整体上的趋向有分裂的作用,而肢体趋向的外化也可以产生同样的作用;然而肢体趋向却又有吸聚的作用,整体趋向的内化也可以产生同样的作用。这就造成了时空场的吸聚与释放在实际途径上的选择,如果是具有质量的实体,由于质量的内趋性的影响,它会更倾向于释放。
我们简要地论述电磁学的本质,以及它的逻辑起点,从这些我们可以比较容易地判断它的适用范畴。相比较于牛顿力学,电磁学具有更广泛的意义,它突破了大质量实体在通常状态下所表现出来的属性,深入到实体更原始的层面。但由于电磁学把实体等效为具有时空场趋向的场点,它无法适用处于被外部时空场同化的实体。而且,电磁学没有深究电磁的原始意义,这使它把时空场等效为场点,这种等效抹杀了时空场的内部形态。麦克斯韦在完成电磁学的统一之后,他虽然也意识到电磁学与牛顿力学在深层次上存在着冲突,但没有深入地去探究。他企图通过引入一个绝对的参照系来解决这种冲突,可我们知道这是被否定了的亚里士多德的老路呀。
电磁学与牛顿力学在深层次上的冲突依然存在,虽然后来爱因斯坦引入了光速不变原理解决了电磁波引来的冲突,但光速为何是一个极限速度却没有得到解释。如果依照霍金的解释,回过头来用牛顿力学来解释光速不变原理显然是不妥的。还有,如果电磁波与机械波在本质上是一样的,也就是说电磁波的传播也需要介质的话,那么以太的概念是不可能被否定的。
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鲍宇

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