電荷可以正、負(fù)單獨(dú)存在,單體相吸或相斥,,既然有理論說(shuō)電場(chǎng)磁場(chǎng)是一對(duì)孿生姐妹,有磁場(chǎng)必有電場(chǎng),它們互相依靠能量轉(zhuǎn)化,但表像為什么不對(duì)稱呢?是電荷單極被人們誤解了,還是理論上有磁單極的物質(zhì)存在? 大家知道,電荷的移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),同樣的,磁場(chǎng)的變化也會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng),這樣,法拉第就發(fā)現(xiàn)了電磁場(chǎng)理論。 電荷分正電荷和負(fù)電荷,正電荷和負(fù)電荷很容易產(chǎn)生,比如用絲綢摩擦玻璃棒,玻璃棒就帶了正電荷,用毛皮摩擦橡膠棒,橡膠棒就帶了負(fù)電荷。這樣看來(lái),正負(fù)電荷是可以分開,單獨(dú)存在的。 那么,和電荷相關(guān)聯(lián)的磁極,比如N極是否也可以單獨(dú)存在呢?不能,至少到目前來(lái)說(shuō)是不能,事實(shí)上也沒(méi)有找到單獨(dú)存在的磁極。為什么?這可以從二個(gè)方面的理論來(lái)說(shuō)明。 首先可以從磁疇理論來(lái)說(shuō)明,我們知道物質(zhì)是由原子組成,原子由原子核和電子,電子在圍繞核運(yùn)動(dòng),電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磁場(chǎng),所謂的磁疇是由n個(gè)原子組成的量子,磁體就是由能產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁疇組成,磁疇我們可以想像成極小的磁體(量子化的),這些磁疇(想象成極小的磁體),如果排立是混亂的,那這個(gè)物體就不帶磁,不是磁體,如果在磁場(chǎng)的作用下,磁疇能整齊排立,N極或S極都朝同一個(gè)方向,這個(gè)物體就成了磁體,比如磁鐵,它的磁疇就能在磁場(chǎng)的作用下,排立成和磁場(chǎng)方向一致的,N極朝著同一個(gè)方向的磁體,組成一個(gè)大磁體。這樣,我們就明白了,為什么磁極不能單獨(dú)存在。比如上面那個(gè)磁體,我們從中間破開,紅色的那部分還是由磁疇組成,左邊還是N極,右邊還是S極,這樣一分二,二分四,四分八,一直分到單個(gè)磁疇,它還是有N極和S極,磁疇就不能再分了,因?yàn)樗橇孔?,物理方法是不能分割量子的(根?jù)測(cè)不準(zhǔn)原理,你都不能確定它的位置),只能用化學(xué)方法,比如用鹽酸溶解磁鐵,那就變成了氯化鐵,氯化鐵不是順磁體,不可能帶磁,這樣磁體也就消失了,N極和S極同時(shí)消失了。所以說(shuō)單獨(dú)磁極不能存在。 再?gòu)母呱钜稽c(diǎn)的理論來(lái)解釋。我們知道,19世紀(jì)最偉大的電磁場(chǎng)理論科學(xué)家麥克斯韋,統(tǒng)一了法拉第,高斯等等科學(xué)家的電磁場(chǎng)理論,提出了著名的麥克斯韋方程的微分形式和積分形式,指出電磁波速度和光波一致,光是電磁波的一種。磁場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)是渦旋場(chǎng),那時(shí)的電力線是閉合的,但單獨(dú)的電荷(正電荷或負(fù)電荷)的電力線可以是不閉合的。而磁場(chǎng)始終是渦旋場(chǎng),磁力線始終是閉合的,這樣從理論上證明了存在單獨(dú)的磁極的不可能性。所以如果你能找到單獨(dú)存在的磁極,那你就能顛覆偉大的麥克斯韋方程,也將像楊振寧一樣得諾貝爾獎(jiǎng)了。啰嗦一句,楊振寧就是推翻了宇稱守恒定律,而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。下面就是統(tǒng)一了電磁場(chǎng)理論,提出著名的麥克斯韋方程的電磁場(chǎng)理論科學(xué)家麥克斯韋肖像。 |
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