旋轉(zhuǎn)—— 一個(gè)人類探索的永恒主題

司今（jiewaimuyu@126.com）

縱觀人類科學(xué)探索的歷史，我們可以發(fā)現(xiàn)這么一個(gè)普遍存在現(xiàn)象，那就是：從托密勒“地心說(shuō)”，到哥白尼“日心說(shuō)”，從開(kāi)普勒三定律到牛頓萬(wàn)有引力定律，從電磁學(xué)分子電流到量子力學(xué)磁矩描述......它們都有一條貫穿其中的主線，那就是旋轉(zhuǎn)。

描述旋轉(zhuǎn)的基本特征是角動(dòng)量（L=mvr），角動(dòng)量是守恒的，開(kāi)普勒把這種守恒搬到了天空，牛頓將它改寫成萬(wàn)有引力公式，這標(biāo)志著經(jīng)典物理學(xué)對(duì)旋轉(zhuǎn)研究的輝煌和結(jié)束；但同時(shí)也給天空的旋轉(zhuǎn)研究留下了遺憾，那就是忘卻了行星與恒心的自旋要素影響的可能性。

庫(kù)倫從牛頓萬(wàn)有引力定律中得到啟迪，發(fā)現(xiàn)了庫(kù)倫電、磁荷定律，這二個(gè)定律將寄居在宏觀角動(dòng)量守恒描述之上的旋轉(zhuǎn)引入到了微觀世界，于是有了描述半宏觀半微觀的電磁學(xué)出現(xiàn)；但電磁學(xué)中的旋轉(zhuǎn)不同于經(jīng)典牛頓力學(xué)，它們的最大差異是微觀世界的旋轉(zhuǎn)都是在場(chǎng)下進(jìn)行的，而且旋轉(zhuǎn)研究對(duì)象的個(gè)體不但有質(zhì)量屬性，還有電荷屬性。

洛倫茲運(yùn)動(dòng)與麥克斯韋理論的出現(xiàn)標(biāo)志著經(jīng)典電磁學(xué)旋轉(zhuǎn)研究的高潮與結(jié)束，同時(shí)也將人們探索的目光從宏觀世界引領(lǐng)到微觀時(shí)空中。

但也留下遺憾，那就是人們?cè)?0世紀(jì)之前忘記深究洛倫茲運(yùn)動(dòng)形成的物理機(jī)制問(wèn)題了，這種忘記深深掩埋了微觀世界的一個(gè)客觀事實(shí)，那就是粒子存在自旋和自旋磁矩性，洛倫茲運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的本質(zhì)正是粒子自旋磁矩在外磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的必然結(jié)果，粒子電荷屬性只是描述了它們產(chǎn)生洛倫茲運(yùn)動(dòng)的表象而已。

但值得慶幸的是，后來(lái)的量子力學(xué)挖掘出了粒子自旋磁矩性，這確實(shí)是物理學(xué)中又一里程碑式的發(fā)現(xiàn)，也給量子力學(xué)的發(fā)展注入了生機(jī)和活力。

量子力學(xué)承襲了經(jīng)典電磁學(xué)的旋轉(zhuǎn)思想，將安培分子電流觀點(diǎn)中的角動(dòng)量改成磁矩來(lái)描述，并賦予磁矩以磁性，同時(shí)將旋轉(zhuǎn)中的特殊形式——自旋，也賦予了磁性，于是，微觀世界的旋轉(zhuǎn)研究對(duì)象又多了一個(gè)屬性，那就是磁性；這樣，人們對(duì)旋轉(zhuǎn)研究已不再是經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典牛頓力學(xué)所不能媲擬的了；但萬(wàn)變不離其宗，它還是以角動(dòng)量作為基本量去研究旋轉(zhuǎn)（磁矩的本質(zhì)還是角動(dòng)量，軌道磁矩μ=-el/2m，自旋磁矩μs=-eS/2m），并將自旋提到了突出位置；但就量子力學(xué)研究的物理圖景而言，可以這么說(shuō)，整個(gè)量子力學(xué)研究對(duì)象的中心點(diǎn)就是對(duì)旋轉(zhuǎn)磁矩在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)變化的描述。

量子力學(xué)磁矩的出現(xiàn)使旋轉(zhuǎn)研究不再是簡(jiǎn)單的角動(dòng)量問(wèn)題了，因?yàn)榇啪鼐哂写判?，這就需要將微觀旋轉(zhuǎn)與場(chǎng)結(jié)合起來(lái)，僅用磁矩與經(jīng)典場(chǎng)理論已無(wú)法全面描述具有“三個(gè)屬性”（質(zhì)量、電荷、磁矩）的研究對(duì)象在外空間場(chǎng)中的復(fù)雜旋轉(zhuǎn)了，于是，量子場(chǎng)理論出現(xiàn)了，對(duì)旋轉(zhuǎn)的研究仍是它的主旋律。

場(chǎng)，是物理學(xué)中物理內(nèi)涵最豐富、最難理解、最難描述的東西，廣義相對(duì)論的“好高騖遠(yuǎn)”、弦理論的“無(wú)功而返”、圈理論的“再現(xiàn)江湖”等，都說(shuō)明了人類對(duì)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)與描述還處于“春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代”。

場(chǎng)，是宇宙之魂，也是以研究宇宙現(xiàn)象為己任的物理學(xué)之魂，我們對(duì)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)與探索何時(shí)能夠沖出“春秋戰(zhàn)國(guó)”的霧靄而給予統(tǒng)一？我想，找出場(chǎng)的真正起源將是“統(tǒng)一”的最好出路！

現(xiàn)在，面對(duì)目前所有場(chǎng)理論的豐碩研究成果，我們驚喜，但同時(shí)我們還應(yīng)該看到它們的缺陷和不足，這表明我們對(duì)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象的研究與探索仍在路上......

今后，物理學(xué)要將旋轉(zhuǎn)的研究之路引向何方，誰(shuí)都無(wú)法定論，但有一點(diǎn)可以肯定：角動(dòng)量是旋轉(zhuǎn)研究中永遠(yuǎn)抹不去的痕跡，將質(zhì)量、電場(chǎng)、磁場(chǎng)統(tǒng)一，必將是旋轉(zhuǎn)研究的最終歸宿！同時(shí)，對(duì)宏觀與微觀的旋轉(zhuǎn)研究也必將賦予一個(gè)統(tǒng)一的物理模式！

旋轉(zhuǎn)，一個(gè)人類研究的永恒課題，

當(dāng)我們回望人類所有研究成果時(shí)，

忽然發(fā)現(xiàn)一個(gè)被歷史遺忘的人——特斯拉，

他的統(tǒng)一之劍是否會(huì)閃現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)之魂的靈光？

我思考著，期待著.......

唱一曲人類征服旋轉(zhuǎn)世界的贊歌吧，陀螺也必將是物理學(xué)研究的永恒主題！