浅析标量波水处理效应中晶格畸变的理论机制及应用意义

1  标量波概念的提出及标量波特点

标量波很早已被西方电磁物理学者关注和研究。最早由著名的发明家尼古拉.特斯拉（Nicola Tesla）在1891年发明特斯拉线圈（Tesla Coil）之后提出了标量场的概念。关于标量波的比较流行的解释为，标量波是一种纵波，质点的振动方向与传播方向平行或一致。而横波中质点的振动方向与传播方向垂直，比如常见的电磁波就是横波，在其传播过程中，电场和磁场的振动方向都与传播方向垂直。

德国电磁物理学家康斯坦丁.梅尔（Konstantin Meyl）教授，对标量波作了比较细致长远的研究工作，提出了一套自己的理论体系包含了标量波的涡旋结构。他证明了标量波可以以载波的形式传递生物信号，建立新的细胞通讯机制，从而影响植物的细胞分裂和生长发育。

图1 标量波涡旋模型

迄今关于标量波最为系统的研究和著书的学者中，除了K.Meyl，还有H. Mills, 以及Bahman Zohuri，在他的标量波驱动能量应用（Scalar Wave Driven Energy Applications,2018）一书中，作者用了非常多的篇幅对标量波进行了详尽的理论阐述和应用探讨研究，着重指出标量波的传播速度可以超过光速并且不随时间和空间而衰减。

由德国研究者SergeKernbach领导的一个非常规科学技术研究团队，将标量波应用于远程信号传输，在信号发射端和接收端采用照片寻址定位的方法，信号可以突破专业的屏蔽室，完全有别于传统电磁波信号通信机制。

在俄罗斯莫斯科的非常规科学研究机构IJUS，将标量波更多的表达为挠场，曾经使用挠场进行金属冶炼，改善合金晶体结构，以及将标量波用于保健、理疗等人体科学的研究当中。

国内对标量波（挠场）进行探索和研究的代表人物有北京航空航天大学的江兴流教授，前台湾大学校长李嗣涔教授，标量波研究网创办者高鹏，等等。中国传媒大学的黄志洵教授在其著作《波科学与超光速物理》中对Tesla标量波的原理和相关效应做了详细的理论解释。

综合有限的各类研究标量波的技术和实验描述，大致可以归纳如下关于标量波的特殊之处：

1.       在特定条件下，标量波可以实现超光速

2.       标量波可以突破法拉第笼的屏蔽

3.       标量波的接收端可以反作用于发射端

4.       标量波传输能量时可以发生增益（OverUnity）现象

5.       标量波可以实现Aharonov-Bohm效应和量子纠缠这类非力效应

6.       标量波的创新应用将会在某些领域超越电磁波

鉴于标量波具有上述明显的优越性和独特性，尤其可以突破屏蔽这一特点，在现实水处理工程应用当中，我们猜想可以将选定频率（介于50Hz到1000KHz之间）的电磁波加载到特定频率的标量波上，对标量波进行频率调制，可以进行单一频率调制，也可以变换频率调制，对水溶液中晶体传统生长环境施加一个特殊的交变电磁场物理环境，从而使水中矿物质在一定的温度和压力等热力学条件下溶液结晶时晶体结构发生改变，晶体颗粒尺寸增大或减小，控制晶体生长特性，达到相关目的。

2  特殊物理环境下晶体生长新技术

国内外学者对于晶体生长的特殊环境影响因素及结果的研究早已经非常重视。在我国每年举办全国性晶体生长与材料学术会议。

目前国内外学者大部分对于晶体生长新技术的研究基本上限定在微重力、超重力、高压、高温高压、冲击波、交变电磁场、强磁场、强激光、辐照等特殊物理环境下的晶体生长；特殊物理环境下生长的非传统结构晶体材料物性及其在物理，化学，生物，材料科学，食品科学等领域的应用。

在重力环境下，国内外同行研究者对电磁场控制金属材料凝固过程进行了大量的研究。通常磁场影响熔体对流的机制可以解释为：磁场与导电流体之间相互作用产生的洛仑磁力（LorentzForce），抑制导电熔体的对流。

如果用B、E、V分别表示磁场强度、感生电动势和熔体流速，则熔体中的感生电动势E为：E=-BxV

本论文仅限于探讨处于标量电磁场环境下水溶液中物质结晶后的晶体结构变化。

水溶液中含有的各类金属离子和非金属离子属于带电离子，这些离子在溶液中时常处于微观运动状态，并且由于各自带有不同的正负电荷，彼此不断吸引和排斥，在不同的热力学环境相下，这种运动速度和碰撞几率剧烈变化，条件适当时，发生相应的化学反应。

水溶液中的物质结晶，是由于溶液达到过饱和时，溶质析出晶体。具体方式有：1、温度降低或升高，取决于溶质的溶解度随温度的变化特性；2、水分蒸发，如天然盐湖蒸发析出盐分；3、化学反应，生成难溶物质成为晶体。根据对溶液中发生的物理化学反应现象的研究，晶体溶解和析出是一个可逆的动态平衡过程，而不是绝对的单向进行过程。

决定晶体生长的形态，虽然内因是基本的，但生成时所处的外界环境对晶体形态的影响很大。改变溶液的所处的环境相，同一种晶体结构可能会差异显著。

在特定外界磁场的作用下，带电粒子（离子）在溶液中会产生复杂的三维流动，使得凝固组织初生相受到冲击、剪切作用力，能有效控制晶粒。

在经典力学中，当一个处于稳态平衡的粒子系统受到扰动时，该系统将发生某种振动，即每个粒子保持在其平衡位置的临近做周期运动。为了描述的方便，可以引入一组坐标，它们是粒子位移的线性函数，且相互之间独立变化，每一个都是时间的正弦函数：

Ai x Sin（2 Vit+δi）

其中频率Vi由力的性质决定，Ai和δi为任意常数。这样一组坐标称为系统的简正坐标，所描述的相应的运动即为简正振动。

德国的玻恩教授与中国学者黄昆合著的晶格动力学理论认为晶体与电磁波可以相互作用。一般来说，一个电磁波只与具有相同波长的晶格振动相互作用，且仅当两者频率相近时作用变得强烈。从最基础的理论上证明了组成晶体的晶格可以受到来自外界的电磁波的影响而发生可能的畸变，这种畸变必然伴随离子（离子晶体）间的重叠，而这种重叠又会造成重叠力。从而在晶体形成的过程中发生组织偏离，导致晶核的成核数量或生长基元（溶质与溶剂相互作用形成一定几何结构的聚集体）的结构及它们之间的相互作用发生很大的改变。最终使得形成的晶体在宏观结构和热力学性质方面出现较大变异。

实际应用领域里，水体中除了结晶离子的存在，还可能有其它物质的存在，比如细菌、藻类等等。细菌和藻类都会污染水体，并且危害用水设备。细菌的分泌物具有酸性，腐蚀金属管道设备表面，导致渗漏甚至穿孔，危及生产安全。实验和应用表明，这些微生物在有效的交变电磁环境下，因其蛋白质受到磁化而变性，所以繁殖和生长受到较大干扰，经过一段时间的处理后水体将有可观的改善情况。

3  普通交变电磁场在实际水处理工程的应用

目前将电磁或电子设备产生特定的电磁场应用于工业水处理中的主要目的是防垢防腐蚀及可能的杀菌灭藻。

德国Hartmut Junke认为一定频率的电震荡会使水中的“水笼”（围绕水中钙离子和碳酸根离子形成的水分子簇 ）分崩瓦解，同时会大大减少CO2分子的溶解聚集。碳酸钙和碳酸氢钙的反应平衡遭到局部破坏，同时，可溶性的石灰质可以从水笼中释放、相遇并相互反应：进而形成了石灰质的单晶体原子核。形成的石灰质单晶体是电中性的，所以它们不会在自来水中产生相互的电荷作用。

众多研究表明，经过交变电磁场处理后的水会有以下几个特征：

1.       水的分子结构发生改变，通过核磁共振NMR可以检测水分子半幅宽变化超过20%

2.       水的电导率和黏度都有一定的变化，通常下降10以上

3.       水中的成垢离子Ca²⁺，Mg²⁺，Fe²⁺在结垢过程中形成疏松的颗粒，容易脱落。

4.       水中细菌等微生物会得到一定程度的抑制

4  标量波涡旋场改变溶液结晶的实验

本实验作者是中国标量波研究所创办人。实验装置的主要设备标量波（挠场）发生器采用俄罗斯Akimov MGA发生器。实验目的是观察特定频率的标量波干预下罗丹明B溶液的结晶过程及形成的晶体颗粒和结构与对照组的区别。实验配置列表及图示如下：

罗丹明B溶液的浓度	饱和
培养皿直径（对照组与实验组相同）	90mm
培养皿高度（对照组与实验组相同）	13mm
溶液体积	20ml
标量波输出频率	3KHz
标量波输出波形	方波
实验时间	4-7天（直到水分完全蒸发）
标量波发生器工作模式	右旋

图2  实验装置配置（俯视图）

图3  实验装置配置（前视图）

图4  实验结果（左：实验组；右：对照组）

图5  实验结果（晶体结构放大100倍；左：对照组；右：实验组）

由此实验可以初步得出结论，被标量波处理的溶液结晶后形成的晶体颗粒明显大于对照组结晶后形成的晶体颗粒。

5  标量波水处理的优越性

与当前各种非标量波方式的普通电磁场相比，标量波携带的电磁能量场具有很多的优越性，将其用于工业水处理可能会获得如下比较优势：

1.       标量波的特性之一是不随时空发生衰减，因此它承载的交变电磁信号将不会出现明显衰减，强度保持稳定。

2.       工业水处理设备的安装和使用绝大部分从输水管道着手，并且有些客户特殊要求还不能接触水体或者切割管道，于是可以利用标量波超强的穿透能力将处理信号穿过管道设备传输进水体中，可以做到信号无障碍靶向作用于水中所有物质。

3.       标量波作为载波，调制波可以根据水中物质的具体情况进行定制，理论上可以针对水中的物质成分和含量做出专有信号的水处理设备，一对一解决问题。

6  标量波水处理技术应用前景展望

标量波应用于工业水处理的意义重大，体现在

1.       可以大幅度减量化学药剂的使用。目前化学药剂仍然是主流手段的水处理方法。如果使用标量波的强大穿透能力，避开了金属管道和设备对普通电磁场的阻碍和吸收，那么这一物理式的绿色环保水处理方法将会变得非常有趣而又富有经济效益。在水质比较好的地域，甚至完全可以取消化学加药，代之以有效的纯物理方法，真正实现零污染废水排放。

2.       可以大量节约水资源。标量波携带的能量场可以提高水体中对结垢离子的容忍度，从而在工业循环冷却水系统的水处理当中适当提高浓缩倍率，达到很可观的节水效益。有数据表明工业循环冷却水占据了约70%以上的工业生产用水比例，为了保护冷却设备不结垢，不少使用单位的系统维持在较低的浓缩倍率（低于3.5）下运行，大量的地表水、自来水等洁净水被迫以废水形式排放掉，实属水资源管理中的无奈之举。

3.       抑制细菌和藻类的繁殖和生长。细菌和藻类的存在会降低各种水质标准。化学药剂的使用不可能面面俱到，大型的工业用水管网非常复杂。水管的某些弯头、阀门，以及末端的局部死角往往成为管网中最脆弱的部位。由流体力学的基本知识得出在水管中心部位，水流速度最大，越接近管壁水流速度越慢。细菌一般是附着在管道内表面，甚至藏在管道内表面的污垢里面，繁殖生长，形成各类微生物，它们的分泌物及死尸又进一步形成酸性腐蚀物质，造成垢下腐蚀。

4.       降低使用单位设备维护成本。由于设备结垢而进行频繁的清洗作业，除了耗费大量的人力财力，还会或多或少对设备施加了不应有的潜在腐蚀风险。清洗过程中使用的酸性化学药剂对设备具有腐蚀性，加上如果操作上存在问题，则会带来更大风险，工程中有把客户设备洗漏了的也不是没有。

5.       很适合民用生活用水。无论是自来水饮用水，还是洗浴用热水管网，都不允许任意添加各种化学药剂。理论上说做到“零添加”是最理想的。但是在现实应用当中，无论是普通的自来水管网，还是市政热水管网，都会存在杀菌阻垢的诉求。

参考文献

[1] Tesla N. Apparatus for transmission of electrical energy. US Patent No.645576,New York, 1900

[2] Meyl K. Scalar Waves: Theory and Experiments, Journal of Scientific Exploration, vol.15, no.2, pp 199-205,2001

[3] Mills H. Tesla's scalar fields still beaming on [J]. Pure Energy Systems News, Apr. 2011: 1-6

[4] Zohuri B.Scalar Wave Driven Energy Applications, Springer, 2018

[5] Kernbach S. On metrology of systems operating with high-penetrating emission, International Journal of Unconventional Science, 1(2), pp 76-91, 2013

[6] Victor Shkatov, Vitaliy Zamsha. Torsion field and interstellar communication, 2015

[7] 李嗣涔.挠场的科学，三采文化出版，2020

[8] 黄志洵. 波科学与超光速物理，国防工业出版社，2014

[9] 伍平，王勃，王晓东.交变电磁场在晶体生长与凝固方面的应用，中国材料进展，2017年12月

[10] Metan V, Eigenfeld K. European Physical Journal – Special Topics, 2013 (1):139-150

[11] 玻恩 M.,黄昆. 晶格动力学理论，北京大学出版社，1989

[12] 高鹏.挠场干预下的非正常结晶过程，2018