“磁”到底是什么东西?

本章我们将在本大统一模型假说的概念下,讨论一个十分简单又十分困难的问题:“磁”到底是什么东西?

之所以说这个问题十分简单,是因为在本大统一模型假说概念下:磁,就是一种占有整个空间的倾向;磁力,就是万有倾向力;磁场,就是万有倾向力场。

之所以说这个问题十分困难,是因为感觉很难让人们理解:无意识的物质,怎么会有占有整个空间的倾向。此外,还很难让人们认同:原子核结构产生的磁场和运动电子产生的磁场是不一样的。原子核的磁场是本质的、相对静态的磁场;而电子运动产生的磁场是因为电子的外显磁场特征,导致的运动中的正电子自发右旋,负电子自发左旋,进而产生其本身的复合磁场的自旋,是一种动态的旋转的复合磁场。

我们先看看现代物理学中对磁场的定义:

“磁场……是一种看不见、摸不着的特殊的场。磁场不是由原子或分子组成的,但磁场是客观存在的。……因而概括地说,磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。

……运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。……

现代物理表明,任何物质的终极结构组成都是电子(带单位负电荷),质子(带单位正电荷)和中子(对外显示电中性)。……因此电流产生磁场的原因只能归结为运动电子产生磁场。

一个静止的电子具有静止电子质量和单位负电荷,因此对外产生引力和单位负电场力作用。当外力对静止电子加速并使之运动时,该外力不但要为电子的整体运动提供动能,还要为运动电荷所产生的磁场提供磁能。可见,磁场是外力通过能量转换的方式在运动电子内注入的磁能物质。电流产生磁场或带负电的点电荷产生磁场都是大量运动电子产生磁场的宏观表现。……磁场是物质的一种形态。

……磁性物质产生的磁场可以用电荷运动模型来解释。

电场是由电荷产生的。电场与磁场有密切的关系;有时磁场会生成电场,有时电场会生成磁场。麦克斯韦方程组可以描述电场、磁场、产生这些矢量场的电流和电荷,这些物理量之间的详细关系。根据狭义相对论,电场和磁场是电磁场的两面。设定两个参考系A和B,相对于参考系A,参考系B以有限速度移动。从参考系A观察为静止电荷产生的纯电场,在参考系B观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。……

运动电荷或变化电场产生的磁场,或两者之和的总磁场,都是无源有旋的矢量场,磁力线是闭合的曲线簇,不中断,不交叉。换言之,在磁场中不存在发出磁力线的源头,也不存在会聚磁力线的尾闾,磁力线闭合表明沿磁力线的环路积分不为零,即磁场是有旋场而不是势场(保守场),不存在类似于电势那样的标量函数。

在量子力学里,科学家认为,纯磁场(和纯电场)是虚光子所造成的效应。以标准模型的术语来表达,光子是所有电磁作用的显现所依赖的媒介。在低场能量状况,其中的差别是可以忽略的。……”——百度百科词条:“磁场”

从以上解释中,我们可以知道,现代物理学中不论是电磁学、量子力学还是相对论,都认为:磁场是由电子的运动产生的。

三大物理分支的场力叠加,我一个小小民科还怎么敢发出杂音?

可惜的是,物理三大学派联合起来,降龙十八掌却还是只打了前面十七掌……(怎么才十七掌啊,太可惜了,如果你学完第十八掌一定可以打赢我,不过你没有这个机会了,嗯哈哈哈……周星驰版《武状元苏乞儿》电影台词)

那降龙第十八掌是什么招式呢?偷偷告诉你,不要告诉他们哈……

在本物理大统一模型假说中,我们掌握着现代物理学各门派目前仍没有认识到的一个法宝,那就是:一切微观粒子都是由微元质点组成,具有稳定的具体的物质结构。

图10    强磁弦子结构示意图(由等量若干正负微元质点组成)

注:红色表示正物质,同时表示磁力北极N;黑色表示反物质,同时表示磁力南极S。

强磁弦体示意图

正负电子结构示意图(电磁弦子长度约为强磁弦子长的428万分之一)

带磁力线示意的正负电子实物模型图(隐去中微子示意)

左A型和右B型带磁力线示意的质子实物模型图

注:磁弦体顶点上的磁力棒表示磁力线指向,下同。

氢(氕)原子结构示意图

氢(氕)原子核和氢原子实物模型图(非比例)

注:图中从左至右分别为带磁力线方向指示的A型氕原子核,B型氕原子核。

质子外电子运行一周的轨道示意图(隐藏正负电子图示)

由以上的电子结构图可知,正负电子都是由电磁弦子组成,其总体南北磁性相等,但因结构原因,相对于质心而言,正电子的南极磁性比北极磁性更靠近质心,因此正电子外显北极磁性,负电子相反,外显南极磁性。

此外,由于正电外显的北极磁性磁力线不均匀性,导致正电子在稳恒均匀磁场中运动时,会自发产生右旋自旋运行,负电子则会自发产生左旋自旋运动。

当正电子发生右自旋运动时,由于稳定的结构原因,南极点磁荷和北极点磁荷的自旋角速度相同,导致在一个周期内,相对于质心,北极点磁荷的当量磁荷大于南极点磁荷。这就是运动的电子产生磁场的电子结构原因。

因此,电子运动产生的磁场,是动态磁场,电子受到的外在磁场越大,电子自旋速度越大,由自旋产生的磁场越强。但是,这不是经典电磁场理论中所谓的感生磁场,而是由电子结构特征导致的外显磁场的不均衡性,以及该磁力结构在运动中遇到磁阻力的联合作用所产生的自然的结果。

此外,由上图中核外电子运行轨道的三维方向性可知:在一个周期内,核外负电子几乎在每一个方向都有运动,不可能形成在方向上稳定的磁场。

因此,在原子结构层面上,原子的稳定的磁性不可能由核外电子产生,而主要是原子核结构本身的外显磁力产生。

不同的原子核结构产生的抗磁性、顺磁性和铁磁性,是由原子核的结构特征导致的外显磁力的收敛性、发散性和对称性决定的,是原子核的本质特征,是相对静态的,与电子运动产生的动态磁场没有多大关系。

核外电子的运动对原子核外显磁力的影响主要是影响原子核的自旋状态和三维自由度。

当不同原子核之间因指南针效应相互吸引时,不同原子核外显的南北极磁性同性相斥异性相吸,会形成不同的或收敛或发散的磁力线分布。

图59    氘原子核带磁力线模型图

图60    氚原子模型图

注:图左和图右为同一个氚原子核的两面,由2个A型质子和1个B型实心中子组成。

图63    氦3原子核模型图

注:图左和图右为同一个氦3原子核的两面。

图64    氦4原子核模型图

图66    不稳定的氦5原子核在旋转运动时外显磁力线走向示意图

  1. 图83    硼10(左)和硼11(右)半球球心的外显磁力线方向示意图(俯视图)

  2. 图87    带磁力线走向的碳12原子核结构示意图(俯视图)

  3. 图97    氖20原子核模型图

图116    铁56原子核模型图

由以上原子核结构模型图可见:不同元素的原子核结构的外显磁力是十分复杂的,不具有二维对称性或规则性的。

特殊的是:铁56原子核是一个十分特殊的正四面体结构,其由共由四个正二十面体球重叠组成,四个二十面体的核子数分别为20:15:12:9,相对而言,20:15的两个二十面体重叠球具有比较对称的外显磁力,这就是铁元素具有铁磁性的来源。再借助与其它原子核与铁原子核的因指南针效应产生的相互三维自转限制,可以使得铁元素的对称磁力产生类似磁力棒堆叠效应。

换句话说,即是将铁元素的对称性磁力的短程作用传递成长程作用,从顺磁态到磁有序态。再借助外磁场的作用,进一步调整其姿态,从而得到宏观意义上的磁铁。

这也是为什么磁铁被碎成若干小节,仍然具有两极磁性的原因。

总上,作者絮絮叨叨,手舞足蹈,连说带画的胡说一通,也不知道有没有说到重点,有几个人能同意这些观点?

噫,太湖三万六千倾,月在波心说向谁?

——物理大统一模型杂谈六十二

(0)

相关推荐