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[其他相关] 波与力的特殊关系,电磁波或是纯粹的力!

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发表于 2018-11-1 09:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  “波”分为机械波、电磁波,“波”与“力”有一种非比寻常的关系。

  机械波的特征是由媒介传递的高频“振动力”,这容易理解。然而,研究发现,电磁波也有非常类似的特征:电磁波可能是高频“电磁力”的传递。不同的是,机械波源的“振动力”必需借助媒介才能传递到远处物体,但是,电荷力、磁力是非接触性力,传递不需借助任何媒介,因此,高频振荡的“电磁力”不用媒介就能传递给遥远的物体。这就产生一个奇异现象:一个物体的“力”(非接触性力,如磁力)到达远处另一个物体时,力有传递速度这一特殊的自然规律,而且“光速c是速度极限”很可能是这一规律产生的直接结果。

  一、先看机械波与“力”的关系(以声波为例 )

  声学认为,声波是声音的传播形式,由物体的振动产生。它的传播可以认为是介质偏离平衡态的小扰动,从能量角度看是机械能的传递,而任何机械能的传递是通过传递“力”来实现的。

  空气是传播声波的“弹性媒介”,空气分子有个重要特点:把空气分子分离开非常容易,但压缩空气使空气分子靠近却很难,而且,空气分子越靠近越难。显然,空气分子间有强“斥力”,才能阻止空气分子靠近,空气也因此而具有弹性。

  另外,常温的空气体积是超低温下“空气固体”体积的近千倍,因此,常温空气分子之间距离很大,分子间无任何直接接触。

  那么,“斥力”就是空气分子传播声波的关键因素。当声源体带动周围空气分子高频振动时,空气通过分子间的“斥力”将声源的振动力在空气中迅速传播开,传递到远方。可见,声波就是传播“力”。

  我们耳朵听到声音,是空气把声源的振动力传递到耳膜,耳膜在振动力的驱使下产生共振,才听到声音。可见,声波就是传播声源的高频“振动力”。

  声波是高频“力”的传播或许不足为奇,但电磁波也有相似的传播特征,这却有重大的意义。

  二、电磁波 (Electromagnetic wave)又称电磁辐射、电子烟雾

  1865年,James clerk maxwell 创立了经典电磁理论,并预言了电磁波的存在,且通过麦克斯韦方程计算出光速。1887年,赫兹用实验证明了电磁波的存在。其后,电磁理论逐步完善。

  电磁理论认为电磁波是变化电场周围激发出磁场,变化磁场周围再激发出电场,空间电场、磁场的相互激变使电磁波实现传播。然而,进一步研究发现,磁场、电场的本质是“力”。
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  磁场的定义是,对放入其中的磁体有磁力作用的物质叫磁场。当一个磁针受力偏转时,就可断定周围有磁场。反过来说,如果磁场对任何物质都不产生作用力,就不能称为磁场,因此磁场的本质是磁力,“磁力”是磁场唯一标志。

  同理,电场的本质是电荷对电荷的作用“力”,当电子在某一区域受到力时,就断定周围有电场。相反,如果电场中不产生任何力,也就不成为其电场,因此电场就是电荷力的作用场,“力”是电场的唯一标志。

  磁场是“磁力”,电场是“电荷力”,那么,电场、磁场的相互激变,必然是电荷力与磁力的激变,因此,电磁波的传播本质是传播“电磁力”。

  再从电磁波传播的效果看,在电磁波接收器中,接收到的电磁信号本质是什么?其实是导体获得微小高频电流,而电流是电子的流动,但是电子只有受到电磁力作用才会移动,电磁力从何而来呢?是电磁波发射器传送来的,因此电磁信号的传递就是传递“电磁力”。

  电磁波的本质是传播高频的“电磁力”。这似乎难以让人接受,但电磁波在客观中的表现却与此很吻合。既然电磁波是“力”的传播,那么电磁波的速度就等同于“力”的传递速度,即:“力”的传递速度=电磁波速度=光速c(真空中),就是说:“力”的最大传递速度为光速c。

  我们知道,力是产生加速度的根本原因 (f=ma),任何速度的增加都需要“力”,我恍然大悟!为什么光速c是速度极限?原来,改变速度的唯一方法——“力”的最大速度为光速c,因此,“力”加速的任何物体速度不可能超过c,这似乎与现实很吻合。

       · 在回旋加速器中,电场力给粒子加速,但是,不管我们怎样努力,粒子的速度总小于光速c,原来,给粒子加速的电场力有最大速度——光速c。因此,粒子的速度永远不会超过c。这似乎反证了“力”具有速度。

  · 光从玻璃进入真空后,速度从2/3c猛增到c,可任何物质速度都不会无故增大,如果电磁波只是一种“力”,就能很好的解释这个现象。

  来源:谭铎平科学网博客,作者:谭铎平。


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