电磁波是如何产生的?

董银立

电动力学的困难







电动力学面临的困难难以让人容忍，电体的运动和其受到的外力到底是一种什么关系？电动力学并没有给出答案！好比牛顿力学中F=ma是整个理论体系的纲领一样，因为不论是动量守恒定律还是能量守恒定律都可以通过F=ma推算出来。然而，电动力学中却没有这样的纲领。



毫无疑问，电体在外力的作用下必定会运动，而且会加速运动，一旦电体加速运动运动后，就会出现一种有别于与“牛顿物体”（以下简称“实物体”）的奇特现象，加速运动的电体会在其周围产生“增强的磁场”，而该“增强的磁场”会在产生一个恒定的“电场”来阻碍电体的运动，而且实验证明该“电场”的强度正比于电体的加速度。但这种“电场”到底是什么东西？经典理论对该问题的认识是非常混乱的。



这种“电场”的名称有许多种，比如：“自感反电动势”、“电磁惯性阻尼”、“辐射阻尼”等等。不管叫什么名称，这种电场都会对加速运动的电体产生一种阻力，这种阻力到底是一种什么性质的力呢？是“惯性阻力”？还是“摩擦阻力”？



如果是“惯性阻力”的话，该力就不能被当作外力的“减项”，外力做的功将全部转换为电体的动能！如果是“摩擦阻力”的话，该力就是外力的“减项”，外力做的功将转换为电体的动能和(或)辐射能（相当于牛顿力学中的摩擦生热）！



由此可见，确定这种“电场力”的性质是至关重要的，但经典理论的认识却是自相矛盾的，“自感反电动势”和“电磁惯性阻尼”似乎认为该力是“惯性阻力”，而“辐射阻尼”却认为该力是“摩擦阻力”。在经典理论内部，这种矛盾是无法协调的！



矛盾的根源究竟起源于哪里？电磁波是存在的，但电磁波是如何产生的呢？麦克斯韦总结了前人的理论并预言的电磁波的存在，但在前人（没有电磁波）的理论中，能量却是守恒的！能量可以在电场能和磁场能之间转换并且守恒（比如电容器储存的电场能可以转换为线圈的磁场能），能量可以在电场能和动能之间转换并且守恒（比如电场中电荷的电势能减少后，全部转换为了电荷的动能），能量可以在电场能和热能之间转换并且守恒（比如电流生热）。所有的这些都是完美的，都是协调的。



电磁波是如何产生的呢？人们不得不做出一个特殊的规定：它由加速运动的电荷产生！这实际上就否定了“前人（没有电磁波）的理论”，能量在电场能和动能之间转换时将不再守恒，即电场中电荷的电势能减少后，部分能量转换为了电荷的动能，另一部分能量将转换为电磁波。经典理论在未能证明“前人（没有电磁波）的理论”是错误的之前，就作出了如此一个“痛苦的规定”。而且这个规定和许多事实并不符合，比如电子虽然围绕原子核作加速运动，却并不因此损失能量！



电磁波是如何产生的呢？这需要用到“完全电（磁）感性模型”和“面积定律”，详见《进化的力学》。