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前沿科学（季刊）2014·4第8卷·总第32期 Frontier Science 收稿日期：2014-11-19 修订日期：2014-12-02 作者简介：高歌（1945-），男，北京航空航天大学教授，博导。历任中国航空学会、中国工程热物理学会、中国空气动力学会 理事。徐丽娟（1983- ），女，中国航空研究院工程师。 摘 要：矢量磁和螺旋磁是磁能传播的两种基本形式，既往的研究对螺旋磁无知，造成电磁基本物理参量 的缺失，并使麦克斯韦方程成为不封闭的超定方程。该文提出螺旋磁概念，引入螺旋磁散度公式，使麦克 斯韦方程组得以封闭，推导了矢、螺复合的电磁波方程。 关键词：螺旋磁；修正的麦克斯韦方程 中图分类号：O441 文献标识码：A 螺旋磁 ——对麦克斯韦方程的修正 ◆高歌1 徐丽娟2 （1 北京航空航天大学 北京 100191；2 中国航空研究院，北京 100022） 1 麦克斯韦方程组 既往电磁理论的基础方程是麦克斯韦方程 组，由两个矢量方程和两个标量方程组成，共八 个分量方程，微分形式如下： 高斯电定律： ??D = ρ0 ⑴ 高斯磁定律： ??B = 0 ⑵ 法拉第电磁感应定律： ? ×E= - ?B?t ⑶ 麦克斯韦-安培定律： ? ×H = j0 + ?D ?t ⑷ 其中 D 是电位移矢量， ρ0 为电荷密度， B 为磁感应强度， E为电场强度，t为时间， H 为 磁场强度， j0为电流密度。 在均匀各向同性介质中，电磁场中的介质特 性为： D = εE，B = μH，j0 = σE 其中 ε为介电常数， μ为磁导率， σ为电导率。 麦克斯韦方程组是不封闭的，通常要引入 介质的电磁性能方程才能使之封闭而得到唯一 确定的电磁场解。同时，麦克斯韦方程组有八 个分量方程，却只用于求解6个未知量，即两个 三维矢量未知数 B 和 E 。在以往的解释中，这 种状况被认为与麦克斯韦方程组的某种有限重 复性有关。基于这些原因，人们在求解麦克斯 韦方程组的时候使用的并不是纯粹的数学方法 而是经验方法。 方程数量多于未知量数量的方程组被称为超 定方程组。在这里，对麦克斯韦方程组的某种有 限重复性的解释是明显欠缺的 （如若真是重复， 完全可以通过改变或者删减以获得满秩的方程 组），这一现象发生的根本原因在于磁场的传播 有无源矢量磁和有源螺旋磁两大类型，而以往的 研究只注重了矢量磁而无知螺旋磁，造成了对于 磁场认知的重大理论和实践失误。 41 前沿科学（季刊）2014·4第8卷·总第32期 Frontier Science 2 螺旋磁存在的主要形式 2.1 一切生命场能都是有源螺旋磁能，在人 体内部，生命螺旋磁能与 DNA螺旋结构吻合， 为DNA提供能量。该螺旋磁能可用Kirlian相机 拍出人体生命能源场的辉光，但却不能用高斯计 之类的测量矢量磁的仪器测出，这导致了经典科 技对生命磁能认知的缺失。 2.2 地球的旋转构成了一个巨大的法拉第 盘，扭曲了地球内部的矢量磁力线束，产生了从 N级涌出的螺旋回归磁流，沿略倾斜于纬线的方 向环绕地球传播，最终抵达S极回归地球内部。 N极发出的矢量磁流，则沿经线方向回归 S极。 依靠磁场导航的迁徙鸟类，依靠矢量磁南北导 航，依靠螺旋磁东西导航，形成阶梯式的飞行轨 迹，不存在长距离的倾斜飞行轨迹。 2.3 太阳磁场向地球传输时主要是矢量磁， 和地球电离层的磁力线碰触后，在地球磁场中产 生螺旋磁。可产生的螺旋磁的强度与太阳磁力线 束射向地球的速度、地日偏转角度、碰触点地球 自转线速度等因素有关。地球的螺旋磁强度与太 阳磁力线诱发的螺旋磁强度叠加决定该区域大气 的螺旋磁强度。 2.4 矢量磁是无源磁，但是矢量磁力线之间 发生切割、交叉碰撞或扭曲变形冲击时，矢量磁 强度会发生减损而产生螺旋磁场。令矢量磁主流 强度为   HV1，变形次流强度为   HV2，矢量磁减损 变化系数为 ζ0，则可产生的螺旋磁强为:   HS = ζ0   HV1 ×   HV1 ⑸ 螺旋磁的指向是其传播的轴线方向。令螺旋 磁荷密度为 ξ ，则螺旋磁荷的输运方程可表示为： ?ξ ?t + (u??)ξ= ??β?ξ+ ??ζ (   HV1 ×   HV1) - ηξ ⑹ 式中 u为螺旋磁传播速度， β 为螺旋磁单位 时间扩散率， ζ 矢量磁单位时间减损率， η为螺 旋磁单位时间消耗率。 方程⑹的右侧三项分别是螺旋磁的扩散项、 产生项和耗散项。 2.5有源螺旋磁场中一点处的螺旋磁荷增殖 密度 ξ0由当地螺旋磁场强度 Hs的散度决定： ??   HS = ξ0 ⑺ 2.6 螺旋磁不能使用测量矢量磁的仪器测 量，一度被误认为是标量磁。螺旋磁的