电磁学的发展历程以及物理学的追求.docx

第六章：我们都有一个梦 那么现在来看看我们认为的宇宙的四种基本力吧。相信大家很熟悉，分别是: 引力作用，电磁相互作用力，强相互作用力，弱相互作用力。 首先是引力。上面已经提到很多次了。 她的第一个定义是：指具有质量的物体之间相互吸引的作用，也是物体重量 的来源。 她的第二个定义是:在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲 率）:而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量■动量张量直接相联系, 其联系方式即是爱因斯坦场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。 电磁相互作用力的定义:即是带电粒子与电磁场的相互作用以及带电粒子之 间通过电磁场传递的相互作用。 强相互作用力的定义：强作用力是强子间的作用力。是目前所知的四种宇宙 间基本作用力最强的。 弱相互作用力：它是由W及Z玻色子的交换（即发射和吸收）所引起的，由 于弱力是由玻色子的发射（或吸收）所造成的，所以它是一种非接触力。这种 发射中最有名的是B衰变，它是放射性的一种表现。 通过看上面的定义和大家以前的认识，我们知道引力是我们最早发现的，但 对于她的认识，我们一直不能深入。她的作用尺度，可大，可小。可是我们知道 在粒子范圉内，引力小到可以忽略不计。四种基本力的相对强度： 若万有引力为1 则弱力为1025【10的25次方】 电磁力为1086【10的36次方】 强力为1038【10的38次方】 这样的对比意味着，两个电子之间的电磁斥力比同样两个电子之间的引力 大。引力的微弱如此惊人，致使它在粒子对或儿个粒子之间的相互作用中的影响 可以忽略不计。 但在四种力中我们最先加以科学研究的却是引力，而且（艾萨克?牛顿）建立 了圆满的数学理论来描述它。这是山于引力具有可叠加性一一物体含有质量越 大，物体的引力越强。而且引力的作用程非常长，强度的减弱仅仅与到物质块距 离的平方成反比。 我们的宇宙之所以可以形成现在的星系，星团，也是有赖于引力。【暂时 不考虑，不讨论暗物质，暗能星。】 关于引力必威体育精装版的认识，就是爱因斯坦的广义相对论。他认为引力的产生是源 于时空曲率。在引力场中，时空的性质是山物体的“质量”分布决定的，物体“质 量”的分布状况使时空性质变得不均匀，引起了时空的弯曲。 大致上讲，物质密度大的地方，曲率也就大。也就是说“时空曲率”产生了 引力，当光线经过一些“大质量”的天体时，它的路线是弯曲的，它将沿着“大 质量”物体所形成的“时空曲面”前进。就像放在软床上的重球使床面弯曲一样。 尽管我对于时空曲率，空间儿何，场方程等高等数学不精通，但是对于“时 空曲率是引力产生的原因”不敢苟同。对于这点，我会在综合分析完四种基本力 后，着重分析的。这也是我认为爱因斯坦相对论值得修正的地方。 接下来看看电磁相互作用。对于电磁学的发展史，每每读来，我便心潮澎湃。 我要用比较多的字，来说说她的发展史。这对于人类来说是不可磨灭伟绩！ 早期的电磁学研究比较零散，准确的来说是关于电的研究。下面我按照时间 顺序将电磁学主要事件列出如下:1650年，德国物理学家格里凯在对静电研究 的基础上，制造了第一台摩擦起电机。 1720年，英国牧师格雷研究了电的传导现象，发现了导体与绝缘体的区别, 同时也发现了静电感应现象口 1733年.杜菲经过实验区分岀两种电荷，称为松脂电和玻璃电，即现在的 负电和正电。他还总结出静电相互作用的基本特征，同性排斥，异性相吸。 1745年，荷兰莱顿大学的穆欣布罗克和徳国的克莱斯特发明了一种能存储 电荷的装置一一莱顿瓶，它和发电机一样，意义重大，为 电的实验研究提供了基本的实验工具。 1752年，美国科学家富兰克林对放电现象进行了研 究，他冒着生命危险进行了著名的风筝实验，发明了避雷 针。 1777年，法国物理学家库仑通过研究毛发和金属丝的 扭转弹性而发明了扭秤。1785-1786年，他用这种扭秤测 量了电荷之间的作用力，并且从牛顿的万有引力规律得到 启发，用类比的方法得到了电荷相互作用力与距离的平方 成反比的规律，后来被称为库仑定律【数学表达式： ~厂2 \真空中两个静止的点电荷之间的相互作用 力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的 方向在它们的连线上，同名电荷相斥，异名电荷相吸】。 说到这里，我要提一个人，他的名字叫卡文迪许。我是在学习牛顿万有引力 时候知道这个人的。牛顿万有引力中的引力常量9就是他测量的。当时我就 想，如果让我测量，我佔计是束手无策的。而卡文迪许巧妙的利用扭秤实验完成 To而在这里要提到他，是因为他比库伦早12年发现库伦定律。只是他没有将 自己的研究手稿发表。而且据说他终身未婚。也算是科学史上的奇人。他也是我 的偶像！ 在早期的电磁学研究中，还值得提到的一个科学家是大家都已经在中学物 理课本中学过的欧姆定律【标准式： R.即在同一电路中，