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电磁场自旋中的混合线旋环

----对一种新的电磁准粒子探索

摘要：电磁场自旋中的混合线旋环具有拓扑保护的抗扰动传输特性，有望提高信息和能量传输的稳定性。

关键词：拓扑纹理、自旋、电磁涡环、线旋环、自然全息

【0、引言】

1959年读初中上代数课，一次课堂上老师临时布置了一道求解人数的方程应用题。一位同学得出了三十二又二分之一个人的答案，老师批评他：“怎么会有二分之一个人呢？”

这时我们的脑袋里灵光一闪，这里的道理是：对于一个稍大的层次概念或命题，它虽包含有许多层次，但它不是无限可分的，它的无限可分体现在必须变换概念上。例如人有很多层次，可以分成很多数量和内容的集团，而当分到一个人的时候，不能把人分割了，还看成一个人，但可以在有机物和细胞、甚至无机物的概念上分下去。

其次，如果是从中心对穿孔联系分东西，还会引出球面与环面不同伦的区别：环面中间空出的地方不能分下去；我们称为类圈体。

研究类圈体，联系相互作用的电磁场，类圈体如果类似的金属导线环，那么在外部旋转磁场下的非平衡自旋输运性质的作用下，可以产生自旋电流。这为实验上实现自旋极化电流提供了一个重要途径，并从理论上构造的一个相互作用电磁场自旋中的混合线旋环模型。

【1、自然全息三旋理论】

包括我国在内的许多国家，对“自旋电子学”这一新兴的研究，仍是以陀螺模型为基础。然而当今世界研究超弦理论的物理学家们，无一不在证明和自然全息三旋理论理解的电磁场自旋中的混合线旋环模型，已不是类似陀螺模型，而是以量子环圈模型弦圈为基础。

把类圈体自旋用面旋、体旋、线旋来解构或建构，陀螺模型的自旋并不基本。因为实际人们对自旋、自转、转动等旋转概念的区分并不大，而这些概念又都有一个共同点，即可用对称性来判断。

早在1959年，我们就注意到一种自然全息：锅心沸水向四周的翻滚对流；地球磁场北极出南极进的磁力线转动；池塘水面旋涡向下陷落又在四周升起的这类现象，如果把它们缩影抽象在一个点上，它类似粗实线段轴心转动，再将两端接合的旋转。

这种原始物理的认识，加上对称概念，使我们对自旋、自转、转动有了语义学上的区分。这里自然全息三旋理论认为：混合线旋环虽是一维的，然而它那消失的粗细维度，又可能包含着卷缩在普朗克尺度(十亿亿亿亿分之一厘米)中的卷缩维。自然全息三旋理论认可这一假设，反之，又将闭合的混合线旋环，称为类圈体。

一维的混合线旋环，除了量子环类圈体模型所说的各种外在运动，还应有自然全息三旋理论所说的体旋----绕圈面内轴线的旋转，面旋----绕垂直于圈面的圈中心轴线的旋转，线旋----绕圈体内环状中心线的旋转等，这三种“内禀”运动。这里线旋的存在，显然是以混合线旋环类圈体在线的粗细尺度上，存在卷缩维为前提的，否则“中心线”、“线旋”的概念都将没有意义。混合线旋环线旋由于类圈体的闭合是否有扭转，而分为非平凡、平凡线旋；设旋转围绕的轴线或圆心，分别称转轴或转点，现给予定义：

（1）自旋：在转轴或转点两边存在同时对称的动点，且轨迹是重叠的圆圈并能同时组织起旋转面的旋转。如地球的自转和地球的磁场北极出南极进的磁力线转动。

（2）自转：在转轴或转点的两边可以有或没有同时对称的动点，但其轨迹都不是重叠的圆圈也不能同时组织起旋转面的旋转。

如转轴偏离沿垂线的地陀螺或廻转仪，一端或中点不动，另一端或两端作圆圈运动的进动；以及吊着的物体一端不动，另一端连同整体作圆锥面转动。

（3）转动：可以有或没有转轴或转点，没有同时存在对称的动点，也不能同时组织起旋转面，但动点轨迹是封闭的曲线的旋转。

如地球绕太阳作公转运动。根据上述自旋的定义，类似圈态的客体我们定义为类圈体，那么类圈体应存在三种自旋，现给予定义：

1、面旋：指类圈体绕垂直于圈面中心的轴线作旋转。如车轮绕轴的旋转。

2、体旋：指类圈体绕圈面内的轴线作旋转。如拨浪鼓绕手柄的旋转。

3、线旋：指类圈体绕圈体内中心圈线作旋转。如地球磁场北极出南极进的磁力线转动。线旋一般不常见，如固体的表面肉眼不能看见分子、原子、电子等微轻粒子的运动。其次，线旋还要分平凡线旋和不平凡线旋。不平凡线旋是指绕线旋轴圈至少存在一个环绕数的涡线旋转，如墨比乌斯体或墨比乌斯带形状。

同时不平凡线旋还要分左斜、右斜。因此不平凡线旋和平凡线旋又统称不分明自旋。反之，面旋和体旋称为分明自旋。

这样看来，涡旋仅是自旋中的线旋或线旋与面旋的组合；而一般说的旋转运动，如果是自旋，主要也指的是面旋或体旋。分明自旋和不分明自旋统称三旋，即面旋、体旋、线旋合称三旋。普朗克的量子论，爱因斯坦的相对论，使得物体的刚性概念在微观和高速的情况下，变得不够明确，已为三旋进入这些领域提供了立足之地。

陀螺或廻转仪的进动和公转，是旋转概念中不好区分的一个问题，把自旋的定义转换成截面的定义来看待三旋，就很明白了。

（1）面旋：用一系列平行的