电和磁同极排斥；异向吸的本质

电和磁同极排斥；异向吸的本质

1820年,丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应,第一次揭示了磁与电之间的关系,从而把电学和磁学联系起来.为了解释永磁和磁化现象,1821年,安培又提出了著名的分子电流假说.安培认为,任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流,分子电流相当于一个基元磁体.当物质在宏观上不存在磁性时,这些分子电流的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消,故使整个物体不显磁性.在外磁场作用下,等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性.安培的假说还说明了磁体的N、S两种磁极不能单独存在的原因,因为基元磁体的两个极对应于环形电流所在平面的两个侧面,显然这两个侧面是不能单独存在的.安培的假说把磁性的本质归结为电流的磁效应,即一切磁现象都起源于电流或电荷的运动.
按照近代物理学的理论观点,电荷不论是否运动,都将在其周围激发电场,而运动的电荷（电流）一定会在其周围激发出磁场.与电场是一种特殊的物质一样,磁场也是一种特殊物质,在磁场中运动的电荷（电流）,将受到该磁场给予的作用力（磁场力）.
安培的分子电流假说从微观的角度解释了磁场的形成过程,阐明了磁场与运动电荷之间的关系.这里有一点值得我们思考,为什么电荷只有在运动状态下才能“激发”出磁场呢?按理说,带电粒子的静止与运动是相对的,如果观察者与粒子一同运动,带电粒子是否还会具有磁性呢?毫无疑问,带电粒子的磁场并不会因为观察者的同步运动而消失；那么,相对于观察者静止的带电粒子所表现出磁性,就只能与它的运动方向有关了.鉴于此,我们不妨作出这样的假设,当带电粒子运动方向确定以后,其表现磁场的场性物质的矢量方向也随之确定下来,因而使带电粒子在运动过程中表现出了磁效应.
基于以上考虑,本文在此提出基本粒子形态场假说.所谓形态场是指场的空间形态,过去一般认为,场的空间形态都呈球对称状（呈球对称状的场又称三维场）,如宏观物体的万有引力场.而基本粒子形态场假说认为,在微观世界中,基本粒子所携带的能量场是由二维的平面场和一维的线性场组成.具体地说,自然界中,像质子、电子这类带电粒子所携带的质量场是二维平面场,而电场则是一维的线性场,一维线性场垂直并穿过二维质量场的中心.在外界电场或磁场的作用下,粒子的电场方向与粒子的运动方向保持一致.
基本粒子为什么具有如此的场性结构呢?这是由场的形成过程决定的.场的初始形态是一维线性的具有量子化的能量流,这种能量流分为两种,一种是质量流,另一种是电量流,两种能流在空间分布上相互垂直,它们是构成基本粒子场的原始材料.由于粒子存在着自旋,所以使本来一维线性的能流在旋转中转化为二维形态的平面场.
既然基本粒子的平面场是在旋转过程中形成的,那么二维场就是一个矢量场,场的方向与粒子的自旋方向相同.在此,我们可以形象地把自由运动的基本粒子比作一个转动的自行车车轮,轴心是粒子,转动辐条形成的即是质量场,车轮的转动方向就是质量场的矢量方向,而穿过轴心的车轴则是一维线性的电场.一维线性的电场也是一个矢量,带正电荷粒子的电场方向用左手判定,即用左手握住粒子的自旋轴,弯曲的四指与质量场方向一致,这时拇指所指的方向就是电场的方向.带负电荷的粒子的电场方向用右手判定,道理同上.反之,根据二维矢量场方向也可以判断出粒子的电荷属性,即左手旋粒子为正电荷粒子,右手旋粒子为负电荷粒子.
矢量场间相互作用遵循同方向相吸、异方向相斥的原则.具体地说就是,当两个粒子的一维线性场同处在一条轴线上时,若一维矢量场的方向一致,即相互吸引；若一维矢量场的方向相对,则相互排斥.如一个电子与正电子相遇,两者的运动方向虽然是相对的,但两者的一维电场方向却是一致,因而正负电子对表现出了相互吸引的特性.而两个自由运动的电子相遇（运动方向相对）时,则表现出了同性电荷相斥的特性.导体内同方向（定向）运动的电子形成电流,电子间并没有因为同性电荷而排斥,它们表现出了有序的排列状态.对同处在一个平面的二维场来说,若两个场的旋转方向相同,即相互吸引；若两个场的旋转方向相逆,则相互排斥.两根通电导线相吸或相斥,就是二维质量场相互作用的结果.