电磁波是如何传播的? 为什么磁场是闭合的? 电荷粒子自旋磁矩为什么沿着自旋轴?直线运动电荷粒子的磁场为什么是环形的?| 量子化弹性时空模型下电磁相互作用的微观物理图像和相对论效应机制演绎

本文尝试在之前构造的一个量子化弹性时空模型下,给出电磁相互作用的具体微观物理图像和作用机制,并且导入了广义相对论的空间变形效应和本模型基于广义相对论给出的度规-频率镜像效应。

导言:之前的教科书给出的电磁相互作用主要是数学形式化为主,具体的作用机制和物理图像并不是很清晰。麦克斯韦在导出麦克斯韦方程组的同时曾经给出过一个麦克斯韦涡旋模型图像,这个图像与麦克斯韦方程组基本是可以对应的,本文在麦克斯韦涡旋模型的基础上结合 之前提出的量子化弹性时空模型,给出了更具体的机制和图像。

这里回顾一下预印本论文前几章的一些必要的与现象学相符的前置设定:

1 物质-空间一体,物质是空间的激发压缩态,引力是空间的拉伸态,物质的运动并不是穿过空间而是空间上激发的物质波的同步传导。

2 空间由亚普朗克组分组成的弹性基质和亚普朗克组分组成的结构稳定的空间基本量子构成的一个全局拓扑同胚的3维图构造。 所有的物理相互作用或物体运动都是这个图上的拓扑同胚不变变换。

3 拓扑同胚不变-空间基本量子邻接关系不变是这个模型的基础不变量。

4 电场由SEQ的谐振梯度激发并传播。

5 之前通过本模型提出了 时间-熵映射, 质量-引力对偶, 度规频率调制 这三大对应关系,回应了困扰物理学和哲学已久的基础性问题:时间是什么? 引力的本质是什么? 广义相对论如何与量子理论融合?之前章节可以参考本博客之前的文章和预印本原文,预印本原文地址会在文末附有。

以下演绎给出了几个电磁作用基本原理的具体物理图像和作用机制:在空间量子场图景下,电磁波是如何传播的? 为什么磁场是闭合的? 电荷粒子自旋磁矩为什么沿着自旋轴?直线运动电荷粒子的磁场为什么是环形的?

A. 电磁波:SEQ谐振-电场,诱导SEQ自旋轴与谐振方向正交,自旋磁矩即感生磁场,其磁矩相位与SEQ谐振相位匹配; SEQ谐振带动SEQ邻接弹性键,由于本模型假设SEQ的邻接弹性键是空间对称排布的,那么带动的波也是球形发散的,由于与SEQ谐振轴正交面的弹性键被带动的波更显著,所以与SEQ谐振轴正交的平面波最为显著。电磁波磁场本质是SEQ自旋带来的空间扭量。这里要提到的是,如第一章的空间构型基本公设提到的:SEQ自旋带来的扭量与空间弹性是解耦的,磁场的扭量传播要靠电场的传播而传播,无法通过空间亚普朗弹性组分传导。

这个SEQ自旋扭量与弹性解耦的设定是符合磁场是闭合的现象的,因为如果扭量-磁场能够通过亚普朗克弹性组分传导,磁场必然是全空间发散了,而不是闭合的了。 解耦的原理在之前章节提到过:SEQ的自旋本质上是亚普朗克组分上的变换,与弹性组分共有一个亚普朗克组分基底,这样自旋就与弹性解耦了。这个设定就是为了使自旋与弹性解耦的这个任何离散空间模型都无法逃避的问题能够自洽。

B. 为什么 带电粒子的磁场是闭合的,本模型下,所有带电荷粒子都具有SEQ组成的动态类球形结构,电场球形发散,分布在此结构中的SEQ谐振轴过球形球心呈球形发散分布,而磁场是与电场正交的,那么电荷粒子产生的磁场必然是球面闭合的,总体看感生磁场是球形体的,所以磁场必然是闭合的。

C. 带电粒子的结构自旋生成的扭量-结构自旋磁矩与SEQ自旋磁矩是不同层面的概念,带电粒子的结构自旋磁矩分析需要下一步的工作补充。之前版本的分析有问题,特此说明。

D. 运动电荷的磁场:电子结构中SEQ是球形分布的,且结构中的SEQ谐振轴是以结构球心成球形发散的。电子运动存在运动加速度方向的空间变形,这个沿着运动加速度方向的变形导致电子结构矩阵中SEQ谐振频率降低,其中SEQ谐振轴与运动加速度方向-变形方向夹角越小,谐振频率降低幅度越大,诱导的磁场也降低的更明显,所以观察到的是与运动方向垂直的环形磁场 ,因为电子的速度加速度非常大,所有频率调制效应非常明显,电子运动加速度方向上的空间变形在谐振轴方向的投影越大(即夹角越小),频率降低效应越显著,电场抑制越明显;反之,当谐振轴与运动加速度方向垂直时,变形在该方向的投影最小,频率调制效应最弱;

因此,只有那些谐振轴与运动加速度方向垂直的SEQ所诱导的磁场才能保留较强的响应,从而在宏观上形成显著的磁场分布。谐振轴与运动加速度方向垂直的SEQ诱导的磁场才更明显,所以电子运动感生的磁场是环形的。

F. 该电磁场物理图像在结构上继承了麦克斯韦涡旋模型的核心思想,同时通过引入量子化弹性时空(SEQ)的概念,综合了广义相对论效应和度规-频率镜像的模型,为电磁波的产生与磁场的形成机制提供了本模型下的微观解释。

中文预印本:时间-熵映射;质量-引力对偶;度规-谐振频率镜像