电磁，电磁，在许多人的印象里，电和磁就像是一对相生相成、形影不离的孪生兄弟，也像是一对亲密无间、夫唱妻随的美满佳偶。说到电，必然也会说到磁；提到磁，自然也离不开电。如充满宇宙中的电磁波，它们对于我们来说简直就是如雷贯耳，因为它们对宇宙天体和生命物质发挥着极为重要的作用，它们就是电性和磁性的统一体。
电和磁确实有许多相似之处：带电体周围有电场，磁体周围也有磁场；同种电荷相斥，同名磁极也相斥；异种电荷相吸，异名磁极也相吸；变化的电场能激发磁场，变化的磁场也能激发电场；用摩擦的方法能使物体带上电，如果用磁铁的一极在一根铁棒上沿同一方向摩擦几次，也能使铁棒磁化——物理学家法拉第和麦克斯韦为此创立了“电生磁、磁生电”的电磁场理论。
但是，实际上，就像再美满恩爱的夫妻也会有性格上的差异和其它方面的不谐调，磁和电这对佳偶也并非是完全对称的，这种不对称性不论从宏观还是微观上都有所反映。在宏观上，从地球、月球、行星到恒星、银河系和河外星系，不可胜数的天体以及辽阔无垠的星际空间，都具有磁场，磁场对天体的起源、结构和演化都有着举足轻重的影响；可是电场在宇宙空间几乎无声无息，对丰富多彩的天文学似乎毫无建树。而从微观上看：在磁与电的关系中，磁性是更为本质的东西，我们可以用磁来制约电，却不能用电来制约磁(用电产生磁，例如电磁铁，则是另外一回事)。在电现象里，带电体可分割成单独带有正电荷和负电荷的粒子，正、负电荷可以单独存在；而磁体的两极总是成对出现，无论磁针被分割成多少部分，无论把它分割得多么小，新得到的每一段小磁铁总有两个磁极，长久以来，人们从来没有发现过单独存在的磁极——磁单极子。
多少年来，人们一直对电、磁这种宏观和微观上的不对称感到困惑不解，特别是为什么正、负电荷能够单独存在，而单个磁极却不能单独存在，对此人们更是充满了诸多的疑问。
那么，磁单极子到底存不存在呢？1931年，著名的英国物理学家狄拉克首先从理论上用极精美的数学物理公式预言，磁单极子是可以独立存在的。他认为，既然电有基本电荷——电子存在，磁也应有基本磁荷——磁单极子存在，这样，电磁现象的完全对称性就可以得到保证。因此，他根据电动力学和量子力学的合理推演，前所未有地把磁单极子作为一种新粒子提出来。以前，狄拉克曾经预言过正电子的存在，并已经为实验所证实；这一次他的磁单极子假设同样震惊了科学界。
在磁单极子的理论研究方面，除狄拉克最早提出的磁单极子学说外，还有其他一些科学家也曾提出过多种的学说，各有其特点和根据。如著名的美籍意大利物理学家费米也曾经从理论上探讨过磁单极子，并且也认为它的存在是可能的。华裔物理学家、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授等一些著名的科学家，也从不同方面和不同程度地对磁单极子理论做出了补充和完善。它们弥补了狄拉克理论中的一些缺陷和不足，给磁单极子的设想辅以更坚实的理论基础。
随着磁单极子的提出，科学界由此掀起了一场寻找磁单极子的狂潮。人们绞尽脑汁，采用了各种各样的方法，去寻找这种理论上的磁单极子。在对磁单极子进行寻找的过程中，人们“收获”到的总是一次又一次地失望。与磁单子理论不断“前进”的形势相比，对磁单极子的寻找却几乎是“原地踏步”，理论和实践相比，出现了极大的“不对称”，实践成了磁单子学说中的一条“短腿”。从20世纪到 21世纪，世界各地都在寻找磁单极子，在陆地、在海洋、在太空、在深海沉积物中、在月球的岩石上，却还是很难发现磁单极子的蛛丝马迹。对于这种状况，完全可以用这样的诗句来形容：“上穷碧落下黄泉，两处茫茫皆不见”。
经历了这么长时间的寻找，可以说没有一个科学家敢于理直气壮地声称自己完全真正找到了磁单极子，于是，导致了关于磁单极子是否真的存在的疑云的产生，并且这种疑云渐渐地越积越厚，浓重地笼罩着科学界，并引发了新一轮的、更加激烈的关于磁单极子的争议。磁单极子理论自提出以来迄今，已逾半个多世纪，长期不能被证实，也不能被否定，这在科学史上是罕见的，因为一般的科学假设如果在这么长的时间内未被证实，人们就会将此假设否定或放弃。
总的看来，涉及磁学、电磁对称、宇宙早期演化和微观基本粒子结构等多方面的磁单极子问题还需要从实验观测和理论方面继续进行研究，对它的寻找绝不应半途而废，否则就会前功尽弃。当然，要找到磁单极子，并不是件简单容易的事情，而是一项长期而艰巨的任务，仍然要付出许多时间和精力，甚至可能要经过好几代人的努力，但科学家们绝不会轻言放弃。
首次发现磁单极子
德国亥姆霍兹联合会研究中心的研究人员在德国德累斯顿大学、圣安德鲁斯大学、拉普拉塔大学及英国牛津大学同事的协作下，首次观测到了磁单极子的存在，以及这些磁单极子在一种实际材料中出现的过程。该研究成果发表在2009年9月3日出版的《科学》杂志上。
科学家们曾通过种种方式寻找磁单极子，包括使用粒子加速器人工制造磁单极子，但均无收获。此次，德国亥姆霍兹联合会研究中心的乔纳森·莫里斯和阿兰·坦南特在柏林研究反应堆中进行了一次中子散射实验。他们研究的材料是一种钛酸镝单晶体，这种材料可结晶成相当显著的几何形状，也被称为烧录石晶格。在中子散射的帮助下，研究人员证实材料内部的磁矩已重新组织成所谓的“自旋式意大利面条”，此名得自于偶极子本身的次序。如此一个可控的管（弦）网络就可通过磁通量的传输得以形成，这些弦可通过与自身携带磁矩的中子进行反应观察到，于是中子就可作为逆表示的弦进行散射。
在中子散射测量过程中，研究人员对晶体施加一个磁场，利用这个磁场就可影响弦的对称和方向，从而降低弦网络的密度以促成单极子的分离。结果，在0.6K到2K温度条件下，这些弦是可见的，并在其两端出现了磁单极子。
研究人员也在热容量测量中发现了由这些单极子组成的气体的特征。这进一步证实了单极子的存在，也表明它们和电荷一样以同样的方式相互作用。
在此项工作中，研究人员首次证实了单极子以物质的非常态存在，即它们的出现是由偶极子的特殊排列促成的，这和材料的组分完全不同。除了上述基本知识外，莫里斯对此结果进行了进一步的解释，他认为此项工作正在书写新的物质基本属性。一般来说，这些属性对于具有相同拓扑结构（烧录石晶格上的磁矩）的材料来说都是适用的。
磁单极子的发现意义重大，能够使新能源的利用和开发迈进一大步。而最贴近人们生活的意义，那就是磁悬浮列车的制造技术将有质的飞跃。想象一下吧，如果我们拥有一个仅具有南极或者北极的物体，那么它的很多应用都不会受到我们不需要的那个磁极的影响。比如真正意义上的直流发电机将离我们不再遥远。
研究人员认为，此项技术将产生重要的影响。最重要的是，它标志着人们首次在三维角度观察到了磁单极子的分离；其次，物理学界著名的麦克斯韦方程组将要因此而改写。
同时,狄拉克还提出了反物质理论,它真找到了：
反物质理论的提出已经整整80年了，它的提出者——英国物理学家狄拉克，当年还是个28岁的大男孩。如今，英国伦敦的威斯敏斯特教堂紧挨着牛顿墓旁矗立着他的墓碑，碑上镌刻着不朽的狄拉克方程——
（W/c＋α·p＋α4m0c）ψ＝0
1928年提出这个方程时狄拉克26岁，反物质理论就蕴藏在这个公式里。不过，当时狄拉克竟浑然不觉，就像年轻的母亲不知道自己已经有“喜”。
欧洲核子研究中心的科学家们在欧洲当地时间的17日表示，通过大型强子对撞机，他们已经俘获了少量的“反物质”，尽管只是少量的反氢原子而已，但已被科学界视为人类研究反物质过程中的一次重大突破。
——引自：2010年11月19日新华网
Magnetic Monopoles Detected In A Real Magnet For The First Time：
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/09/090903163725.htm
参看：http://blog.sina.com.cn/s/blog_709faac40100ltd3.html
后话：我记得大学里，老师说如果真发现了磁单极，那爱因斯坦的相对论也会修改,发现了磁单极,挑战相对论Oh,No!
狭义相对论否定以太并没有充分的理由
由于人们对以太的力学特性还没有把握.没有真正弄清磁和光的本质.
如果磁是一种以太的涡旋.它就不是惯性系而是非惯性系.而伽利略变换只在惯性系中才成立.也就是说.磁不动.电荷运动的规律和电荷不动.磁运动的规律是不一样的.因为磁是以太的涡旋.它与运动速度无关.动与不动都是一样的.但电荷动或不动就不一样了.运动电荷会在其周围产生一个磁场.此时.电能会转变为磁场能.这两种状态本来就是不一样的.把这种不一样变成一样的所谓洛仑兹变换当然也就就是有问题的了.
但是.有人认为磁不动.电荷运动和电荷不动.磁运动的规律应是一样的.因为它们不过是相对运动而已.这就必然导致把仅适用于惯性系伽利略变换应用于非惯性系的电磁现象.
抓住磁是以太的涡旋.光是变化的以太涡旋这一本质.就能解释很多光的现象包括迈克尔逊-––莫雷试验的零结果.
在我们周围的空间中.能够用光学方法探测到的太空中.弥漫着一种以太.由于以太的特殊性质.它们在太空中是以一种涡旋的状态分布的.以太的涡旋实质上就是磁场.从麦克斯韦方程组可知.磁感应强度B的散度为零而旋度不为零.也就是说.以太从什么地方发出.通过一条闭合曲线.重新回到原来的地方.从整体上看.以太只能作涡旋运动.而不能作平动.换言之.在我们周围的空间中.只存在以太的涡旋.而不存在以太风.
如果把磁场定义为以太的涡旋则能满足麦克斯韦方程组的要求.以太涡旋必须有一根转轴.而且具有一定的角速度.角速度的方向就是磁力线的方向.磁力线指向的极是磁北极.另一个极则是磁南极了.这就是磁为什么有两个极的原因.由此可见.所谓的磁单极子是不存在的.因为涡旋是一种转动.转动的东西一定有一个转轴.一个转轴有两端.也就是有两个极.不存在只有一个端的转轴.所以就不存在磁单极子了.从20世纪到21世纪.世界各地都在寻找磁单极子.在陆地.在海洋.在太空.在深海沉积物中.在月球的岩石上.凡是人们能够到达的地方.费尽了九牛二虎之力.也没有发现任何磁单极子的蛛丝蚂迹.只好用这样的诗来形容:人们[上穷碧落下黄泉".结果仍然是[两处茫茫皆不见".
其实.麦克斯韦方程组是麦克斯韦在1862年以前根椐以太涡旋的假设推导出来的. 但是.麦克斯韦在1864年发表的文章 <电磁场的动力学理论>中.对自己的理论进行了重建.在这篇文章中.他全部去掉了关于媒质结构的论述.把磁是以太的涡旋这一物理实质深深地隐藏在他那组漂亮的数学方程式之中.
由于人们没有掌握以太的力学本质.为了说明物体在以太中运动丝毫不受阻力.必须假定以太比任何气体还要轻得多和稀薄得多,为了说明为什么电磁波是横波.并以极大速度传播.又必须假定以太中能产生比任何固体都大的切变应力.因此以太具有极其矛盾的机械属性.这是不可思议的,同时固体中激发出横波的同时也伴随着产生纵波.但是在以太中产生电磁波的同时却丝毫没有发现以太纵波,然而.造成以太被否定的根本原因是迈克尔逊-––莫雷试验的零结果.从十九世纪末到二十世纪初.人们深刻地研究了以太和物体运动的关系后得出这样的结论:从光行差现象的观测结果来看.地球是从以太中穿行而丝毫不带动以太,而从斐索流水试验的结果来看.物体是部分带动以太,但是从人们精心设计的迈克尔逊-––莫雷试验的结果来看.则地球又完全带动以太和它一起运动.虽经当时杰出的物理大师们绞尽脑汁.仍然无法解决这一矛盾.最后只好依依不舍而又无可奈何地抛弃了以太理论.
但是.抛弃以太理论是一个致命错误.人们的根据是这样的:如果以太存在.就一定存在以太风.以太风不存在.以太也就不存在.迈克尔逊-––莫雷试验的零结果否定了以太风.人们也就认为以太也不存在.
以太风不存在.以太也不存在吗?以太风虽不存在.但以太涡旋可以存在.以太照样存在.有证据证明以太真的是以涡旋态存在的吗?有大量的证据能证明这一点.
首先.迈克尔逊-––莫雷试验的零结果不能否定以太的涡旋.理由是这样的:地球在绕太阳的轨道上运转和自转时.会带动以太.在地球上空.产生的并不是以太风.而是以太的涡旋.这些以太的涡旋从整体上不会影响遥远星光向地球的传播.也就是说.对于光的传播而言.以太的涡旋与静止的以太产生的效果是一样的.地球相对于恒星在运动着.因此会产生众所周知的光行差.同样地.由于迈克尔逊-莫雷试验中的水平和垂直臂上.没有以太风.只有以太涡旋.因而根本不会产生光程差.从而干涉条纹也不会发生任何变化.因此.迈克尔逊-莫雷试验只不过否定了以太风的存在.并不能否定以太涡旋的存在.
由于用新的观点解释了迈克尔逊-莫雷试验.洛仑兹变换是错误的.以太既然是不可否定的.狭义相对论也就是有问题的了
狭义相对论
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狭义相对论，是只限于讨论惯性系情况的相对论。牛顿时空观认为空间是平直的、各向同性的和各点同性的的三维空间，时间是独立于空间的单独一维（因而也是绝对的）。狭义相对论认为空间和时间并不相互独立，而是一个统一的四维时空整体，并不存在绝对的空间和时间。在狭义相对论中，整个时空仍然是平直的、各向同性的和各点同性的，这是一种对应于“全局惯性系”的理想状况。狭义相对论将真空中光速为常数作为基本假设，结合狭义相对性原理和上述时空的性质可以推出洛仑兹变换。
广义相对论
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广义相对论是爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年发表的理论。爱因斯坦提出“等效原理”，即引力和惯性力是等效的。这一原理建立在引力质量与惯性质量的等价性上(目前实验证实,在10 − 12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别)。根据等效原理，爱因斯坦把狭义相对性原理推广为广义相对性原理，即物理定律的形式在一切参考系都是不变的。物体的运动方程即该参考系中的测地线方程。测地线方程与物体自身故有性质无关，只取决于时空局域几何性质。而引力正是时空局域几何性质的表现。物质质量的存在会造成时空的弯曲，在弯曲的时空中，物体仍然顺着最短距离进行运动(即沿着测地线运动——在欧氏空间中即是直线运动)，如地球在太阳造成的弯曲时空中的测地线运动，实际是绕着太阳转，造成引力作用效应。正如在弯曲的地球表面上，如果以直线运动，实际是绕着地球表面的大圆走。
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最后编辑： jackxiang 编辑于2011-3-13 23:03
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