第三章 旋度场理论的错误根源http://sciencesum.bokee.com

当伟大赫兹实验成功之后，当时科学界忙于无线电技术开发，在缺乏电波模型的情况下，无人深究麦克斯韦电波模型的正确与否，这属于情理之中的事情，所以保留至今。但现在涉及到三大纠纷问题，我们不得不重新研究它的正确性。也就是说，当爱因斯坦依据麦克斯韦旋度理论，把麦克斯韦的非对称空间推向极端时，才引起了我们的关注。

本章深究麦克斯韦两个旋度方程的来龙去脉，他为了平息楞茨与法拉第之间的因果关系之争，认为自由空间产生了感生电场并取旋度来计算，即，Ñ×E=-¶B/¶t；然后把法拉第的静电“桶实验”推广到整个自由空间而认为以太在电动力的扭拉下形成位移电流，位移电流向自由空间的四面八方流逝，从而位移电流产生了磁场。他在电生磁方程的推导过程是，首先是运用斯托克斯公式，把安培环路定律进行旋度化改造而得到Ñ×H=J；然后又运用格林定理，再把安培环路定律进行曲面化改造而得到Ñ×H=JD；最后运用泊松方程来合并上述两个公式而得到Ñ×H=J JD，其推导过程的桥梁就是电流在自由空间中连续。

第一，首先指出，地球两极构成的非均匀地磁场跟随地球一起运动，在自由空间并没有产生感应电场。磁铁跟随火车一起运动，在空间并没有产生感应电场。当磁铁运动而线圈静止时，自由空间也没有产生感应电场，正确的描述是，金属电子受洛仑兹磁力F=eVe×B或者F=e(-V_B)×B的作用，于是金属电子将沿着导体漂移，即形成感生电流I。原因是力，结果是电流。也正因为金属电子的漂移才在导体上建立起了感生电动势dU=-IdL/ss (欧姆定律)和感生电场E=dU/dL (电场的定义)。这里，所谓的感生电场E是金属电子漂移后产生的，只在导体内部才有，但在导体外部的自由空间没有感生电场。此外还论述了麦克斯韦旋度理论并不能完备地解释电磁感应，而广义洛仑兹磁力能够完备地解释所有的电磁感应现象。

第二，麦克斯韦使用斯托克斯公式对安培环路定律进行的旋度化改造Ñ×H=J只适合于导体内部，不适合于导体外部的自由空间，安培环路定律的微分形式只在导体内部成立，因为导体内部的H(r)=rI/2pa²满足斯托克斯公式的使用条件，而导体外部的H(r)=I/2pr不满足斯托克斯公式的使用条件。因此在自由空间进行旋度化改造是错误的，也是不成立的。

第三，麦克斯韦运用格林定理在一个电容电路中，对导线的围线积分改造成包含电容之电场的曲面积分，从而认为电容中时变电场产生磁场。但是格林定理的使用条件是：被积函数在积分面和边界线具有一阶连续偏导数。满足该条件才可以改变积分路径。但导体外部的安培环路定律并不满足格林定理的使用条件，而且如果认为I_D=I，这相当于电容短路，则与电荷积累了这个客观事实不符。因此这种曲面化改造是错误的，也是不成立的。

第四，麦克斯韦为了把J和J_D写在同一个式子里，他对泊松方程求取时间导数之后，并把¶r/¶t=e0Ñ×(¶E/¶t)推向整个自由空间。但是根据现代金属电子理论，泊松方程在体电荷内部(或导体内部)是成立的，但在导体外部是不成立的，也就是说源点处的¶r(0)/¶t不等于自由空间中的e0Ñ×(¶E/¶t)。即使有人认为e0Ñ×(¶E/¶t)是空间的场，而认为¶r(0)/¶t是产生该场的源，但是由Ñ×J(0)=-¶r(0)/¶t立即得到Ñ×J(0)=-e0Ñ×(¶E(r)/¶t)或J(0)=-e0(¶E(r)/¶t)，这意味着原点的J(0)产生了空间的-e0(¶E(r)/¶t)，却又与旋度方程组自相矛盾。因此说，麦克斯韦把有源内部的物理方程推广到自由空间是错误的，进行的公式合并化改造也是不成立的。

第五，麦克斯韦把电路上的电流连续定律Ñ×J=-¶r/¶t进行空间化改造，而认为“电流向自由空间四面八方流逝，电流在自由空间中也连续”。麦克斯韦认为“电性既不是点也不是面或体，而是分布在整个空间的电位移，可见的介质和不可见的以太被电动力扭拉之后形成了电位移，电位移是位移电流的先兆，电是分布在整个自由空间的物理量，流入金属球a中的电流并没有结束，而是继续流向四面八方”。现在看来他的这种推广结论显然是错误的，不仅物理概念错，而且计算也错，因为克稀霍夫定律只适合于导体内部，不适合导体外部的自由空间。事实上电容极板上的电荷不可能跨越空间飞向另一极板，电瓶或电容都是储存了正负电荷这个实体，更不是电流流向四面八方。特别是电荷枪或粒子发生器将电子发射到麦克斯韦的金属球a中，不仅电荷积累了，而且质量也增加了。

第六，当我们审视他的推导过程时，也会发现，他一会儿把P(r)点当作是源点，一会儿是把P(r)点当作场点，场源不分，不仅忽视了数学定理的使用条件，而且造成了非对称空间。他为了得到旋度方程组而认为J、r分布在整个以太空间，但是追踪者为了得到波动方程却又认为J=0、r=0。换句话说，既然在自由空间J=0、r=0，那么麦克斯韦就无法推导出旋度方程来。现在，我们根据现代金属电子理论来审视，他的位移电流显然是错误的，这是历史科学水平局限性造成的必然。正如40年后洛仑兹所指出的那样：“麦克斯韦从不相信电荷实体，总是以他的电位移代替电荷体，人们也很难理解他指的电荷是什么，他从不问及电磁场是怎么产生的，在他的理论中，似乎电磁场来自无穷远处，一种不需要源的场”。所以才促使麦克斯韦错误的诞生了两个旋度方程，一种非对称方程和非对称空间。事实上，电荷体的运动才是一切电磁波的根源，场不会产生出场来。

第七，人们为了求解麦克斯韦的非对称方程组，可以说是费了九牛二虎之力。即，在场量的求解过程中，人们运用了格林定理、氦姆霍尔滋方程和洛仑兹条件以及电流连续定律，但是，我们可以验算这一整套场量计算过程却不能自圆其说，这就是非对称的旋度理论造成不能自圆其说之必然结果。

总之，麦克斯韦两个旋度方程在自由空间是不成立的，不仅物理概念错而且数学计算错。我们可以这样总结麦克斯韦旋度场理论：考虑到他所运用的所有方程都是导体内部的方程，因此麦克斯韦旋度方程组只适合于导体内部电磁场的计算模型，即它给出了导体内部的电信号传输模型，由此推导出来的传播速度 实际上就是导体内部电信号相对于源的传输速度。但是，在物理本质不是场产生场，在导体外部的自由空间里，他的旋度方程组是不成立的，是彻底错误的。

本章还介绍了感生电场的否定性实验方法和感生磁场的否定性实验方法。

在这里，我很想而且必须补充一句：如果没有麦克斯韦的错误推导，当今世界文明将推迟若干年，这是人类的“因错得福”。他毕竟是第一个预言电磁波存在性的物理学家，而且证明了导体内部信号传输速度c0，其错误是难免的，因为科学道路是曲折的；当时人们不认识电的本质，更不认识电荷，直到麦克斯韦去世18年后汤姆孙才发现电子。也就是说伟大麦克斯韦的错误是历史的必然。而伟大赫兹实验是人类的“因福得福”，因为赫兹主要包括洛仑兹等许多物理学家并不赞同麦克斯韦的位移电流及其把导体内部物理方程推广到自由空间的做法。

本章结论是：在自由空间里，麦克斯韦的磁生电与电生磁两个旋度方程都是错误的；他基于导体内部而阐述的电信号传输机理和速度是可用的。

请博客朋友浏览http://sciencesum.bokee.com 。

你可以通过这个链接引用该篇文章:http://sciencesum.bokee.com/viewdiary.23739966.html