运动质量激发磁效应的理论探索

郑 鑫



运动质量激发磁效应的理论探索

郑 鑫*

(江南大学 物理系, 江苏 无锡, 214000)

为了探讨运动质量产生磁效应的原由和两者间的数学关系, 本文提出了若干假设, 即假设运动着的引力势的导数跟它感应出的磁场间存在着一定的关系, 给出了引力磁场的方程, 得到了运动着的引力势感应产生磁场的定量结果, 从而将引力势和引力磁场统一起来. 文章特别讨论了自转质量产生的磁效应, 并应用该理论对地球高空磁层中的若干现象进行了解释, 得出了理论与观测结果相符合的结论. 在结语中, 文章还阐述了理论和实验能够拓展的方向和前景. .

引力势; 感应; 磁场; 旋转源; 地磁场

运动质量能否产生磁效应？若能够, 两者之间的关系是什么？科学家对此问题进行过许多探索. 1947年, 科学家布莱克特为了解释地球磁场的起源提出过旋转体效应学说, 认为具有角动量的旋转物体都会产生磁矩, 但由于没有找到两者间正确的数学关系, 且该理论与观测量不符, 随即被提出者本人否定. 直至2006年, 由欧洲航天局资助的科学家Tajmar和de Matos以及他们的同事才通过实验证实旋转的质量能够感应出磁场[1—2], 但至今尚未在理论上见到令人满意的答案. 本文试就这一问题, 并仿照文献[3]中的方法, 提出一种新的理论框架, 并用它对地球高空磁层中一些现象进行了验证.

1 引力场激发磁场和它们的一致性

设有一参考系, 在其中建立右手三维直角坐标系, 坐标原点为, 三条坐标轴分别为、、.常数标量势(即真空势)0在其中为静态[4]. 设引力源为一质点, 当它在系中运动时, 在空间某一点, 质点的推迟引力标势1被该质点拖曳, 在该空间点以速度V运动, 速度方向平行轴, 参照在文献[3]中的论述, 假设它产生如下引磁分量:

运动着的势1将激发磁场, 它有磁场分量[3—7]:

H、H、H分别为系中被激发磁场的、、分量.

用以下方程将它们统一起来:

2 自转引力源激发磁场

计算式(4), 得到:

3 用引力磁场理论对地磁现象的一些解释

3.1 关于地球磁层的中性片

3.2 关于地球两极上空磁场最强的问题

3.3 在地球南北半球上空, 磁力线的朝向问题

在地球北半球上空, 高空磁层的磁力线向着地球; 在南半球上空, 磁力线离开地球[9]. 在方程(9)中,北半球上空＞0,H为负, 即磁力线指向地球(设为正); 在南半球上空＜0,H为正, 即磁力线离开地球. 这与实验观测也是一致的.

4 结语

在2006年, 国外科学家已通过实验证实, 高速旋转的质量能感应出磁场[1—2], 本文试着推导给出了与地球高空磁场相符的结果, 希望能有更多相关研究和实验使得理论得到定量验证. 另外, 运动(转动)的磁场可能也会产生引力. 更进一步, 运动着的质量也可能产生电场, 运动着的电场也可能产生引力. 若能在实验中证实以上几点, 相信实现建立统一场论的梦想, 为时不会太远.

[1] European Space Agency. Towards a new test of general relativity?[DB/OL]. http://www.physorg.com/news 12054. html, March 23, 2006

[2] 教育部科技发展中心. 科学家检验广义相对论[DB/OL]. http://www.cutech.edu.cn, 2006-03-27

[3] 郑鑫. 惯性力和电磁力的统一[J]. 重庆文理学院学报, 2013, 32(3): 21—23.

[4] 郑鑫. 从常数标量势讨论惯性的本质[J]. 湘潭大学自然科学学报, 2004, 26(2): 33—36.

[5] P G 柏格曼. 相对论引论[M]. 北京: 人民教育出版社, 1961: 107—121.

[6] 爱因斯坦. 论动体的电动力学[A]. 爱因斯坦文集[C]. 北京: 商务印书馆, 2010, 92—126.

[7] 刘辽, 费保俊, 张允中. 狭义相对论[M]. 北京: 科学出版社, 2008.

[8] 郑鑫. 从旋转引力源讨论暗物质与暗能量[J]. 长沙大学学报, 2007, 21(5): 5—7.

[9] 洪韵芳. 天文爱好者手册[M]. 成都: 四川辞书出版社, 1997: 19—20.

The theoretical explore of moving mass produce a magnetic field

ZHENG Xin

(Department of Physics, Jiangnan University, Wuxi 214000, China)

In order to explore the reason of moving mass produce magnetic effects, and the mathematical between them, this paper presents some assumptions. Assuming that there is a certain relationship between the derivative of the moving gravitational potential and the induced magnetic field, which gives the gravitomagnetic field equation, and obtains the quantitative results of the moving gravitational potential induced a magnetic field, then unifies the magnetic field and the gravitational potential. The article discusses the magnetic effect produced by rotating mass, and verifies several phenomena in the Earth’s magnetosphere applying the theory, and obtains the conclusion that the theoretical and the observational results are consistent. This article also describes the expanded the direction and prospects of the theory and experiment.

gravitional potential; induction; magnetic field; rotating source; Earth magnetic field.

O 412

1672-6146(2014)01-0007-03

10.3969/j.issn.1672-6146.2014.01.003

通讯作者email: zhengxin6622@163.com.

2013-12-22

(责任编校:刘刚毅)