關於引力定律和庫倫定律相似性的討論

關於引力定律和庫倫定律相似性的討論

——靈遁者

要討論題目中的問題，先來了解磁性，電性等知識。我們諸多的疑問中，其中最想知道的一個就是物體為什麼具有磁性？電磁理論，發展的非常完善了。可是當我問物體為什麼具有磁性，你怎麼回答？其實這個問題，並不簡單。對於很多現象的本質問題，都不好回答。

但我們的前輩們很聰明，他們通過不斷的研究，提出假說，來解釋物體為什麼具有磁性。尤其是麥克斯韋，被譽為是電磁學理論的集大成者！各位，首先一定要清楚，任何電磁方面的問題，離不開電荷。電荷概念是一切電磁學現象的基礎。所以這個概念的重要性，就不言而喻了。

在電磁學裡，電荷是物質的一種物理性質。稱帶有電荷的物質為「帶電物質」。兩個帶電物質之間會互相施加作用力於對方，也會感受到對方施加的作用力，所涉及的作用力遵守庫侖定律。

電荷是許多次原子粒子所擁有的一種基本守恆性質。稱帶有電荷的粒子為「帶電粒子」。電荷決定了帶電粒子在電磁方面的物理行為。靜止的帶電粒子會產生電場，移動中的帶電粒子會產生電磁場，帶電粒子也會被電磁場所影響。一個帶電粒子與電磁場之間的相互作用稱為電磁力或電磁相互作用。這是四種基本相互作用中的一種。

那什麼是次原粒子？次原子粒子指結構比原子更小的粒子。其中包括原子的組成部分如電子、質子和中子（質子和中子本身又是由夸克所組成的粒子）和放射和散射所造成的粒子如光子、中微子和渺子，以及許多其它奇特的粒子。

總的來說，次原子粒子可能是電子、中子、質子、介子、夸克、膠子、光子等等。也就是說，這些粒子都帶有電荷，電荷是一種性質。電荷不是粒子。

構成物質的基本單元是原子，原子由電子和原子核構成，核又由質子和中子構成 ，電子帶負電 ，質子帶正電，是正、負電荷的基本單元，中子不帶電。所謂物體不帶電就是電子數與質子數相等，物體帶電則是這種平衡的破壞。在自然界中不存在脫離物質而單獨存在的電荷。在一個孤立系統中，不管發生了什麼變化，電子、質子的總數不變，只是組合方式或所在位置有所變化，因而電荷必定守恆。

而且每種粒子都具有確定的電荷。實驗表明，已發現的各種粒子的電荷都是質子電荷e的整數倍,這個規律稱為電荷量子化。

所以各位，看似上面的這幾百字的介紹不多，其實內涵已經很深了。就像我說的，想到電磁學現象，要想到電荷。想到了電荷之後，再去思考電和磁的相互依存關係。所以再介紹一下電和磁的定義。

1、電場：電場存在於帶電體周圍的傳遞電荷之間相互作用的特殊媒介物質。電荷間的作用總是通過電場進行的。只要電荷存在，它周圍就存在電場，電場是客觀存在的，它具有力和能的特性。

2、磁場：磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質，磁場不是由原子或分子組成的，但磁場是客觀存在的。磁場具有波粒的輻射特性。磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的，所以兩磁體不用接觸就能發生作用。電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊形態的物質。由於磁體的磁性來源於電流，電流是電荷的運動，因而概括地說，磁場是由運動電荷或電場的變化而產生的。

3、電磁場：在電磁學裡，電磁場是一種由帶電物體產生的一種物理場。處於電磁場的帶電物體會感受到電磁場的作用力。電磁場與帶電物體 （電荷或電流）之間的相互作用可以用麥克斯韋方程和洛倫茲力定律來描述。電磁場是有內在聯繫、相互依存的電場和磁場的統一體的總稱。隨時間變化的電場產生磁場，隨時間變化的磁場產生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁場可由變速運動的帶電粒子引起，也可由強弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。電磁場是電磁作用的媒介，具有能量和動量，是物質的一種存在形式。電磁場的性質、特徵及其運動變化規律由麥克斯韋方程組確定。

4、電磁波：電磁波，是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生髮射的震蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，具有波粒二象性。電磁波是由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動。電磁波在真空中速率固定，速度為光速。見麥克斯韋方程組。

所以物體為何具有磁性，其實可以轉化為物體為什麼帶電？而物體為什麼帶電，其實上面說的很清楚了。電場存在於帶電體周圍的傳遞電荷之間相互作用的特殊媒介物質。任何物體都是由粒子構成，而任何粒子都攜帶電荷。所以理論上而言，任何物體都帶電。任何物體周圍都存在電場。只是說有的粒子或物體，所攜帶正負電荷相等的時候，顯示電中性，也就是不會顯示出電場。

場是一種能量狀態的存在方式。磁場的存在是依靠磁能，電場則依靠電能。看看上面的定義，就知道了，電場是具有通常物質所具有的力和能量等客觀屬性。所以電場，磁場，電磁場都是物質場。只是說這種物質場比較特殊，不是我們常見的分子，原子所構成的。因為沒有一個教課書中，這樣教我們的。說場是由什麼粒子構成的。

但電場和磁場是一種客觀存在，是一種物質場，能量場。處於電場和磁場中的帶電物體，就是通過場來互相作用的。

而且電場和磁場就好像一個硬幣兩個面，即有電場必有磁場，有磁場必有電場。運動電荷產生磁場，這一點已毫無疑問。即——有電場一定有磁場。

綜上所述，有電場必然有磁場，有磁場必然有電場，二者相互依存，不可分割。

兩者的相同點：電場和磁場均為矢量場，即都具有大小和方向。

兩者的不同點：電場為有源場，即散度不為零，磁場為無源場，散度為零。電場有源性的推理：存在點電荷，即單極電場（正電場和負電場）。磁場無源性的推論：不存在磁荷，即沒有單極磁子。

有一個很顯著的問題，困擾著物理學家。我也曾多次思考此問題，一直沒有思路。今天試著大膽給出一個答案。

大家都知道引力定律和庫倫定律，驚人的相似。我曾多次在我的科普書籍中表述，這絕非偶然，一定有深層內涵和聯繫。通過查找和閱讀一些資料，我發現不僅它們在公式形式上相似，理論內容也相似。所以我不得不將這些想法羅列出來，告訴大家，這也是我，為什麼寫這些字的原因。

牛頓引力定律公式：F=(G×M?×M?)/R2。即任意兩個質點有通過連心線方向上的力相互吸引。該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。

庫倫定律公式：F=kQ1.Q2/r2。即真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力同它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上，同名電荷相斥，異名電荷相吸。

從形式上看，太驚人的相似了。不過大家要清楚一點。這個我在論證電荷理論《相信電荷存在，正是人類的明智》的時候就說過。電荷這個概念並不明確。不像引力公式用的物質M那麼明確。因為電荷被定義為物質的性質，所有粒子都具有這種性質。也就是可以說所有粒子都被認為是帶電粒子。最難理解是這個「性質」具有量子化。即電荷的多少叫電荷量，即物質、原子或電子等所帶的電的量。所以電荷理論一定要有重大修改，至少要明確化。

因為所有電磁現象都是建立在電荷理論之上，而電荷概念的不明確，就必然導致理論無法深化以及無法和其他理論融合。電荷是一種性質，會造成「性質」產生各種電磁現象。也就是有無中生有的嫌疑。所以我在那篇文章說，電荷可以試著理解為特殊的能量。但承認這一點，就必須承認電荷的物質性。而承認電荷的能量性也好，物質性也好，就必須承認它的「粒子性」和「量子性」。量子性當然是現在的公認常識，可以粒子性，卻沒有這樣的證據。

哪怕它以一種「膜」的形式附庸在次原粒子身上，也必須要有證明才可行。但我依然相信這種觀點。就是電荷概念，必須存在！但電荷理論必須明確化。所以試著去發現「電荷粒子」「電荷膜」是我們的任務。這是可以有的預言。就像人們預言引力子一樣，這是很順其自然的，可以想像的。我一直說，可以想像，是一個很重要的事情。

認認真真讀過我前面章節的朋友，應該有這樣的敏感。那就是提到引力，就要想到慣性。因為在此書中，引力是慣性的源泉！也就是慣性的本源是引力。慣性的定義是這樣的：在引力場中，物體總保持原來的運動狀態的性質叫慣性。從慣性定律我們可以看出，慣性是物體運動的一種抵抗現象。所以從一開始就意味著我們對慣性的研究離不開物質。離開物質，我們無法想像慣性！而物質的共有屬性就是引力。所有物質都遵從萬有引力的束縛。所有物質也都具有慣性。更讓我們覺得不可思議的是——慣性質量與引力質量嚴格相等。

再看看慣性定律：在引力場中，物體所受外力為零的時候，總保持當下運動狀態的運動，叫慣性運動。該定律說明，力不是維持物體運動的原因，力改變物體狀態的原因。要改變這樣的運動狀態，必須付出「力」的代價。

各位在這裡要注意了，「保持」 和「抵抗變化」是一種守恆的行為。同樣任何物理現象，化學反應，要有變化，必須付出「能量」，所以才會有如此多的守恆定律。試想一下，不需要付出能量，就能發生各種物理和化學「變化」，物理世界會怎麼樣？是你覺得無法想像的，所以是不可能的。

再回到電磁和磁場上。電磁和磁場就像一枚硬幣的兩面。但我倒認為電磁和磁場的這種情況，與引力和慣性的這種情況也十分類似。就像上面說的，電場為有源場，即散度不為零；磁場為無源場，散度為零。電場有源性的推理：存在點電荷，即單極電場（正電場和負電場）。磁場無源性的推論：不存在磁荷，即沒有單極磁子。而且大家發現了沒有，有電荷的概念，但沒有磁荷的概念。

磁體的磁性來源於電流，電流是電荷的運動，因而概括地說，磁場是由運動電荷或電場的變化而產生的。所以雖然電場和磁場像一枚硬幣兩面，電場可以產生磁場，磁場也可以產生電場。看起來不存在誰決定誰。但很明顯，電場理論似乎更「重」一些，或者說更為根本。畢竟一些電磁學現象的根源理論是電荷理論！而不是磁荷理論。所以可以大膽猜想，在電磁學理論中，電場是磁場的源泉！但磁場也能產生電磁。說明他們互為源泉。

這是它與引力和慣性理論的不同。因為慣性不是引力的源泉！而且電磁力，和引力都是長程力。兩者在宏觀領域，量子領域都適用。

為了加深大家的理解，還是簡單介紹一下關於磁場的知識。雖然很早以前，人類就已知道磁石和其奧妙的磁性，最早出現的幾個學術性論述之一，是由法國學者皮埃·德馬立克（Pierre de Maricourt）於公元1269 年寫成[notes 3]。德馬立克仔細標明了鐵針在塊型磁石附近各個位置的定向，從這些記號，又描繪出很多條磁場線。他發現這些磁場線相會於磁石的相反兩端位置，就好像地球的經線相會於南極與北極。因此，他稱這兩位置為磁極。幾乎三個世紀後，威廉·吉爾伯特主張地球本身就是一個大磁石，其兩個磁極分別位於南極與北極。出版於1600 年，吉爾伯特的巨著《論磁石》開創磁學為一門正統科學學術領域。

於1824年，西莫恩·泊松發展出一種物理模型，比較能夠描述磁場。泊松認為磁性是由磁荷產生的，同類磁荷相排斥，異類磁荷相吸引。他的模型完全類比現代靜電模型；磁荷產生磁場，就如同電荷產生電場一般。這理論甚至能夠正確地預測儲存於磁場的能量。

儘管泊松模型有其成功之處，這模型也有兩點嚴重瑕疵。第一，磁荷並不存在。將磁鐵切為兩半，並不會造成兩個分離的磁極，所得到的兩個分離的磁鐵，每一個都有自己的指南極和指北極。第二，這模型不能解釋電場與磁場之間的奇異關係。

於1820年，一系列的革命性發現，促使開啟了現代磁學理論。首先，丹麥物理學家漢斯·奧斯特於7月發現載流導線的電流會施加作用力於磁針，使磁針偏轉指向。稍後，於9月，在這新聞抵達法國科學院僅僅一周之後，安德烈·瑪麗·安培成功地做實驗展示出，假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導線會互相吸引；否則，假若流向相反，則會互相排斥。緊接著，法國物理學家讓·巴蒂斯特·畢奧和菲利克斯·沙伐於10月共同發表了畢奧-薩伐爾定律；這定律能夠正確地計算出在載流導線四周的磁場。

1825年，安培又發表了安培定律。這定律也能夠描述載流導線產生的磁場。更重要的，這定律幫助建立整個電磁理論的基礎。於1831年，麥可·法拉第證實，隨著時間演進而變化的磁場會生成電場。這實驗結果展示出電與磁之間更密切的關係。

從1861年到1865之間，詹姆斯·麥克斯韋將經典電學和磁學雜亂無章的方程加以整合，發展成功麥克斯韋方程組。最先發表於他的1861年論文《論物理力線》，這方程組能夠解釋經典電學和磁學的各種現象。

在論文里，他提出了「分子渦流模型」，並成功地將安培定律加以延伸，增加入了一個有關於位移電流的項目，稱為「麥克斯韋修正項目」。由於分子渦包具有彈性，這模型可以描述電磁波的物理行為。因此，麥克斯韋推導出電磁波方程。他又計算出電磁波的傳播速度，發現這數值與光速非常接近。警覺的麥克斯韋立刻斷定光波就是一種電磁波。後來，於1887年，海因里希·魯道夫·赫茲做實驗證明了這事實。麥克斯韋統一了電學、磁學、光學理論。

雖然有了極具功能的麥克斯韋方程組，經典電動力學基本上已經完備，在理論方面，二十世紀帶來了更多的改良與延伸。阿爾伯特·愛因斯坦，於1905年，在他的論文里表明，電場和磁場是處於不同參考系的觀察者所觀察到的同樣現象。後來，電動力學又與量子力學合併為量子電動力學。

1820年丹麥物理學家奧斯特發現在通電的導體周圍存在著磁場，從而知道了電和磁相互依存的關係。由導體中電流所產生的磁場的極性和電流的流動方向有關，它服從右手法則。

目前的研究，人們認為磁場的產生是這樣的。由於經典物理中至今還拒絕使用基本粒子的概念來研究磁場問題，使電磁學和電動力學都將產生磁場的原因定義為點電荷的定向運動，並將磁鐵的成因解釋為磁疇。這就是我為什麼說，要將電荷理論明確化。

現代物理證明，任何物質的終極結構組成都是電子（帶單位負電荷），質子（帶單位正電荷）和中子（對外顯示電中性）。點電荷就是含有過剩電子（帶單位負電荷）或質子（帶單位正電荷）的物質點，因此電流產生磁場的原因只能歸結為運動電子產生磁場。

一個靜止的電子具有靜止電子質量和單位負電荷，因此對外產生引力和單位負電場力作用。當外力對靜止電子加速並使之運動時，該外力不但要為電子的整體運動提供動能，還要為運動電荷所產生的磁場提供磁能。可見，磁場是外力通過能量轉換的方式在運動電子內注入的磁能物質。電流產生磁場或帶負電的點電荷產生磁場都是大量運動電子產生磁場的宏觀表現。

同樣道理，由一個運動的帶正電的點電荷所產生的磁場，是其中過剩的質子從外力所獲取的磁能物質的宏觀體現。但其磁能物質又分別依附於其中帶有電荷的夸克。

傳遞運動電荷或電流之間相互作用的物理場，由運動電荷或電流產生，同時對產生場中其它運動電荷或電流發生力的作用。所以磁場是物質的一種形態。

磁鐵與磁鐵之間，通過各自產生的磁場，互相施加作用力和力矩於對方。運動中的電荷會產生磁場。磁性物質產生的磁場可以用電荷運動模型來解釋。但不能反過來說，用磁荷運動模型來解釋電場。再次強調，現有理論中是沒有磁荷概念的。所以這也是我為什麼說電場是磁場源泉。

電場是由電荷產生的。電場與磁場有密切的關係；有時磁場會生成電場，有時電場會生成磁場。麥克斯韋方程組可以描述電場、磁場、產生這些矢量場的電流和電荷，這些物理量之間的詳細關係。根據狹義相對論，電場和磁場是電磁場的兩面。設定兩個參考系A和B，相對於參考系A，參考系B以有限速度移動。從參考系A觀察為靜止電荷產生的純電場，在參考系B觀察則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。

與電場相仿，磁場是在一定空間區域內連續分布的向量場，描述磁場的基本物理量是磁感應強度矢量B ，也可以用磁感線形象地表示。然而，作為一個矢量場，磁場的性質與電場頗為不同。

運動電荷或變化電場產生的磁場，或兩者之和的總磁場，都是無源有旋的矢量場，磁力線是閉合的曲線簇，不中斷，不交叉。換言之，在磁場中不存在發出磁力線的源頭，也不存在會聚磁力線的尾閭，磁力線閉合表明沿磁力線的環路積分不為零，即磁場是有旋場而不是勢場（保守場），不存在類似於電勢那樣的標量函數。這個概念介紹，其實上面已經有了。我覺得這更加可以說明在電磁學理論中，電場和電荷理論的內容佔比，要多於磁場。

上面提到了磁疇，磁疇理論是具體解釋物體為什麼具有磁性的。磁疇理論是用量子理論從微觀上說明鐵磁質的磁化機理。所謂磁疇，是指鐵磁體材料在自發磁化的過程中為降低靜磁能而產生分化的方向各異的小型磁化區域，每個區域內部包含大量原子，這些原子的磁矩都像一個個小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區域之間原子磁矩排列的方向不同。各個磁疇之間的交界面稱為磁疇壁。宏觀物體一般總是具有很多磁疇，這樣，磁疇的磁矩方向各不相同，結果相互抵消，矢量和為零，整個物體的磁矩為零，它也就不能吸引其它磁性材料。也就是說磁性材料在正常情況下並不對外顯示磁性。只有當磁性材料被磁化以後，它才能對外顯示出磁性。

也可以這樣理解，分子或原子是構成物質材料的基元，基元中電子繞著原子核的運轉形成了電流，該電流產生的磁場，使每個基元都相當於一個微小的磁體，由大量基元組成一個集團結構，集團中所有基元產生的磁場都同方向整齊排列，這樣的集團叫做磁疇。在居里溫度以下，在大塊鐵磁性或亞鐵磁性（見鐵氧體）單晶體（或多 晶體中的晶粒）中，形成很多小區域，每個區域內的原子磁矩沿特定的方向排列，呈現均勻的自發磁化。但是在不同的區域內，磁矩的方向不同，使得晶體總的磁化強度為零。

在鐵磁性物質內部，由於原子的磁矩不等於零，每一個原子的表現就好似微小的永久磁鐵。假設聚集於一個小區域的原子，其磁矩都均勻地同向平行排列，則稱這小區域為磁疇或外斯疇。使用磁力顯微鏡，可以觀測到磁疇。

磁疇的種類分為：a）單獨磁疇。b）兩個異向磁疇。c）多個磁疇，最小能量態。磁疇所生成的磁場以帶箭頭細曲線表示。磁化強度以帶箭頭粗直線表示。

磁疇的形狀、尺寸、磁疇壁的厚度由交換能、退磁場能、磁晶各向異性能及磁彈性能來決定。平衡狀態的磁疇結構，應具有最小的能量。

在居里溫度以下，鐵磁或亞鐵磁材料內部存在很多具有各自的自發磁矩且磁矩成對的小區域。這些小區域排列的方向紊亂，宏觀上這些小區域的集合體在外界表現出整體磁矩為零，不顯磁性的現象。這些小區域即稱為磁疇。

當有外磁場作用時，磁疇內一些磁矩轉向外磁場方向，使得與外磁場方向接近一致的總磁矩得到增加，這類磁疇得到成長，而其他磁疇變小，結果是磁化強度增高。隨著外磁場強度的進一步增高，磁化強度增大，但即使磁疇內的磁矩取向一致，成了單一磁疇區，其磁化方向與外磁場方向也不完全一致。只有當外磁場強度增加到一定程度時，所有磁疇中磁矩的磁化方向才能全部與外磁場方向取向完全一致。此時，鐵磁體就達到磁飽和狀態，即成飽和磁化。一旦達到飽和磁化後，即使磁場減小到零，磁矩也不會回到零，殘留下一些磁化效應。這種殘留磁化值稱為殘餘磁感應強度（以符號Br表示）。飽和磁化值稱為飽和磁感應強度（Bs）。若加上反向磁場，使剩餘磁感應強度回到零，則此時的磁場強度稱為矯頑磁場強度或矯頑力（Hc）。

從物質的原子結構觀點來看，鐵磁質內電子間因自旋引起的相互作用是非常強烈的，在這種作用下，鐵磁質內部形成了一些微小的自發磁化區域，叫做磁疇。每一個磁疇中，各個電子的自旋磁矩排列的很整齊，因此它具有很強的磁性。磁疇的體積約為10-12m3～10-9m3，內含約1017～1020 個原子。在沒有外磁場時，鐵磁質內各個磁疇的排列方向是無序的，所以鐵磁質對外不顯磁性。當鐵磁質處於外磁場中時，各個磁疇的磁矩在外磁場的作用下都趨向於沿外磁場中的磁化程度非常大，它所建立的附加磁場強度B"比外磁場的磁場強度B在數值上一般要大幾十倍到數千倍，甚至達數萬倍。

從實驗中我們得知，鐵磁質的磁化和溫度有關。隨著溫度的升高，它的磁化能力逐漸減小，當溫度升高到某一溫度時，鐵磁性就完全消失，鐵磁質退化成順磁質。這個溫度叫做居里溫度或叫居里點。這是因為鐵磁質中自發磁化區域因劇烈的分子熱運動而遭到破壞，磁疇也就瓦解了，鐵磁質的鐵磁性消失，過渡到順磁質，從實驗知道，鐵的居里溫度是1043K，78%坡莫合金的居里溫度是873K，45%坡莫合金的居里溫度是673K。

上面的介紹，大家應該印象更深了。接著回到開始的論點。再這裡要提出另一個概念，叫楞次定律。楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。楞次定律還可表述為：感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因。楞次定律是能量守恆定律在電磁感應現象中的具體體現。

楞次定律的實質是：產生感應電流的過程必須遵守能量守恆定律，如果感應電流的方向違背楞次定律規定的原則，那麼永動機就是可以製成的。下面分別就三種情況進行說明：

（1）如果感應電流在迴路中產生的磁通量加強引起感應電流的原磁通變化，那麼，一經出現感應電流，引起感應電流的磁通變化將得到加強，於是感應電流進一步增加，磁通變化也進一步加強……感應電流在如此循環過程中不斷增加直至無限。這樣，便可從最初磁通微小的變化中（並在這種變化停止以後）得到無限大的感應電流。這顯然是違反能量守恆定律的。楞次定律指出這是不可能的，感應電流的磁通必須反抗引起它的磁通變化，感應電流具有的以及消耗的能量，必須從引起磁通變化的外界獲取。要在迴路中維持一定的感應電流，外界必須消耗一定的能量。如果磁通的變化是由外磁場的變化引起的，那麼，要抵消從無到有地建立感應電流的過程中感應電流在迴路中的磁通，以保持迴路中有一定的磁通變化率，產生外磁場的磁電流就必須不斷增加與之相應的能量，這隻能從外界不斷地補充。

（2）如果由組成迴路的導體作切割磁感線運動而產生的感應電流在磁場中受的力（安培力）的方向與運動方向相同，那麼，感應電流受的磁場力就會加快導體切割磁感線的運動，從而又增大感應電流。如此循環，導體的運動將不斷加速，動能不斷增大，電流的能量和在電路中損耗的焦耳熱都不斷增大，卻不需外界做功，這顯然是違背能量守恆定律的。楞次定律指出這是不可能的，感應電流受的安培力必須阻礙導體的運動，因此要維持導體以一定速度作切割磁感線運動，在迴路中產生一定的感應電流，外界必然反抗作用於感應電流的安培力做功。

（3）如果發電機轉子繞組上的感應電流的方向，與作同樣轉動的電動機轉子繞組上的電流方向相同，那麼發電機轉子繞組一經轉動，產生的感應電流立即成了電動機電流，繞組將加速轉動，結果感應電流進一步加強，轉動進一步加速。如此循環，這個機器既是發電機，可輸出越來越大的電能，又是電動機，可以對外做功，而不花任何代價（除使轉子最初的一動而外），這顯然是破壞能量守恆定律的永動機。楞次定律指出這是不可能的，發電機轉子上的感應電流的方嚮應與轉子作同樣運動的電機電流的方向相反。

綜上所述，楞次定律的任何錶述，都是與能量守恆定律相一致的。概括各種表述「感應電流的效果總是反抗產生感應電流的原因」，其實質就是產生感應電流的過程必須遵守能量守恆定律。

要正確全面地理解「楞次定律」必須從「阻礙」二字上下功夫，這裡起阻礙作用的是「感應電流的磁場」，它阻礙「原磁通量的變化」。

正如勒夏特列原理是化學領域的慣性定理，楞次定律正是電磁領域的慣性定理。勒夏特列原理、牛頓第一定律、楞次定律在本質上一樣的，同屬慣性定律。

各位，到了這裡，就可以做總結認識了。首先是引力和慣性。引力是一種時空性質，即時空引力場作用產生的。與慣性的關係就是，引力是慣性的源泉。

電力和磁力，或者說電場和磁場的關係。也有這樣的一面。電場是電荷及變化磁場周圍空間里存在的一種特殊物質。電場和磁場的關係是互為源泉，但電場更為根本。或者說電場是主動的，磁場是被動的。因為沒有電荷，一起電磁現象就不存在。而慣性定律和楞次定律，又驚人的相似。正是這樣的原因，才構成了物理世界的廣泛對稱和守恆。

所以對於慣性的認識理論，也同樣適合楞次定律。如下內容。

正確的理解要把握3個點。

1、楞次定律作用的速度是光速。【慣性作用也是光速。】

2、楞次定律是電磁感應相互作用的性質。【慣性是引力場的性質。】

3、楞次定律和參考系選擇無關。【慣性也與參考系選擇無關。】

所以以電荷為基礎的電磁學理論，和引力理論是一種「同相理論」。據此，電磁場產生電磁波，且任何物體都向外輻射能量。那麼引力場，就自然可以推理出引力波的存在。同樣電磁波是由光子組成的。那麼想當然的推理，就可以有引力波，由引力子組成。至於為何現在沒有探測到引力子，還是技術問題。

電磁理論和引力理論是一種「同相理論」，是說這種相似性，都來源於物體的本源粒子，即物質性或者能量性質。都是長程力。但仔細去體味這兩個理論，同樣是長程力卻還是有區別的。

電磁理論無論是電或者磁，他們的相互作用是需要條件的。看看庫倫定律，楞次定律，電磁感應定律，安培守則，右手法則，畢奧-薩伐定律等等關於電磁學的理論，其實都是限制條件。而引力就不同了，沒有這些限制。所以從這個角度講，引力是更加全域性的理論。而電磁理論是引力這種全域性框架下的「半全域性」理論。這裡的「半全域性」是指電磁學理論是受束縛的。但要清楚，其實兩個理論都是全域性理論，不能比較大小。

所以其實宇宙中任何物體都向外輻射電磁波，電磁場。但其實整個宇宙接近電中性。就像回答物體為什麼具有磁性的感念是一樣的。磁疇各個方向的排列方向是無序的話，該物體對外不顯磁性。

而且有一點，大家應該知道，就是所有的物質，理論上來說都可以導電。畢竟任何物質有具有電荷性質。比如說有一些氣體，在通常情況下氣體的自由電荷極少，是良好的絕緣體。但是由於某些原因氣體中的分子發生了電離，它便可以導電，這種現象稱為氣體導電或氣體放電。還有通過其他技術手段，可以使得物質導電。氫氣可以變成金屬氫。金屬氫是液態或固態氫在上百萬大氣壓的高壓下變成的導電體。導電性類似於金屬，故稱金屬氫。金屬氫是一種高密度、高儲能材料，之前的預測中表明，金屬氫是一種室溫超導體。不光有金屬氫，還有金屬氮等。

這章的內容，其實很多的。希望大家沒有迷糊。最後做一點總結。引力理論和電磁學理論都是同相理論。電磁學理論從某種意義上來說，是一種半全域性理論，或者半開放性理論。因為電磁學的現象，產生條件比引力苛刻。

就開放程度而言，顯然四種基本力的順序是引力，電磁力，弱力，強力。可以形象的用四個套環來表示。

引力是慣性的源泉，可以據此，大膽推論，電場是磁場的源泉，且二者互為源泉。但電場更具有主動性。根據引力理論和電磁學理論的相似性，可以推理出引力子的存在是合理的。而且楞次定律的作用速度是光速，庫倫定律點電荷之間的作用速度，也必然是光速。這一點毋庸置疑。不會是超距作用。

電荷理論看似完善，實際上還需要深化。即明確化，物質化，能量化。

這個世界太美，我們的時間總是過的快，不夠用。我想看到更美的東西，我希望自己有更多的能力和知識，來產生更好的想像力，來想像這個世界。顯然現在差的很遠。我希望你看到之後，能產生更豐富的想像，用你想像，來把現在的物理理論知識串聯起來，做出一個驚人的理論。我很期待。

摘自獨立學者，科普作家靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》

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