文章插图
首先要交代一些事情物理学的精髓是测量与描述 。
对物理量的测量 。最好是用数学语言去描述物理规律,因为数学语言可以很好地反映测量的数据之间的关系 。
对物理规律的描述 。
但是,数学语言并不是完美的语言,只用数学语言描述的物理规律是不完整的,因为经常会出现“照着公式瞎解释”的现象 。
数学语言最明显的缺陷是:无法区分相关关系和因果关系 。
比如电阻的定义式:
文章插图
稍微有点物理基础的人都能看出这是在瞎解释,把“相关”当成了“因果” 。
下面来到电磁学“照着公式瞎解释”的现象其实有很多 。
类似的,“变化的电场产生磁场”、“变化的磁场产生电场”之类的说法,根本就没在麦克斯韦的《电磁通论》里面出现过 。
文章插图
谈到涡旋电场 , 麦克斯韦将其归结为“涡旋电场伴随着变化的磁?。浠拇懦∈怯傻绾傻脑硕刺浠鸬?。”
谈到位移电流,麦克斯韦将其归结为“电荷的位移的变化,这也就是电荷的运动 , 既然是电荷的运动,就应该会产生磁效应 。”
“变化的电场产生磁场”、“变化的磁场产生电场”这种说法其实和麦克斯韦当初的思想格格不入 。而且,每次提到“电场的变化”或“磁场的变化”,麦克斯韦都会紧接着提到电荷的运动状态变化 。
麦克斯韦眼中的电磁场是一种弥散在整个宇宙中的“弹性介质”,电场和磁场分别表征着这种“弹性介质”的势能和动能 。变速运动的电荷会扰动这种“弹性介质”,这种扰动被称为“电磁扰动”,这种扰动的传播被称为“电磁波” 。
文章插图
当然,麦克斯韦的观点未必都对,现在的教科书常见的说法也未必就是错的 。
不过,关于电磁波,笔者有必要澄清一些事情:
我们通常说的电磁波确实是“电磁扰动”的传播,是电磁场的能量在空间中的传播 , 不是电场的能量与磁场的能量在相互转化 。
由麦克斯韦方程组可以解出:
电磁波的电场分量和磁场分量是同步变化的!
文章插图
如果你接受了电磁波是“电生磁 , 磁生电”交替进行的过程,那么你就会认为电磁波的传播过程中,电场的能量与磁场的能量相互转化,电磁波的电场分量和磁场分量是互补的 。
这根本就不满足由麦克斯韦方程组推导出的波动方程的行波解!
(笔者真的见有人这样思考过,在不知不觉中就违背了麦克斯韦方程组 。)
但是 , 事情还没完,电场的能量与磁场的能量相互转化的现象也是有的!
这就是电磁振荡:
文章插图
此时,电场分量和磁场分量就是互补的,不再同步变化 。
这种现象也是由麦克斯韦方程组推导出的波动方程的解 , 只不过是驻波解!
驻波不在空间中传播,相当于电磁场在“原地振荡”,电磁场的能量没有在空间中传播 。而我们通常说的电磁波是行波,是可以让电磁场的能量在空间中传播的 , 属于“电磁扰动”的传播 。
至于什么时候是行波,什么时候是驻波?
- 人死后的一些迷信说法 为什么人死后不能让猫靠近?
- 形容人死后多久的成语
- 人死前有意识吗?自己知道要死吗 人是不是能感觉到自己要死了
- 人死后意识依然存在,量子力学解释了灵魂的本质
- 人死后为什么不让猫靠近遗体 死猫为什么不能碰
- 揭秘六种最危险雪崩:秘鲁大雪崩造成2万人死亡
- 为什么人死后要穿寿衣 为什么人死了要穿寿衣不能穿自己的衣服
- 人去世后灯要亮几夜 人死了之后会去哪里?是真的已经去世了吗?
- 科学家在量子力学中得出:人死但未曾消失
- 人死后到底去哪了?科学家终于研究出了真相 人死了不是真正的死了