博文

[讨论] 电磁学的实验再检验（8）：静止的电场、引力场之间是否存在相互作用？

已有 2204 次阅读 2023-7-24 17:49 |个人分类:科学 - 艺术 - 社会|系统分类:科研笔记

汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！

Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations.

Not to discriminate against Chinese, please!

[讨论] 电磁学的实验再检验（8）：静止的电场、引力场之间是否存在相互作用？

特斯拉： 今天的科学家们用数学替换了实验，并且他们从方程到方程来回地推导，最终建立了一个和现实世界没有任何关系的数学结构。

https://www.rastko.rs/projekti/tesla/delo/10884

阿诺德： 推导的链（即所谓的“证明”）越长越复杂，最后得到的结论可靠性越低。

https://iopscience.iop.org/article/10.1070/RM1998v053n01ABEH000005

费米： 我更喜欢的方式，是对你正在计算的过程有一个清晰的物理图像。

https://www.nature.com/articles/427297a

所以，判定实验原理的设计，越接近“被检验的描述物理作用的数学公式”越好。

这是一个陆续思考的过程，十分艰难的过程。是电场、磁场、电磁波深层次性质探索的实体物理实验。要求极高的实验精度、稳定性。

先给出“定性”图像。假如可行，再进行“定量”细化。最后才是实体实验装置的具体设计。

术语 terminology

静电场： electrostatic field

静止的引力场： static gravitational field

引力透镜： gravitational lensing

核心：

静止的引力场、静电场之间是否存在相互作用？

费曼在《The Feynman Lectures on Physics》写到：“只有电磁场才能成为引力的来源，这是一个很难没有的想法。事实上，人们已经观察到，当光线经过太阳附近时会发生偏转——我们可以说是太阳把光线拉向它。你不想让光线在太阳上产生同样的拉力吗？”

https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_27.html

按照爱因斯坦的广义相对论，当引力引起空间弯曲时，电磁波（光）会发生弯曲。已经有“引力透镜”等得到天文学的验证。

The gravity of a luminous red galaxy (LRG) has gravitationally distorted the lig.jpg

图1 引力透镜

引用自：The gravity of a luminous red galaxy (LRG) has gravitationally distorted the light from a much more distant blue galaxy. More typically, such light bending results in two discernible images of the distant galaxy, but here the lens alignment is so precise that the background galaxy is distorted into a horseshoe – a nearly complete ring. Credit: ESA/Hubble & NASA

【机器翻译】明亮的红色星系（LRG）的引力使来自更远的蓝色星系的光发生了引力扭曲。更典型的是，这种光弯曲会导致遥远星系的两张可辨别的图像，但这里的透镜排列非常精确，以至于背景星系扭曲成马蹄形——一个几乎完整的环。资料来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局

https://hubblesite.org/files/live/sites/hubble/files/home/resource-gallery/articles/_images/hs-article-lensShoe-2400x1200.jpg

https://hubblesite.org/contents/articles/gravitational-lensing

既然假定引力场引起了“空间弯曲”，静电场在引力场中变化的可能性是存在的。用实体的物理实验，直接判断这些相互作用，也应该考虑了。

一、静止引力场对静止电场的影响

由于地表引力场难以屏蔽，所以建议优先进行“引力场、电荷”之间相互作用的判定实验。

周围没有大山、大湖等，相对均匀的地质情况。电磁屏蔽室内。

下图中间灰色为软铁类的电磁屏蔽。

“引力场、电荷”之间相互作用的判定实验 11.jpg

图2 “引力场、电荷”之间相互作用的判定实验原理图

“引力场、电荷”之间相互作用的判定实验 22.jpg

图3 测试子安置的示意图

用金属导体材料制成测试子。可以在水平和垂直方向自由运动。采用细、软导线，用高稳定性电源，给图2里的两个测试子同时供电。对测试子两端进行三维运动的高精度检测。

可以采用卡文迪许扭秤实验（Cavendish Experiment to Measure Gravitational Constant）思路，安装小镜子放大测试子两端的运动。

两个测试子的供电方式可以参考特鲁顿-诺伯实验（Trouton–Noble experiment）。

高稳定性电源，提供固定不变的直流电压、变化的电压：“静止引力场，静止电荷”之间相互作用的判定实验。

二、静止引力场对低速运动电场的影响

2.1 库仑摆动法

摆针与地球表面分别水平、垂直，将这两种情况进行实验对照。

He suspended a needle with a small plate on one end, and the plate was then charged. The opposite charge was placed on the surface of a hollow sphere of copper or metal-coated cardboard, about a foot in diameter.

Coulomb assumed that the large sphere would behave as if all its charge were concentrated in a point at its center. The needle was made to oscillate in a narrow arc in the horizontal plane. The period of oscillation depended on the force between the charged sphere and the charged plate on the needle, just as the period of the ordinary simple pendulum depends on the force exerted by gravity. Coulomb then measured the period of oscillation at various distances from the large sphere and, using an equation similar to that for the pendulum, related the period to the force between the charges.

【机器翻译】他把一根一端有一个小盘子的针挂起来，然后把盘子装上。相反的电荷被放置在直径约一英尺的铜或金属涂层纸板的空心球表面。

库仑假设大球体的行为就像所有电荷都集中在其中心的一点上一样。针被制成在水平面内以窄弧形振荡。振荡周期取决于带电球体和带电板之间的力，就像普通单摆的周期取决于重力施加的力一样。然后，库仑测量了在距离大球体不同距离处的振荡周期，并使用类似于摆锤的方程，将振荡周期与电荷之间的力联系起来。

https://www.aps.org/publications/apsnews/201606/physicshistory.cfm

假如引力场对静电场有影响，则摆针与地球表面水平、垂直两种情况下，其运动情况应该有所不同。

2.2 磁场中的电子束，中心加入正电荷 +Q

电子束垂直与地球表面，中间加入正电荷 +Q。假如“静止引力场”、“静电场”之间存在相互作用，电子束轨道应该会有变形。

Magnetic field electron beam 加正电荷.jpg