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[讨论] 电磁学的实验再检验（9）：三根平行载流导线之间的电磁力

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。

核心：

判断“电场”、“电荷移动”，谁是更基础的电磁作用？

一、信息不足造成的悲剧

1.1  罗密欧自杀，害死了朱丽叶

   为了躲避逼婚，朱丽叶服下了神父劳伦斯（Friar Lawrence）所给的可以假死40小时的迷药，并被送入坟地。

   不明真相的罗密欧悲痛欲绝，赶到坟地服毒自杀殉情，倒在朱丽叶身边。

   朱丽叶醒来见此情景也殉情而死。

1.2  牛顿与马赫：旋转小球实验

   牛顿的“旋转小球实验”：

   将两个球体通过一根绳子相连，然后围绕它们质心旋转。通过研究绳子中产生的张力，可以确定旋转的大小和方向。 

1.3  正弦波，还是高斯白噪声？

   从“真正的”高斯白噪声里取出连续3个数据点。

   这3个数据点，是一个正弦波，还是高斯白噪声？

   以上都是信息不足造成地悲剧或困境。

   消除悲剧或困境的方法之一：增加新的信息。

   （1）假如劳伦斯（Friar Lawrence）提前告诉了罗密欧，罗密欧就不会再服毒自杀殉情。等朱丽叶醒来，皆大欢喜！

   （2）如果伽利略作为第三方对牛顿和马赫进行裁判，牛顿就不会颜面尽失了。因为伽利略“具有一些先验的，或者不证自明的知识。”

   （3）再多给我点数据吧？实在不行，我给你钱可以吗？

   费曼在《The Feynman Lectures on Physics》写到：“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

   要是只有“太阳”、“光线”双方，到底是“太阳拉弯了光线”，还是“光线拉动了太阳”？

   马赫（Ernst Mach）老师，您怎么看？

二、物理实验：三根平行载流导线之间的电磁力

   这是两根“平行载流导线之间的电磁力”的扩展版，以期获得更多的信息。

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395383.html

（a）

（b）

图1  三根长平行载流导线

   采用三根长平行导线 A、B、C，且该三根导线的直径、材料等均相同。这三根平行导线的横截面呈等边三角形。即如纵向看为平行导线，则横向看其位置为等边三角形。

   长平行导线 A、B、C 里流过稳恒直流电流。

   （1）三根平行导线都水平放置；

   （2）三根平行导线都垂直放置。

   测量三根导线之间的空间位移。

2.1  长平行导线 A、B、C：分别采用银、铜、铁、铝等不同材料

   所有导线里的电流相同。

2.2  长平行导线 A、B、C：同一材料，但直径不同

   所有导线里的电流相同。

   不同材料、相同材料但直径不同，在电流强度相同时，导线内部的自由电子运动平均速度不同。

   判断“电场”、“电荷移动”，谁是更基础的作用。

表1  不同金属的自由电子密度（Conduction Band Electron Density）

引用自：https://openstax.org/books/university-physics-volume-3/pages/9-4-free-electron-model-of-metals

三、小结

   保持相同的电流强度，在不同直径（同一材料）、不同材料（同一直径）情况下，测量三根长导线之间的空间形变位移。

   目的：判断“电场”、“电荷移动”，谁是更基础的电磁作用？

参考资料：

[1] 2023-04-08，《罗密欧与朱丽叶》/Romeo and Juliet/荣广润

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=134180&Type=bkzyb&SubID=179572

   为了躲避逼婚，朱丽叶服下了神父所给的可以假死40小时的迷药，并被送入坟地。不明真相的罗密欧悲痛欲绝，赶到坟地服毒自杀殉情，倒在朱丽叶身边。朱丽叶醒来见此情景也殉情而死。

[2] APPLE频道，2023-01-23，牛顿与马赫之间的争辩：旋转水桶实验

https://www.toutiao.com/article/7191525239510041126/

[3] 2022-01-20，安培环路定理/Ampère's circuital theorem/陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31205&Type=bkzyb&SubID=61931

[4] 2022-01-20，安培力/Ampère force/范宝新、陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31202&Type=bkzyb&SubID=61931

[5] 2022-01-20，毕奥-萨伐尔定律/Biot-Savart law/陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=31200&Type=bkzyb&SubID=61931

[6] 2022-12-23，毕奥-萨伐尔定律/Biot-Savart law/于歆杰，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=398554&Type=bkzyb&SubID=134099

[7] 2023-04-29，麦克斯韦方程组/Maxwell's equations/陈熙谋，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141120&Type=bkzyb&SubID=61956 

[8] 9.4 Free Electron Model of Metals, University Physics Volume 3, Rice University

https://openstax.org/books/university-physics-volume-3/pages/9-4-free-electron-model-of-metals  

[9] 中国科学就科学智慧火花，2012-04-12，SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷

https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681

相关链接：

[1] 2023-07-24，[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？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396488.html

[2] 2023-07-23，[讨论] 电磁学的实验再检验（7）：电磁波的刚性（关联“光压”）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396376.html

[3] 2023-07-22，[请教] 电磁学的实验再检验（6）：“电力线 electric field lines”本身带有记号（ID）吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396267.html

[4] 2023-07-21，[呼吁] 电磁学的实验再检验（5）：静电力（库仑定律）扭秤法的高精度再检验

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396160.html

[5] 2023-07-20，[讨论] 电磁学的实验再检验（4）：电磁波依赖坐标系判定实验原理

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1396060.html

[6] 2023-07-15，[求助] 电磁学的实验再检验（3）：电磁波依赖坐标系实验

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395495.html

[7] 2023-07-14，[最主流] 电磁学的实验再检验（2）：平行载流导线之间的电磁力

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395383.html

[8] 2023-07-13，[最主流] 电磁学的实验再检验（1）：坡印廷矢量（Poynting vector）只是一种数学抽象？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395225.html

[9] 2022-06-13，[讨论] 引力、电磁力“独立性”的判定实验

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1342826.html

[10] 2022-03-30，[傻问] 磁场变化能产生电荷吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1331747.html

[11] 2022-06-14，[小结] 近期关于引力、电磁力统一的思考

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1342966.html

[12] 2022-06-25，[小结] 我们在物理学上的主要“创新点”（？）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1344493.html

[13] 2022-07-31，[重贴] 反思麦克斯韦经典电磁理论宣言（附说明）

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1349475.html

[14] 2023-07-14，“电磁学的实验再检验”：经典电磁学实验当代再检验的起因、意义要点

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395251.html

[15] 2023-07-12，[惊悚、惊喜] 原来我才是“最主流”：反思麦克斯韦经典电磁理论

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1395113.html

[16] 2019-07-02，记忆：南开大学2008年《科学素质教育课程骨干教师高级研修班》

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1187783.html

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