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电荷的相对论不变性理论依据

已有 1073 次阅读 2022-4-20 19:32 |系统分类:科研笔记

相对论中对于不同参照系的相对运动,在观察者看来,物质的居多性质均发生了变化,即产生了如尺寸收缩、时间膨胀和质量增加等相对论效应,然而电荷属性却是个相对论下的不变量,这是事实结果,然而一直以来却未能在理论上得到很好的说明或证明,这是基础物理学留下的一个缺憾,这其中的缘由或是与我们对电荷的本质的不了解有关。之前,我们只能简单地将电荷归结为基本粒子的一种内禀属性了事,对电荷的本质细节一无所知。那么现在,在我们的B. Feng理论体系里,电荷的本质得到了很好的揭示,依此,我们现在可以从理论上解释为什么电荷可以是个相对论下的不变量。

首先需要说明的是,我们必须纠正或者避免的错误是:认为电荷既然具有相对论不变性,那么电荷自然就不会有相对论效应这样的误解。实际上我们很清楚的是电荷有显著的相对运动效应,即电磁效应,既是如此那么电荷为什么又是相对论下不变的呢?这个显见的矛盾确实让人费解!

其实,内在原因是这样的:首先需要肯定的是麦克斯韦方程组及电动力学具有洛伦兹变换的协变性(居多相关的数学证明简易可查),电荷具有相对论效应,并建立了电磁转换理论的可量化数学描述。由电荷所产生的电/磁场是同一个事物,其电性或磁性性质取决于其相对于观察者的运动,在经典电磁学里,将电性作用和磁性作用是分置处理的,规定了其间不交叉产生作用。由于电动的磁效应已另行单列计算处理,使得电荷的相对论效应已然以磁的形式从电荷性质中抽出,此时电荷已是个空洞的概念,不能再重复具有二次相对论效应,故而得出了“电荷是相对论不变性的”结论。再说,电荷的相对论效应能以磁的形式成功且完整地被抽出也是得益于麦克斯韦方程组具有洛伦兹变换的协变性特征为其创造了前提条件。

理论建模在数学表达上也是相互印证、吻合和自洽的。在B. Feng理论中,依据电磁理论,我们得出基础电荷机制由来的可计算关系式为:

q2 = 8πε0/(64k1/3)/(3 × 20.5πk2) = (1.6021766208 × 10-19 C)2

由上式可知,基础电荷不再是个基本的物理常数,而是由三个基本物理常数ε0cћ以及高维对低维的两个几何投影系数和空间弯曲系数所决定的复合物理常数,因为包括真空光速在内的这些常数和系数是不具有相对论效应的,导致了电荷(q)成为了相对论的不变量的结果。

另一种研究途径是,如果我们不用电的磁效应理论,上述电荷计算的关系式就不会成立。那么,在不运用电的磁效应情况下,电荷自然会有相对论效应,其结果使得电荷不再是个标量,而成为了一个可用两个二维张量表示的三维张量,即电荷将在不同的运动方向上产生不同取值的相对论效应,就某个方向而言,电荷可简化为该方向上的矢量,即:qi = q0(1-Vi2/c2)0.5

其中,Vi为电荷在某方向 (i)上的速度,qi为该方向的相对论电荷。显然,当带荷微粒在某方向接近光速时,则该方向的相对论电荷的取值将趋于零。

依此,如果绘制相对论电荷(qi)的等值线,则该等值线即为电磁理论中的磁力线。




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