（8）

   “电生磁、磁生电。”在今天是个初中生都知道的事。但追溯人类的科技史，这是个匪夷所思的结果。因为变动的磁场才能产生电场，而变动的电场才能产生磁场，纵使你开始将“吸引”和“排斥”作为一类现象，那么你也会从静止的磁场或者电场观察入手，没有特殊的缘由，你也很难注意到这个动态变化的过程。-除非你有特殊的信念。

   最早有这个信念的人是Ritter（http://en.wikipedia.org/wiki/Johann_Wilhelm_Ritter）。我们很难定义Ritter是个什么样的人。因为他受过至少比胡克要正规的教育，并且其工作的领域都与所受教育相关联，所以我们没有办法将他称为民科。但是他没有谋得一份稳定的教职，经济也没有稳定来源，在可以当杰青的年纪，当上了院士，但是又穷又病，很快死掉了。我想了想，本网的陈楷翰陈疯子风格上跟Ritter有点像，所以我们姑且称其为疯子罢。

   按照现在喜欢把某个领域开创者叫做“之父”的做法，我们应该把Ritter叫做紫外线之父。Ritter发现紫外线的理由非常奇特：那个时候刚发现红外线不久，因为红外线是热的物体或者天体发出的，所以叫做“热光”（http://en.wikipedia.org/wiki/William_Herschel）。那么按照Ritter的推理，有“热光”，必有“冷光”，因此他发现了紫外线，当然是在可见光谱的另一头发现的。现在，我们知道，Ritter的发现很了不起，但理由纯属扯淡。（当然，Ritter作为黑格尔一派的哲学家，这样想是完全正确的，辩证的，符合中医理论的，因此，我向黑格尔一派的哲学家们道歉，我不应该称Ritter为疯子，虽然陈楷翰是个疯子。）

   Ritter的奇特想法和实验，包括他宣布使用一组磁铁使水电离了。虽然这个结果从来都没有被人验证成功过，但是“电磁相生”的思想还是深深地影响了老朋友奥斯特（http://en.wikipedia.org/wiki/Hans_Oersted）。

   1820年4月21日，奥斯特在准备演讲稿的时候，用改进的伏特电池产生了电流，居然发现指南针发生了偏转！“电磁相生”真的如同魔术般出现了！

   那么Ritter应该是“电磁相生”现象之父呢，还是之母呢？

   我们所知道的是，Ritter，这个疯子，将人类领进了一个新世界。

   我之所以在“光速”系列的“场论”里，如此长篇地讲述Ritter（属于走支马路的支马路），是向大家表明，自由之思想，哪怕是错误的，对于我们，也是多么重要。要是没有这些疯疯癫癫、离经叛道的错误想法，怎么会有电磁波这样的东西被我们发现？

（9）

   1820年当年，当奥斯特的结果一发表，安培、毕奥和沙法尔以迅雷不及掩耳盗铃之势给出了电磁相生的相关关系。

   其中最值得讨论的是安培1826年提出的环路定律（http://en.wikipedia.org/wiki/Ampère%27s_circuital_law）：

                                                 （1）

这里，B是指由电流产生的磁场的磁感应强度，J是电流密度。那么如果我们考察一个绕电流的环路C，并且指定一下环路的旋转方向，即认为相对覆盖了C的面积S而言，我们采用右手定则规定C的旋转方向和S的方向，如图1。

图1 旋转与面矢量。

而安培环路定律，可以写成如下所谓微分的形式：

 $(\dfrac{\delta B_{z}}{\delta y}-\dfrac{\delta B_{y}}{\delta z})\textbf{i}+(\dfrac{\delta B_{x}}{\delta z}-\dfrac{\delta B_{z}}{\delta x})\textbf{j}+(\dfrac{\delta B_{y}}{\delta x}-\dfrac{\delta B_{x}}{\delta y})\textbf{k}=\mu_{0}\textbf{J}$           (2)

如果根据图1，规定矢量的叉乘，使用上一篇系列博文中谈到的倒三角算符，我们很容易就有：

 $\bigtriangledown \times \textbf{B}=\mu_{0} \textbf{J}$                   (3)

这里公式（2）的形式的证明是比较有趣的。可以将图1的面积S缩为无穷小，按照我们民科的方式给出不严格的证明，读者不妨一试。

这里，$\bigtriangledown \times \textbf{B}$谓之求$\textbf{B}$之旋度，记为curl（http://en.wikipedia.org/wiki/Curl_(mathematics)），即：

          $curl\textbf{B}=\bigtriangledown \times \textbf{B}$

（10）

抛开公式（3）的具体物理意义不谈，仿照系列上一篇博文谈到的标量势的定义，我们可以称B是J的矢量势（http://en.wikipedia.org/wiki/Vector_potential）。形象地理解，是由于B这样的旋转磁场的存在，建立了J这样的电流密度矢量场。如果不能肯定B是J的原因或者结果，至少，我们可以认为B和J似乎是同一件事的两个方面。换言之，安培定律至少从数学形式上暗示了“磁场足以产生电流”。

1831年，Faraday（http://en.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday）经12年努力，顶住了自己的老板戴维院士的严厉打击（戴维其实也想做电动机，不过没搞成），终于做出了电动机，并阐明了变动的磁场足以感生电流。

至此，经30年，“电磁相生”的实验和理论得以确立：流动的电荷产生磁场，变动的磁场产生电流。

（11）

回故和分析历史，应用场论，从安培环路定律，我们会发现实际上到1831年电磁理论的结果，暗含了矛盾。（http://en.wikipedia.org/wiki/Ampère%27s_circuital_law）

很容易推导，对于一个矢量场，比如$\textbf{B}$,只要其在空间分布是连续的，总是有：

                                                            （4）

换言之，这时：

              $\bigtriangledown \cdot \textbf{J}=0$                           (5)

那么电流没有了源头，这显然没有办法解释伏打电池为什么有正负极了。

（12）

亲，非常感谢您伴随徐民科度过了最困难和乏味的一章-虽然我尽量插科打诨。在下一章，我们将迎来天才麦克斯韦最终在以太中建立“位移电流”的概念，并提出电磁波，完整建立了“电磁相生”的理论。后面的故事将会精巧而激动人心。

而在本章最后的透气时刻。我们要讨论两个小问题。

问题1.黄老邪认为我前一篇博文的云南民歌是白唱了。我给出的答案是，既然电和磁都让Ritter发现了联系，那么小河水自然会跟找对象联系起来，这歌当然没有白唱，因为写“西瓜与刀”的邢志忠捕头曾经对paper说：且行且珍惜，将西瓜、刀、paper和伊利牛奶完全联系起来了。

问题2.以太这概念太老了，值得你大张旗鼓地宣传，弄得跟中医理论似的？我给出的答案是，这世界上不存在没有预设理论前提的实验观察，也不可能有脱离历史的科学进步，这是科学哲学的基本常识。