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相对论电磁学理论可以确认电现象的活动主力军 是负电子而不是正电子
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相对论电磁学理论可以确认电现象的活动主力军是负电子而不是正电子
在实验物理学的记录总结中，正电子被认识出的机会远比负电子少，所以正电子的第一次被发现认识也就较负电子迟，这是为什么呢？
人们回顾由安培、法拉第直觉认识到麦克斯韦理论总结完成的经典电磁学，再随便鸟瞰一下现代物理学中众所周知的主要专题，如原子结构到原子外层必然存在的“电子云”，金属导电的“电子气”，电子学上的金属表层电子发射，等等问题，必然会回答说：不都是负电子在活动吗？不都是负电子和物理学各类型实验仪器接触而反映出了可以观测到的物理现象吗？那里有同样多的正电子活动的场地呢？所以，电现象的活动主力军是负电子而不是正电子。这是以事实答复事实，并没有正面回答“这是为什么？”。如果不能从理论上正面回答这个问题，其主要原因必然是涉及这类专题的现代物理学理论和安培、法拉第、麦克斯韦奠定的经典电磁学理论脱了节。
在《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书中[1]，在用相对论电磁学理论描述确认运动电荷产生电磁场的演算细节上，为回答上面的问题查出了一个主要缺口，正好清清楚楚指出负电子和正电子的被认识机会确是有截然不同之处。这很可能是不满于以事实答复事实的物理学工作者所感兴趣的骨节里面的痒。
自安培、法拉第初具模型的经典电磁学开始，电流方向一直被当作是正电荷的移动方向。后来，带负电荷的电子移动被确认是造成电流的原因之后，正电荷依电流方向移动的假定并无人认为是基础物理学的致命伤，麦克斯韦总结电磁学的微分方程式组依旧很妥当地配合右手、左手拇指法则在实验和理论两方面被运用着。从中学到大学的物理学基础课程里都是这样教学的。是不是经典电磁学的演算细节里对这个不符事实的假定可以自动地做出改正？众所周知，结构力学对各个肢节构材的张力或压力，在解算前允许依据已有的知识水平自由假定；如果对某某肢节假定错误，则在解算结果中原假定的张力或压力自动带上负号。这是方法对理论和事实绝对负责。这个“唯方法论”能运用到上述“何谓电流”这个问题里来吗？答案是显然的，如果这个“唯方法论”的演算方法步骤不能正确运用到这个问题上，来沟通事实和理论，那么岂不是够不上“唯方法论”者来捧场吗？《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书中[1]，在相对论的四维空间里详细分析麦克斯韦用数学方法写出安培、法拉第直觉体会得到的运动电荷激发的变化的电磁场以及运动介质中的电动力学方程，将运动介质中的电动力学方程和介质力学的对应公式细细比较分析后，确凿有据地说明麦克斯韦导出的方程式里保持动态的电荷密度ρ，必须是“-ρ”，而不是“+ρ”。这样就从理论的源头上，论证了人类文明进入电时代的活动主力军确是负电子，而不是正电子。
这个问题的一个主要关键是，在相对论电动力学中计算带电体或运动电荷及电流激发变化的电场和磁场时必须知道带电体的电荷、电流分布。如果假设电荷的体积压缩为一点，将电荷集中在这点上进行积分，其结果导致在数学运用的严谨性和物理意义上的区别一直没有人深究过。如果确信电子必有一定体积和可以再分，那么在理论分析计算运动电荷（电子）产生变化的电磁场时，涉及电荷（电子）内部电荷密度分布ρ的积分，如 ∭f（xi）ρdV 时必须特别小心，这里不仅被积函数f（xi）是带电体内（或电荷内）位置的函数，电荷密度分布ρ也是带电体内（或电荷内）位置的函数，不可以随便强令电荷ρ集中于一点或将ρ视为常数，将积分积出。在《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书中[1]，将电子（带电体）作为一个极端稳定的个体来体会其物理意义，同时避免将以密度ρ表示的电荷轻率强制性地化为集中在一点得到总电荷e ，运用分部积分法，将这积分积出；并且逐一修订历来物理学上将电子视为一点的关于运动电荷，特别是偶极子振动产生变动电磁场的演算细节，得出一个由经典物理学直通现代物理学的主要线索，即：藉以建立相对论的麦克斯韦方程式组不仅如所周知的总结了安培、法拉第以来的经典电磁学，而且还确切证实电流不是由于正电子的移动而形成，而是由于负电子依电流的反向移动而形成。这个实验物理学对电流存在的唯物认识，一直不是经典物理学的系统理论可以说明，现在有了经典电磁学理论的严格论证。
理论物理学大师索末菲（A.Sommerfeld ）依据符合相对论观点的麦克斯韦方程式组，在计算得到加速运动电荷产生的电磁场的基础上解算了赫茨（Hertz）的偶极子振动产生变化电磁场[2]。索末菲在计算过程中清楚明白认定是因为正电荷“＋e”运动速度形成的电流产生空间的变化电磁场[2]。而《相对论研究进展—隐埋半个世纪的相对论研究》一书中[1] 运用分部积分法计算结果和索末菲得到的相关结果比较，都加上一个“－”号，最后结果照旧被维持符合电流产生磁场的右手拇指法则；但是被弄得一清二楚的是电流确是由于“－e”依电流的相反方向移动，而不是由于“＋e”的移动。这个扭转过来的偶极子振动产生变化电磁场问题，从理论上揭出人类文明进入电时代后，这个电时代的主力军是负电子（绝对不是正电子）的活动。应请感兴趣的读者取索末菲著作《Lectures on Theoretical Physics, Vol.Ⅲ, Electrodynamics》[2]和《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》[1]对照细读，看看[1]中提出的“分部积分法”过程是否可以不理，从中各自去了解多方面的后果。
另一个推断运动电荷的主力军是负电荷的重要依据是运动介质的电动力学方程。在《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书中[1]详细推演了，麦克斯韦发展法拉第对电磁场的直觉唯物认识，极端认真导出的完全相当于介质内部单位体积介质的动力学方程。现将方程三个分量展示如下：
（1）
方程中σij 是电磁场应力张量，Si 是电磁场能流密度；这个方程很好地描述了运动电荷、介质和电磁场三者之间的相互作用。方程的左方前面三项是邻近介质所发挥的“电磁应力”，左方第四项是所描述对象主体所代表的单位体积介质的动量变化；右方（简单地解释）是外场对这运动主体所作用的外力。这外力在相对论四维空间里称“洛伦兹力密度”，是运动电荷在电磁场中（无论是外场或由于电荷本身因运动而产生的场）凭其自身的本体观测坐标系统直接反应在运动形式的力。电荷在导体中或电磁波在所谓“真空”中传播场介质运动，实际都是发挥作用的“运动形式”依次自动调整或不走样地传到远处。要处理的对象是介质空间里的一个“速度函数”，而这速度并不仅仅联系某一个指定的介质体积元。即令在直流导电的电线里，也还应正确了解电荷是表演接力赛。
书中[1]对上述方程（1）作了详细的讨论，要点如下：
（1）如果左方第四项为零，电磁场能流密度无变动，即无加速度，无动量的变动，则邻近介质的应力和单位体积介质所受的外力是平衡的，是一种死气沉沉的无活动状态。
（2）如果左方前面三项为零，即无各种应力，这式子就和自由质体的动力学方程一样。但这决不是抹杀场介质的存在。如果右方外力和左方第四项同号而数值不断增加，场介质的存在可以复活左方前面三项的数值来限制第四项的动量变动，依旧使外力频频作用着，将不断传来的外能依次传递到远处介质；反之，如果右方外力和左方第四项异号，动量必然逐渐减小以至消失，在复活前面三项的作用后又回到死气沉沉状态。
很清楚，死气沉沉不是现实活跃的物理世界。因此方程（1）的右方应为负号，即，运动电荷应为“-ρ”而不应为“+ρ”。这当然不是说现实物理世界不存在 “+ρ”，而是说由电磁场和运动电荷相互作用而发挥洛伦兹力的活跃物理世界，其主力军必然是“-ρ”。这就是理论上说明为什么“-ρ”的被认识机会远比“+ρ”多。
索末菲在推出这个方程后[2]，紧接着说它实际和索末菲本人所著《理论物理第二卷·介质运动力学》中的[8.11]和[14.1]两式一致。仔细对照书中有关节、段的文字叙述，可以确定这“一致”的说法必须是方程（1）式的右方的“ρ”为“-ρ”才是百分之百的“一致”。如果不管“ρ”本身应区分的“±ρ”,笼统地说成“一致”，显然还是一百多年来基础物理学不在乎从经典理论上去细究“什么是电流（即，产生电流的运动电荷是负电荷还是正电荷）”这个唯物认识的思想根源。与其说《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书中[1]对此问题的分析论述是 “标奇立异”和“胡说八道”，倒不如说是因人之便来说现成话。并且这现成话的确有说清楚的必要。如果读了此文的物理学爱好者觉得有兴趣进一步搞清这个问题，可以仔细阅读《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》[1]一书中相关章节，并作出评判。
参考文献
[1] 董俊，董纳，《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》 [M]. 英国环球出版社，2025
[2] A.Sommerfeld , Lectures on Theoretical Physics, Vol.Ⅲ, Electrodynamics [M] ,New York: Academic Press INC.,1956
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