电磁质量的质能方程

物理之舞电磁质量的质能方程李学生摘要：本文类比Einstein质能方程得到了电磁质量的质能方程，预言了新的能量来源，定性地解释了迦玛射线爆与类星体的爆炸，阐述了电磁质量的惯性与波粒二象性。关键词：电磁质量的质能方程、迦玛射线爆、类星体的爆炸、波粒二象性、惯性(一)、电磁质量的质能方程能量实际上构成所有基本粒子、所有原子，从而也是万物的实质——海森堡根据对称的相对性与绝对性原理，反中子是电中性的,但是它与普通的中子又不完全相同。一个反中子经过β衰变后就变成一个反质子，而不是一个带正电的质子。粒子和反粒子相遇时不但要发生湮没，而且还会释放出巨大的能量。反质子带负electriccharge，它的质量与质子相同。一个质子和一个中子发生热核聚变反应形成氘核时大约释放出2Mev的能量，而一个质子和一个反质子湮没时释放出的能量大约是1800Mev。由此可见，湮没释放出的能量大约是核能的一千倍。由于引力质量与电磁质量之间可以互相转化，引力质量与能量之间满足质能方程：E=m惯性c2，因此电磁质量与能量之间应满足电能方程：E=kQc2,令Q=1C，则E=kc2(J),k≈1.16×1010kg/C.这样可将Einstein质能方程从引力质量推广至电磁质量。由引力质量产生的能量为引力能，机械能是引力能的一部分。由电磁质量产生的能量为电磁能量，二者可以相互转化，在转化过程中能量守恒。引力质量、电磁质量与场之间可以相互转化，能量是物质存在的基本形式，板田昌一认为“（引力）质量是能量的一种形态，它可以转化为其他形态的能量”，电磁质量与引力质量是能量的两种存在形式与度量方式。1Cquantityofelectricity具有能量1.044×1027J，1个电子的电磁能量为1.673×108J。我们可以发现电磁能是相当大的。迦玛射线是电磁波中能量最强的部分，它通常伴随着极剧烈的物理过程产生。每星期科学家们都可以检测到几次迦玛爆。这种爆发在天空中具有各向同性，但在同一位置上从不重复发生。迦玛爆会放出巨大的能量，我们至今不清楚它的产生原因。一些天文学家认为迦玛爆可能来自于银晕中的中子星，更多的人则认为迦玛爆是由距离我们极遥远UnRegistered物理之舞的剧烈过程（中子星或黑洞之间的碰撞）产生的。李政道认为：“关于类星体，类星体的能量是太阳的1015倍，超新星的能量是太阳的1010倍。可是超新星仅有约一年的寿命。而类星体一直还在发光，它如此巨大的能量来自何处，我们不知道。”李政道(T.D.Lee)把这个问题列为21世纪科技所面临的四大问题之一。《自然杂志》１９卷４期的‘探索物理学难题的科学意义'的９７个悬而未决的难题：６７．类星体的能源是什么？笔者认为迦玛射线爆与类星体的能量其实就是电磁能。在物理学的体系中有各种各样的守恒量，如质量、电荷、自旋、动量和能量等等。在所有的物理量中只有能量是无条件守恒的，无论物体发生怎样的运动、变化和相互作用，他总是保持守恒。与能量的无条件守恒不同，质量、电荷、自旋等等的守恒是有条件的。比如在正反粒子的相互作用后所谓的质量、电荷、自旋等特性都会消失。下面是董银利先生以匀强电场为模型来定量地解出电场的电磁质量：设左图为一平板式电容器，两极板为边长为L的正方形，两极板间距为s，且L＞＞s，其间为匀强电场E0。假设两极板（包括电荷）的引力质量为零，当一个外力F（如上图，其方向平行于电极板，垂直于电场E0）作用于它时，它必向右以某一加速度值a做匀加速运动，因为只有这样，电容器所在空间内才能产生垂直纸面且匀速增强的磁场B，这个均匀变化的B又产生一个恒定的电场E，这个E作用于两极板的电荷，产生一个恒定的阻力f，f的大小正比于电容器的加速度a，当a=某值时，f=F。这时电容器（实质是电场）做匀加速直线运动，其惯性质量：m电=F/a。下面来解m电的值。1，运动的电场E0（运动方向与E0垂直）产生磁场B0（B0垂直于纸面)。B0=E0V/C2（V为电容器的运动速度、C为常数其值与光速巧合）即：dB/dt=E0a/C2（a为电容器的运动加速度）--（1）2，截面积为L×s（电极板边长×极距）的变化的B，在其边界产生一个环形E环。E环=（dB/dt）×（L×s）/（2L+2s）因为L＞＞s，所以E环=（dB/dt）×s/2=E0a/C2×s/2-------（2）3，m电=F/a=f/a=2E环q/a（q为一个电极板的电量）把（2）式代入该式得：UnRegistered物理之舞电=2（E0a/C2×s/2）×q/a=E0sq/C2---------（3）平板电容器场强E0与电量q之间的关系为：q=ε。E0×L2（L2为电极板的面积）---------（4）把（4）式代入（3）式得：m电=ε。E20L2s/C2=ε。E20Ve/C2（L2s=Ve为E0的体积）4，电场E0的内能：We=qU/2=ε。E20V/2所以We=m电C2/2（真正的质能方程）我们解出的质能方程虽与狭义相对论的W=mC2不同，但能量守恒定理能证明我们的是正确的。如下：以速度v运动的上述电容器产生的能量：WB=ε。E20Vev2/2C2，而以速度v运动的上述电场E0的动能=m电v2/2=ε0E20Ve/2C2，两者正好相等，并且等于外力F做的功。通过上面的分析可知：电磁能与引力能在一定条件下可以相互转化，electriccharge与electricfield在一定条件下可以相互转化，这也符合唯物辩证法的观点：矛盾着的双方依据一定的条件，各向其相反的方向转化，自然界中的物质都是互相联系着的。质量守恒定律与electriccharge守恒定律可统称为广义质量守恒定律，通过质能方程与电能方程可将广义质量守恒定律与能量守恒定律联系在一起。Maxwell,sequation与electriccharge守恒有密切的关系。现代物理学的实验也证明了电磁质量的能量的转化问题，下面列出了有关实验结果：在8月14日于美国圣路易斯市布什会议中心召开的新闻发布会上，一个由中国物理学家和中国留美学者组成的研究小组宣布他们在7月12日完成了一项革命性的实验，实验结果表明在电磁相互作用中能量是不守恒的，能量可以在电磁相互作用中获得增值。这项发现彻底推翻了物理学理论中一贯默认的能量守恒定律，并为未来能源生产开辟了全新的道路，人类将从能源危机中获得解放。参加此项研究的物理学家是来自中国原子能科学研究院的梁祺昌教授和美国华盛顿大学博士后研究员刘晓东。他们发现在环型螺线管和平板电容之间的能量传输是不平衡的，平板电容可以从环型螺线管的感应电场中获取能量，而环型UnRegistered物理之舞螺线管的输入能量却为零，这显然违反能量守恒定律，刘晓东博士解释说，如果能量是守恒的，那么一方电磁能的增加必然要求从另一方输入能量，但是实验结果却截然不是这样。此项研究成果可以追溯到140多年前英国的物理学家麦克斯韦。麦克斯韦是电磁学理论的鼻祖，他的电磁学理论今天被称作麦克斯韦方程组，这个方程组描述了电磁波是如何产生并传播的。在1861年，麦克斯韦根据他的理论预言电磁波可以在真空中以光速传播，这个预言在26年以后，即1887年，被德国物理学家赫兹用实验证实，为了纪念赫兹，他的名字被记作频率的单位。今天我们所用的电视，广播，雷达，无线通讯都离不开麦克斯韦和赫兹的贡献。在麦克斯韦的理论中，最神秘和最吸引人的部分就是位移电流，位移电流是空间电场的瞬间变化率，麦克斯韦发现变化的空间电场可以产生磁场，而变化的磁场又可以感生新的电场，由此电磁波可以在空间传播。如果我们考察位移电流与导体中自由电子的相互作用，就会发现，位移电流产生的感生电场可以推动自由电子运动，使电子获得能量，但是反过来，运动的电子产生的感生电场却不能对位移电流有任何影响，原因是位移电流里只有电场而没有电子。在这个相互作用过程中，位移电流既不损失能量，也不获取能量，只有导体中的自由电子获得了能量，这样一来，能量就不守恒了。原理如此简单，可是麦克斯韦本人也没有想到他提出的位移电流理论直接导致能量不守恒。这个秘密不幸被隐藏了140多年。从牛顿时代开始，能量守恒一直被当作物理学的基本理论，欧美的科学家在19世纪的时候做了大量研究，希望找到能量不守恒的途径，但是都没有成功，在这种情况下科学家们不得不承认能量守恒定律是“正确“的。有意思的是，吃不到葡萄的狐狸也会提出酸葡萄定律，两个定律听起来很相似。“只要吃到一个甜葡萄，酸葡萄定律就被打破了。“梁祺昌教授介绍说，“19世纪的研究工作集中在机械能和热能的转化上，这条路被证明是走不通的，但是电磁能守恒的问题从未被仔细地研究过。在1901年的时候，有个叫亨利.颇因恺的法国物理学家曾经怀疑过位移电流导致能量不守恒的问题，但是他没能提出可靠的实验证据，结果他的工作就被后人遗忘了。“刘晓东博士介绍说：“我们的工作没有超越麦克斯韦的理论，我们只是在他的UnRegistered物理之舞理论中找到了一个隐含的推论。我们在实验中观测到的效应非常显著，甚至超过我们的预料。我们已经与多位中国的及美国的著名物理学家交换意见，请他们检查我们的实验原理和实验结果，均没有发现任何问题。我们准备将论文投给美国著名的学术期刊《科学》。这项研究历时五年，开始的时候我们走了很多弯路，这是一个漫长的历程，我们得到了亲友的资助。现在我们终于知道如何在电磁相互作用中使能量增值，在这个过程中，不需要从外界输入额外的能量，虽然现在的能量增益还很小，但是我们正在设计功率更强大的装置，我相信在这项技术得到应用以后，人类将不再需要石油和煤炭。“众所周知，我们目前正面临着越来越严重的能源危机，按目前的消费速度，地球上的石油只能够使用50年左右，煤炭也只能使用80年到100年，原子能大概能使用60年到70年，也就是说，在最迟100年以后，我们的子孙后代将没有能源。而且，在能源消耗的过程中，能源价格将越来越高，争夺能源的战争将越来越频繁。可能有其他的替代能源吗？有，但是不够用，比如美国目前正在大力发展生物能源，可是即使把全美国的玉米都酿成酒精，也只能满足美国12%的能源消耗。太阳能成本高，效率低，风能不稳定，那么原子能呢？曾经有人设想到月球采集氦3回来做核聚变的燃料。“利用氦3实现核聚变的技术问题本身还没有解决，载人登月的难度也很大“，从50年代即参加中国核物理研究工作的梁祺昌教授对核聚变技术非常了解，“至于在月球开采矿藏，困难更是不可预料。如果不能从根本上解决能源问题，中国的现代化建设将受制于人，甚至会停滞“。另外，由于大量燃烧石油和煤炭，排放二氧化碳，全球气候变暖也成为一个大问题，干旱，沙漠化，冰川融化，海水上升，陆地淹没，热带风暴频发，等等。这些问题使我们不得不担忧我们的未来。现在物理学家为我们提供了全新的原理和技术，人类将从灾难中得到解放。毕业于北京大学物理系的余美祥博士评价此项发现是“一个将得到诺贝尔奖的工作。“在物理学史上，守恒定律被打破的机会并不多，上一次被打破的守恒定律是宇称守恒定律。1956年，来自中国的年轻物理学家李政道和杨振宁在理论上发现弱相互作用中宇称不守恒，这个理论随后被吴建雄在实验上证实，李政道和杨振宁在1957年获得了诺贝尔奖。在历史上，，每一次物理学的重大突破都会改变我们的生活，中国古代四大发明之一的指南针即是人类在电磁学领域的第一UnRegistered物理之舞个重大发现，这个发现对人类文明的进程