第七章 磁单极子和电磁对称基础
7.1 电磁单极子
电子和磁子
电单极子就是电子和正电子，这一点大家都熟悉。
磁单极子就是磁子和负磁子（第三章已经讲过磁单极子了，见3.9.3节），磁子就是电子，区别就是静力学温度，0K以上，电子的质量为正，电磁能量为正，故为电子；而0K以下，电子的质量为负，电磁能量为负，故电子就转化为磁子——改称为磁子，质量为负，磁电能量为负。
得到单个电子很方便，因为我们的世界总是0K以上的环境。热电子、光电子，这一点太熟悉了。相反，如果到0K以下，当负温度值升高（绝对值）时，就会出现冷磁子，自由的磁子如同热电子的自由一般。或者用磁电波照射物质，可得“暗磁子（冷磁子，与热电子相对应，另有光电效应类比）”。由于目前还没有实现0K以下，故暂时不讨论单个的自由磁子。
现在谈论大量的附着在物体表面的磁子，
麦克斯韦速率分布律（其实就是电磁能量的微观分布）表明温度并不对应一个确切的电磁能量，而只有一个范围，这样，即使在0K以上，也可以得到磁子。超导体内部既有大量的自由电子，也有一定数量的自由磁子。和静电感应一样，利用静磁感应可以得到磁子，即在绝对零度附近，使用第一类超导体，两个长柱状超导体AB良好的接触，放入磁场中，分开AB，从磁场中取出，AB上面就带有等量的异号磁荷。
和电子的得失一样，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故得到磁子的超导体带有正磁性，失去磁子的超导体带有负磁性。
（说明，本来想把现在的电子改称为正电子，即电子带有正电荷，而教科书上所说的正电子改称为负电子，带有负电荷。这样对于原子来说，原子核带有负电荷，而核外电子带有正电荷，和医易的阴静主持于内，阳动守护于外，阳主动阴主静就取得了一致。因此正磁荷与正电荷对应，负磁荷与负电荷对应。但是考虑到物理学家的习惯，志愿于秉承错误，比如磁场强度和磁感应强度的错位概念，因此，暂时顺应一下物理学家的习惯。如果有必要，以后再改电荷正负的属性。但是因为磁荷因为磁单极子没有被实验证实，因此直接正名，所以出现了“失去电子的物体带正电，失去磁子的超导体带有负磁性”的交错局面。实际上，如果定义电子为正电子，带有正电荷，就彼此对称了，即“得到电子的物体带正电，得到磁子的超导体带正磁性”。博客书《静力学和永动机》第一版是把电子命名为正电子，带有正电荷；现在第三版再改回去，即仍然使用教科书的定义和命名，也许可以避免物理学家的误解，容易为学术界接受）
7.2 电磁偶极子和位涡矩
元电荷不能够形成偶极子，因为电子和负电子接近时就会湮灭而成为光子，同样的道理，元磁荷也不能形成偶极子，磁子和负磁子接近时会湮灭成为暗子（暗子和光子对称，光子是电磁波，正能量；暗子就是磁电波，负能量）。
偶极子只能够由原子的电子和原子核在电场中极化形成偶极子，0K以上为电偶极子，0K以下为磁偶极子。可以使用带电体或带磁体简单演示电磁偶极子的性质，
即带电的AB导体用绝缘体连接，带磁的CD导体用绝缘体连接，可以演示电磁偶极子的性质，见图7.1。
在第三章3.9.3节已经谈过，见图3.12，磁单极子穿越导体环时，激发的电流不是单向的脉动直流，而是双向的脉动交流。这也反映了电子运动的“行波”性质。教科书上的说法是不对的，因为考虑楞次定律（和法拉第电磁感应定律）以及磁子（电子）在磁荷中心的两边磁力线（通量）的方向（大小）是突变的，就只能有图3.12所示的激发电流。
图7.1是位矩和涡矩电磁场的联系和区别。位矩，即异号的电荷或磁荷形成的电磁偶极子；涡矩，即电流或磁流形成的磁矩和电矩。教科书讲的电矩，即电位矩，教科书讲的磁矩，即磁涡矩。因为位矩和位场联系，用位场的场强环流为0描述；而涡矩和涡场联系，用涡场的安培环路不为0计算，故有必要区分位矩和涡矩，并注意电与磁的联系与区别。还要注意的是，位矩是自由电荷或磁荷形成的，电荷磁荷只能够分布在物体的表面上（比如，均匀电介质极化时，内部电荷抵消为0，净电荷只能够分布在表面上），而涡矩是电子或磁子的圆电流、圆磁流，故可以分布在物体表面和内部的所有部分。
考虑到电磁激发的对称性，图7.2仅画出了磁子、磁涡矩和磁位矩穿越导体环时激发的电流示意波形。在0K附近，如果让电子、电涡矩、电位矩穿越超导体环，激发的磁流（可用磁流计测量）和图7.2所示的波形无疑是一致的。图7.2的实验是可以操作的，在绝对0K附近，使用第一类超导体，实验成功后，也可以试用第二类超导体并在较高的温度下尝试。
7.3 抗电性和抗磁性，质量和负质量的鬼腚
在0K以上，超导体表现为完全的抗磁性，因为0K以上是电子和电磁波的世界——正能量，故磁子表现为抗磁性。如果在0K以下，超导体就是磁超导体，即超导磁性，那时实现电子的制取就要象0K以上的磁子制取一样，故0K以下在电场中的超导体表现为完全的抗电性，见图7.3。
既然抗电体的抗电性和抗磁体的抗磁性是对等的，那么负质量、负能量、负温度、负半径就是神仙的屁股——鬼腚。把电子称为磁子，把质量称为负质量，完全对易，就没有什么不可！
7.4 位场和涡场的公式联系
第三章3.9.2节介绍了点电荷的场强分配关系4πr2以及点线面的分配关系，即4πr2→2πr→1/2。
电荷的电场是位场，电流的磁场是涡场。
式（3.25）公式是带电无限长直线的场强，即
E=λ/(2πrε0)=1/(2πr)·εe·λ
式中λ是线电荷密度，εe为真空电势率
《电磁学》246页无限长直电流磁场公式，即
B=μ0I/(2πr)=1/(2πr)·1/μg·I （7.1）
式中I为电流强度，μg为真空磁感率。
式（3.25）中的2πr正是式（7.1）式中的2πr。
带电直线周围的电场是位场，从带电直线沿垂直于直线的射线射向天尽头（或反向），直线电流周围的磁场是涡旋场，是闭合的以直线为圆心的逆时针方向的同心圆（或顺时针方向）。
这两个公式可以看出位场和涡场的联系。当静力学温标为0K以下时，电子转化为磁子，相应的公式对易。这不免想到式（3.32）c2=μgεe的深刻意义。0K时，εe=μg，则c2=εe2=μg2，信息力为0，万有引力和电磁力都是0。注意，零点能时并非电磁粒子静止不运动，所以，0K时，仅仅是宏观大量原子分子的系统能量为0，对于单个粒子来说，有的大于0为电子，有的小于0为磁子，统计平均为0，即麦克斯韦速率分布律统计为0，但单个的原子有的为磁荷原子，有的为电荷原子。
7.5 加速度和磁场，真空磁感率μg
简谐振动的电荷辐射公式是，
P=e2a2γ4/(6πε0c3)=1/3·2·1/(4πr2)·1/ε0·e2·a2·1/c3·γ4 （7.2）
式（7.2）中，r=1
电偶极子的辐射公式是，
P= q2l2ω4/(12πε0c3)=1/3·1·1/(4πr2)·1/ε0·e2·l2·1/c3·ω4 （7.3）
式中q=e，1/ε0即εe，真空电势率。
加速度a即磁场，为什么呢？从式（7.3）中的l2·ω4可以看出来，l和ω在简谐振动中是什么，这是不需要说的。
《波动和光学》8页谈论简谐运动时称，“加速度a和位移x反相，速度v超前位移π/2，而落后于加速度π/2。”该书15页在举简谐运动实例时谈到LC振荡，可见LC电路是简谐运动。
正弦交流电中，纯电感电路中，电流比电压落后π/2，纯电容电路中，电流比电压超前π/2，相互比较，得，
“位移”相当于“电容”，“速度”相当于“电流”，“加速度”相当于“电感”——即磁场。
0K以下，振荡的磁流将辐射磁电波，那时加速度a就代表“磁感”——即电场了。
当然要注意，电磁振荡仅仅是激发电磁波辐射的条件，电磁振荡不等于电磁波——因为电磁振荡是势动能转化，势动能不同步；而电磁辐射的电磁波势动能同步，即电磁波的电场和磁场完全同相——同步。
质能公式E=mc2，改写为E=mμgεe=mμeεg。考虑到电子的质量（电荷）是静止的场，但是电子对湮灭时，电子消失，成为一个辐射出去的光子，而光子是电场磁场同相地变化。但也是激发真空中的真空电势率和真空磁感率；对于0K以下的磁子对湮灭时，产生磁电波，那就是真空磁势率和真空电感率了。这样的公式改写，是强调一个电子的质量（电荷）以激发真空的电磁场的同相变化因此辐射出了光子，但是能量守恒，因此电子就消失了。这样也许有助于理解所谓的质量就是电荷磁荷电势能磁势能的大小的量度这样一个抽象的概念。
7.6 电磁振荡，Q值
《电磁学》357页介绍了激发超导环中持续恒定电流的方法，可参阅。有了这个基础，可以讨论电磁流和电磁容、电磁感等问题了。有必要先回顾一下电磁基础，见表7.1，当然，教科书上的资料更详尽。此唯其要是举也！
| 电磁基础 表7.1 | |||
| 电学量 | 磁学量 | ||
| 元电荷 | e，e+ | 元磁荷 | g，g- |
| 电量 | 电库仑，C | 磁量 | 磁库仑，C |
| 电流 | 电安培，A | 磁流 | 磁安培，A |
| 电压（电势差） | 电伏特，V | 磁压（磁势差） | 磁伏特，V |
| 电阻 | 电欧姆，? | 磁阻 | 磁欧姆，? |
| 电容 | 电法拉，F | 磁容 | 磁法拉，F |
| 电感 | 电亨利，H | 磁感 | 磁亨利，H |
| 电子（磁子）的基本定律 | |||
| 1、库仑定律，真空电势率εe，真空磁势率εg 2、高斯定律，为γ破坏 3、位场场强环流为0。叠加原理失效——创造能量，永动机 4、静电（静磁）平衡、屏蔽 5、欧姆定律 6、焦耳定律 | |||
| 电流（磁流）的基本定律 | |||
| 7、毕奥-萨伐尔定律，真空磁感率μg，真空电感率μe 8、安培环路定理，如何破坏？ 9、法拉第电磁感应定律，楞次定律，如何破坏？ | |||
| 综合基本定律 | |||
| 10、牛爱因子γ 11、超导现象（麦克斯韦速率分布律） 12、麦克斯韦电磁方程，电磁辐射-磁电辐射。电磁波的能量、动量（磁电波的能量、动量）。按，电磁辐射压力为正，磁电辐射压力为负。 | |||
电子和磁子规律（指物理定律，运动变化的规律）对称，电子和磁子等量，即em=gm，无论电量（磁量）、质量（负质量）、还是能量（负能量）、半径（负半径）都相等，故无须引入更多的概念影响分析，直接相互借用，表7.1不但列出了主要的物理量、单位，还提炼出了基本规律12条。
7.6.1 磁流的冷效应
用电磁波的转移方法制冷，到了接近0K时，就很困难，要实现0K乃至于越过，根本不可能，这样就需要借助磁电波来实现。
电流和电阻遵守欧姆定律和焦耳定律，实现热效应，这样加热很方便。显然，借助磁流实现冷效应，制冷很方便，见图7.4。
在电阻电路中，电阻上产生电压降，电阻通过焦耳热对环境加热，电能转化成热能。在磁阻电路中，不管是直流磁源还是交流磁源，在磁阻上产生磁压降，磁阻上因为焦耳冷效应而降温，吸收环境的热能。冷效应其实是磁阻上产生了磁电波，辐射到环境，给环境降温。
这里有两个问题，其一是，在0K以上是否存在磁阻？因为0K以下是磁阻，0K以上是电阻，尽管0K以上有磁子，但是作为宏观的磁阻，是否可以在0K以上存在？（注意电阻具有一定的导电能力，如果电阻太大，就是绝缘体了，绝缘体在电路中等于开路，讨论电阻的焦耳热就没有实用价值。所以，导磁能力不能太小，否则就不宜称为磁阻，而是磁绝缘体）如果不存在，可以先用磁电辐射的方法降温，到了0K以下，就必然有磁阻，就可以通过磁阻的冷效应降温了。其二是，电阻发热时，温度过高，可以有固体-液体-气体的三相转变。那么磁阻发冷时，如果温度一致直线下降，对于0K以下的磁子物质来说，是否有三相转变呢？
7.6.2 磁子管
电子管很熟悉，热电子发射是很简单普遍的。那么温度直线下降时，物质是否会发射磁子呢？果如是，不就是可以有磁子管了吗？在磁动势的磁场下加速，磁子获得负能量，撞击在负极板上积累冷能量，如果功率过大，会不会冷坏了？即磁子物质变成气态呢？
这些研究很困难，也没有必要——因为我们只要使用电子管半导体就可以完成一切应用了，再搞一套磁子管甚至磁子半导体，没有必要，仅有理论的研究价值。比如下面介绍的磁电波的发射就可以直接用电子电路，仅仅在发射、接收环节用磁子磁电波，而控制调节时直接用电子电路就完全胜任了。
7.6.3 磁电波的发射
磁电波的发射有什么意义呢？
物体对电磁波通信的信号吸收比较容易，但对超声波的吸收困难，故虽然声波速度慢，仍有通讯的优势，比如穿透海水，潜艇应用。
因为我们的世界都在0K以上，所以对磁电波的吸收一定会比电磁波的吸收要差一些。磁电波通信时，无须使用0K以下，只要在0K以上附近，借助电磁转化，即可以使用电子电路，激发磁电波发射。接收到磁电波信号后，直接转化成电磁振荡，然后借助电子电路读取信号，所以并不需要降低0K以下，搞一套磁性磁路元件，那太麻烦了，制作也不方便，因为全部要在0K以下才能够工作。磁电波的发射方法和电磁波的发射方法一样，下面的关于电磁振荡和消灭能量的介绍可以实现磁电波通信。当然，磁电波的通信并不好，因为速度还是要受光速c限制，即使可以应用，也不宜推广，应该加强对信息通信的研究。见第三章3.10节介绍的信息通信。
7.6.4 电磁振荡，Q值
《波动和光学》23页描述阻尼振动的品质因数，用Q表示，称为振动系统的Q值。称，一般音叉和钢琴的Q值为几千，无线电技术中的振荡回路的Q值为几百，激光器的光学谐振腔的Q值可达107。——声光电磁，看来，效果最不好的是电磁振荡了，尽管电能对于人类应用来说最方便，这就是强弱分配原则，这方面强了，那方面必然弱了。比如热机，效率最低下，但是反过来制冷，可以实现2~7的制冷系数（热能转移）。变压器可以实现99%以上的效率，但是却找不到大于1的能量转换或转移方式。
教科书称，只有直流超导，没有交流超导。第三章3.8节讨论了交流时仍然是超导，仅仅是电感的因素而已。这样，超导环和超导电容器组成LC振荡时，Q值将指向无穷。
超导环（单匝或多匝）和电容器（超导体组成），用磁铁激发电流，可以产生持续的LC振荡，Q值应该指向无穷大，实际上，由于绝缘性能不是无穷大，所以Q值应该有限。见图7.5。如果不是用磁铁激发电流，而是用电铁（铁电体）或驻极体或电容器的电场激发磁流，将激发磁电振荡（0K以上时，磁容必须使用超导体制作）。
如果用两个超导环（可以多匝）相互嵌套，则可以形成电磁流振荡，用磁场激发；用电场激发，则形成磁电流振荡。见图7.5丙。
这里要说一下能量守恒律。电磁流振荡时仍然能量守恒。位场时，能量守恒，那么考虑到涡场，涡场激发的环流不是零，即安培环路定理的环路不是零。如果有对应的单极子，是否可以突破能量守恒律呢？不可以。图7.5丙中，A超导环中的电流最大值时，环内的磁场最大，则B环中的磁流为0，环内的电场为0。A超导环中的电流因为安培环路定理，激发B环中的磁流，磁流由0上升到最大，但是这个磁流运转的能量是牺牲A环电流的能量而运行的，所以A环中的电流降为0（环内的磁场也降为0），B环因为磁流最大，所以环内的电场最大。然后磁流的安培环路定理激发A环内的电场，如此循环无尽。尽管此时电流、磁流、电场、磁场相互转化并遵守能量守恒，但我们可以实现能量生灭——当然采用别致的方法。
考虑到电容磁容时，绝缘性能不是无穷大，故图7.5中的甲乙，即电磁振荡和磁电振荡的Q值会有限。而对于丙图中的电磁流振荡，因为是完全的电流和磁流之间的转换，是否可以考虑Q值是无穷的大呢？（因为超导体的特征表现在持续的电流，据说超导电流可以持续几年不衰减，当低温条件得以持续时。）
7.7 电生磁消灭能量
因为我们的世界是0K以上的热力学世界，所以，要想实现对磁流磁能的驾驭，就要借助电磁互生来实现，首先要实现磁电波降温，而这本身就是消灭能量。
为什么这么说呢？
以银行为喻，当然这样的银行根本不存在。你把10000元存入银行，但是银行记录是-10000元，下次你和银行打交道时，还要再给她10000元以便补平上次存款的亏空。
这是怎么回事呢？因为热力学告诉我们，使用电能时，不管做什么活儿，最后电能的命运都是转化成为热能。现在使用电能，激发磁流，磁流可以通过磁阻，产生冷效应，即磁阻会发射磁电波（犹如电阻发热会发射更多的电磁波一样），磁电波被物体吸收后温度会降低。这个效果是电能做功，降低物体的温度而不是升高。这不就是上面说的存入银行的10000元是负数吗？你还要给她10000元弥补亏空？显然，银行不会拒绝这样的储户。但是没有这样的储户，却会有这样的物理学家——用电流激发磁流形成磁电振荡，发射磁电波来降温，同样是消灭能量。这个过程用热力学中的能量守恒律是不可以解释的，即电磁转化过程本身就是能量生灭的过程；当然，除非原初输入的是磁能，最后输出的是电能，才能够实现人类“对付能源危机”的能量的创造。
（为什么我们的变压器没有消灭能量呢？因为磁能仅仅是过程和跳板，初级线圈的电能转化成磁场能，变化的磁场能激发次级线圈中的电场能对外输出电能。有关的电能运用过程“最终”都是电能转化成为热能——电磁波，所以能量守恒——没有磁子形成磁流，没有磁阻实现磁电波，因此能量总是守恒的。消灭能量的关键是产生了磁电波，而不是磁场。由此可以看到，电场磁场本身的能量无所谓正负，应该定为“虚能量”——实在的虚能量，而关系正负能量的关节是电磁波和磁电波）
这里的能量消灭不是我们要谈论的永动机，因为实现0K以下的温度让磁能转化为电能创造能量太不现实了。0K以下的动力磁能的产生就无法实现，真正的过程是，我们要用电能来创造磁能，即消灭能量，这就是物理学家的能耐！实现可用的能量创造不能够使用这个原理，要使用静库永动机和动库永动机的方法，除了这两种永动机的方法外，是否还有其他创造能量的方式？从理论上分析，应该没有了。
实现能量的消灭就是使用图7.5中的丙，见图7.6所示，
考虑在0K以上恐怕难以找到磁阻材料，故可以使用磁电波方法，因为电磁波的发射和频率的四次方成正比（并且要开路运行，这一条更重要），故要想办法提高振荡频率。对电流采用振荡器升高电流的频率，加到超导环上，嵌套的超导环即可产生高频磁流，当然可以使用多匝。超导环的磁流通过天线发射磁电波。这里还有一个问题，0K以上的物体因为没有磁子而难以吸收磁电波，就如起偏器只对电磁波的电场起作用一样。其实不然，自然光一般认为是各向同性的，但是反射光和折射光有比较大的偏振光成分，而且一些晶体可以产生偏振光。因为麦克斯韦速率分布律的原因，实际上，在0K附近，物体内部都有了少数的磁子，有微弱的导磁性，因此可以稍稍吸收磁电波。当然，不可以使用超导体来吸收磁电波，因为电磁阻都是零，因此超导体只会有磁流的振荡，不会产生磁电波，即没有冷效应，就如没有电流的热效应一般。
选择吸收磁电波比较强的物质，这样，当物质吸收磁电波而温度下降越过零点后，物质内部的磁子就会显著增多，吸收磁电波的能力进一步加强，制冷效果更好。0K以下，可以想办法找磁阻材料，一旦找到，就可以使用图7.6乙的方法，让磁流直接通过磁阻制冷。图中画上的是直流电源，使用交流电源道理是一样的：同样使用了安培环路定理激发磁流。
现在已经进入了0K以下的负温度世界，可以实现电磁对称、对易了，也可以想办法研究磁子位场的原理是否和电子位场的基本规律是否完全对易一致——这就是本文要介绍的电磁对称基础知识！
本文的电生磁实现“消灭能量”，属于电磁对称的能量生灭，即一份电能转化为一份磁能，10000份正能量（电磁波）转化为10000份负能量（磁电波），而已经论证，正负能量的正负，不关心真正的物理过程，只与神仙的屁股有关，即鬼腚！因此物理学家还是要说——能量守恒！确实，对称生灭仍然遵守能量守恒定律，即不违反物理第三公理。
7.8 磁单极子实验的定性分析
从波动能量（光波、声波等）的势动能能量完全同步，各占一半，以及质能公式和运动动能公式的半数象似性，可以想象出磁单极子的半数定性实验，超导体的抗磁性磁场是由分子电流和磁单极子共同形成的，二者各占一边儿，即对“抗磁性磁场”的贡献各占一半儿。
7.8.1. 半数是定性
《波动与光学》68页：“在平面简谐波中，每一质元的动能和弹性势能是同相地随时间变化的…，而且在任意时刻都具有相同的数值。振动动能和弹性势能的这种关系是波动中质元不同于孤立的振动系统的一个重要特点。”“总能量随时间做周期性变化，时而达到最大值，时而为零。质元的能量的这一变化特点是能量在传播的表现。”
这里说的波动，虽然是就机械波来分析的，但是对于电磁波（磁电波）是完全是一致的。磁场和电场互为势动能，《电磁学》，380页，“在同一时刻x轴上各点处的E和B的分布如图11.7所示。对于此图，除了注意它所表示E和B的方向特征外，还要注意到它们的变化是同相的，即E和B同时达到各自的正极大值，又同时到达各自的负极大值。”
即在波动的任意时刻，势能和动能变化同步，电场能和磁场能各占一半。
这个半数的比例是很普遍的，
看公式，E=mc2，E=(1/2)mv2。差别也是一半儿。
7.8.2. 磁单极子的半数定性
在超导情况下，不能够就说形成抗磁性的就是分子电流。当然也不能够说就是磁单极子，反复考虑多方面的联系后，应该是二者各占一半儿合适。
定性分析：
①强磁场
假如超导体的磁场是由分子电流形成的，那么强磁场可以破坏超导性，这是不合适的。就是温度的因素，也让人大惑不解。
临界磁场、临界温度、临界电流，都不支持分子电流。
②迈斯纳效应
超导体具有完全的抗磁性，当超导体降低温度形成超导态时，能够把其内部原来的磁场排除出来，如果磁场是由分子电流形成的，这是难以理解的。
③超导隧道效应
约瑟夫森效应，约瑟夫森结两侧加上一个恒定直流电压时，结中会出现交变电流，而且辐射出电磁波。这难以让人接受，超导体的磁场是分子电流。
④顺磁迈斯纳效应
在高临界温度铜氧化物超导体在弱磁场下的磁化特性研究中，发现在临界温度以下，样品呈顺磁性，而不是抗磁性。这和分子电流形成的磁场也不符合。
⑤两类超导体
第一类和第二类超导体的性质，也不能够用分子电流来说明。
于是，引入磁单极子。但是，超导体的抗磁性磁场如果全部使用磁单极子的磁场来说明，上述的问题也难以全部解决。因此想到运动物体的动能公式。后来又想到波动时势动能同步变化，二者各占一半。
因此，定性实验应当可以检测出这个变化。当然可以有其他的证明方法，不过，下面介绍一下爱因斯坦的智慧。
7.8.3. 半数智慧的爱因斯坦
其实，《爱因斯坦传》介绍，他起初计算太阳引力场中的光线偏折时，只有实际观察结果的一半儿，是后来才乘以2，得出计算结果和实验结果相一致的。
爱因斯坦为什么要乘以2？是如何拼凑得出来的。没有见到详细的说明资料。可以猜测，爱因斯坦深究于相对性，比如《爱因斯坦传》并没有大肆肯定迈克尔逊-莫雷实验，而是介绍电场和磁场的相对性，即磁铁和线圈的相对运动，而不是磁铁的绝对运动，都可以激发线圈内部的电流。这样的经历和思路，加以质能关系式是爱因斯坦推导出来的，这些都会在他的意识深处导致下意识。同样，在相对论的思考过程中，时间和长度是同步涨缩的，因此，考虑到公式，E=mc2，E=(1/2)mv2，爱因斯坦有可能因此别出心裁地乘以2。
这个结果是对的。
既然历史上有这样拼凑取得成功的例子，那么今天也不妨借鉴一下，于是，就有了这个猜想，即磁单极子的实验半数定性。
注意运用的方法是相反的，爱因斯坦乘以2，我们是除以2。增灶退追兵，减灶擒敌酋。方法能灵活，关键在一心。
7.9 追击和光速
这就是说，关于爱因斯坦讨论的运动相对性的逻辑的错误更容易发生在相对性和绝对性统一联系的环节。现在比较一下追击问题带来的光信号的频率问题，就可以在即使没有牛爱对钟法的情况下，也可以对运动参考系上的时钟进行同时性和绝对时空的标准钟进行校对。其实很简单，简单到就是生活中的简单的追击问题——
第二章牛爱校钟法-绝对校钟法-雷达对钟法是对两个物体（参考系）之间的距离不变而给出的校钟法。第一章1.3.3节谈到“追击因素”，即“因为光信号向上面的钟跑过去时，上面的钟已经向前运动一段距离了，这里面有一个追击的因素在里面。”分析了追击因素后，就对光信号的脉冲频率对钟不再有疑问，同样也可以深刻理解绝对时空观的认识，并不需要一定要有牛爱对钟法，有了对追击因素的脉冲信号频率的坚定信念，就足以坚定牛顿时空观，这样，就有机会识破爱因斯坦的破绽，建立牛爱时空观。
图7.8中，E是可以发射超短激光脉冲的雷达，和绝对静止空间保持静止，e是可以接收激光脉冲信号的计时装置。图中的船速为v，船上同样有可以接收激光脉冲信号的计时装置，并有同步的反射镜，把脉冲光信号反射回去，反射的脉冲信号由e接收——e和雷达E在一处，都是保持静止不动的。
船速v是以绝对参考系为参考系来说的，即真空以太参考系。当船从左方向右运动，经过雷达E的位置时，启动时钟比对0时装置，这时雷达E、船上、e三者的时钟同时校0。当船从雷达旁边经过1s后，雷达开始发射脉冲信号，并且每间隔1s发射一次超短脉冲信号。这就是说，雷达发射脉冲信号的间隔频率是1s。雷达处的时钟就是绝对的时钟，反映了绝对均匀不变的与空间无关也与运动无关的时间。
对于船上的观察者来说，她收到的光信号的频率是，当船从雷达E的位置离开1s后，船到了a的位置。光信号开始追击船，需要时间t能够追击上船。那么有v×1+vt=ct，因此，t=v/(c-v)。因此船上收到第一个信号是在船上的计时器置0后的t+1秒，即1+v/(c-v)秒。这时船的位置在A。同理可知，当2s后雷达E发射第二个信号时，船在b处，光信号追击到船时，船已经运动到B处。光信号追击船用时为2×v/(c-v)。即船上收到第二个信号是在校对0时后的2+2×v/(c-v)，即船上收到的脉冲信号的间隔为
第一次间隔：[1+v/(c-v)]-0=1+v/(c-v)，
第二次间隔：[2+2×v/(c-v)]-[1+v/(c-v)]=1+v/(c-v)，
以后的收到光信号的间隔也是1+ v/(c-v)。
对于e收到的船反射的光信号，同理可得，其间隔为1+2×v/(c-v)。这样，各个计时器对光信号的发射或接受的时间记录是，
| 雷达E发射脉冲频率的时间读数，s | 船上收到的光信号频率的时间读数，s | e收到的反射脉冲频率的时间读数，s |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1+v/(c-v) | 1+2×v/(c-v) |
| 2 | 2+2v/(c-v) | 2+2×2v/(c-v) |
| 3 | 3+3v/(c-v) | 3+2×3v/(c-v) |
| 4 | 4+4v/(c-v) | 4+2×4v/(c-v) |
雷达旁边的e收到的光脉冲信号的时间间隔为1+2×v/(c-v)，扣除追击因素2×v/(c-v)，得到的时间间隔为1s，这和雷达E的发射光脉冲信号的时间间隔是一致的。因为牛顿的时间间隔不变。同样的道理，船上收到的光脉冲信号的时间间隔为1+v/(c-v)，扣除追击因素为v/(c-v)，得到的时间间隔为1s。显然，因为物体（船）在真空以太中的运动，不能够去修改物体的时间间隔。
现在，我们已经知道，时钟的频率加快是绝对的，即因为相对于绝对时空参考系的运动会导致波动的频率加快、周期缩短、波长变短。这样，就可以用追击因素扣除后的时间间隔来分析时钟的每秒振荡次数，来确定时钟的走快走慢的绝对性——确实是运动的频率加快了，但是因为表达时间的时钟是用频率乘以周期来描述的，频率的加快和周期的变短同步，因此经过修正后，时钟依然描述了绝对的时间！这就是牛爱时空观。
7.10 场物质和场能量
第三章3.4节谈到超距作用，说到电磁波的能量和力的相互作用无关。现在重新分析一下，现在想说明，场物质和场能量是不同的物理实在，以便于进一步加深对于力的超距作用的理解，同时对场能量和场物质的关系有所理解，以便于后面章节对能量创造的理解和分析：
| 电场物质 | 电场能量 |
| 和力的相互作用有关 | 势动能转化的量度 |
| 连续 | 量化 |
| 虚质量 | 质量 |
| 和场强的关系是正比 | 和场强的关系是平方比 |
| 无限的，虚物质 | 有限的，实在的物质 |
| 矢量，可以叠加为0 | 标量，叠加时直接相加 |
| Te=4πkQr Te=4πkQd | W=e2/(8πε0r)=ke2/(2r) W=2πkQ2d/S |
| 能量生灭 永动机 | 能量守恒定律 物理第三公理 |
电场物质可以叠加为0，比如正负电荷的电场相互叠加后，场强为0，就可以认为电场物质消失了，为0。但是电场的能量不为0，比如中子内部的电荷是正负各占一半，电场叠加后为0，对外不显示电性，但是中子有能量，按照E=mc2的方式，显然，电场消失了，但是电荷没有消失，而质量是电势能大小的量度，这说明电场叠加的消失并不影响到电势能能量的变化。因此，电场物质是虚的，叠加后可以为0；但是电场能量是实在的物质，叠加后不为0。实际上，电场物质就是场强，为矢量；而电场能量是标量，故直接相加。
为了便于理解电场物质的性质和电场能量的差别，引入场量的概念。可以借助旧的质量的定义，质量就是物质所含物质的多少，类比为——
场所含物质的多少，叫做场量，用T0表示。有万有引力常量，用Tm表示；电力场量，用Te表示。相应的就有磁力场量，用Tg表示，万有斥力场量，用Tw表示。这是符号的对称性，字母eg是对称的，左右对称；mw对称是上下对称的。这样，e表示电荷，g表示磁荷；m代表质量，w代表负质量。0K以上有静电场和万有引力场；0K以下有静磁场和万有斥力场。0K以上，电荷运动产生磁场，质量弯曲运动产生万有斥力场；0K以下，磁荷运动产生电场，负质量弯曲运动产生万有引力场。
可以参照图7.9，场的特性在于对位于场中的物质有力的作用，比如电场对于放入其中的电荷有电场力的作用，作用的大小在于电场强度。因此，可以把电场强度用电力线（现在的教科书称为电场线，道理是一样的）来形象地表示，即电力线的分布代表电场物质，因此，电场所含的物质，就是电力线的多少，即电通量乘以长度。这符合一般的逻辑，即电场中的场物质同场强相关，场强大的地方，场物质就多；场强小的地方，场物质就少。
以点电荷为例，点电荷的电场由点电荷辐射到宇宙的所有空间，按照库仑定律的方式，场强为E=kQ/r2。按高斯定律，闭合球面场强通量（电通量）为Φe=4πr2E=4πkQ。当半径为r时，因为高斯球面电通量与半径无关，点电荷Q所含的电场物质即电场的场量
Te=4πr2E×r=4πr3E=4πr3×kQ/r2=4πkQr （7.4）
式中，4πk为常数，对于给定电荷，Q为衡量，而r=∞，因为电力线延伸到无限远。电荷的存在就有电势能，因此有质量。质量在空间激发引力场。引力场也是物质，和电场类似，可以用引力线描述，在数值上就是加速度，a=GM/r2。电场力是通过电场发生相互作用的，电力等于场强乘以电荷；同样引力是通过引力场发生的相互作用，引力等于加速度乘以质量，这样很对称的。
因为引力是长程力，和电力一样的平方反比定律，因此有引力的高斯定律，球面加速度通量（和电通量高斯定律一致）为Φe=4πr2a=4πGM。引力场量即引力场的物质含量
Tm=4πr2a×r=4πr3a=4πr3×GM/r2=4πGMr （7.5）
同样，r=∞，因此引力场量是无穷的。有趣的是，不管Q和M的数值为多大，只要Q≠0，M≠0，那么电荷的引力场和电力场就具有无穷多的场物质。以前，我们知道，宇宙是无穷的，现在，一滴水是无穷的，一个电子也是无穷的。因为电子的质量和电量虽然有限，但是电荷激发的电力场和质量激发的引力场是无穷尽的。当麦克斯韦围着一个电子转的时候，他同样会看到无穷尽的磁场物质和万有斥力物质。
实际上，点电荷只是一个模型，实际的电荷总是有大小的，比如元电荷电子的尺度为re=1.40897046×10-15m，虽然理解为电荷集中在半径为0的空间奇点上，但是对外的体现是在半径为re=1.40897046×10-15m的球面上吸附异号电荷的能力。因此可以在一般的分析中把元电荷电子的半径视为re=1.4×10-15m。比如，把r1=1+1.4×10-15m和re=1.4×10-15m之间的球壳内的电场物质作为单位1，那么r1=1+1.4×10-15m和r2=2+1.4×10-15m之间的球壳内的电场物质也是1，于是半径为100m就有100份的电场物质，半径为∞就自然有∞的电场物质了。即一个元电荷电子的电场物质是，
Te=4πker （7.6）
而一个元电荷的静电势能为
W=e2/(8πε0r)=ke2/(2r) （7.7）
场物质体现在场强，场强有方向，因此场强叠加可以为0，场物质可以相互抵消为0；但是能量没有方向，能量是标量，因此能量的叠加总是增大而不会相消，故不可能叠加为0。现在，对于中子内部的异号电荷有电势能因此有质量，还有疑问吗？
电子的半径为什么一定是re=1.40897046×10-15m呢，因为势动能的转化，正负电子对湮灭时，转化为一对0.511MeV的光子，质量是电势能大小的量度，因此电子的半径只能够是这样，当正负电子相互接触时，正好有1.02MeV的动能（由电势能转化而来），这个能量正好等于电荷之间的电势能，这就是基本的能量守恒观点！第六章（6.9）式给出氢原子外电子的轨道势能为E=-ke2/r。那是因为定义势能的零点引起的，实际上轨道势能应该为E=ke2/r，因为能量是标量，所以，氢原子的质子（正电荷）在核外电子的电场中的势能也是
E=ke2/r （7.8）
有，
k=8.9880×109N·m2/C2 （7.9）
1e=1.60217733×10-19C （7.10）
r=re=1.40897046×10-15m （7.11）
正负电荷距离取电子经典半径，这样，把式（7.9）（7.10）（7.11）代入（7.8）式，得正负电子湮灭时，正负电子刚好相互接触，这时电子在正电子的电场中的电势能为1.022MeV（同理，正电子在电子的电场中的电势能也是1.022MeV，但是注意电势能不是属于其中一个电荷的，而是属于二者共同所有）和（7.7）式W=e2/(8πε0R) 计算出来的电子经典半径一致。这不就说明了电子的经典半径是re=1.40897046×10-15m了吗？距离re=1.40897046×10-15m正好是一个电子的吸附其他电荷的半径和奇点之间的距离。
电场是一种物质，从物质性来说，只要有电荷，周围就有电场，就有电场物质，比如孤立电荷。“电势能”是电荷之间的相互作用力和位置的描述，孤立电荷是没有相互作用的，电势能为零。当孤立电荷视为一堆基本电荷的聚集状态时（或者元电荷视为电荷元素的聚集），基本电荷有相互作用，忽然有了电势能——自能。
电场是矢量物质，不仅有方向，而且有正负。正负可以相互抵消，方向也可以互相抵消，但抵消不是消失，而是显示“零态”即“隐、潜”的状态。相反，异号电荷电场可以相互加强，方向也可以取得一致。质量这种物质总要占据一定的体积空间，属实物质。而场物质却是相互叠加处于同一个空间之中，不管相互加强还是削弱，实质上都是“虚”的，虚物质。
平行板电容器的电场忽略边缘效应，如两个球壳组成的球形电容器无需考虑边缘效应，电场只在两平行板之间。但电场物质不是两板之间的电势能。假如平行板电场的零态场物质不予考虑，只考虑显态电力场，那么平行板电场有多少电场物质，应该从两板之间的体积中有多少场物质来定义，即Te=EV=ESd，式中，V为电场的体积，S为一板的面积，d为两板间距，E为两板之间的电场强度。这表明了电场的物质性，平行板之间所含电场物质的多少（未包括平行板外更多的零态场）。
假定固定面积为S的AB平行板，每板带电量为q，那么两板之间的场强可以这样求得，点电荷的高斯球面电通量Φe=4πr2E=4πkq，那么A板上的电量q在A板两侧的总电通量为4πkq，即每侧为2πkq，那么，每侧场强为2πkq/S；同样，B板在其两侧提供的场强也为2πkq/S。那么AB板之间的电场强度E=2πkq/S+2πkq/S=4πkq/S。电场能量为W=1/2·ε0E2V=1/2·1/(4πk)·(4πkq/S)2·Sd=2πkq2d/S，电场物质是Te=EV=4πkq/S·Sd=4πkqd。现在给平行板充电，当每板带电量增加到2q时，电场能量为W=22×2πkq2d/S，电场物质为Te=2×4πkqd；每板带电3q时，电场能量为W=32×2πkq2d/S，电场物质为Te=3×4πkqd。可见，电场物质增加到原来的n倍，电场能量增加到原来的n2倍。电场之中只有电场物质（电力线、场强），说电场的能量储存在电场之中，有何根据？
电场的能量不是电场物质，电场的能量也不可能储存在电场中。唯一可能的假设是，外力做功建立平行板电场（或其他电场时），能量消失了，相反，电场力做功时，能量创造出来了。“力场”和“潜力场”的相互转化虽然与做功有关，但不储存做功时使用的能量。
这就存在一个问题，即第三章3.6.1节谈到场物质和质量的相互转化，场物质的变化引起质量的亏损，因为这两处的“场物质”的意义有差别。3.6.1节只是粗略地谈论了场的物质性和能量的物质性，表明能量的物质性是和电荷的电场有关，是从电场物质的质量来认识电场的，此处是从电场的强度——电力线物质的角度来分析的。电场的质量亏损或增益和电场的能量关系是正比关系。这就是说，这两处的分析，对电场物质使用了两个不同的角度和定义。电场的质量定义是从能量守恒的角度来认识问题的，而此处电场的物质定义（电场强度）才是本质的定义，这就表明了能量是创造和消灭的。
电场的质量
电场的质量是和能量转化时质量亏损（和增益）联系的，反映了能量的守恒普遍性。类似于3.6.1节谈的情况都是。质量是一个有限值，谈论电场的质量就是电荷的静电势能。
电场的物质-场量
电场的物质是电场的强度在全宇宙的分布，电场物质是无限的。由于电场物质体现了场强的分布，而场强的分布及其分布范围由和电场的质量有关，因此从电场的场量分析，就是坚持了能量创造和消灭的观点。分清楚这一点，才会明白永动机的能量是如何创造和消灭的。
建立任何电场（电势能）或引力场（引力势能）的过程，都是消灭能量的过程，保守力势能转为动能的过程都是能量的创造过程。
7.11 数学工具的捷径
http://www.pep.com.cn/gzsx/jszx/qrzptgjzxjc/dzkb/dycsc/，高中数学第一册上册有关于对数的发明和自由落体的数学模型的介绍，见图7.10，图7.11，图7.12。
第三章3.3节引述了高中物理课本上关于伽利略对自由落体的研究，那里是侧重对于物理概念说明伽利略的开拓创新的。现在从数学上对伽利略对自由落体的介绍，是从数学模型来侧重解释的，由此可以得到一个启示，对于物理事实和数学模型来说，二者不可偏废，二者相互印证，才容易碰撞出创新的火花。比如本章的7.9节谈论的“追击和光速”，第二章2.5.6节谈论的“逃离引力场”来否证黑洞，就着重从数学模型解释，仅有这些数学解释，就可以坚定经典时空观了，但是，深入的解释还需要物理的事实分析，因此，我们还必须有牛爱校钟法，才能够深入地解释爱因斯坦的相对性适应了经典的绝对性。想想看，如果没有对物理的认识，伽利略仅仅靠数学模型是不能够讨论自由落体的理论的。
http://www.pep.com.cn/gzsx/jszx/qrzptgjzxjc/dzkb/dycxc/，高中数学第一册下册，有关于向量以及向量运算的知识，见图7.13，图7.14，图7.15。
也许对于数学家来说，数学模型是详尽的，完备的，也许，数学家还会认为这些数学模型具有科学要求的简单性、可操作性，但是，在物理中，物理学家是想方设法找到一些守恒律，从守恒律出发，一切数学公式变得简单多了。
为了解释永动机的能量，现在，我们必须引入能量创造的解释了，而要想说清楚能量的创造，必须借助质心参考系，建立笛卡儿坐标，引入能量向量概念。这就是为什么引入向量的数学知识。实际上，对于能量向量的引入，完全没有教科书引入的向量及其运算这么复杂，只要明白本章7.10节场物质和场能量的对电场“质量”（能量）和电场“物质”的区分，一切都很简单。
前提是熟悉质心参考系，对于大学物理的《力学》《热学》有系统的思想，明白了质心参考系和能量守恒的关系就好，还要认识到第五章“质心参考系和零宇宙”的分析，对于质心参考系来说，零宇宙就是能量向量的基础。
7.12 能量向量
力所以是矢量，可以用向量表示，因为力的相互作用不仅可以相互叠加增大，而且还可以相互叠加消失，即叠加为0，形成平衡力。平衡力就是叠加为0的作用力。
0K以下是磁电波的世界，磁电波是负能量，对应于磁子负质量，对应于牛顿时空是负长度，但这仅仅是牛爱秉性。因为完全可以根据对称而颠倒过来，说0K以上的电子是负质量、负长度、电磁波是负能量；而0K以下的磁子才是正质量、实在的长度、磁电波是正能量。
认识到磁电波负能量后，就可以把电磁场的虚物质和电磁波、磁电波的实在的物质作为一个整体，这样，能量就是矢量，同力、动量等一样，因此可以在笛卡儿坐标系中用向量表示出来。这样，质心参考系就不单是零动量参考系，而且是零能量参考系。
这里可以给出一个类比，但是有联系有区别。
比如，正弦交流电中，功率三角形就是向量的比拟，假如乘以时间，就是“功-能量”。以串联谐振为例，电感能量和电容能量谐振为相反的无功功率，而电阻的有功功率就好像电容和电感不存在一样，和电源输出的功率相等。当只有电阻和电感或电容，或者感抗容抗不相等时，电阻的功率和电感或电容的无功功率，或电阻的功率和电感电容的无功功率就形成了矢量运算，我们看到，有了无功功率，就有了矢量运算，注意到在时间的持续中，无功功率和有功功率都是‘功’——“能量”。电容电感的振荡能量就是能量的创造和消失，但是能量的创造和消失是同步的，因此无法提取出来，推动永动机。这里给一个结论，就是任何势动能的转化过程，都是能量创造消失的过程。表现在正负能量的守恒，但是只看电磁波，就是创造了能量和消失了能量——因此有永动机。到后面的章节再做详细分析吧。
二〇〇九年七月二十二日星期三
（全文见附件）
第七章 磁单极子和电磁对称基础.doc(465 KB)
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