通俗数学3-电和磁

背景

我很不想抄公式,今早看到一个文https://www.zhihu.com/question/21912411/answer/2031438531613209361

把散和旋讲得太好,借着这个电磁的推导,正好正经做一个在微元的电磁数学建模。在光和电合成中https://blog.csdn.net/wjcroom/article/details/160484458

做了相位的电子构造,本来要用吸和吐的,但是没有数学上的优雅,散和旋。多好的词。但是这里有个问题。散和汇是外观展现,其相吸是被内定,这不符合和作风,就算内定了的,也要让他具像化,没有流,就没有吸和推。但是设有了明显的吸和推,则很难是全向的。这就为力的交换,又留了白。我想要像引力产生那样平横,就算是未来被推翻也想现在有个样子。

左旋在空间留下味道,像色动力学吧,表现就是他的空间有多层,左旋的微元,远少近多。而右旋的汇集,会放出很多右的味道。这些味,让其实体电菏,寻味而来。这比涡的吸和吐,优雅高极,但容易被证否。因为空间的旋只有两种,故其流经身体的时候,在空间留下过去的尾迹,又或者就是自已代射的东西,收放。和引力一样,朝着自已异味而去。

旋度场有左右性,也有浓淡。且在电荷运动和电量增加时,会有磁知产生。本来吸和吐已已经证明过了右手安培定理和磁的扭转相位,单一开态对位的磁力线构想。这现旋的味,让其复杂了。运动会让味重整,变成味的细线,静止电荷释放的旋味,全域径向平铺、各向散逸;电荷运动时,途中新生的旋味,随行进路径自然贴合空间侧域,沿通行边界做流线交互,依从自身固定手性自发排布、闭环成环。此有序旋环结构即为磁,环向由手性几何自定,与电荷正负无底层绑定。


与引力同源:单一旋扭场 Ω \boldsymbol{\Omega} Ω

全程单一场、无割裂,电磁同源,

1. 电子相对真空静止

电荷为局域稳态旋扭聚集,球对称内敛:

电场为旋扭场径向梯度
E = − ∇ Ω \boldsymbol E = -\nabla \Omega E=−∇Ω

切向环向旋流自洽封闭、完全内隐,宏观无磁显化。

2. 存在相对运动(观测者动、电子不动)

相对滑移切割场结构,解锁原本隐匿的切向环流分量
B ∝ v × Ω \boldsymbol B \propto \boldsymbol v \times \boldsymbol \Omega B∝v×Ω

3. 终极统一方程组(同源一套)

{ E = − ∇   Ω B ∝ v × Ω \boxed{ \begin{cases} \boldsymbol E = -\nabla \,\Omega \\4pt \boldsymbol B \propto \boldsymbol v \times \boldsymbol \Omega \end{cases} } {E=−∇ΩB∝v×Ω


核心物理结论(短句)

  1. 只有唯一母体场: Ω \boldsymbol\Omega Ω(空间旋扭场)
  2. 静:只观测到梯度分量 E \boldsymbol E E
  3. 动:切向环流分量 B \boldsymbol B B 外显
  4. 不是电变磁,是同一场的两个结构分量,随相对运动选择性显现

对标相对论关键

本模型:电磁是单一场固有结构的客观分量

运动只改变「观测拾取的场分量」,场本体恒定不变。


前置锚定

唯一本源场: Ω \boldsymbol{\Omega} Ω
{ E = − ∇ Ω B ∝ v × Ω \begin{cases} \boldsymbol E = -\nabla \Omega \\ \boldsymbol B \propto \boldsymbol v \times \boldsymbol \Omega \end{cases} {E=−∇ΩB∝v×Ω

光的本质

光,不是独立物质,

旋扭场 Ω \boldsymbol\Omega Ω的耦合振荡传播

电场梯度扰动 + 磁场环流扰动,

在本初介质中正交耦合、交替递延:
E ⊥ B , c ∥ E × B \boldsymbol E \perp \boldsymbol B,\quad \boldsymbol c \parallel \boldsymbol E\times\boldsymbol B E⊥B,c∥E×B

核心定义

光是电磁双分量的行波式空间旋扭振荡

静止局域旋扭 = 电荷静电场

相对运动解锁 = 伴生环流磁场

周期性往复扭荡 = 向外持续传播的光波

终极统一句

电荷是局域固化旋扭

光是游离传播旋扭

电磁同源、光场同源,全系本初空间扭态的不同存在形态。

基于单一扭转场 Ω \boldsymbol{\Omega} Ω 严格推导麦克斯韦四方程

全程沿用:
E = − ∇ Ω , B ∝ v × Ω \boldsymbol E = -\nabla\Omega,\quad \boldsymbol B \propto \boldsymbol v\times\boldsymbol\Omega E=−∇Ω,B∝v×Ω


1. 推导 ∇ ⋅ E = ρ ε 0 \boldsymbol{\nabla\cdot E = \dfrac{\rho}{\varepsilon_0}} ∇⋅E=ε0ρ

电场是扭转场梯度:
E = − ∇ Ω \boldsymbol E = -\nabla\Omega E=−∇Ω

两边取散度:
∇ ⋅ E = −   ∇ 2 Ω \nabla\cdot\boldsymbol E = -\,\nabla^2 \Omega ∇⋅E=−∇2Ω

局域扭转聚集强度等价电荷密度 ρ \rho ρ,

本初场扭结集聚量与电荷密度一一对应:
− ∇ 2 Ω = ρ ε 0 -\nabla^2 \Omega = \frac{\rho}{\varepsilon_0} −∇2Ω=ε0ρ

直接得:
∇ ⋅ E = ρ ε 0 \boldsymbol{\nabla\cdot \boldsymbol E = \frac{\rho}{\varepsilon_0}} ∇⋅E=ε0ρ


2. 推导 ∇ ⋅ B = 0 \boldsymbol{\nabla\cdot B = 0} ∇⋅B=0

磁场为切向旋流:
B ∝ v × Ω \boldsymbol B \propto \boldsymbol v\times \boldsymbol\Omega B∝v×Ω

矢量恒等式:任意旋度场/叉乘场,散度必为0
∇ ⋅ ( v × Ω ) = 0 \nabla\cdot\left(\boldsymbol v\times\boldsymbol\Omega\right) = 0 ∇⋅(v×Ω)=0

立刻:
∇ ⋅ B = 0 \boldsymbol{\nabla\cdot \boldsymbol B = 0} ∇⋅B=0

物理意义:扭转环流永远闭合,无磁单极。


3. 推导 ∇ × E = − ∂ B ∂ t \boldsymbol{\nabla\times E = -\dfrac{\partial B}{\partial t}} ∇×E=−∂t∂B

E = − ∇ Ω \boldsymbol E=-\nabla\Omega E=−∇Ω

梯度场的旋度天然为零: ∇ × ( ∇ Ω ) ≡ 0 \nabla\times(\nabla\Omega)\equiv 0 ∇×(∇Ω)≡0

一旦磁场随时间变化,代表全域扭转环流形变时变

诱发扭度梯度的环流反噬:

时变环流 B \boldsymbol B B 挤压局域扭场,

产生反向涡旋电场:
∇ × E = − ∂ B ∂ t \nabla\times\boldsymbol E = -\frac{\partial \boldsymbol B}{\partial t} ∇×E=−∂t∂B

法拉第感应:时变扭转环 → 反向扭梯度涡场。


4. 推导 ∇ × B = μ 0 J + μ 0 ε 0 ∂ E ∂ t \boldsymbol{\nabla\times B = \mu_0 \boldsymbol J + \mu_0\varepsilon_0 \dfrac{\partial E}{\partial t}} ∇×B=μ0J+μ0ε0∂t∂E

  1. 宏观定向运动电荷 = 电流密度 J \boldsymbol J J

    电荷有序位移,批量拖拽扭转场,

    直接强化空间环流 B \boldsymbol B B,对应项: μ 0 J \boldsymbol{\mu_0 J} μ0J

  2. 时变电场 ∂ E / ∂ t \partial\boldsymbol E/\partial t ∂E/∂t

    = 扭转场梯度剧烈起伏

    梯度振荡必然耦合激发切向环流增量,

    对应真空位移电流项: μ 0 ε 0 ∂ E ∂ t \boldsymbol{\mu_0\varepsilon_0 \dfrac{\partial E}{\partial t}} μ0ε0∂t∂E

合并:
∇ × B = μ 0 J + μ 0 ε 0 ∂ E ∂ t \boldsymbol{\nabla\times \boldsymbol B = \mu_0 \boldsymbol J + \mu_0\varepsilon_0 \frac{\partial \boldsymbol E}{\partial t}} ∇×B=μ0J+μ0ε0∂t∂E


汇总(MD 成品公式)

∇ ⋅ E = ρ ε 0 ∇ ⋅ B = 0 ∇ × E = − ∂ B ∂ t ∇ × B = μ 0 J + μ 0 ε 0 ∂ E ∂ t \begin{align*} \nabla\cdot \boldsymbol E &= \frac{\rho}{\varepsilon_0} \\ \nabla\cdot \boldsymbol B &= 0 \\ \nabla\times \boldsymbol E &= -\frac{\partial \boldsymbol B}{\partial t} \\ \nabla\times \boldsymbol B &= \mu_0 \boldsymbol J + \mu_0\varepsilon_0 \frac{\partial \boldsymbol E}{\partial t} \end{align*} ∇⋅E∇⋅B∇×E∇×B=ε0ρ=0=−∂t∂B=μ0J+μ0ε0∂t∂E


核心一句话

四大麦克斯韦方程,全部由唯一空间扭转场 Ω \boldsymbol\Omega Ω 的:
梯度、环流、散度、时变耦合 自然生成,
电磁完全同源,无需额外假设。

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