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 古新妙 （guxinmiao@sina.com） 2008.07.05 19:06:12
古新妙电磁场
作者 古新妙
[摘要] 本文是在牛顿力学的思想基础之上建立新的电磁场理论，不妨称之为古新妙电磁场理论。为了突出古新妙电磁场理论的科学理论基础，一开始就把电磁场理论与引力场理论统一起来建立统一场论，把古新妙电磁场理论看成是统一场论的特殊情形。在古新妙电磁场理论中，电磁场方程不再是关于电场强度与磁场强度的方程，而是关于电磁场的标量势与矢量势的方程，整个理论十分和谐而且逻辑严谨。为了说明古新妙电磁场理论在实践应用上的意义，文中举出了一些古新妙电磁场的具体例子，这些具体例子表明古新妙电磁场理论必有存在与发展的价值。可以说古新妙电磁场理论填补了理论物理学中的一个空白。
[关键词] 统一场论 古新妙电磁场
1.
统一场论
为了建立统一场论，我们必须研究电磁场和引力场的作用量。质量和电量都是物质的属性，这两个属性有所不同，运动的质量不产生磁性，运动的电荷产生磁性。电磁场以及引力场和场内的一些粒子所组成的整个体系的作用量 应当包含着五个部分：
其中 是仅仅与粒子的性质有关的一部分，它就是自由粒子的作用量：
 是粒子及引力场两者之间的相互作用有关的一部分，它的形式是：
 是仅仅与引力场本身的特性有关的那一部分，它的形式是：
 是粒子及电磁场两者之间的相互作用有关的一部分，它的形式是：
 是仅仅与电磁场本身的特性有关的那一部分，它的形式是：
其中 。因此
如果只研究带电粒子在电磁场以及引力场内的运动规律，那么只需考虑作用量。
利用最小作用量原理 ，便可求得粒子在电磁场以及引力场内的运动方程：
其中 ， ， 。运动方程的两边数乘以 ，得
如果 、 、 都不明显地含有时间 ，那么我们有能量守恒：
从而有能量积分：
 （常数）
如果研究场本身的性质，那么只需考虑作用量 。此时需要根据 、 把表成 ，把表成 。于是
其中 是 的简写。我们有
运用高斯定理，得
其中的第一项的积分限在无穷远处，而场在无穷远处的值为零，故其积分值等于零。因此
即
同法可得
又
所以
根据最小作用量原理，得
就是所求的引力场方程和电磁场方程。我们看到，引力场方程和电磁场方程是统一的，引力场的引力势满足方程，其中 代表质量分布密度， 代表引力常数。电磁场的标量势满足方程，电磁场的矢量势满足方程，它们都是Poisson方程，这就是统一场论。注意，古新妙电磁场理论的基本方程不再是关于电场强度 和磁场强度 的方程，而是关于描写电磁场的标量势和矢量势的方程：、，它们就是古新妙电磁场理论的基本方程。其中电荷分布密度 与电流密度矢量 满足连续性方程。连续性方程在解答Poisson方程时起着重要的作用，所以我们必须建立连续性方程。利用质量守恒原理可以推出反映质量守恒的连续性方程。利用电荷守恒原理可以推出反映电荷守恒的连续性方程。
现在让我们根据电荷守恒原理推出反映电荷守恒的连续性方程。电磁场是由空间中的电荷分布及其运动状态来决定的。空间中电荷的分布状况由电荷分布密度来表示，它使得 等于体积 所包含的电荷数，而且在某一个体积 内所取的积分 等于该体积内的电荷数。空间中电荷的运动状态由电流密度矢量 来表示，其中表示空间该点处电荷的运动速度。
在某一个体积内的总电荷数对时间的变化取决于导数 。而在单位时间内离开该体积的电荷数是 ，这里是包围体积的曲面，而矢量 代表曲面上的面积元，它的方向沿着曲面的外法线方向。因此有
这就是表示电荷守恒的积分形式。根据高斯定理，有 ，所以
即
所以
这就是表示电荷守恒的微分形式，叫做连续性方程。同样可以根据质量守恒原理推出反映质量守恒的连续性方程：
注意，运动的电荷产生磁性是一个绝对性问题，我们不能滥用伽利略相对性原理来说一个运动的电荷在这个系统中产生了磁性，在另一个系统中没有产生磁性，所以电磁场理论是绝对性理论，统一场论也是绝对性理论。滥用伽利略相对性原理必然会给电磁场的绝对性理论提出一些不必要的疑难。再者，虽然在古新妙电磁场理论中没有假定以太的存在，但是如果证实电磁波的传播的确与以太的存在有关的话，那么古新妙电磁场理论并不排斥假定以太的存在。
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