靳北彪:迄今为止物理定律或将被大规模改写
电磁学四大基本定律被证伪导致迄今为止物理定律证真过程中存在的逻辑性瑕疵被发现
靳北彪:1983年国家公派留学生,1990年日本京都大学博士,1991年美国华盛顿大学博士后,原中国科学院工程热物理研究所客座研究员,原潍柴动力技术蓝军司令,热力学与发动机专家,数百项国家授权发明专利发明人。
The laws of physics up to today may be rewritten on a large scale
The disproving of the four fundamental laws ofelectromagnetism has led to the discovery that the process of verifying laws ofphysics so far has logical flaws.
Beibiao Jin, Ph.D.
May 20, 2024
After the four fundamental laws of electromagnetism, "A current-carrying conductorexperiences a force in a magnetic field" (Ampere's law), "A conductorcutting through magnetic field lines produce an electromotive force"(Faraday's law of motional electromotive force), "A current-carryingconductor generates an annular magnetic field around itself" (Oersted'slaw of electromagnetism), and "A moving charge experiences a force in amagnetic field " (Lorentz force's law), were disproved, a deeperresearch was conducted: why are the fundamental laws which have been proventrue by countless physical experiments and physical processes in the past about200 years to be wrong and false? After a lot of research works, a significantconclusion is made: the process of proving the truth of a physical law mustinclude two half-steps, the physical experiment verification half-step and thephilosophical logic verification half-step, and a law must be proved true inboth half-steps before it can be established. Because this is also anexplanation of a law determined by nature, thus, it is called the law ofdouble-half-step verification. The proposition of the law of double-half-stepverification means that human beings has discovered a new tool forunderstanding the world, and this new tool may comprehensively promote theprocess of human understanding of nature. This is because the law ofdouble-half-step verification will enable human beings to abandon the previousera of inductive understanding conclusions based only on phenomena, and enter anew era of understanding the world that truly traces the nature of things withphilosophical logic. The law of double-half-step verification means that thevalidity of the laws of physics (i.e., the laws of natural science) so far isbasically questionable, because the laws of physics so far have basically only been verified by the physical experiment verificationhalf-step, but not been verified by the philosophical logic verificationhalf-step which is the equally indispensable as the physical experimentverification half-step is. As a result, the laws of physics that have beenestablished so far may be rewritten on a large scale. This work was stated asfollows:
1. The laws of physics so far have basically beencreated by the inductive method, and the inherent logical defects of theinductive method determine the possibility and reality of rewriting the laws ofphysics.
2. The law has homology, and the homology of the lawdetermines the possibility and reality of rewriting the laws of physics.
3. the change of physical quantities will lead to thechange of time and space, and the change of time and space will inevitably leadto the change of the law function relationship, and the law of change of thelaw function relationship determines the possibility and reality of rewritingthe physical law.
4. Many of the great scientific discoveries in humanhistory have proved that it is possible and realistic to rewrite the laws ofphysics
5. The disproving of the four fundamental laws ofelectromagnetism proves that it is possible and realistic to rewrite the lawsof physics
背景与摘要
在深入研究为什么200年来一直被信以为真且被无数物理实验和物理过程证真的电磁学四大基本定律会被证伪的过程中,作者发现如图0所示,物理定律的证真必须要经过物理实验证真这一证真半程证真和哲学逻辑证真这一证真半程证真,在两个证真半程中必须都被证真,缺一不可。但是,迄今为止的物理定律基本上都是仅仅依据物理实验所获现象经上升性提炼而创立,基本上都是仅仅经物理实验证真这一证真半程证真,并没有经哲学逻辑证真这一证真半程证真,因此,迄今为止的物理定律的成立性基本上都存疑。这意味着电磁学四大基本定律的被证伪将导致迄今为止的物理定律被大规模改写。
作为物理定律(自然科学的其他定律本质上均属于物理定律)的一部分,载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕该导体的环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律是电磁学领域的四大基本定律,并作为现代电磁学理论大厦和物理学理论大厦的基石,200年来一直被信以为真。在过去约200年间,无数物理实验和物理过程都证明这四大基本定律是成立的,但如本报告后半部分所述,作者通过提炼逻辑存亡、思想实验立废、基本定律悖符、物理实验反例有无和对称关系继承与否这样的哲学研判与逻辑洗礼均全面彻底地证伪了这四大基本定律。那么,为什么看似如此稳定的定律会被证伪呢?作者经深入研究得出的结论是:物理定律的证真本必须经物理实验证真和哲学逻辑证真(哲学研判与逻辑洗礼证真)这两个半程证真,这两个半程缺一不可,且只要物理定律在这两个半程的一个半程中被证伪,物理定律就为伪,只有在这两个半程中都被证真,物理定律才可为真。然而,上述电磁学这四大基本定律都仅仅经过物理实验证真这一半程证真,并没有经哲学逻辑证真这一半程真正,就被盲目地视为物理定律。这就是之所以200年来一直被信以为真且被无数物理实验和无数物理过程证真的上述电磁学四大基本定律之所以被证伪的根本原因。
迄今为止的物理定律几乎都是用归纳法经上升性提炼而创立的,然而,归纳法内在逻辑性缺陷导致用归纳法归纳的定律在经哲学逻辑证真之前不具有自然成立性。之所以如此,是因为用归纳法经上升性提炼而创立的定律所阐释的内涵小于成就定律所阐释相关事件所必须需的充分必要条件。任何小于充分必要条件的,都不可能成就充分必要条件所能成就的事件,除非小于充分必要条件的阐释是充分必要条件的忠实代言。但是,所提炼的定律究竟是不是充分必要条件的忠实代言必须用哲学研判与逻辑洗礼予以判别才能理清,而不能用物理实验的方式予以判别,因为物理实验存在次数和形式的限制无法穷尽所有可能。不仅如此,即便在证真由想象创立的定理、公理和公设这些演绎前提的成立性时,也都需要物理实验证真和哲学研判与逻辑洗礼证真这两个半程证真,两个证真半程缺一不可。
事实上,任何证真都必然是与客观实际的比对,因此物理实验证真不可或缺,而任何证真都必须是对所有可能都证真,因此哲学研判和逻辑洗礼证真也不可或缺,即哲学逻辑证真不可或缺,因为物理实验受次数、形式和条件的限制无法穷尽所有可能,只有哲学研判和逻辑洗礼才能穷尽所有可能。当然所有证真都可能是阶段性证真,不能被证伪即为阶段性证真。事实上,物理实验证真是在人类现有知识域内的证真,而哲学逻辑实验证真是在人类现有智慧域内的证真,从本质上讲,人类智慧域包含着人类知识域,随着人类智慧域的拓展,今天被物理实验证真半程证真且被哲学逻辑证真半程证真的物理定律依然存在被证伪的风险,但这并不意味物理定律被物理实验证真后就可以作为真正的定律信以为真,因为其实这一物理定律在人类的现有能力范围内很可能已经为伪,且很可能很快就被证伪,人类必须在其能力范围内尽可能理清更多的事物,才能快速前行。
一言以蔽之,物理定律的成立性的判别必须包括物理实验证真这一物理实验证真半程和哲学研判与逻辑洗礼这一哲学逻辑证真半程。因此,对于物理定律成立性的判别而言,物理实验证真不是不重要,而是不可或缺,但是,物理实验证真仅仅是物理定律证真的半程,而物理实验证真和哲学研判与逻辑洗礼证真的合才是物理定律证真的全程。一个物理定律无论被多么海量的物理实验证真,只要符合这一定律要求但结果与定律所阐释的不符的反例,哪怕是仅仅一个反例被发现,那么,这一定律就荡然无存,这是逻辑所决定的必然,不可抗拒。从根本上讲,哲学研判与逻辑洗礼的最根本目的就是消除反例的存在性。因此,哲学研判与逻辑洗礼也是定律创立过程中的不可或缺的证真环节。事实上,演绎法本身不能创立定律,因为演绎法是下降性推理,而定律必须是上升性提炼,演绎法本身虽无懈可击,但演绎的前提依然需要证真(阶段性证真),归纳法归纳的结论(定律)必然需要证真。而所有证真过程都必须包括物理实验证真这一半程和哲学逻辑证真这一半程,缺一不可。这意味着,物理实验证真和哲学逻辑证真的合是物理定律证真的充分必要条件,而物理实验证真仅仅是物理定律证真的必要条件,并不是物理定律证真的充分条件。换言之,物理实验只具有证真的必要性,但不具有证真的充分性,物理实验具有证伪的充分性,但不具有证伪的必要性,因为物理实验仅仅是判别物理定律真伪的半程,半程为伪物理定律必为伪,半程为真物理定律不一定为真。也就是说,无论多么海量的物理实验证真都不能单独对物理定律证真,但只要有一个物理实验证伪某一物理定律,那么这个物理定律必为伪,且荡然无存,同理,只要有一个哲学逻辑过程证伪某一物理定律,那么这个物理定律必为伪,且荡然无存。如果非得分清物理实验证真和哲学逻辑证真哪个对物理定律的证真力更强,应该说哲学逻辑证真的证真力强于物理实验证真的证真力,因为物理实验证真无论如何都必然需要哲学逻辑证真这个过程证真才能使物理定律在所有可能中为真,而哲学逻辑证真只要全程无错,就为真,本质上并不需要物理实验。而现实中之所以需要物理实验证真,其一是规避哲学逻辑证真过程可能出现的错误,其二是满足人类自身的感观与心里需求。
物理定律的成立性的判别必须包括物理实验证真这一证真半程和哲学逻辑证真这一证真半程,一个物理定律必须在物理实验证真这一证真半程中证真且在哲学逻辑证真这一证真半程真正才能成立,否则荡然无存。这一物理定律证真的内在逻辑实质上也是对自然所决定的一种规律的阐释,因此作者称之为双半程证真定律。这一双半程证真定律的被提出意味着人类发现了认识世界的新工具,这一新工具或将全面推进人类认识自然的进程。因为,双半程证真定律将使人类摒弃以往仅凭现象归纳认识结论的时代,而进入以哲学逻辑真正地追溯事物本质的认识世界的新时代。
然而,如图1所示,在迄今为止的物理定律证真过程中,人类仅仅注重物理实验证真这一证真的半程,而忘却了哲学研判与逻辑洗礼这一证真的另一个半程,因而,迄今为止的物理定律几乎都未经哲学研判和逻辑洗礼这一证真过程的证真就盲目地被认定为定律,因此,迄今为止的物理定律的成立性基本上都存疑。换言之,由于迄今为止的物理定律的绝大多数都是仅仅依据物理实验所获现象而提炼的,即都是仅仅经过物理实验证真这一证真半程证真,并没有经哲学逻辑证真这一证真的另一个半程证真,这意味着迄今为止的物理定律的证真过程基本上都存在逻辑瑕疵,因此今为止的物理定律的成立性基本上都存疑。
一个本为伪的所谓的物理定律为什么能瞒天过海在海量的物理实验中被证真?其根本原因是因为物理实验证真属于现象世界,现象仅仅是通向本质之洞口的蒲公英,本质无法用物理实验判别,而只能用哲学逻辑过程予以追获,在现象世界里,真相和假象难解难分。所以如果仅仅依靠物理实验判别真伪,往往会以假乱真,会把假象误以为本质。具体说来,本为伪的上述所谓的电磁学四大基本定律之所以能够被物理实验证真,是因为相关物理实验得到的假象被误以为本质了,明明是闭合回路整体成就的,却偏偏被错误地认为是开路绕组、导体段、微分导体段dl、电流元Idl和运动电荷束等这些根本不能成就电磁现象的物理存在成就的。
不仅如此,规律具有同源性,而且物理量的变化会导致时空变迁,时空的变迁必然导致定律函数关系的变迁,规律的同源性和定律函数关系变迁定律也都决定了改写物理定律具有可能性和现实性。不仅如此,科技发展史也证明了改写物理定律具有可能性和现实性。因此,改写物理定律不是畅想,而是具有可能性和现实性的艰苦卓绝的工程。物理定律是人类自然知识体系的核心,是人类社会物质文明的根本性支撑,迄今为止的物理定律基本上都是西方创立的,这些物理定律从根本上推动了人类科学技术文明与物质文明的发展进步。物理定律凝聚着人类关于自然的最高智慧,是自然知识体系中最硬的骨头,改写物理定律是自然哲学与自然科学领域最为艰苦卓绝的工程。然而,如果不能从改写物理定律入手,而仅仅在物理定律之下修修补补,自然知识体系的高度与深度永远无法实现根本性拓展,人类认识自然改造自然的进程永远无法实现根本性跨越。就中国而言,中国式现代化和中华民族伟大复兴都离不开中国自主的自然知识体系的支撑,但是如果不能改写物理定律,中国永远无法实现对自然知识体系的主导,中国建构中国自主的自然知识体系的战略目标也无从谈起。因此,开启改写物理定律的工程势在必行。改写物理定律不仅仅是解决自然知识体系问题的根本途径,也是创造颠覆性技术与颠覆性地提升新质生产力的根本途径。质能方程E=MC2这一科学进步引发的核能技术与核能产业的突飞猛进这一事实诠释了创立或改写物理定律所导致的科学发展对技术和产业的重大推动作用。
一言以蔽之,在深入研究为什么200年来一直被信以为真且被无数物理实验和物理过程证真的电磁学四大基本定律会被证伪的过程中,发现物理定律的证真必须要经过物理实验证真这一证真半程证真和哲学逻辑证真这一证真半程证真,在两个证真半程中必须都被证真,缺一不可。但是,迄今为止的物理定律基本上都是仅仅依据物理实验所获现象经上升性提炼而创立,基本上都是仅仅经物理实验证真这一证真半程证真,并没有经哲学逻辑证真这一证真半程证真,因此,迄今为止的物理定律的成立性基本上都存疑。因此,电磁学四大基本定律的被证伪将导致迄今为止的物理定律被大规模改写。
正 文
第一项:迄今为止的物理定律基本上都是用归纳法创立的,归纳法内在逻辑性缺陷决定了改写物理定律具有可能性和现实性。
迄今为止的物理定律基本上都是根据物理实验所获现象提炼的上升性定律,而且这些定律并没有经过哲学研判与逻辑洗礼。然而,如下图2所示,仅仅根据物理实验所获现象提炼的上升性定律,如不经哲学研判与逻辑洗礼,其并不一定成立,如果这样提炼的上升性定律不能在哲学研判与逻辑洗礼中胜出,则其不可能成立,且不具成立的可能性,即便在观察到相关结果的物理实验中依然不成立。这是逻辑所决定的必然,不可抗拒。这意味着迄今为止的用归纳法提炼的且未经哲学研判和逻辑洗礼的物理定律都存在被证伪的可能性和现实性,都具有被改写的可能性和现实性。这是归纳法内在逻辑性缺陷所决定的必然,不可抗拒。因此迄今为止的物理定律的创立方式以及归纳法内在逻辑性缺陷决定了改写迄今为止的物理定律具有可能性和现实性。
一、为什么用归纳法创立的定律还必须在哲学研判与逻辑洗礼中胜出才能确保成立
之所以用归纳法创立的定律还必须在哲学研判与逻辑洗礼中胜出才能确保成立,是因为用归纳法经上升性提炼而创立的定律所阐释的内涵小于成就定律所阐释相关事件所必须需的充分必要条件。任何小于充分必要条件的,都不可能成就充分必要条件所能成就的事件,除非小于充分必要条件的阐释是充分必要条件的忠实代言。但是,所提炼的定律究竟是不是充分必要条件的忠实代言必须用哲学研判与逻辑洗礼予以判别才能理清,而不能用物理实验的方式予以判别,因为物理实验存在次数和形式的限制无法穷尽所有可能。不仅如此,即便在证真由想象创立的定理、公理和公设这些演绎前提的成立性时,也都需要物理实验证真和哲学研判与逻辑洗礼证真这两个半程证真,两个证真半程缺一不可。事实上,任何证真都必然是与客观实际的比对,因此物理实验证真不可或缺,而任何证真都必须是对所有可能都证真,因此哲学研判和逻辑洗礼证真也不可或缺,因为物理实验受次数和形式的限制无法穷尽所有可能,只有哲学研判和逻辑洗礼才能穷尽所有可能。当然所有证真都可能是阶段性证真,不能被证伪即为阶段性证真。一言以蔽之,物理定律的成立性的判别必须包括物理实验证真这一物理实验证真半程和哲学研判与逻辑洗礼这一哲学逻辑证真半程。因此,对于物理定律成立性的判别而言,物理实验证真不是不重要,而是不可或缺,但是,物理实验证真仅仅是物理定律证真的半程,而物理实验证真和哲学研判与逻辑洗礼证真的合才是物理定律证真的全程。
一个物理定律无论被多么海量的物理实验证真,只要符合这一定律要求但结果与定律所阐释的不符的反例,哪怕是仅仅一个反例,被发现,那么,这一定律就荡然无存,这是逻辑所决定的必然。从根本上讲,哲学研判与逻辑洗礼的最根本目的就是消除反例的存在性。因此,哲学研判与逻辑洗礼也是定律创立过程中的不可或缺的证真环节。事实上,演绎法本身不能创立定律,因为演绎法是下降性推理,而定律必须是上升性提炼,演绎法本身虽无懈可击,但演绎的前提依然需要证真(阶段性证真),归纳法归纳的结论(定律)必然需要证真。而所有证真过程都必须包括物理实验证真这一半程和哲学逻辑证真这一半程,缺一不可。这意味着,物理实验只具有证真的必要性,但不具有证真的充分性,物理实验具有证伪的充分性,但不具有证伪的必要性,因为物理实验仅仅是判别物理定律真伪的半程,半程为伪物理定律必为伪,半程为真物理定律不一定为真。
换言之,无论多么海量的物理实验都不能对物理定律证真,但只要有一个物理实验证伪某一物理定律,那么这个物理定律必为伪。然而,如上上图图1所示,在迄今为止的物理定律证真过程中,人类仅仅注重物理实验证真这一证真的半程,而忘却了哲学研判与逻辑洗礼这一证真的另一个半程,因而,迄今为止的物理定律几乎都未经哲学研判和逻辑洗礼这一证真过程的证真就盲目地被认定为定律,因此,迄今为止的物理定律的成立性都基本上存疑。换言之,由于迄今为止的物理定律的绝大多数都是仅仅依据物理实验所获现象而提炼的,即都是仅仅经过物理实验证真这一证真半程证真,并没有经哲学逻辑证真这一证真半程证真,这意味着迄今为止的物理定律的证真过程基本上都存在逻辑瑕疵,因此今为止的物理定律的成立性基本上都存疑。此外,在用归纳法提炼定律时,任何定律提炼过程中都会涵盖未经过实验验证的区域,这一区域称为增域区,所谓增域区是包括在相关定律之内的但没有经过实验验证的区域。换言之,用归纳法提炼定律,定律往往都是根据观察、测量、实验等的所获而创立的,而如图3之定律锥所示,在创立定律过程中都需要上升性提炼,进而产生增域区,在增域区内定律无法经过观察、测量、实验等予以验证,因为观察、测量、实验等物性手段的次数和方式都是有限的,无法应对所有可能,无法穷尽无限。
在这个增域区内,存在两个问题,其一是在增域区内所提炼的定律是否与原观察、测量、实验过程与所获等价,即所提炼的定律是否成立,必须予以判别,否则不知成立与否,而判别这一等价性和成立性只能用哲学研判和逻辑洗礼,而不能再用观察、测量、实验予以判别,之所以如此,这还是因为观察、测量、实验等物性手段的次数和方式都是有限的,无法穷尽无限。其二是由如下文所阐释的定律函数关系变迁定律,可知任何定律中的任一物理量变化都必然导致其与其他物理量间的函数关系发生变化,因此,在增域特别是远离实验验证域的增域区内更容易发现新定律。所谓定律锥,是指阐释定律提炼过程的逻辑锥。
爱因斯坦相对论其实是在超高速区域这个牛顿力学定律没有实验验证过的区域证伪了牛顿力学定律。换言之,爱因斯坦相对论是在相关定律提炼过程的增域区证伪了所对应的定律。这意味着,任何定律在其提炼过程所获得的增域区都具有不成立的可能性即都具有被证伪的可能性,特别是在偏离较远的增域区,其定律的不成立性更容易被发现。这意味着,重新验证定律在其提炼过程所获得的增域区的成立性,具有获得新的重大颠覆性认知的可能性,具有成就重大发现的可能性,具有成就重大基础理论创新的可能性。重新验证定律在其提炼过程所获得的增域区的成立性,是深化认识自然的重要方向,是推动科学进步的重要方向,是拓展自然的知识体系的重要方向。再者从自然哲学的角度讲,任何变化必然导致时空变化,任何时空的变化都必然导致规律的变化,而任何规律的变化必然导致物理量间的函数关系的变化。所有这些意味着,任何物理量的变化必然导致定律的变迁,只是观察和测量手段的不精确性往往会掩盖这种变迁。如图4所示,归纳法会导致增域区,增域区的归纳结论(定律)的成立性必须经哲学研判和逻辑洗礼才能判别其成立与否。
然而,一旦归纳的定律被哲学研判或逻辑洗礼证伪,则归纳的定律绝然不可成立,即便在观察到相关结果的物理实验中也依然不成立。事实上,即便在物理实验验证区内依然需要哲学研判和逻辑洗礼,才能最终判别物理定律成立与否,否则无法判别其真伪,因为物理实验本身仅仅是证真的半程,因此物理实验不能证真,只能证伪,例如证伪物理定律的反例物理实验。
综上所述,归纳法归纳的定律不具有自然成立性。之所以如上所述,之所以归纳法归纳的定律不具有自然成立性,之所以归纳法创立的定律还必须在哲学研判与逻辑洗礼中胜出才能确保成立,其根本原因有二。其一是因为用归纳法创立的定律,即上升性提炼的定律,实质上是小于成就相关事件的充分必要条件的,任何小于充分必要条件的,都不可能成就充分必要条件成就的事件,除非小于充分必要条件的上升性提炼的定律是充分必要条件的忠实代言。然而,究竟是不是充分必要条件的忠实代言必须予以判别才能理清,且只能用哲学研判与逻辑洗礼予以判别,这还是因为物理性实验无法穷尽无限,而只有哲学研判和逻辑洗礼才能解决之。其二是因为用归纳法创立的定律,即上升性提炼的定律,会产生增域区,而所提炼的定律在增域区内必须再证真,而这种证真只有哲学研判和逻辑洗礼才能完成。因此,归纳法创立的定律还必须在哲学研判与逻辑洗礼中胜出才能确保成立。
二、归纳法内在逻辑性缺陷决定了创立物理定律时必须遵守的不可抗拒的基本逻辑过程,但这一必须遵守的不可抗拒的基本逻辑过程并没有被遵守。
依据上文所述,我们可知世界上存在这样一个不可抗拒的基本逻辑:如果依据在物理实验中观察到的现象创立的结论和定律不上升只阐释实验全貌,那么这一结论和定律是成立的,然而,依据在物理实验中观察到的现象提炼的上升性结论和定律,如不经哲学研判与逻辑洗礼,例如提炼逻辑存亡、思想实验立废、基本定律悖符、物理实验反例有无和对称关系继承与否这样的哲学研判与逻辑洗礼,则其并不一定成立。如果这样提炼的上升性结论和定律不能在这样的哲学研判与逻辑洗礼中胜出,则其不可能成立,且不具成立的可能性。作者称之为定律提炼逻辑关系定律。换言之,任何经归纳法提炼的结论和定律都不一定成立,除非这样的结论和定律经哲学研判与逻辑洗礼后依然成立。根据物理实验创造的结论和定律要么阐释原物理实验的全貌,要么所阐释的与原物理实验等价,否则不具有成立性。只有提炼的上升性结论和定律所阐释的依然与原实验等价,才可谓合乎逻辑的上升性提炼,才具有成立性。所有这些都因为定律所阐释的内涵小于成就定律所阐释的事件所必须的充分必要条件,且因为依据物理实验所获现象提炼的上升性结论和定律必然包括没有被物理实验证明成立的区域,也会包括无法用物理实验验证成立的区域。证真结论和物理定律需要对所有可能都证真,故无法用物理实验穷尽所有可能进行证真,其一,是因为物理实验无法无限穷尽,其二,是因为并不是任何物理实验都可以进行。因此,试图完全用物理实验验证结论和定律的举措是违反逻辑的,试图用物理实验作为结论和定律成立与否的唯一判据的举措也是违反逻辑的。只有物理实验、哲学研判与逻辑洗礼的合才能成为结论和定律成立与否的根本性判据,只有用物理实验和哲学研判与逻辑洗礼的合判别结论和定律成立与否才符合逻辑。这是创立物理定律时必须遵守的不可抗拒的基本逻辑过程。
假设在物理实验A中,人们观察到:如果载流闭合回路的导体段在磁场中受力运动会导致这一闭合回路内磁通量变化,那么这一载流闭合回路的导体段在磁场中受力这一现象(这就是获得所谓的安培力的实验)。如果这时根据这一现象提炼一个不上升的定律A:“如果载流闭合回路的导体段在磁场中受力运动会导致这一闭合回路内磁通量变化,那么这一载流闭合回路的导体段在磁场中受力”。这时这个定律A肯定是成立的,因为这个定律A阐释的是实验的全貌,这意味着按照定律A所做的实验都是与实验A相同的实验,而同样的实验一定会有同样的结果,所以这个定律A必然成立。然而,如果根据在物理实验A中观察到的现象,提炼一个上升性定律AA:“载流导体在磁场中受力” (这就是所谓的安培力定律)。这时不能断定这个定律AA一定成立,因为这个定律AA包括着超越实验A以外的区域,在这个超越实验A以外的区域内,定律AA很可能不成立。只有经过哲学研判和逻辑洗礼才能断定这一定律AA是否成立。事实是,在这个超越实验A以外的区域内,有一种存在形式可以被找到: 即便载流闭合回路的导体段在磁场中受力运动也不会导致这一闭合回路内磁通量变化。这意味着,定律AA所阐释的与实验A并不等价,因此定律AA并不成立。这时这一载流闭合回路的导体段在磁场中不可能受力,因为所找到的存在与实验A并不等价。即便这时这一载流闭合回路的导体段在磁场中受力也属于另外的发现,而不属于基于实验A的发现。这些并不意味着定律AA在有些情况下成立,而在另一些情况下不成立,而是意味着定律AA在任何情况下都不成立。因为定律不存在在某些条件下成立,在另外一些条件下不成立的情况,定律一旦成立,就放之四海而皆准,除非时空有极端性变迁。而定律AA之所以看起来成立,是因为人们把闭合回路整体且其内磁通量发生变化所成就的事件误认为是载流闭合回路的导体段所成就的。
假设在物理实验B中,人们观察到:包括电阻的闭合回路载流后其电阻产热这一现象。如果这时根据这一现象提炼一个不上升的定律B:“包括电阻的闭合回路载流后其电阻产热”。那么这一定律B是成立的,原因如上所述,无需赘言。然而,如果根据在物理实验B中观察到的现象,提炼一个上升性定律BB:“电阻载流产热。” 这时依然不能断定这个定律BB一定成立,因为这个定律BB包括着超越实验B以外的区域,在这个超越实验B以外的区域内,定律BB很可能不成立。只有经过哲学研判和逻辑洗礼才能断定这一定律BB是否成立。事实是,定律BB在所有哲学研判与逻辑洗礼中都能够胜出。换言之,无论载流方式如何变化,只要电阻载流就产热。这时可以断定定律BB成立。
这两个例子进一步说明,不能断定依据实验现象提炼的上升性结论或定律一定成立,除非经过哲学研判与逻辑洗礼依然成立。因为定律不存在某些条件下成立,在另外一些条件下不成立的情况,定律一旦成立,就放之四海而皆准,除非时空有极端性变迁。因此,在某一定律被证伪后,如果认为这一定律在某些情况下成立,在另一些情况下不成立,其实是违反逻辑的,一个定律一旦被证伪,则在这个世界上荡然无存,包括在获得相关结果的情况下,依然荡然无存。然而,出于应用上的方便,可能被证伪的定律依然可以勉强地使用,可能在要求精度不高的情况下勉强地使用。
所谓提炼逻辑存亡,是指对结论和定律的提炼过程进行哲学研判与逻辑洗礼,判别提炼过程的逻辑是否成立,如提炼逻辑成立,意味着上升性提炼的结论和定律与原物理实验等价,则所提炼的结论和定律具有成立性,如提炼逻辑不成立,意味着上升性提炼的结论和定律与原物理实验不等价,则结论和定律不具有成立性。
所谓的思想实验立废,是指设计一个或多个思想实验对所提炼的结论和定律的成立性予以验证,判别所述结论和定律在思想实验的冲击中是否成立,如果所述结论和定律在思想实验的冲击下依然成立,那么所提炼的结论和定律与原物理实验等价,所提炼的结论和定律具有成立性。如果所提炼的结论和定律在思想实验的冲击下不成立,那么所提炼的结论和定律与原物理实验不等价,所提炼的结论和定律不具有成立性。
所谓的基本定律悖符,是指深入分析所提炼的结论和定律的内在逻辑,判别其与既存的定律特别是既存的基本定律是否相悖,如果所提炼的结论和定律与既存的定律或既存的基本定律相悖,则所提炼的结论和定律不具有成立性,除非将相关既存定律证伪,如果所提炼的结论和定律与既存定律或既存基本定律洽合,则所提炼的结论和定律与原物理实验等价,所提炼的结论和定律具有成立性。因为,规律系统完备无暇,任何一个规律都不可与其他规律相悖,都必须与其他规律洽合,所以任何定律都必须与其他定律洽合才能成立,否则不可成立,除非将其他定律证伪。
所谓的物理实验反例有无,是指漫天寻找设计一个完全符合所提炼的结论和定律要求的,但与迄今为止支持所提炼的结论和定律成立性的物理实验具有不同逻辑的物理实验,考察这一物理实验的结果是否与所提炼的结论和定律所阐释的结果一致。如果这一物理实验的结果与所提炼的结论或定律所阐释的结果不符,则所提炼的结论和定律的反例被发现,所提炼的结论或定律与原物理实验不等价,则所提炼的结论和定律不具有成立性,如果这一物理实验的结果与所提炼的结论或定律所阐释的结果相符,则所提炼的结论或定律与原物理实验等价,所提炼的结论和定律具有成立性。
所谓的对称关系继承与否,是指考察所提炼的结论和定律所阐释的果所具有的对称关系是否继承了其因所具有的对称关系。如果所提炼的结论和定律所阐释的果所具有的对称关系没有继承其因所具有的对称关系,即果的对称关系与因的对称关系不一致,例如果具有不对称性,其因具有对称性,或果具有对称性,其因具有不对称性,则所提炼的结论和定律与原物理实验不等价,所提炼的结论和定律不具有成立性。如果所提炼的结论和定律所阐释的果所具有的对称关系继承了其因所具有的对称关系,即果的对称关系与因的对称关系一致,例如果具有不对称性,其因也具有不对称性,或果具有对称性,其因也具有对称性,则所提炼的结论和定律与原物理实验等价,所提炼的结论和定律具有成立性。
事实上,如上所述,试图完全用物理实验验证结论和定律的举措是违反逻辑的,试图用物理实验作为结论和定律成立与否的唯一判据的举措也是违反逻辑的。只有物理实验、哲学研判与逻辑洗礼的合才能成为结论和定律成立与否的根本性判据,只有用物理实验、哲学研判与逻辑洗礼的合判别结论和定律成立与否才符合逻辑。这是创立物理定律时必须遵守的不可抗拒的基本逻辑过程。
然而,众所周知,由于人类过分地重视物理实验在证真物理定律中的作用,这一创立物理定律时必须遵守的不可抗拒的基本逻辑过程并没有被遵守。这意味着,迄今为止的用归纳法创立的定律,其创立过程存在逻辑瑕疵。因此,归纳法内在逻辑性缺陷决定了改写物理定律具有可能性和现实性。
第二项:规律具有同源性,规律的同源性决定了改写物理定律具有可能性和现实性。
规律具有同源性,宇宙规律系统是由同一个奇体演进而来,因此,所有的规律不仅相互关联,可相互追根溯源,而且可以归一,换句话说,所有定律不仅相互关联,不仅可追根溯源,而且可以归一。宇宙规律系统实质上是一棵枝叶完备的立体规律树,人类关于自然的文明实质上是起于这一规律树某一枝叶、行于理清其全貌、驶向其根的历程。所以,任何定律阐述的规律均起于同一个源,均相互联系,均可相互追根溯源。因为,起于同一个源的要素,犹如源于同一祖先的子孙,他们相互关联,可相互追根溯源,相互逻辑性表达,这是不言而喻的逻辑。形象地讲,宇宙是源于同一祖先的大家庭,尽管每个个体千姿百态、千差万别,但它们相互联系,可相互追根溯源,这既是一种基本逻辑,又是一种基本属性。换言之,任何与一切规律都是同一规律的子孙,任何某一规律都本质性地与其他规律等价且可相互表达。这意味着,任何某一定律都可由另一定律或其他定律或以不同的形式予以表达。而这再进一步意味着,改写现有物理定律具有可能性和现实性。改写物理定律并不是为改写而改写,而是对自然理解的深化,而是新的自然知识体系,而是为新技术和新生产力提供支撑。简言之,由于规律具有同源性,任何一个定律X本质上都可以用另一个定律Y阐释,无论这个定律Y是既存定律,还是新创定律,只要用定律Y对定律X予以阐释,就是改写定律,就是对自然理解的深化,就是创造了自主的自然知识体系。因此,即便是在物理定律星罗密布的自然知识体系中,改写定律依然具有可能性和现实性。
综上所述,规律的同源性决定了改写物理定律具有可能性和现实性,换言之,由于规律具有同源性,改写物理定律具有可能性和现实性。
第三项:物理量的变化会导致时空变迁,时空的变迁必然导致定律函数关系的变迁,定律函数关系变迁定律决定了改写物理定律具有可能性和现实性。
被发现的规律会导致定律,定律会导致方程,而方程就是函数关系。在一个孤立体系中任何物理量都存在最大和最小两个极限物理量。任何由规律得出的方程之函数关系都可以被设为Y=F(X,Xm/XM),其中Y为一种物理量,X为另一种物理,Xm为X的极小物理量,XM为最大物理量,Xm/XM为二者选一,例如绝对零度和普朗克温度分别为Xm和XM,Xm/XM为Xm和XM二者选一即可。然而,由爱因斯坦相对论可知速度和质量的变化会引发时空的变迁,那么任何物理量的变化都必然会引发时空的变迁。因为任何物理量之属性均相互关联。这意味着,任何物理量的变化都必然导致时空的变迁,而任何时空的变迁都必然导致规律的变化,而任何规律的变化都必然导致定律函数关系的变迁。因此,方程Y=F(X,XM)的函数关系F以及方程Y=f(X,Xm)的函数关系f都会因X变化而变化,其图形会如图5所示:
任何物理量间的函数关系均因物理量变化而变化,这一阐述称之为定律函数关系变迁定律,简称定律变迁定律。这意味着,任何定律的果物理量和因物理量之间的函数关系都会因因物理量的变化而变化,只是因物理量变化不大时这种函数关系的变化难以被发现,所以定律才往往被认为具有确定的关系,即具有确定的函数关系,但其实绝然不是如此。当然,这里的这种变化也是一种确定性的变化。任何变化都必然导致其他的变化,任何变化都必然导致时空的变化,而时空的任何变化都必然导致任何两个物理量之间的关系的变化,因此任何物理量的变化都必然导致这一物理量与其他物理量之间的关系的变化。即,任何因物理量的变化都必然导致其与相关定律下的其果物理量之间的函数关系的变化。
系统在远离平衡时,其遵守的热力学规律与平衡态、近平衡态有重大差别,这一耗散结构理论创始人普里高津的重大发现也佐证了定律函数关系变迁定律的正确性。因此定律函数关系变迁定律具有真理性。
这绝然意味着,如上所述,重新验证定律在其提炼过程所获得的增域区的存在性对推动认识世界的深化具有重大意义,且精密验证定律的因物理量与果物理量间的动态函数关系更具有重大意义。
从牛顿到爱因斯坦,从克劳修斯与开尔文(热二律)到普利高津(耗散论:远离平衡态和近平衡态遵守不同的热力学规律)都在佐证定律函数关系变迁定律的成立性。
如图6所示,依据定律函数关系变迁定律,可以预判在超高温区和超低温区内 E=B(T)=δT4 这一斯特藩-玻尔兹曼黑体辐射定律将失灵。如果通过实验验证,将推动物理学进步。
所有这些意味着,定律函数关系变迁定律决定了改写物理定律具有可能性和现实性。
第四项:人类历史上许多伟大科学发现都证明改写物理定律具有可能性和现实性
历史上有许多科学发现都证明用归纳法归纳的结论(定律)都不具有自然成立性这一基本逻辑,现列举如下。
一、牛顿大炮思想实验(哲学研判与逻辑洗礼),发现第一、第二、第三宇宙速度。
在宇宙速度被认知之前,人们可能无比坚信任何抛向高空的物体都会落回地面这一结论,因为这一结论可以被无数抛物实验证真。因此,我们可以用归纳法得到:任何抛向高空的物体都会落回地面这一结论(定律)。然而,牛顿提出了如图7所示的“大炮思想实验”。
他认为,在地球的一座高山上架起一只水平大炮,以不同的速度将炮弹平射出去,射出速度越大,炮弹落地点就离山脚越远,当射出速度足够大时,炮弹就可以围绕地球不停地围绕地球运动而不会掉下来。由此,为宇宙速度的提出奠定了基础。经详细研究得知,如果炮弹的速度为每秒飞行7.9公里,那这发炮弹就不会落回地面,而是一直不停地围绕地球运动。由此得到了7.9公里/秒这一第一宇宙速度,11.2公里/秒这一第二宇宙速度和16.7公里/秒这一第三宇宙速度。
这一过程的逻辑脉络如图8所示,由于在无数次抛物实验中,物体都回落地面,因此,根据归纳法可提炼出结论(定律):任何抛向高空的都会回落地面。虽然,这一结论(定律)长期被信以为真,但被牛顿大炮思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)证伪,牛顿大炮思想实验(哲学研判逻辑洗礼)发现当移动速度超过7.9公里/秒时,抛出的物体不再回落地面。从而发现第一、第二和第三宇宙速度。
牛顿大炮思想实验这一哲学研判与逻辑洗礼过程证明无论有多少证真实验支撑的用归纳法提炼的结论(定律)都不具有自然成立性,都很可能不成立,都必须用哲学研判和逻辑洗礼予以判别,才能断定其成立与否。
二、伽利略比萨斜塔思想实验(哲学研判与逻辑洗礼),发现自由落体规律。
亚里士多德根据日常众多观察所获,用归纳法归纳出:“重物体比轻物体下落速度快”这一结论(定律)。这一结论也是拥有无数实验支撑的结论(定律),人们对此深信不疑1600年。然而,伽利略对此做了个思想实验(哲学研判与逻辑洗礼),即如图9所示的伽利略比萨斜塔思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)。
伽利略认为,假设在比萨斜塔上让重物、轻物和重物轻物连接合体自由落下,且假设重物的下落速度为A,轻物的下落速度为B,重物轻物连接合体的下落速度为C,如果亚里士多德这一结论(定律)正确,那么由于轻物下落速度慢,其必然会减慢重物轻物连接合体中的重物的下落速度C ,因此必然存在A>C>B这一下落速度关系。然而,由于重物轻物连接合体的重量大于重物,所以,如果亚里士多德这一结论(定律)正确,也必然存在C>A>B这一下落速度关系。两者矛盾,故亚里士多德这一结论(定律)不成立。由于重物轻物连接合体包括重物和轻物,因此,伽利略认为在真空中,物体下落速度与自身重量无关。伽利略的这一思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)使人类对自然的认识向前跨越了一大步。
这一过程的逻辑脉络如图10所示,由于在无数次自由落体运动实验中,重物体的下落速度都比轻物体快,因此,根据归纳法可提炼出结论(定律):重物体比轻物体下落速度快。虽然,这一结论(定律)长期被信以为真,但被伽利略比萨斜塔思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)证伪,伽利略比萨斜塔思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)证明在真空中物体下落速度与自身重量无关。从而揭示了自由落体运动的规律。
伽利略比萨斜塔思想实验这一哲学研判与逻辑洗礼过程证明无论有多少证真实验支撑的用归纳法提炼的结论(定律)都不具有自然成立性,都很可能不成立,都必须用哲学研判和逻辑洗礼予以判别,才能断定其成立与否。
三、爱因斯坦电梯思想实验(哲学研判与逻辑洗礼),统一惯性力和引力,发现等效原理。
人们根据无数的观察,用归纳法归纳出结论(定律):惯性力和引力是两种截然不同的力。这也是具有无数观察与实验证真的结论(定律),人们也长期坚信不疑。然而,爱因斯坦做了个如图11所示的电梯思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)。假设在一个封闭的电梯X里有一个观察者X,如果将这个电梯X置于在星球上例如地球上,那么这个观察者X就会感受到引力,如果是在地球上那么这个观察者X就会感受到自己的体重,例如80公斤的地球引力。然而,如果将这个电梯X置于无定向引力的太空中,观察者X会感觉到失重,与电梯X一起处于飘浮于太空的状态。然而,这时假设安装在电梯X外的火箭点火发动使电梯X以加速度a加速运动,由于电梯X是封闭的,这时观察者X并不知晓电梯X在加速运动,但其会感觉到其受到了引力的作用,如果电梯X的加速度a等于地球重力加速度g,则观察者X的感觉与在地球上的感觉无别。进而证明惯性力和引力是同一种作用,两者的本质是相同的。
爱因斯坦用这个电梯思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)统一了引力和惯性力,进而确立了伟大的等效原理,为创立广义相对论奠定了基础。可以说这个思想实验是爱因斯坦开挂人生的起点。这一过程的逻辑脉络如图12所示,由于在无数次观察和实验中,都会得到惯性力与引力是两种截然不同的力的结论,因此,根据归纳法可提炼出结论(定律):惯性力与引力是两种截然不同的力。虽然,这一结论(定律)长期被信以为真,但被爱因斯坦电梯思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)证伪,爱因斯坦电梯思想实验(哲学研判与逻辑洗礼)发现惯性力与引力是同一种作用,其本质相同,从而确立了等效原理。
爱因斯坦电梯思想实验这一哲学研判与逻辑洗礼过程证明无论有多少证真实验支撑的用归纳法提炼的结论(定律)都不具有自然成立性,都很可能不成立,都必须用哲学研判和逻辑洗礼予以判别,才能断定其成立与否。
质能方程E=MC2意味着质量与能量同源,物质与能量同源,这绝然意味着存在同源,即存在A与存在B同源,存在A和存在B可相互转换。既然存在同源,那么规律一定同源,因为规律是存在的存在形式和运动方式的总括,既然规律同源,那么定律一定具有统一性,任何一个定律都应该可被另一个定律表达,任何一个定律都可以同另一个定律统一,但不同的表达意味着不同的理解。事实上,质能方程E=MC2是能量守恒定律和物质不灭定律的同一。质能方程E=MC2的被创立意味着依据规律的同源性可改写现有定律,可以创造新定律。
从牛顿到爱因斯坦,从克劳修斯与开尔文(热二律)到普利高津(耗散论:远离平衡态和近平衡态遵守不同的热力学规律)都在佐证定律函数关系变迁定律的成立性。定律函数关系变迁定律的成立性绝然意味着,重新验证定律在其提炼过程所获得的增域区内的成立性,对推动改写物理定律具有重大意义。一言以蔽之,归纳法内在逻辑性缺陷、规律的同源性和定律函数关系变迁定律都决定了改写物理定律具有可能性和现实性,历史的现实也充分证明改写物理定律具有可能性和现实性。因此,改写物理定律不是畅想,而是具有可能性和现实性的艰苦卓绝的工程。
第五项:电磁学四个基本定律的被证伪证明改写物理定律具有可能性和现实性
载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕该导体的环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律是电磁学领域的四个基本定律。作者根据前两个定律,设计制造了两款新型电机,其中一款是直线电机,另一款是旋转电机,这两款电机完全符合电磁学定律的要求,但与现有电机不同。但是,这一直线电机通电时,其动子并不运动,拉动动子时并不产生电,这一旋转电机通电时,其转子并不旋转,转动转子时并不产生电,整个开发工作完全失败了。然后,作者又进行了一年多的改进,依然全部失败了。为此,作者开始怀疑上述电磁学四个基本定律的成立性,因为从本质上讲,这四个电磁学基本定律都是关于电、磁与力三者关系的定律,都是相互依存的,一个成立都成立,一个不成立都不成立。于是作者通过提炼逻辑存亡、思想实验立废、基本定律悖符、物理实验反例有无和对称关系继承与否五种方式对这四个定律的成立性进行了验证,结果发现载流导体本身在磁场中不产生安培力,导体切割磁力线本身不产生电动势,载流导体本身不产生磁场,运动电荷在磁场中不受力,相关的电磁学四个基本定律均不成立,均被证伪。所观察到的、与这四个基本定律相关的电磁现象都是内部磁通量发生变化的闭合回路整体(含包括位移电流的广义闭合回路)成就的,而不是如这四个基本定律所述的由导体、载流导体、导体段、载流导体段、微分导体段dl、电流元Idl或运动电荷成就的。
载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕该导体的环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律是电磁学领域的四个基本定律无一不是依据物理实验所获现象提炼的上升性定律,且人类从来没有对这四个定律进行过哲学研判与逻辑洗礼,所以从本质上讲,人类没有任何理由认为这四个基本定律成立。只不过是人类没有弄清楚在提炼上升性定律(即用归纳法提炼定律)时必须遵守的不可抗拒的逻辑过程,而是错误地把对物理实验中观察到的现象进行的上升性提炼作为定律了,而把作为定律不可缺少的哲学研判与逻辑洗礼过程予以全然不顾。
不仅如此,凡是人类声称获得所谓的安培力、所谓的动生电电动势、所谓的载流导体产生环绕其本身的环形磁场(即电流产生环绕电流的环形磁场)和所谓的洛伦兹力的实验,都是在闭合回路载体(其中观察到洛伦兹力的实验是包括位移电流和电子流的闭合回路,称为广义闭合回路)整体必然存在且其内磁通量变化这一前提之下进行的,这些电磁现象都是在这一前提之下获得的。这意味着闭合回路整体存在且其内磁通量变化是成就这些现象的充分必要条件。既然闭合回路整体存在且其内磁通量变化是成就这些现象的充分必要条件,那么为什么认为非闭合回路,例如导体段、微分导体段dl和电流元Idl等这些小于充分必要条件的,可以成就这些电磁现象呢?这难道不是逻辑错乱吗?任何小于充分必要条件的,都不可能成就这一充分必要条件所成就的事件,这是比物理定律还要稳定的、不可抗拒的逻辑所决定的必然。
在对结论和定律的成立性判别过程中,还可以用整体与局部的关系予以判别。只有整体才能成就的结论和定律,不可推定为局部成就的结论或定律。只有局部才能成就的结论和定律,不可推定为整体成就的结论或定律。从本质上讲,叠加原理是不成立的,因为这一原理忽略了系统本身属性的涌现。例如氯化钠的属性咸味并不是氯离子的咸味加上钠离子的咸味的和,而是氯离子与钠离子的合才具有咸味,而氯离子与钠离子本身都不具有咸味。但叠加原理作为一种简洁的办法在要求不高的场景下可以应用。即便如此,叠加原理也并不是可以随便叠加的,而只能以最小基本单元为模数进行叠加。例如,绕组影响变压器电压的最小基本单元是绕组整数匝数,小于一匝的绕组对变压器电压没影响。所以在计算绕组与变压器电压时只能以一匝绕组为模式进行叠加或撤减计算,而不能对小于一匝的绕组进行计算。电磁现象是闭合回路整体产生的,闭合回路整体是成就电磁现象的最小单元。因此,电动势是闭合回路整体产生的,认为电动势是每一段导体产生一点并对其积分是逻辑错乱,磁场是闭合回路整体产生的,认为磁场是每一段导体产生一点并对其积分是逻辑错乱,电磁力是闭合回路整体产生的,认为电磁力是每一段导体产生一点并对其积分是逻辑错乱。因为闭合回整体是成就电磁现象的最小单元,对小于这一最小单元应用叠加原理是逻辑错乱。不仅如此,电动势是闭合回路整体产生的,认为电动势是导体产生的并对其微分是逻辑错乱,磁场是闭合回路整体产生的,认为磁场是导体产生的并对其微分是逻辑错乱,电磁力是闭合回路整体产生的,认为电磁力是导体产生的并对其微分是逻辑错乱。同理,亦是因为闭合回整体是成就电磁现象的最小单元,对小于这一最小单元的应用叠加原理是逻辑错乱。因此,在麦克斯韦方程中以微分导体段的积分计算和以导体的微分计算都是逻辑错乱。
一、验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕其本身环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的反例有无,即成立与否的物理实验。
1. 导磁螺旋管载流导体轴向四动子直线电机物理实验
作者制作了如图1和图2所示的铁铜交替接续螺旋管绕组(内径307mm 、外径347mm、圈数96圈),铁质内定子(外径202mm、长度320mm)、铁质外定子(内径347mm、外径445mm、长度320mm)和四个铁质轴向动子(内径 203mm, 外径 306mm,长450mm,每个铁质轴向动子圆心角 85 度)。在其中两个铁质轴向动子外侧壁上粘贴了N极向外的永磁体(磁感应强度0.8个特斯拉),在其中另外两个铁质轴向动子外侧壁上粘贴了S极向外的永磁体(磁感应强度0.8个特斯拉)。
按图1和图2 所示的装配关系,将铁铜交替接续螺旋管绕组固定套装在铁质外定子内,将铁质内定子套装在铁质外定子的轴线上。然后,将外侧壁上粘贴了N极向外的永磁体的铁质轴向动子和外侧壁上粘贴了S极向外的永磁体的铁质轴向动子,以在圆周方向上交替布置的方式,轴向可滑动地设置在铁质内定子和铁铜交替接续螺旋管绕组之间。铁质轴向动子的永磁体区与铁铜交替接续螺旋管绕组的铁导体区相对应设置,而且将两个外侧壁上粘贴了N极向外的永磁体的铁质轴向动子连动固连,将两个外侧壁上粘贴了S极向外的永磁体的铁质轴向动子连动固连。如此形成完全符合导体载流在磁场中受力这一安培力定律和导体切割磁力线产生动生电动势这一法拉第动生电定律的电机。
因所谓的安培力是相关外磁场与载流导体间的相互作用力,所以相关外磁场提供体固定时载流导体动,载流导体固定时相关外磁场提供体动是理所当然的事。因此,针对这一电机而言,如果载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立,那么,对铁铜交替接续螺旋管绕组两端加载电流时,外侧壁上粘贴了N极向外的永磁体的两个铁质轴向动子就应该向轴向的某一方向运动,而外侧壁上粘贴了S极向外的永磁体的两个铁质轴向动子就应该向轴向的另一方向运动。然而,无论如何加载电流(瞬间最大电流超100A),两组四个铁质轴向动子都没有运动。这意味着,载流导体在磁场中受力这一安培力定律的反例被发现,载流导体本身在磁场中并不受力,载流导体在磁场中受力这一安培力定律被证伪。
同理,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,那么,轴向拉动一组铁质轴向动子或轴向对向拉动两组铁质轴向动子时,在铁铜交替接续螺旋管绕组两端应检测出电压和电流。然而,快速拉动铁质轴向动子时,用10伏特电压表和500毫安电流表都没有检测出可计量的电压或电流。这意味着,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律的反例被发现,导体切割磁力线本身并不产生电动势,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被证伪。
图1验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律和导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立与否的四动子直线电机实验端面示意图
1内定子,2外定子,3和4分别是铁铜交替接续螺旋管绕组的铁质导体和铜质导体,5磁场走向,6铁质轴向动子。
按照同样的逻辑关系,作者还设计制造了如图3所示的十二动子直线电机,也进行了同样的实验,其结果与上述四动子直线电机实验所获相同。
2. 单向屏蔽往复半绕组轴向单动子直线电机物理实验
再经分析,作者认为上述两个实验都失败,都没能使动子运动,也都没能利用动子运动切割磁力线产生动生电动势的原因可能是因为在这两个实验中导电体的绕组形式都是螺线管形,进而产生螺线管效应,使导电体绕组所形成的磁场的方向与动子磁场的方向相垂直,因而不能产生作用力所致。为此,作者设计、制造了如图4、5、6、7所示的单向屏蔽往复半绕组轴向单动子直线电机。如此形成完全符合导体载流在磁场中受力这一安培力定律和导体切割磁力线产生动生电动势这一法拉第动生电定律的电机。
如图4和图5所示,作者将半圆弧形的铁导电体和半圆弧形的铜导电体往复依次交替串联连通,且将半圆弧形的铜导电体隐蔽设置在半圆弧形的铁导电体之背后,以实现对半圆弧形的铜导电体的磁场屏蔽。这种设置方式得到的绕组称为单向屏蔽往复半绕组,在这种单向屏蔽往复半绕组中虽然导电体是往返设置的,电流是往返流动的,但是由于往导电体所处的磁场的场强与返导电体所处的磁场的场强截然不同,因此这种单向屏蔽往复半绕组在获得安培力的实验中和获得动生电动势的实验中应与单一向导电体的作用相同。作者将如图5所示的两个单向屏蔽往复半绕组对应设置,并固定设置在定子内,形成端面布置如图6所示的装配关系。作者将具有外向磁场为N极和S极(磁场方向与动子可运动方向相垂直)的动子与两个单向屏蔽往复半绕组相互可磁力作用设置,且动子的可滑动方向与铁导电体的电流方向基本垂直。作者按照使动子向同一方向运动为前提将两个单向屏蔽往复半绕组串联,且将两个单向屏蔽往复半绕组通入直流电,按照安培力的作用规则,因为铁导电体固定不动,动子应按照安培力方向的反方向运动,但是这一实验依然没能使动子运动,这证明在这个完全满足载流导体在磁场中受力这一安培力定律条件的结构中,导体载流在磁场中并没有产生安培力,无论如何使导电体载流都没有导致安培力的产生。这意味着,载流导体在磁场中受力这一安培力定律的反例被发现,载流导体本身在磁场中并不受力,载流导体在磁场中受力这一安培力定律被证伪。
不仅如此,无论使动子如何运动,单向屏蔽往复半绕组、单向屏蔽往复半绕组的串联体或单向屏蔽往复半绕组的并联体均没有导致动生电动势的产生,这证明在这个完全满足导电体切割磁力线产生动生电动势这一法拉第动生电定律的结构中,导电体切割磁力线并没有导致动生电动势的产生。这意味着,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律的反例被发现,导体切割磁力线本身并不产生电动势,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被证伪。
3. 轴向对向载流导体周向磁同极哑铃转子电机物理实验
作者制做了如图8所示的轴向对向载流导体周向磁同极哑铃转子电机的铁质哑铃转子(长200mm、直径96mm含永磁体)、铁质定子(长200mm 、内径116mm、外径170mm)和铝质对向载流鼠笼(长200mm、内径97mm、外径116mm),在铁质哑铃转子的一个凸起段侧面的圆周方向上粘贴N极向外的永磁体(磁感应强度0.8个特斯拉),在铁质哑铃转子的另一个凸起段侧面的圆周方向上粘贴S极向外的永磁体(磁感应强度0.8个特斯拉)。如图8所示,将铝质对向载流鼠笼固定套装在铁质定子内,将铁质哑铃转子可转动套装在铝质对向载流鼠笼内。如此形成完全符合导体载流在磁场中受力这一安培力定律和导体切割磁力线产生动生电动势这一法拉第动生电定律的电机。同理,因所谓的安培力是相关外磁场与载流导体间的相互作用力,所以相关外磁场提供体固定时载流导体动,载流导体固定时相关外磁场提供体动是理所当然的事。因此,针对这一电机而言,如果载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立,那么按图8所明确的电流方向在接线端子处加载电流,铁质哑铃转子就应该旋转。然而,无论如何加载电流(瞬间最大电流超500A),铁质哑铃转子并没有旋转。
Figure 8: A schematic illustration of physicalexperiments to examine the validity of the Ampère's law which states that acurrent-carrying conductor experiences force in a magnetic field and theFaraday's law of electromagnetic induction which states that a conductorcutting through magnetic field lines generates electromotive force. 1. Irondumbbell rotor, 2. Magnetic field lines direction, 3. Aluminum counter-flowingcurrent-carrying cage, 4. Terminal connectors, 5. Iron stator, 6. Direction ofthe current.
这意味着,载流导体在磁场中受力这一安培力定律的反例被发现,载流导体本身在磁场中并不受力,载流导体在磁场中受力这一安培力定律被证伪。同理,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,转动铁质哑铃转子时,就应该在铝质对向载流鼠笼的中间接线端子和端部接线端子之间检测到电压和电流,然而,快速转动铁质哑铃转子时,用10伏特电压表和500毫安电流表都没有检测出可计量的电压或电流。这意味着,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律的反例被发现,导体切割磁力线本身并不产生电动势,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被证伪。
4. 双转子对顶环形螺旋管电机物理实验
如图9和图10 所示,在转子圆柱表面上粘贴N极向外的永磁体构成N极转子,在转子圆柱表面上粘贴S极向外的永磁体构成S极转子,在环形铁芯上环绕铜漆包线构成环形螺旋管定子,N极转子和S极转子可转动地对顶设置在环形螺旋管定子内。作者如此设计安装,制造了双转子对顶环形螺旋管电机。
Figure 9: A schematic illustration of physical experiments to examinethe validity of the Ampère's law which states that a current-carrying conductorexperiences force in a magnetic field. 1. Annular iron core, 2. Solenoidwinding, 3. N pole rotor, 4. S pole rotor.
Figure 10: A schematic illustration of physicalexperiments to examine the validity of the Faraday's law of electromagneticinduction which states that a conductor cutting through magnetic field linesgenerates electromotive force. 1. Annular iron core,2. Solenoid winding, 3. N pole rotor, 4. S pole rotor.
如图9所示,如果载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立,那么在对螺旋管绕组载流时,N极转子和S极转子应对向旋转,因为这一电机完全符合载流导体在磁场中受力这一安培力定律的要求,且虽然N极转子和S极转子对顶传递磁场,但因N极转子和S极转子对向转动时两者对顶处的磁通量并不发生变化,所以N极转子和S极转子在相互对顶处并不存在磁场的直接反抗,而仅仅有摩擦阻力,且作者已对其进行了充分润滑。但是,无论对螺旋管绕组如何载流,N极转子和S极转子都没有转动。这意味着,载流导体在磁场中受力这一安培力定律的反例被发现,载流导体本身在磁场中并不受力,载流导体在磁场中受力这一安培力定律被证伪。
如图10所示,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,那么在使N极转子和S极转子转速不同地转动时(对向旋转和有速差转动时),螺旋管绕组应该有电压和电流输出,因为这一电机完全符合导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律的要求。但是,无论使N极转子和S极转子如何转动,都没有发现螺旋管绕组有电压或电流输出。这意味着,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律的反例被发现,导体切割磁力线本身并不产生电动势,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被证伪。
5. 单边磁屏蔽矩形闭合回路物理实验
图11是验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立与否的物理实验。将闭合回路置于匀强磁场中,且使闭合回路的平面与磁力线垂直,而且将闭合回路相对的两个边中的一个边1绝缘地固定地设置在厚壁磁屏蔽铁管3中。那么,处于厚壁磁屏蔽铁管3中的闭合回路导体边1处的磁感应强度会远远小于闭合回路导体边2处的磁感应强度。这意味着用图11中所示电池4对闭合回路载流时,闭合回路在导体边1和导体边2的方向上受力不平衡,闭合回路应该运动,但实验的结果是并没有观察到闭合回路运动。因此,载流导体在磁场中受力这一安培力定律不成立。
Figure 11: A schematic illustration of physicalexperiments to examine the validity of the Ampère's law which states that acurrent-carrying conductor experiences force in a magnetic field. 1. The firstcurrent-carrying conductor, 2. The second current-carrying conductor, 3. Thethick-walled iron tube, 4. The battery, 5. The permanent magnet.
换言之,符合载流导体在磁场中受力这一安培力定律要求的,但结果不符合该定律的反例被发现,因此,载流导体本身在磁场中不受力,载流导体在磁场中受力这一安培力定律被证伪。
图12是验证导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立与否的物理实验。将闭合回路置于匀强磁场中,且使闭合回路的平面与磁力线垂直,而且将闭合回路切割磁力线的两个边中的一个边1绝缘地固定地设置在厚壁磁屏蔽铁管3中。那么,在闭合回路按图12中箭头所示的方向运动时,处于厚壁磁屏蔽铁管3中的闭合回路导体边1切割磁力线的数量就会远远少于闭合回路导体边2切割磁力线的数量。这意味着在闭合回路中应该检测到电流,但实验的结果是并没有电流被检测到。
不仅如此,如果这时在闭合回路中有电流产生,则闭合回路内磁通量变化产生电流这一法拉第电磁感应定律坍塌,因为在这一物理实验中闭合回路内磁通量并没有发生变化。闭合回路内磁通量变化产生电流这一法拉第电磁感应定律不可能坍塌,因为这一定律阐释了其实验的全貌。因此,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不成立。
Figure 12: A schematic illustration of physicalexperiments to examine the validity of the Faraday's law of electromagneticinduction which states that a conductor cutting through magnetic field linesgenerates electromotive force. 1. The first conductor, 2. The second conductor,3. The thick-walled iron tube, 4. The ammeter, 5. The permanent magnet.
换言之,符合导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律要求的,但结果不符合该定律的反例被发现,因此,导体切割磁力线本身不产生电动势,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被证伪。
6. 磁屏蔽内穿心绕组的电、磁和力三者关系的物理实验
如图13所示,将铜导电体(直径6mm)绝缘地设置在厚壁铁管(内径18mm、外径55mm、长400mm)内,且在一端将铜导电体与厚壁铁管电力连通,这样形成的绕组称为磁屏蔽内穿心绕组。这种磁屏蔽内穿心绕组被置于磁场中时,厚壁铁管占据处的磁感应强度会远高于其内部的铜导电体占据处的磁感应强度,因为厚壁铁管对其内具有磁场屏蔽作用,且因厚壁铁管和铜导电体为串联关系,所以在这种磁屏蔽内穿心绕组处于磁场中且处于通电状态时,如果所谓的载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立,尽管厚壁铁管和其内的铜导电体都应受到安培力的作用且方向相反,但因两者大小不同,因厚壁铁管占据处和铜导电体占据处的磁感应强度不同,故合力不等于零,因此,磁屏蔽内穿心绕组应该受安培力作用而运动。
然而,这种磁屏蔽内穿心绕组被置于磁场中且电流方向与磁场方向垂直时,无论如何通入直流电(极限电流50A),磁屏蔽内穿心绕组都不动。这意味着,符合载流导体在磁场中受力这一安培力定律要求的,但结果不符合该定律的反例被发现,因此,载流导体本身在磁场中不受力,载流导体在磁场中受力这一安培力定律被证伪。
不仅如此,无论使这一磁屏蔽内穿心绕组在磁场中如何在垂直于磁场方向运动(极限速度超3m/s),磁屏蔽内穿心绕组都没有产生电。这说明,载流导体本身在磁场中不受力,导体切割磁力线本身不产生电。这意味着,符合导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律要求的,但结果不符合该定律的反例被发现,因此,导体切割磁力线本身不产生电动势,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被证伪。
不仅如此,这也说明,载流导体不产生磁场,因为如果载流导体产生磁场,这一载流导体在磁场中肯定受力。
Figure 13: A schematic illustration of physicalexperiments to examine the validity of the Ampère's law which states that acurrent-carrying conductor experience force in a magnetic field, the Faraday'slaw of electromagnetic induction which states that a conductor cutting throughmagnetic field lines generates electromotive force and the Oersted's Law ofelectromagnetism which states that a current-carrying conductor generates acircular magnetic field. 1. Thick-walled iron tube, 2. Copper conductor, 3.Terminal connectors, 4. Rectangle magnet.
7. 验证奥斯特电磁定律成立与否的物理实验
如图14所示,作者制作了三个相同的矩形载流闭合回路,每一个矩形闭合回路包括两个导体棒,且在同一个矩形闭合回路内两导体棒对应设置。在其中一个矩形闭合回路的导体棒上套装设置厚壁铁芯,在另一个矩形闭合回路的导体棒上套装设置超厚壁铁芯。这时,三个矩形闭合回路的没有被设置铁芯的导体棒被定义为环形磁场磁感应强度测量棒。针对每个矩形闭合回路的环形磁场磁感应强度测量棒,在处于矩形闭合回路外选取一个感应强度测量点,每个感应强度测量点与其对应的环形磁场磁感应强度测量棒间的距离相同,如图14所示,分别为B0、B1和B2。如果载流导体产生环形磁场这一奥斯特电磁定律和毕奥萨瓦尔定律成立,那么,因磁场在磁感应强度测量点的叠减量的递减,该有B2处磁感应强度>B1处磁感应强度>B0处磁感应强度之关系,至少应该有B2处磁感应强度=B1处磁感应强度=B0处磁感应强度之关系,但是测量的结果是B2处磁感应强度
Figure 14: A schematic illustration of physicalexperiments to examine the validity of the Oersted's Law of electromagnetismwhich states that a current-carrying conductor generates a circular magneticfield. 1. The first conductor stick, 2. The second conductor stick, 3. Battery,4. A thin-walled iron tube, 5. A thick-walled iron tube, 6. the magnetic induction intensitymeasure point B0, 7. the magnetic induction intensitymeasure point B1, 8. the magnetic induction intensitymeasure point B2.
然而,由于磁场是连续流,任何与一切都无法从连续流的产生处将连续流扒走(或称盗走),只要连续流存在。例如,连续水流A是从水龙头A产生的,那么只要连续水流A存在,无论在哪里存在,水龙头A处都必然存在连续水流A。这是不言而喻的逻辑。因此,这个实验证明载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律的反例被发现,载流导体不产生磁场,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律被证伪,毕奥萨瓦尔定律也自然而然地被证伪。所观察到的看似环绕载流导体的磁场是载流闭合回路产生的,而不是载流导体产生的。这意味着,建立在载流导体产生环绕其本身的环形磁场这一奥斯特电磁定律和毕奥萨瓦尔定律之上的现代电磁学理论大厦的基础错了。
8. 验证洛伦兹力定律成立与否的物理实验
作者设计并构建了一个如图15所示的装置,这个装置的根本特征是符合运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的要求,但即便运动电荷在磁场中受力,电荷流发生偏转,电荷流所在的闭合回路(广义闭合回路,例如闭合位移电流的闭合回路,包括电荷流的闭合回路)内的磁通量也不发生变化。如果运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律成立,那么在使这个装置的电子枪发射电子时,必然观察到独立运动电子流偏转。
然而,利用这个装置,无论如何都没有能观察到独立运动电子流偏转,即没有观察到所谓的洛伦兹力。
这意味着,运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的反例被发现,运动电荷在磁场中不受力,运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律被证伪。
Figure 15: A schematic illustrations of physicalexperiment to examine the validity of the Lorentz forcelaw which states that a moving independent charge in a magnetic fieldexperiences a force. 1. Rectangular iron tube, 2. Electrongun, 3. Electron current, 4. N pole permanent magnet, 5. S pole permanentmagnet, 6. Closed loop consisted of the electron current.
上述物理实验的结果意味着,载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律这四个电磁学基本定律的反例均被发现,这四个电磁学基本定律均被物理实验证伪。对于任何定律,结论、定理、阐述等亦同理,无论被多么海量的方式证真,只要被一种方式证伪,就意味着这一定律不成立,这是不言而喻的逻辑。
因此,对载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律在上述物理实验中被证伪意味着这四个电磁学基本定律在任何情况下都不成立,即便在那些看似成立的情况下,也依然不成立。
不仅如此,毕奥萨瓦尔定律也自然而然地被证伪。被证伪的安培力定律、法拉第动生电定律、奥斯特电磁定律、洛伦兹力定律和毕奥萨瓦尔定律所阐释的电磁现象其实都是磁通量变化的闭合回路(包括广义闭合回路)整体成就,而不是闭合回路的组成部分,例如开路绕组、导体段、微分导体段dl、电流元Idl等,成就的。
开路绕组、导体段、微分导体段dl、电流元Idl等,只要不是闭合回路(含广义闭合回路),就对成就电磁现象无能为力。
因此,世界上最美的方程--麦克斯韦方程的基础坍塌了。
二、验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕其本身环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律提炼逻辑存亡,即成立与否的逻辑梳理。
因在如同图16下所示的实验中观察到处于磁场中的载流闭合回路的载流导体受力运动这一现象,电磁学家提炼出如图16上所示的载流导体在磁场中受力这一安培力定律,这一力被称为安培力,且被认为安培力F= B I L sinβ,其中,I为电流强度,L为载流导体长度,B为磁感应强度,sin为正弦函数,β为电流方向与磁场方向间的夹角。然而,在图16下所示的实验中观察到的载流导体受力运动的过程必然导致这一载流导体所在的闭合回路内磁通量发生变化。
而在图16上所示的载流导体在磁场中受力这一安培力定律中,在载流导体的电流方向与其所在磁场的磁场方向不平行这一前提下,依然包括着载流导体受力运动导致这一载流导体所在的闭合回路内磁通量发生变化的情况,也包括着载流导体受力运动不导致这一载流导体所在的闭合回路内磁通量发生变化的情况,还包括着不存在闭合回路的情况。
换言之,图16上所示的载流导体在磁场中受力这一安培力定律包括着与在图16下所示的在实验中观察到的处于磁场中的载流闭合回路的载流导体受力运动这一现象的产生过程不等价的情况。因此,图16上所示的载流导体在磁场中受力这一安培力定律与在图16下所示的在实验中观察到的处于磁场中的载流闭合回路的载流导体受力运动这一现象的产生过程不等价。
事实上,迄今为止,人类从来没有在摆脱载流导体受力运动导致其所在的闭合回路内磁通量变化这一影响的前提下,做过测量独立处于外磁场中的载流导体本身受力的实验。换句话说,迄今为止,人类从来没有用实验手段,在摆脱载流导体受力运动导致其所在的闭合回路内磁通量变化这一影响的前提下,在独立处于磁场中的载流导体本身上检测到力的产生。也就是说,图16上所示的载流导体在磁场中受力这一安培力定律没有实验根据。而迄今为止所有检测到的所谓的载流导体在磁场中受力运动的结果,都需要一个充分必要条件。这个充分必要条件就是:所谓的安培力作用导致的载流导体的受力运动必须使其所在的载流闭合回路内的磁通量发生变化。这意味着,载流导体在磁场中产生的所谓的安培力并不是由载流导体本身在磁场中所产生的,而是由其所在载流闭合回路内的磁通量发生变化产生的,因为成就事件发生的充分必要条件就是事件的因。
Figure 16: Aschematic illustration of logical analyseson the law construction process to examine the validity of the Ampère's lawwhich states that a current-carrying conductor in a magnetic field experiencesa force.
换言之,所谓的安培力并不是直接作用在载流导体上的作用力,而是载流导体所在载流闭合回路所产生的磁场与外磁场间的作用力。因此,所谓的载流导体在磁场中受力这一安培力定律既不具实验根据,也不具逻辑根据。因此,载流导体在磁场中受力这一安培力定律不成立。
换言之,载流导体在磁场中受力这一安培力定律的提炼过程存在逻辑瑕疵,因此,载流导体在磁场中受力这一安培力定律不可成立。
因在如同图17下所示的实验中观察到闭合回路的导体运动切割磁力线导致这一导体所在的闭合回路内磁通量发生变化产生电这一现象,电磁学家提炼出如图17上所示的导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,且这一电动势被称为动生电动势,且被认为动生电动势E= BLV sinβ,其中,V为导体运动速度,L为导体长度,B为磁感应强度,sin为正弦函数,β为导体运动方向与磁场方向间的夹角。
然而,在图17下所示的实验中观察到的闭合回路的导体运动切割磁力线产生电的过程,必然导致这一导体所在的闭合回路内磁通量发生变化。而在图17上所示的导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律中,在导体运动方向与其所在外磁场的磁场方向不平行这一前提下,依然包括着导体运动切割磁力线导致这一导体所在的闭合回路内磁通量发生变化的情况,也包括着导体运动切割磁力线不导致这一导体所在的闭合回路内磁通量发生变化的情况,还包括着不存在闭合回路的情况。换言之,图17上所示的导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律包括着与在图17下所示的在实验中观察到的闭合回路的导体运动切割磁力线导致这一导体所在的闭合回路内磁通量发生变化产生电这一现象的产生过程不等价的情况。因此,图17上所示的导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律与图17下所示的闭合回路导体切割磁力线导致这一导体所在的闭合回路内磁通量发生变化产生电这一现象的产生过程不等价。
事实上,迄今为止,人类从来没有在摆脱导体切割磁力线导致其所在闭合回路内磁通量变化这一影响的前提下,做过测量独立处于磁场中的导体本身切割磁力线产生电动势的实验。换句话说,迄今为止,人类从来没有用实验手段,在摆脱导体切割磁力线导致其所在闭合回路内磁通量变化这一影响的前提下,在独立处于磁场中的切割磁力线的导体本身上检测到电动势的产生。也就是说,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律没有实验根据。而迄今为止所有检测到的所谓的导体切割磁力线产生电动势的结果,都需要一个充分必要条件。这个充分必要条件就是:导体切割磁力线必须使其所在闭合回路内的磁通量发生变化。这意味着,所谓的导体切割磁力线产生的电动势并不是由导体本身切割磁力线所产生,而是由切割磁力线导体所在的闭合回路内磁通量变化所产生,因为成就事件发生的充分必要条件就是事件的因。因此,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律既不具实验根据,也不具逻辑根据。因此,所谓的导体切割磁力线产生动生电动势这一法拉第动生电定律不成立。
换言之,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律的提炼过程存在逻辑瑕疵,因此,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不可成立。
Figure 17: Aschematic illustration of logical analyses on the law construction process toexamine the validity of the Faraday's law of electromagnetic induction whichstates that a conductor cutting through magnetic field lines generates anelectromotive force.
因在如同图18下所示的实验中观察到载流闭合回路的载流导体使磁针偏转这一现象,电磁学家提炼出如图18上所示的载流导体产生磁场(环绕其本身的环形磁场)这一奥斯特电磁定律。然而,在图18下所示的实验中观察到的载流闭合回路的载流导体产生环形磁场的过程,这一载流导体必然是载流闭合回路的载流导体,且必须导致其所在载流闭合回路内磁通量变化,因为如果闭合回路内磁通量不变化,那么就不能产生,尽管磁场存在,那只是维持已经存在的磁场,而本身不产生磁场,一切磁场的产生都是闭合回路磁通量变化的结果。而在图18上所示的载流导体产生环形磁场这一奥斯特电磁定律中,包括着载流导体是载流闭合回路的载流导体的情况,也包括着载流导体不是载流闭合回路的载流导体的情况,还包括着其所在载流闭合回路内磁通量变化和不变化两种情况。
换言之,图18上所示的载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律包括着与图18下所示的载流闭合回路的载流导体产生环形磁场这一现象的产生过程不等价的情况。因此,图18上所示的载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律与图18下所示的载流闭合回路的载流导体产生环形磁场这一现象的产生过程不等价。事实上,迄今为止,人类从来没有在摆脱载流闭合回路及其磁通量变化情况这一影响的前提下,做过测量独立载流导体本身产生磁场的实验。换句话说,迄今为止,人类从来没有用实验手段,在摆脱载流闭合回路及其磁通量变化情况这一影响的前提下,在独立的载流导体本身上检测到磁场的产生。也就是说,图18上所示的载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律没有实验根据。
而迄今为止所有检测到的载流导体产生磁场的结果,都需要一个充分必要条件。这个充分必要条件就是:载流导体必须导致其所在载流闭合回路内的磁通量发生变化。载流闭合回路电流恒定时,闭合回路内磁通量不发生变化,没有磁场增量,也就是说这时不产生磁场,而是维系既存的磁场,所以谈不上产生磁场。表面上看,维持闭合回路的磁与力需要电,但这是抵抗电阻所需,而不是维持磁场、维持力本身所需,所以载流导体要想看似产生磁场其所在载流闭合回路内磁通量必须变化。这意味着,载流导体的环形磁场并不是由载流导体所产生,而是由载流导体所在的载流闭合回路所产生,因为成就事件发生的充分必要条件就是事件的因。
因此,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律既不具实验根据,也不具逻辑根据。因此,所谓的载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律不成立。
换言之,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律的提炼过程存在逻辑瑕疵,因此,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律不可成立。理所当然,毕奥萨瓦尔定律也自然而然地被证伪。
Figure 18: Aschematic illustration of logical analyses on the law construction process toexamine the validity of the Oersted's Law of electromagnetism which states thata current-carrying conductor generates a circular magnetic field.
因在如同图19左所示的实验中观察到运动电荷在磁场受力偏转这一现象,电磁学家提炼出如图19右所示的运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律。在图19左所示的实验中观察到运动电荷在磁场受力偏转这一现象的存在前提是包括独立运动电荷的广义闭合回路的磁通量发生变化,而这是成就所谓洛伦兹力的充分必要条件。而运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律与观察到所谓洛伦兹力的图19左所示的实验并不等价,因为所谓的洛伦兹力定律阐释的小于上述那一充分必要条件。因此,运动电荷本身在磁场中不可能受力。所观察到的所谓的洛伦兹力是包括独立运动电荷的广义闭合回路成就的,而不是运动电荷在磁场中成就的。
Figure 19: Aschematic illustration of logicalanalyses on the law construction process to examine the validity of the Lorentz force law which states that a movingindependent charge in a magnetic field experiences a force.
上述逻辑梳理证明,载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场受力这一洛伦兹力定律的提炼过程均存在逻辑瑕疵。对于任何定律,结论、定理、阐述等亦同理,无论被多么海量的方式证真,只要其存在逻辑瑕疵,就意味着这一定律不成立,这是不言而喻的逻辑。因此,对载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的证伪代表着对这四个定律的全面证伪,即在那些看似成立的情况下,这四个定律也不成立。因此,载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律在任何情况下都不成立。理所当然,毕奥萨瓦尔定律也在任何情况下都不成立。
三、验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕其本身环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律成立与否的思想实验。
爱因斯坦用电梯思想实验证明引力与惯性力等效,引力质量与惯性质量等效,作者借鉴爱因斯坦这一电梯思想实验的做法,做了如图20所示的第一个思想实验。在图20所示的第一个思想实验中,使闭合回路A于匀强磁场中,使其所在平面与匀强磁场垂直,且做往复直线运动。那么,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,在闭合回路A切割磁力线的两条导体边的两端之间就会产生电动势差。在导体两端之间有电动势差产生就意味着在导体内有电子的迁移,导体内有电子的迁移就意味着在导体内有电流。这意味着,在这个思想实验中,在闭合回路A切割磁力线的两条导体边内有电子移动,有电流存在。如果这时我们将这个思想实验中的闭合回路A的切割磁力线的一个导体边设置在黑厢内,黑厢随这一导体边运动,且在这一黑厢内的切割磁力线的导体边上设置电流表。那么在这个黑厢内的人就会观察到这一电流表有电流流过,对于黑厢内的这个人而言,所观察到的电流与感生电流无别。这意味着,尽管因磁场是匀强磁场,闭合回路A内磁通量不发生变化,但在这一闭合回路A内依然有电流产生。而这与被实验直接证明的闭合回路内磁通量变化产生电这一法拉第电磁感应定律相悖。一直以来,导体切割磁力线这一法拉第动生电定律和闭合回路磁通量发生变化产生电这一法拉第电磁感应定律都被认为是相辅相成的,而现在被证明是相悖的。闭合回路内磁通量变化产生电这一法拉第电磁感应定律与所谓的导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律截然不同,前者是被实验直接完全证真的,是完全成立的,而后者是既没有实验根据,也是没有逻辑根据的。因此,两者相悖,只能是前者为真,后者为伪,因此黑厢内的电流表不可能有电流流过,因此导体切割磁力线不可能产生电动势,因此导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不成立。这意味着,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被思想实验证伪。
不仅如此,也可以这样做一个思想实验,在匀强磁场中,在与磁场方向垂直的方向上,使导体做往复直线运动,那么,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,就会在导体内产生往复电动势进而产生往复电流,而这时导体内磁通量并未发生变化,因为磁场是匀强磁场。这相当于导体在其内磁通量不发生变化的前提下产生了往复电流,产生了涡流。这显然违反被实验直接证明的阐释实验全貌的闭合回路内磁通量变化产生电这一法拉第电磁感应定律,因此,导体切割磁力线本身不可能产生电动势。这意味着导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被这个思想实验证伪。
Figure 20: A schematic illustration of the firstthought experiment to examine the validity of the Faraday's law ofelectromagnetic induction which states that a conductor cutting throughmagnetic field lines generates an electromotive force. 1. Closed loop, 2.Direction of uniform magnetic field, 3. Black box, 4. Observer inside the blackbox, 5. Ammeter, 6. Direction of reciprocating linear motion, 7. Direction ofcurrents.
在图21所示的第二个思想实验中,将闭合回路1和无限长永磁体对2如此图所示设置,选择无限长永磁体对的目的是为了规避闭合回路1 内的磁通量变化。由此图可见,在闭合回路1的平面与磁力线保持平行的前提下,如闭合回路1按图中箭头方向运动,闭合回路1的一个边切割磁力线,因此如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,那么闭合回路1内必然产生电流。然而如若闭合回路1内产生电流,则闭合回路内磁通量变化产生电流这一法拉第电磁感应定律坍塌,因为在这一思想实验中闭合回路1内磁通量并没有发生变化。闭合回路内磁通量变化产生电流这一法拉第电磁感应定律不可能坍塌,因为这一定律阐释了其实验的全貌。因此,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不成立。
Figure 21: A schematic illustration of the secondthought experiment to examine the validity of the Faraday's law ofelectromagnetic induction which states that a conductor cutting throughmagnetic field lines generates an electromotive force. 1. Closed loop, 2. Longenough permanent rectangle magnet.
不仅如此,假设对闭合回路1载流,且闭合回路1在保持其平面与磁力线平行状态,只能按F所指方向运动,那么如果载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立,这时闭合回路1 应该按F所指方向运动。但其实这时闭合回路1 不应该运动,因为在这种情况下即便闭合回路1运动,闭合回路1内磁通量并不发生变化,而这与观察到所谓安培力的实验并不等价,因为在观察到所谓安培力的实验中,载流导体所在闭合回内的磁通量变化。因此在图21最右侧的情况下,闭合回路1 不可能运动。假如在这种情况下,闭合回路1运动了,也不属于所谓的安培力存在,而是新的发现。
图22所示为第三个思想实验,是从不同角度验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立与否的思想实验。假设在磁场中将导体载流至I0后不在增加电流,且假设载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立,再假设这时载流导体受力为F。
Figure 22: A schematic illustration of the thirdthought experiment to examine the validity of the Ampère's law which statesthat a current-carrying conductor experiences force in a magnetic field.
那么,因为导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律被证伪,即导体切割磁力线不产生电动势。在这种情况下,对载流导体输入的电流I0只需要克服载流导体的电阻,不需要克服载流导体在磁场中运动切割磁力线产生的反电动势(动生电动势),因为导体切割磁力线不产生电动势。电流I0克服载流导体电阻所需的电能会以热的形式释放,除此之外,没有其他能量需要电流I0提供,因为载流导体的磁场和电流已经存在。然而,由于这时载流导体受力为F,必然以力F对外做功。这意味着不需要电能输入,载流导体就可源源不断地对外做功。换言之,如果载流导体在磁场中受力这一安培力定律成立,那么能量守恒定律坍塌。因为能量守恒定律不能坍塌,因此,载流导体在磁场中受力这一安培力定律不成立。
在图23所示的第四个思想实验中,使闭合回路 B所在平面始终与磁场方向平行且仅使这一闭合回路的一部分导体处于这一磁场中,而且这一部分导体只能在与这一磁场的磁场方向垂直的方向上运动,这一部分导体定义为切割磁力线导体段。这一切割磁力线导体段被置于两个导体滑轨上,进而形成如图23所示的闭合回路A。选择无限长永磁体对的目的是为了规避闭合回路B内的磁通量变化。如果迫使这一切割磁力线导体段于两个导体滑轨上在与磁场方向垂直方向上运动,因闭合回路 A内磁通量发生变化,而闭合回路B内磁通量并不发生变化,所以在闭合回路A上有电流产生,而在闭合回路B内没有电流产生。
然而,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,则闭合回路B内必然有电流,因为,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,切割磁力线导体段就相当于一个电源,而一旦切割磁力线导体段成为电源,闭合回路B内必然产生电流,因为切割磁力线导体段这一电源是闭合回路B的一部分。
然而,一旦闭合回路B内有电流,则闭合回路磁通量变化产生电这一法拉第电磁感应定律坍塌,因为闭合回路B内磁通量没有发生变化。这意味着,导体切割磁力线产生动生电动势这一法拉第动生电定律不可成立。
事实上,在电感载流闭合回路导体上的任意两点间,都不可能存在电势差,只要忽略这两点间的闭合回路导体电阻导致的电压降,只要检测这两点间电势差的检测回路内磁通量不变化。这就如同我们不可能在来自变压器的载流导线的两点间测得电动势一样(电阻的压降除外)。因此,在闭合回路A 的导体上的任意两点都不存在电势差,只要检测这两点间电势差的检测回路内磁通量不变化。
如果上述图23中的闭合回路B有电流产生,就意味着因磁通量变化而载流的闭合回路 A的导体上的两点抽头所形成的磁通量不变化的闭合回路产生电,而这种磁通量不变的闭合回路不可能产生电,只要检测这两点抽头间电势差的检测回路内磁通量不变化,当然,导体段上因电阻产生的电势差不在此列。
之所以如此,其根本原因是:对于电感绕组而言,任何小于一圈的增减都不影响电感绕组的电动势和电压,例如我们把变压器的次级绕组增加半圈或减少半圈都不影响这一绕组所产生的电动势和电压的高低,当然,我们把变压器的初级绕组增加半圈或减少半圈也都不影响这一绕组所能承受的电动势和电压的高低。
这不仅是实际测量的现实,更是逻辑所决定的必然。因为电感绕组的任何小于一圈的增减都不影响电感绕组内磁通量的变化情况,所以不影响绕组的电动势和电压。如果不然,五匝半的电感和五匝的电感会不同,但这两种的电感是相同的。
图23所示的思想实验中的切割磁力线导体段实质上是闭合回路 A这一电感绕组的小于一圈的绕组的增加,所以其不产生额外的电动势,因此其本身也不可能导致闭合回路 B载流,只要闭合回路 B内的磁通量不发生变化。这也说明,电感绕组导体本身与绕组的电动势和电压无直接关系,而绕组整体内的磁通量变化情况才决定着绕组的电动势和电压。
换句话说,这进一步证明,在图23所示的思想实验中,闭合回路B没有电流产生。因为切割磁力线导体段就是闭合回路A这一电感绕组的小于一圈的电感导体,其本身不导致电动势和电压的增加,因此,闭合回路B没有电流产生。而这进一步意味着,在由闭合回路的导体切割磁力线产生电的过程中,所产生的电并不是由切割磁力线的导体本身所产生,而是由闭合回路内磁通量变化进而迫使闭合回路整体包络空间所产生。具体说来,当闭合回内磁通量变化时,闭合回路整体必须产生电流以抵抗这种变化。
Figure 23: A schematic illustration of the fourththought experiment to examine the validity of the Faraday's law ofelectromagnetic induction which states that a conductor cutting throughmagnetic field lines generates an electromotive force. 1. Closed loop A, 2. A longenough permanent rectangle magnet, 3. Closed loop B.
这意味着,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不仅被思想实验证伪,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不成立,而且证明了即便在闭合回路导体切割磁力线引发闭合回路磁通量变化产生电的过程中,导体切割磁力线本身也与电动势及电流的产生没有直接关系。这里所谓闭合回路 B没有电流产生,是指闭合回路 B上不会产生被切割磁力线导体段内的电流的电动势驱动的环绕闭合回路 B的电流。而闭合回路 B整体作为闭合回路 A的导体,直通地流过闭合回路 B的电流不属于本问题之列。不仅如此,切割磁力线导体段在切割磁力线导致闭合回路A产生电流时,如果导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立,那么闭合回路B必然产生电流,然而,如果闭合回路B产生电流,则闭合回路磁通量变化产生电这一法拉第电磁感应定律坍塌,因为这时闭合回路B内磁通量并没有变化。由于闭合回路磁通量变化产生电这一法拉第电磁感应定律不可能坍塌,所以导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不可能成立。
Figure 24: A schematic illustration of the fifththought experiment to examine the validity of the Oersted's Law ofelectromagnetism which states that a current-carrying conductor generates acircular magnetic field surrounding the conductor in a direction perpendicularto its current. 1. Annular iron core, 2. Closed loop A, 3. Closed loop B, 4.Sliding conductor connector, 5. Battery.
在图24所示的第五个思想实验中,在载流闭合回路A内设置足够的环状铁芯,闭合回路B与闭合回路A共享一条边导体,且闭合回路B经过滑动导体连通件与共享的边导体滑动连通。如果载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律成立,那么当滑动导体连通件在共享的边导体上滑动时,闭合回路B会有电流产生,因为如果载流闭合回路A的载流导体本身产生环绕其本身的环形磁场,就会因滑动导体连通件的滑动,导致闭合回路B内磁通量变化进而产生电流。而事实上,我们可以通过不断增加环状铁芯的导磁能力,例如增加其体量等,使闭合回路B因滑动导体滑动所产生的电流不断减少,甚至为零,这是一种常识。如果载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律成立,上述环状铁芯不可能具备改变环绕载流导体的环形磁场走向的能力,因为铁芯不可能具备从磁场产生者上夺走磁场的能力。因为世界上存在这样一个逻辑:连续流不可能从其产生处被盗走,只要连续流存在。作者称之为连续流不可盗根定律。磁场属于连续流,因此,这一思想实验证明载流导体不产生环绕其本身的环形磁场。此外,绕组中有足够的铁芯时,会使磁力线集中在铁芯中流动闭合,而使绕组导体与铁芯之间的磁场减弱,这说明磁场并不是绕组导体产生的,而是绕组包络的空间形成的。进一步地,如果绕组中有足够环形闭合导磁能力的铁芯,那么绕组就可以在环形闭合导磁能力的铁芯上自由移动,这说明这时,绕组并不受力,这进一步说明磁场并不是绕组导体产生的,而是绕组包络的空间形成的。
在图25所示的第六个思想实验中,如果载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律成立,那么根据电与磁相互可逆的原理,对导体用永磁体进行适当作用就会在导体内形成定向电动势,而如果这一定向电动势产生,则与导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律成立等价,而导体切割磁力线产生电动势这一定律已在上文被成功证明不成立。因此,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律不成立。载流导体本身并不产生磁场,当然不产生环形磁场。
Figure25: A schematic illustration of the sixth thoughtexperiment to examine the validity of the Oersted's Law of electromagnetismwhich states that a current-carrying conductor generates a circular magneticfield surrounding the conductor in a direction perpendicular to its current. 1.Current carrying conductor, 2. Circular magnetic field, 3. Permanent magnet, 4.Direction of a current.
在如图26所示的第七个思想实验中,假设构建一个装置,其根本特征是符合运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的要求,但即便运动电荷在磁场中受力,电荷流发生偏转,电荷流所在的闭合回路(广义闭合回路,例如闭合位移电流的闭合回路,包括电荷流的闭合回路)内的磁通量也不发生变化。如果运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律成立,那么在使这个装置的电子枪发射电子时,必然观察到电子流偏转。然而,利用这个装置,无论如何都不可能观察到洛伦兹力,因为利用这个装置的实验过程与观察到所谓的洛伦兹力的实验过程不等价,因为所有观察到所谓的洛伦兹力的实验过程都会导致独立运动电荷所在广义闭合回路内磁通量变化,而在利用图26所示的装置的实验中,独立运动电荷所在关于闭合回路内磁通量并不变化。然而,即便在利用图26所示的装置的实验中观察到独立运动电荷受力偏转,那也不属于所谓的洛伦兹力,而是另外的新发现,因为这属于在两个不等价的实验中获得的同一结果,当然属于另一个发现。这意味着运动电荷在磁场中不受力,运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的反例被发现,运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律被证伪。
Figure 26: A schematic illustration of the sevenththought experiment to examine the validity of the Lorentz force law whichstates that a moving independent charge in a magnetic field experiences aforce. 1. Iron rectangular ring tube, 2. Electron gun, 3. Electron current, 4.N pole permanent magnet, 5. S pole permanent magnet, 6. Closed loop consistedof the electron current.
四、验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕其本身环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律是否与基本定律相悖,进而判别这些定律成立与否。
定律是一个系统,任何定律都不可以与其他定律相悖,更不可与基本定律相悖,否则必有定律不成立。换言之,任何新定律不可与既存定律相悖,更不可与既存基本定律相悖,否则不可成立,除非既存定律被证伪。
图27所示为载流导体在磁场中受力这一安培力定律示意图。如图28所示,载流导体在外磁场中,假设我们骑在处于外磁场中的载流导体上,我们就会发现在载流导体电流方向的左右两侧,电流与外磁场的作用情况完全相同,换句话说,载流导体左右两侧与外磁场的作用处于完全平衡状态。因此,载流导体在磁场中既不可能向左受力,也不可能向右受力,只能不受力。因此,载流导体在磁场中受力这一安培力定律不成立。因为,载流导体在磁场中不存在受力的因,故载流导体在磁场中受力这一安培力定律与因果律相悖,故不可成立。
必须警醒,在这个判别过程中,不能以载流导体产生环绕其本身的环形磁场这一奥斯特电磁定律为依据证明载流导体在磁场中受力这一安培力定律,因为奥斯特电磁定律与安培力定律是孪生定律,一真都真,一伪都伪,不可互证,而且奥斯特电磁定律本身也是不成立的。
Figure 27: A schematic illustration of the Ampère's law which statesthat a current-carrying conductor experience force in a magnetic field
Figure 28: A schematic illustration of thedisproving of the Ampère's law which states that a current-carrying conductorexperience force in a magnetic field.
图29所示为导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律示意图。如图30所示,假设我们坐在切割磁力线的导体上,我们就会发现在导体切割磁力线时,即便假设磁力线对导体内的电荷有作用,这种作用将同一种电荷,例如带负电荷的电子,向导体的一端移动的作用力与向另一端移动的作用力是完全平衡的。因此,切割磁力线的导体内的同一种电荷在磁场作用下,既不能向导体的一端移动,也不能向导体的另一端移动,只能不移动。所以导体切割磁力线不可能产生电动势。因此,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律不成立。因为,导体切割磁力线不存在产生电动势的因,故导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律与因果律相悖,故不可成立。
Figure 29: A schematic illustration of the Faraday's law ofelectromagnetic induction which states that a conductor cutting throughmagnetic field lines generates an electromotive force
Figure 30: A schematic illustration of thedisproving of the Faraday's law of electromagnetic induction which states thata conductor cutting through magnetic field lines generates an electromotiveforce.
图31所示为载流导体产生环绕其本身的环形磁场这一奥斯特电磁定律示意图。如图32所示,假设我们骑在载流导体上并面向电流方向,我们就会发现载流导体产生右手定则决定下的磁场(顺时针方向的磁场)和产生左手定则决定下的磁场(逆时针方向的磁场)的存在形式和作用关系是完全相同的,即产生顺时针方向磁场的可能性和产生逆时针方向磁场的可能性是完全平衡的。因此,载流导体既不能产生顺时针方向的磁场,也不能产生逆时针方向的磁场,只能不产生磁场。所以载流导体不可能产生磁场。因此,载流导体产生环绕其本身的环形磁场这一奥斯特电磁定律不成立。因为,导体载流不存在产生磁场的因,故载流导体产生环绕其本身的环形磁场这一奥斯特电磁定律与因果律相悖,故不可成立。
Figure 31: A schematic illustration of the Oersted's Law ofelectromagnetism which states that a current-carrying conductor generates acircular magnetic field
Figure32: Aschematic illustration of the disproving of the Oersted's Law ofelectromagnetism which states that a current-carrying conductor generates acircular magnetic field.
图33所示为运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律示意图。如图34所示,假设我们坐在电荷上并面向电荷方向与电荷一起被射入磁场,我们就会发现电荷左侧的存在形式和作用关系与电荷右侧的存在形式和作用关系是完全相同的,即电荷向左受力和向右受力可能性是完全平衡的。因此,运动电荷既不能向左受力,也不能向右受力,只能不受力。所以运动电荷在磁场中不受力。因此,运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律不成立。因为,运动电荷在磁场中不存在产生力的因,故运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律与因果律相悖,故不可成立。一切电磁现象都是它们背后的闭合回路(广义闭合回路)产生的。
Figure 33: A schematic illustration of the Lorentz force law which states that a moving independent charge ina magnetic field experiences a force
Figure 34: Aschematic illustration of the disprovingof the Lorentz force law which states that a moving independent charge in amagnetic field experiences a force.
五、验证载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕其本身环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律是否满足对称关系继承定律,进而判别这些定律成立与否。
如下二图所示,对称性的因只能导致对称性的果,而不能导致非对称性的果,非对称性的因只能导致非对称性的果,而不能导致对称性的果,对称性的果只能生于对称性的因,而不能生于非对称性的因,非对称性的果只能生于非对称性的因,而不能生于对称性的因。作者称之为对称关系继承定律。
对称关系继承定律是对普遍规律的阐释,是一种不可抗拒的定律。
下图是磁场2和其产生体1相互关系示意图。由于磁场具有封闭性和方向性,所以磁场本身具有非对称性,故磁场只能由非对称性系统产生,而对称性系统无法产生磁场。
事实上,如下图所示,磁场、所谓动生电动势、电流、所谓安培力和所谓洛伦兹力等电磁现象都有指向性,都是非对称的,故都只能由非对称的因产生,而不能由对称性因产生。因此,载流导体在磁场中,且在与磁场和电流均垂直的方向上是对称性的,因此不能产生非对称性之所谓安培力。导体切割磁力线在导体两端方向上是对称性的,因此不能产生非对称性之所谓动生电动势。导体载流在与电流垂直的方向上是对称性的,因此不能产生非对称性之环形磁场。运动电荷在磁场中,且在与磁场和电荷流均垂直的方向上是对称性的,因此不能产生非对称性之洛伦兹力。因此,载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生环绕其本身的环形磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律这四个电磁学基本定律均不成立。
闭合回路本身是对称性系统,但是载流后就转变为非对称系统,因此载流闭合回路可以产生磁场。闭合回路本身是对称性系统,但是与磁场作用后就转变为非对称系统,因此闭合回路在磁场作用下可以产生电。
载流导体在与电流垂直方向上依然是对称的,故载流导体不产生磁场,电流元Idl不产生磁场。
不同场之间不可直接相互作用,场A与场B不可直接相互作用,必须有存在X参与。存在X将场A转换成场B,或将场B转换成场A,或将场A和场B均转换成场C,进而成就场A与场B间的相互作用。不同的场A和场B,所需要的存在X也不同,在某些情况下,存在X可以是时空。电场和磁场之间不可能直接相互作用,只有经闭合回路转换才能相互作用。电场必须经闭合回路转换为磁场后才能和磁场相互作用,磁场必须经闭合回路转换为电场后才能和电场相互作用。因为不同场之间不可相互作用,必须经第三方转换为同一种场后才可相互作用。闭合回路整体是电场与磁场间相互转换的最小单元。如果这一最小单元不存在,电场与磁场,磁场与电场均相互无能为力,任何电磁现象也不会存在。当然这里的闭合回路可以是导体闭合回路,可以是包括位移电流的闭合回路,也可以是包括独立运动电荷的闭合回路,这样的闭合回路统称为广义闭合回路。因此,载流导体在磁场中、切割磁力线导体、载流导体和在磁场中运动的电荷,都因其小于闭合回路整体这一最小单元,而不可能产生电磁现象,因此,载流导体在磁场中不可能受力,导体切割磁力线不可能产生电动势,载流导体不可能产生磁场,运动电荷在磁场中不可能受力。
六、关于电磁现象和电磁力定律的讨论
如果迫使导体运动切割磁力线产生电动势,那么就意味着这一导体内有电子迁移进而使这一导体载流,无论这一电流多么微弱,就会产生所谓的安培力作用于这一导体上,无论这一所谓的安培力多么微弱,进而形成对切割磁力线过程的阻力即对导体运动的阻力。如果这一过程不产生所谓的安培力就意味着能量守恒定律失灵。因为这相当于产生电动势的过程是没有阻力的,是不耗功的,这相当于只有能量产生没有能量消耗,相当于能量无中生有,因为电动势的产生是能量的产生与存储。如果导体运动切割磁力线产生电动势,则载流导体在磁场中必然受力运动,否则,相当于推动导体切割磁力线发电,但无需克服阻力做功,这相当于能量的无中生有。如果切割磁力线的导体不产生电动势,则载流导体在磁场中必然不受力运动,否则,相当于推动载流导体运动需要克服阻力做功,但不产生电,这相当于能量的灰飞烟灭。如果载流导体在磁场中受力运动,则切割磁力线的导体必然产生电动势,否则,相当于载流导体所在闭合回路的电动势是零,其能承载的电压也为零,这相当于没有能量输入,而导致载流导体在磁场中受力运动,这相当于能量的无中生有。如果载流导体在磁场中不受力运动,则切割磁力线的导体必然不可能产生电动势,否则,相当于通电消耗电能,但不产生运动动力也不产生电,因为导体不动不切割磁力线,这相当于能量的灰飞烟灭。能量守恒定律规定能量既不可无中生有,也不可灰飞烟灭。因为能量守恒定律是不可能失灵的,所以上述这些意味着,所谓的安培力与所谓的动生电动势通过能量守恒定律而相互关联,相互等价,安培力与动生电动势相互依存,同生共死,生死与共。
此外,所谓的安培力产生的充分必要条件是:所谓的安培力作用导致的载流导体的受力运动必须使其所在的外磁场导致其所在载流闭合回路内的磁通量发生变化。所谓的动生电动势产生的充分必要条件是:导体切割磁力线必须使其所在的外磁场导致其所在闭合回路内的磁通量发生变化。所谓的载流导体产生磁场的充分必要条件是:载流导体必须导致其所在载流闭合回路内的磁通量发生变化。所谓的运动电荷在磁场中受洛伦兹力的充分必要条件是:所谓的洛伦兹力作用导致独立运动电荷受力偏移必须使所在闭合回路(广义闭合回路)内的磁通量发生变化。这意味着,所谓的安培力、所谓的动生电动势、所谓的环形磁场和所谓的洛伦兹力通过闭合回路磁通量变化这一过程而相互关联,相互依存,相互等价,同生共死,生死与共,是一个过程的四个孪生属性。这意味着,载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这四个定律是相互等价的,其一证真均证真,其一证伪均证伪。也就是说,上述通过思想实验对导体切割磁力线产生电动势这一法拉第动生电定律的证伪,意味着对载流导体在磁场中受力这一安培力定律的证伪,意味着对载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律的证伪,意味着对运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的证伪。所述充分必要条件意味着,闭合回路内的磁通量变化是电、磁与力三者关系成立的前提,电通过闭合回路内的磁通量变化产生磁,磁通过闭合回路内的磁通量变化产生力,力通过闭合回路内的磁通量变化产生电。这意味着,闭合回路内的磁通量变化是成就电磁现象的最小条件,即充分必要条件,这进一步意味着闭合回路整体是成就电磁现象的最小单元,非闭合回路,例如开口绕组、导体段、微分导体段dl、电流元Idl等都不具有成就电磁现象的可能性,即便他们处于广义闭合回路之中。
上述提炼逻辑存亡、思想实验立废、基本定律悖符、物理实验反例有无和对称关系继承与否这些哲学研判和逻辑洗礼过程都证明安培力、动生电动势、载流导体的环形磁场和洛伦兹力都不存在,这意味着电磁学理论体系中存在基础性瑕疵,需要重建。那么一百多年来这个瑕疵为什么没有被发现,是因为人类关于电、磁和力的所有工作都是在闭合回路磁通量变化这一前提下至少是在闭合回路存在这一前提下进行的,而并没有真正在载流导体在磁场中受力这一安培力定律,导体切割磁力线产生动生电动势这一法拉第动生电定律,载流导体产生磁场这一奥斯特电磁定律和运动电荷在磁场中受力这一洛伦兹力定律的高度进行。那么一百多年来关于电、磁与力的计算为什么与实际基本吻合,是因为人类没有进行真正意义上的精确测量,也可能是根本无法精确测量,因为,在电磁学领域已经形成自证自的情况,而自证自,必然证真。正因如此,基于不成立的定律创建的麦克斯韦方程被奉为最美的方程。
电磁学里,人们把闭合回路的属性误以为是导体的属性,把载流闭合回路的属性误以为是载流导体的属性,把包括独立运动电荷的广义闭合回路的属性误以为是独立运动电荷的属性。而事实上,如上所述,对电、磁与力三者关系而言,导体的属性与闭合回路的属性截然不同,载流导体的属性与载流闭合回路的属性截然不同,独立运动电荷的属性与包括独立运动电荷的广义闭合回路的属性截然不同。事实上,整体的属性与部分的属性截然不同,部分的属性与整体的属性截然不同。整体的属性不等于部分的属性的累加,部分的属性不等于整体的属性的拆分。只有整体才能成就的事件,整体的任何部分都不具备成就这一事件的可能性。
事实上,闭合回路内磁通量变化产生电流这一法拉第电磁感应定律本身就意味着,非闭合回路或闭合回路内磁通量不变化都不能产生电流。而这进一步意味着只有载流闭合回路且其内磁通量必须变化才能产生力,否则能量守恒定律坍塌。因为一个不产生电流的电磁感应过程都不能产生电动势,人类认为他们产生电动势纯属无据推断,因为既没有实验根据,也没有逻辑根据,而不能产生电动势的,就意味着没有反向电动势,而如果没有反向电动势的,在电流作用下产生力而运动,就意味着不消耗电能而对外输出动力,这绝然意味着能量守恒定律坍塌,因为这时即便需要一部分电能,这一部分电能也只是用于克服电阻,进而产生热。而这绝然意味着,由电产生的力是只能由闭合回路内磁通量变化而产生。这当然意味着,载流导体在磁场中受力这一安培力定律不成立。
闭合回路整体(广义闭合回路)是成就电磁现象(电、磁、力之间的相互转换)的最小单元。 这一最小单元的任何部分都对成就电磁现象无能为力。这意味着,运动电荷在磁场中受的电磁力的本质并不是所谓的运动电荷在磁场中受力这一所谓的洛伦兹力,而是电荷运动形成的闭合回路包络为抗拒其内磁感应强度变化而不得不改变这一闭合回路包络的方位和面积所导致的位移力。载流导体受力的本质并不是所谓的载流导体在磁场中受力这一所谓的安培力,而是载流导体所在闭合回路为抗拒其内磁感应强度变化而不得不改变这一闭合回路的方位和面积所导致的位移力。
在下图左图中,电流较小,这时可移动载流导体按所谓的左手定则决定的方向运动,但如果电流剧增(在下图右图中),可移动载流导体将按逆所谓的左手定则决定的方向运动。事实上,载流导体受力的方向并不是由什么左手定则或右手定则决定,而是按抗拒闭合回路内磁感应强度变化的需求而决定。这说明载流导体的受力情况由其所在闭合回路内的磁感应强度变化情况决定。这也意味着霍尔效应和反常霍尔效应都必然存在,这也是霍尔效应和反常霍尔效应的本质,因为只要闭合回路载流,其导体内的电流就会因为需要抗拒闭合回路内磁感应强度的变化,就必须扩大电流包络、缩小电流包络或改变电流包络的方位进而形成霍尔效应和反常霍尔效应。
变化的磁场导致闭合回路产生电流的本质是这一闭合回路导体内的电荷为抗拒其所在闭合回路内磁感应强度变化而不得不采取的运动方式。变化的磁场导致电荷按闭合包络运动的本质是电荷为抗拒其所在空间内磁感应强度变化而不得不采取的运动方式。这意味着,量子霍尔效应和反常量子霍尔效应都必然存在,这也是量子霍尔效应和反常量子霍尔效应的本质。
所有这些意味着,电磁力的本质是电荷为抗拒其所在空间内磁感应强度变化而不得不采取的运动方式所导致的位移力。因此,有电磁力定律如下:电磁力的本质是闭合回路电流包络产生的用于改变其自身方位和面积抗拒其内磁感应强度变化的力。电磁力总有这样的方向,其作用引起的变化总按着阻碍形成这一电磁力的闭合回路电流包络向抗拒其内磁感应强度变化的方向变化。
The law of electromagnetic force as follows: the nature ofelectromagnetic force is the force generated by the current envelope of aclosed loop to change its own orientation and area to resist the change in themagnetic induction intensity in it. The electromagnetic force always has such adirection, that the changes caused by it are always in the direction ofresisting the change in the magnetic induction intensity in the current envelopeof the closed loop that generates this electromagnetic force.
在闭合回路载流时,会引发闭合回路内磁通量变化/磁感应强度变化,而闭合回路只能以结构性变化抵抗这种磁感应强度的变化。在闭合回路内磁通量变化时,闭合回路只能产生电以抵抗这种磁通量变化。
如上所述,运动电荷在磁场受力是运动电荷所在广义闭合回路成就的,那么这一广义闭合回路的存在很可能可以解释电子双缝衍射实验的诡异现象,因为观察者的存在改变了运动电荷所在广义闭合回路的存在形式,所以改变了电子衍射结果。
对电磁学四个基本定律的证伪,不仅仅是改写物理定律,也会为电磁技术与电磁装备的颠覆性发展进步提供坚实基础,例如为新型高效电机开发提供设计支撑,可实实在在地提升新质生产力。
综上所述,在深入研究为什么200年来一直被信以为真且被无数物理实验和物理过程证真的电磁学四大基本定律会被证伪的过程中,发现物理定律的证真必须要经过物理实验证真这一证真半程证真和哲学逻辑证真这一证真半程证真,在两个证真半程中必须都被证真,缺一不可。但是,迄今为止的物理定律基本上都是仅仅依据物理实验所获现象经上升性提炼而创立,基本上都是仅仅经物理实验证真这一证真半程证真,并没有经哲学逻辑证真这一证真半程证真,因此,迄今为止的物理定律的成立性基本上都存疑。因此,电磁学四大基本定律的被证伪将导致迄今为止的物理定律被大规模改写。开启改写物理定律的工程是人类认识自然改造自然的必然要求,也是建构中国自主的自然知识体系的根本途径,改写物理定律不是畅想,而是具有可能性和现实性的艰苦卓绝的工程。改写物理定律不仅仅是解决自然知识体系问题的根本途径,也是创造颠覆性技术的根本途径,也是颠覆性提升新质生产力的根本途径。
靳北彪 博士
2024年5月20日