原来电磁波与电磁场不是一回事,电磁波是电磁场中的一个子空间,它不是欧氏空间中的任意的矢量函数,它能够用两个独立的标量函数而不是欧

http://zhidao.baidu.com/question/99293929.html

量子引力的困难，暗示了对通常物质场有效的量子化方案引力场已不再适用。这就是为什么大统一理论不能纳入引力相互作用的原因，甚至于形式上的统一也办不到。 场相互作用理论认为强相互作用是传递胶子实现的；弱相互作用是通过传递中间玻色子实现 的；电磁相互作用是传递虚光子实现的；引力相互作用是传递引力子实现的。



广义相对论和量子力学彼此不直接矛盾，但是它们看起来不可能融于一个统一理论，根本原因在于广义相对论是研究引力场，量子力学研究electric field。虽然Einstein的狭义相对论开始写作《论运动物体的电动力学》，但是它只考虑到电磁质量与引力质量的等价性，没有研究其区别，与研究引力场没有区别。狭义相对论与量子力学的结合则十分自然地产生了相对论量子力学和相对论量子场论，在这基础上又发展出粒子物理学，经受了无数实验的检验。由经典力学和量子力学可知，物理系统其全部性质由其拉氏量ψ完全决定。拉氏量是由物理系统的动力学变量及其一阶时、空微商所构成。拉氏量中动力学变量的对称性，即在某类连续群变换下的不变性，反映了该系统存在的守恒量及相应的守恒流。连续群所表征的变换称为规范变换，其变换群参数是独立于背景space-time的常数。如将其参数改成依赖背景space-time位置的任意函数，其变换称为局域性变换，前者称为整体变换。由于局域性变换是space-time流形坐标的函数，因而它不能与space-time坐标微商交换。拉氏量对局域性变换不再具有原有的对称性，为了维持其对称，需将拉氏量中的普通微商改成协变微商，即在微商中引入补偿场，其场称为规范场。物质之间的相互作用是通过规范场在中间传递来实现。【1】因此物质之间的相互作用力是规范力，规范场也是研究电磁质量和引力质量的等价性的。下面的分析来自于网络，说明对于电磁质量不能只考虑其对称性，还应当考虑考察它们的非对称性：

1． 关于电磁场的算子理论.



经典场论中并矢格林函数的形式为: (1)

但是可以证明由于奇异项的存在,格林函数不再具有几何对称性,即对于一个矩形腔,取不同的领示矢量就会得到不同的结果.用算子理论可以得到没有奇异项的并矢格林函数,十多年后国外也出现了电磁场算子理论的著作,也不再出现并矢格林函数中奇异项.

2.关于矢量偏微分算子理论. 麦克斯韦方程组是经典数学所不可能精确求解的.其原因在于经典数学无法严格的处理矢量偏微分运算符,因而研究并建立了矢量偏微分算子理论.它是以拉普拉斯算子的波函数空间和广义函数理论为基础,把那些原来只对于标量函数的数学理论扩展到三维矢量函数.一个三维矢量函数的几何空间,可以从欧氏空间的尺度对矢量函数进行射影,也可以在矢量偏微分算子的矢量波函数空间的子空间上进行射影.由于欧氏空间内的射影与麦克斯韦方程组本身的数学形式不符,因而只能是近似的,而不可能精确的求解麦克斯韦方程组.

3.关于电磁波基本方程组. 在矢量偏微分算子理论下,电磁场被分成了两个子空间:旋量场子空间和无旋场子空间.而电磁波属于旋量场子空间.通过子空间的射影可以把无旋场分离出去,建立纯旋量场空间内的电磁波方程组枣电磁波基本方程组.所以它实际上就是麦克斯韦方程组在旋量场空间尺度下的新形式.它是一个以两个标量波函数和两个标量拉普拉斯运算符,在一个联立的齐次边界条件组成的方程组.这一方程组具有数学逻辑的自洽性.

4.齐次边界和辐射边界条件下电磁波基本方程组的本征问题和格林函数问题.

由电磁波基本方程组的数学自洽性,从理论上可以解决理想边界和辐射边界条件下的本征问题和格林函数问题.也就是说现在我们对宏观的电磁场问题的认识,已经不再是Einstein时代的那种抽象的概念性的认识,不再只是一维平面波的认识,而是有了精确解决电磁波的各种传播特性的条件.

5.关于现代场论与经典场论.

它并没有改变麦克斯韦电磁场理论的基本内容,麦克斯韦方程组并没有任何改变.所改变的主要只是求解麦克斯韦方程组的数学方法.麦克斯韦方程组本来就是不能直接求解的,只有通过一定的变换才能得到可以解析或计算的形式.这种变换依赖的是一种“尺度”,不同的尺度对变换的等价性有不同的定义.经典理论用的是欧氏空间的尺度,现代场论用的是矢量偏微分算子空间的尺度,特别是它的旋量场子空间的尺度.这与其说是一种改变,不如说是把原来没有找到的合适的尺度找出来了.这一旋量场空间上的尺度的发现,在物理上搞清楚了两件事:一是原来电磁波与电磁场不是一回事,电磁波是电磁场中的一个子空间,它不是欧氏空间中的任意的矢量函数,它能够用两个独立的标量函数而不是欧氏空间中的三个射影来精确的表示.二是根据矢量函数的广义函数理论,麦克斯韦方程中的电流J也不再是经典函数形式的电流,其本身就成了电流与电磁波相互作用所产生的激励电磁波.



下面是中国科学院电子学研究所的宋文淼的分析：

现代电磁场理论使电磁波与光量子之间的差别大大缩小了:都是有两个独立的标量波函数组成的,对于光量子一般只考虑自由空间,两个函数就退化为一个;标量波函数都需要“旋”一下才能表达出它们更丰富的空间形态;只有在特殊的环境下,才能够以单一模式存在,一般情况下都以孪生模的形式存在.

所不同的只是:1.在微波状态下,不讨论粒子性问题,而对光量子要考虑粒子性,2.在量子光学中,自旋算符只是一种符号,而微波状态下,两类旋度算符与经典数学的运算方法最后是相通的.寻找这两者的更多的共同点,建立一个既有宏观机制又有粒子性电磁场理论,已经成了应该着手解决的努力方向.

(2)波函数尺度下的数理逻辑的因果律.

关于波函数的物理解释一直是物理学界争论不休的问题.现代电磁场理论解决了波函数空间尺度下的因果律问题.不同的数学范畴下,有它自己的运算规则和尺度.波函数空间下的尺度与欧氏空间下的尺度是不同的.在同一数学范畴下,各个量之间的等价性是可以通过严格的数学运算来表示的;而不同空间尺度下的物理量之间的等价性是不能直接用数学运算来表示的.这里需要的是建立一种为大量实验所认可的数理逻辑关系.这种逻辑关系不可能对于两种不同的数学范畴的运算规则和尺度,都保持严格的数学形式上的相等.

所有跟帖： 

• 电磁场的问题主要是算子方程的问题，即激励函数与场函数之间算子的映射与逆映射的问题 -marketreflections- ♂ (6903 bytes) () 03/01/2010 postreply 11:15:18

• 如果他能骑在波峰上以波速前进，为什么他看到的不是一个空间起伏着而不随时间变化的振荡呢？ -marketreflections- ♂ (7765 bytes) () 03/01/2010 postreply 11:23:11

• 频率=光速/波长 光速=constant, 电磁波波速跟已经经过测量的光速基本一样 -marketreflections- ♂ (334 bytes) () 03/02/2010 postreply 08:03:50

• 电磁波传播的能量 E=hv v为电磁波频率 -marketreflections- ♂ (133 bytes) () 03/02/2010 postreply 08:09:05

• 电磁场作用于接收天线的自由电荷，引起天线上的电流电磁场确实具有动能和动量，而且可以转化为机械动能和动量． -marketreflections- ♂ (8369 bytes) () 03/02/2010 postreply 10:13:55

• 电磁场具有统一性，相对性。有物质的一切重要属性。具有能量、动量 -marketreflections- ♂ (338 bytes) () 03/02/2010 postreply 10:25:36

• 光动力学 光强呈高斯型分布 -marketreflections- ♂ (2885 bytes) () 03/02/2010 postreply 10:34:36

• 在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了 -marketreflections- ♂ (3441 bytes) () 03/02/2010 postreply 10:45:25

• 能量波包欧空间波长变短，粒子性强，质量显，对其动量的估计就相对难了； -marketreflections- ♂ (122 bytes) () 03/02/2010 postreply 10:54:01

• 回复：在四维时空里，质量（或能量）实际是四维动量的第四维分量，动量是描述物质运动的量，因此质量与运动状态有关就是理所当然的了 -marketreflections- ♂ (121 bytes) () 03/02/2010 postreply 11:00:17

• MACD 指标的物理意义和用法 -marketreflections- ♂ (3347 bytes) () 03/02/2010 postreply 11:16:45

• 连续函数导数，离散函数导数，差分: meaning of time dimension -marketreflections- ♂ (397 bytes) () 03/02/2010 postreply 11:29:10

• 差分信号 对干扰不大灵敏:个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端 -marketreflections- ♂ (2223 bytes) () 03/02/2010 postreply 11:45:17

• 爱的四维时空，时间维度就是复空间，函数空间对运动其他（欧空间之外）度规 -marketreflections- ♂ (218 bytes) () 03/02/2010 postreply 11:39:16

• Hilbert空间 blog 声学与近代物理学 -marketreflections- ♂ (2298 bytes) () 03/02/2010 postreply 18:04:06

• 行情处在极强极弱单边市场中，日KDJ出现屡屡钝化，应改用MACD等中长指标；当股价短期波动剧烈，日KDJ反应滞后，应改用CCI， -marketreflections- ♂ (7147 bytes) () 03/02/2010 postreply 12:13:26

• 牛顿的能量，动能与质量联系，势能与保守场质点群体，质量与欧空间，都是联系在一起，表里一致的；气功的守静是内运动，内功 -marketreflections- ♂ (496 bytes) () 03/02/2010 postreply 13:23:01

• 能量包太小，距离中心频率太近，有形无实了，中心频率还在发展，本质还定不料，定量不定性，还在质变阶段； -marketreflections- ♂ (334 bytes) () 03/02/2010 postreply 13:33:30

• 狭义相对论通过Lorentz变换公式让时间和空间统一成四维时空，那么量子力学似乎通过傅立叶变换让坐标空间与动量空间统一成相空间（ -marketreflections- ♂ (4936 bytes) () 03/02/2010 postreply 17:16:29

• 三角函数是周期性的函数，从自变量到函数值的对应是多对一的关系。这种周期性就是一次量子化的数学根源 -marketreflections- ♂ (4211 bytes) () 03/02/2010 postreply 18:09:18

• 以角(角的弧度数)为自变量，以比值为函数值的函数.由于角的集合与实数集之间可以建立一一对应关系 -marketreflections- ♂ (3785 bytes) () 03/02/2010 postreply 18:58:05

• 周期函数的最小正周期叫做这个函数的“基本周期”（primitive period）。正弦、余弦、正割或余割的基本周期是全圆，也就 -marketreflections- ♂ (260 bytes) () 03/02/2010 postreply 19:07:11

• 分数傅立叶变换相当于相空间坐标系中由坐标轴与动量轴之间的任意角度旋转，而通常的傅立叶变换是90度的旋转 -marketreflections- ♂ (884 bytes) () 05/26/2010 postreply 11:09:40

• 由经典力学和量子力学可知，物理系统其全部性质由其拉氏量ψ完全决定。拉氏量是由物理系统的动力学变量及其一阶时、空微商所构成 -marketreflections- ♂ (721 bytes) () 04/18/2010 postreply 07:13:12